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电子设备结构设计原理

时间:2022-10-26 百科知识 版权反馈
【摘要】:一个完整的电子设备由二个相对独立的部分组成,它们是线路部分和结构部分。目前结构设计在电子设备设计中占有较大的工作量。电子设备结构设计与工艺的任务是以结构设计与工艺为手段,保证所设计的电子设备在既定的环境条件和使用要求下,达到规定的各项指标,并能稳定可靠地完成预期的功能。电子设备的结构设计与工艺包含相当广泛的技术内容。电子设备结构设计与工艺作为一门课,只能重点介绍电子设备结构设计与工艺基础知识。

五、本课程的内容和任务

(一)电路设计与结构设计的概念

一个完整的电子设备由二个相对独立的部分组成,它们是线路部分和结构部分。因此电子设备的设计也相应地分为二部分:线路设计和结构设计。

线路设计就是根据设备的性能要求和技术条件,确定方案(制定方框图或电原理图),拟定或选定线路图并初步确定元器件参数,进行必要的线路计算和试验,最终确定出线路图并选定元器件及其参数。

结构设计是根据线路设计提供的资料(线路图和元器件资料)并考虑设备的性能要求、技术条件等,合理布置元器件并使之成为电路。与此同时还要进行各种防护设计和机械结构设计,最后组成一部完整的设备,并给出全部工作图。

从线路设计和结构设计的定义可以看出,线路设计完成后还不能成为一台电子设备。要变成一台电子设备,还必须完成很多的结构设计内容。目前结构设计在电子设备设计中占有较大的工作量。它直接关系到电子设备的性能和技术指标的实现。电子设备结构设计已发展成一门独立的综合学科。在设计电子设备的过程中,线路和结构设计很难截然分开,特别是在某些分机或单元盒设计中,线路和结构难以划清。这就要求线路设计人员和结构设计人员协同配合,密切合作,才能圆满完成设计任务。作为线路设计人员掌握和了解结构与工艺知识,对于解决设计过程中可能出现的线路与结构矛盾,密切与结构设计人员配合,是很有益的。

(二)电子设备结构设计与工艺的内容

1.整机机械结构与造型设计

(1)结构件设计。包括机柜、机箱(或插入单元)、机架、机壳、底座、面板、把手、锁定装置及其附件的设计。

(2)机械传动装置设计。根据讯号的传递或控制过程中,对某些参数(电的或机的)的调节和控制所必须的各种机械传动组件或执行元件进行设计。

(3)总体造型与色彩设计。从心理学及生理学的角度来设计设备总体及各部件的形状、大小及色彩。

(4)总体布局。在完成上述各方面的设计之后,合理安排结构布局,互相之间的连接形式及结构尺寸的确定等。

2.整机可靠性设计

研究电子设备产生故障的原因、可靠性的表示方法及提高产品可靠性的措施。

3.热设计

研究温度对电子产品性能的影响及各种散热方法。

4.防护与防腐设计

主要研究各种环境,如潮湿、盐雾、霉菌、风沙、低气压等对电子设备的影响及防护方法。

5.隔振与缓冲设计

讨论振动与冲击对电子设备的影响及隔振缓冲的方法。

6.电磁兼容性设计

研究电子设备如何提高抗干扰能力和减小对外界的干扰。方法有屏蔽设计和接地设计等。

7.印制电路板的设计与制造工艺

印制电路板是电子设备中的重要部件。设计中既要满足电性能要求,还要考虑温度、防腐、防振、电磁干扰、导线的抗剥强度等问题。

8.焊接工艺

在电子设备中,导线之间、元器件之间的联接绝大部分是焊接问题,因此必须讨论各种焊接方法及存在的质量问题。

9.组装与调试

电子设备的组装是将各种电子元器件、机电元件及结构件,按设计的要求,装在规定的位置上,组成具有一定功能的完整的电子产品的过程。要保证结构安排合理、工艺简单、产品可靠。

电子设备装配后,必须通过调试才能达到规定的技术要求。

10.结构试验

根据电子设备的技术要求和特殊用途,模拟设备的工作条件对设备及其关键元器件、部件进行各种结构试验,以考核设计正确性和可靠性。结构试验包括:环境适应性试验、可靠性试验、寿命试验、结构刚强度试验、结构电性能试验(如屏蔽性能、电接触性能、绝缘性能),以及机构的机械性能和精度分析试验等。必须指出上述结构设计的各项内容是互相关联的,不能截然分开,要综合考虑。

(三)电子设备结构设计与工艺的任务

电子设备结构设计与工艺的任务是以结构设计与工艺为手段,保证所设计的电子设备在既定的环境条件和使用要求下,达到规定的各项指标,并能稳定可靠地完成预期的功能。

电子设备的结构设计与工艺包含相当广泛的技术内容。涉及力学、机械学、化学、电学、热学、光学、无线电电子学、金属热处理、工程心理学、环境科学、美学等多门基础学科。电子设备结构设计与工艺作为一门课,只能重点介绍电子设备结构设计与工艺基础知识。即有关防护的物理设计(化学防护、热防护、机械因素防护、电磁干扰防护)、整机机械结构设计及造型、印制电路板的设计与制造工艺、焊接工艺、组装和调试工艺。

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