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      1. 民機機載電子設備典型結構探討論文

        時間:2020-11-23 12:41:22 電子信息工程畢業論文 我要投稿

        民機機載電子設備典型結構探討論文

          摘要::民機機載電子設備在結構設計過程中,需要綜合考慮各類需求,尤其是散熱和強度,如何能在兼顧成本的情況下,設計出最優化的方案,需要工程師針對每一個專業進行深入的分析。針對電子設備的散熱翅片和安裝支耳的設計,通過仿真分析,得出最優解,為后續此類產品的設計提供了參考,同時為廣大科研人員提供了一種設計思路。

        民機機載電子設備典型結構探討論文

          關鍵詞::民機機載電子設備;結構設計;仿真優化;散熱翅;安裝支耳

          引言

          近些年,我國的民用飛機產業穩步發展,相應的機載電子設備迅速發展,以國外同類產品為目標,開始大跨步追趕超越,在電子設備機械結構設計領域,針對民用飛機低成本的需求,各研發廠家在熱設計、強度設計等領域也開展了大量的創新,如何確保設計最優化,本文以設備外圍散熱翅和安裝支耳的設計為例,通過分析得出最優解[1]。

          1典型結構介紹

          在民機電子設備研發中,需要考慮散熱和加固需求,但往往受限于安裝空間或成本,設備需要設計散熱翅和安裝支耳,不同的結構形式帶來的效果也大相徑庭,如圖1,是一些典型的電子設備結構。

          2散熱翅的設計

          2.1典型的散熱翅和特點

          對于自然散熱的產品,散熱翅的設計對散熱性能起到非常關鍵的作用,從圖1可以看出,很多產品設計了很高的散熱翅,這種典型結構應用也較為廣泛,此類散熱翅有以下特點[2]:1)常規產品的高翅片多位于側面(導熱面);2)有前后拔插模塊需求的產品,翅片則設計為環繞式;3)散熱翅片一般都大于10mm;4)大部分產品的散熱翅方向和重力方向一致;5)可以設計兼容高低翅片的結構,也可以采用異形設計,以增大散熱面。

          2.2散熱翅設計技術

          在產品設計過程中,散熱翅的設計首先要基于產品的功耗,但是散熱翅的哪些特征是關鍵參數,如何去選取,以下針對散熱翅設計技術展開論證[3]。1)散熱翅的參數散熱翅在設計過程中主要有以下參數,具體如圖2所示。圖中,L為零件長度;W為散熱翅間距;H為散熱翅高度;D為散熱翅厚度。2)仿真分析以某模塊模型為例,該模塊元器件分布較為均勻,通過調整各參數,綜合考慮重量,分析散熱翅片如何最優。模塊外形尺寸200×160mm,整板功耗約為40W,D1芯片約為15W,根據工程經驗,選D=2mm。模型如圖3所示。首先分析當翅片高度H=50mm,間距W=4,6,8,10,12,14mm情況下,D1芯片的.溫度。仿真結果如圖4。然后分析當W=4,6,8,10mm,翅片高度H=10~50mm變化情況下,D1芯片的溫度。仿真結果如圖5。最后分析當翅片間距W=10mm,高度H=10~200mm變化情況下,D1的芯片溫度。如圖6所示。3)結論通過仿真分析,有以下結論:①以此模塊為例,翅片間距為10mm時,器件溫度最低;②翅片高度越高,器件逐漸降低,但當翅片高度大于60mm時,變化趨勢變小。

          3安裝支耳的設計

          3.1典型的安裝支耳特點

          在機載電子設備上,采用安裝支耳是一種典型的安裝方式,安裝支耳設計對于整機抗振動防沖擊性能非常關鍵。如圖1所示,電子產品的安裝支耳設計多采用與箱體一體設計,并且安裝支耳兩側還設計有加強筋,如何在兼顧重量的情況下,設計最優的安裝支耳,以下對安裝支耳的設計進行分析[4]。

          3.2典型的安裝支耳的設計

          對于安裝支耳的設計,主要是根據產品的實際振動環境進行適宜的設計,涉及到的參數有本身的壁厚和是否設計加強筋,以某彎角件為例,當重量一定的情況下,設計出4種形式,如圖7所示。從左到右,依次為:方案1采用常規設計;方案2是在方案1基礎上增加了壁厚;方案3是在方案1的上部增加了加強筋;方案4是在方案1的下部增加了加強筋。方案2、方案3和方案4重量相同[5]。對彎角件上部的兩個安裝孔施加約束,對下方施加靜力,如圖8所示?煽闯鰩追N方案的最大應力為:方案1是58MPa;方案2是53MPa;方案3是40MPa;方案4是17MPa。通過仿真分析,有以下結論:1)同等重量下,增加加強肋條比增加壁厚有效;2)加強肋條位于彎角件下部時效果更好。4結束語在結構設計過程中,需要根據需求去設計,同一個需求在不同的應用場合可能有不同實現方案,要更多地去開拓思維,不拘泥于某一個經驗,綜合各類因素,有針對性的去開展設計,設計出最優化的產品。

          參考文獻:

          [1]董偉.基于ARINC600的民機機載電子設備結構設計[J].機械工程師,2016(12):188-189.

         。2]田灃,張婭妮,邸蘭萍,等.高密度組裝電子設備冷卻技術應用研究[J].電子與封裝,2014,139(11):1-4.

          [3]袁志燕,鐘建華.電腦散熱片換熱過程數值模擬分析[J].上海有色金屬,2015(1):29-33.

         。4]朱維兵,蔣龍,王健,等.某機載功放電子設備安裝架結構優化設計[J].機械設計與制造,2016(5):200-202.

         。5]吳偉.一種航空電子設備的抗炮振加固設計[J].機械工程師,2017(4):104-105

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