асчет размеров корпуса моносхемного прибора

сходные предпосылки

 

Самой распространенной конструкцией электронной аппаратуры следует считать моноблок - прибор, который состоит из одного корпуса, внутри которого размещаются элементы электрической схемы. Элементы и части прибора образуют материально-пространственную структуру, в которой, в свою очередь, выделяют внешнюю и внутреннюю структуры.

Внутренняя структура образуется функциональными узлами, жгутами, другими частями и элементами, которые расположены внутри корпуса.

Внешняя структура образуется

· частями корпуса (лицевая и задняя панели, боковые стенки, верхняя и нижняя крышки);

· элементной базой лицевой и задней панелей;

· ручками для переноски и установки;

· амортизаторами,

· присоединительными кабелями, включая шнур питания и антенны.

Для выбранной структуре решаются задачи: поиск формы, количества рабочих и свободных поверхностей, размещение элементов структуры, определение размеров конструкции и ее составных частей, выбор материалов.

Задачи размещения следует разбить на две основные группы задач.

Прямая задача – по размерам функциональных узлов (XP, YP, ZP) и их количеству (NP) определить внутренние размеры корпуса (XK, YK, ZK),

Обратная задача - можно ли NP функциональных узлов с размерами (XP, YP, ZP) разместить в корпусе с размерами (XK, YK, ZK),

Или ее разновидности:

· какие размеры (XP, YP, ZP) должны иметь NP функциональных узлов, чтобы их можно было разместить в корпусе с размерами (XK, YK, ZK),

· сколько функциональных узлов с размерами (XP, YP, ZP) можно разместить в корпусе с размерами (XK, YK, ZK).

Задачи размещения относятся к классу итерационных и решаются методом последовательных приближений по заданным критериям и ограничениям размещения. Проектировщик задается размещением элементов конструкции, руководствуясь определенными соображениями. В ортогональных плоскостях размещение элементов (функциональных узлов) описывается размерными цепями вида:

Согласно размерным цепям рис.1 размеры корпуса XY, YK, ZK найдутся следующим образом:

(1)

где , , - линейные размеры частей прибора, образующих размерную цепь;

D , D , D - зазоры между i-й и (i+1)-й частями прибора.

Любой зазор находится как максимум при сравнении

D _max = max{D (t), D (m), D (EH)}, (2)

где D (T) – величина зазора между частями прибора из условия отвода тепла,

D (М) -– величина зазора между частями прибора из условия возможности механической сборки,

D (ЕН) -– величина зазора между частями прибора из условия электромагнитной совместимости или отсутствия взаимных электромагнитных помех.

Ограничимся условием D =D _max = D (M).

При механической сборке зазор можно представить в виде совокупности слагаемых:

"X_i = GZ + DX_i +DX_i+1 +DX_ip +DX_(i+1)p (3)

где GZ - гарантированный зазор между i-й и (i+1)-й частями, обеспечивающий электрическую прочность монтажа:

GZ= 1,5±0,5 мм; (4)

- допуски на размеры , ;

- допустимый прогиб i-й и (i+1)-й частей.

Допуски целесообразно назначить по квалитетам IT(15), IT(16) на несопрягаемые размеры, т.е.

"X_i = 0.01´X_i (5)

 

Допуск на прогиб выбирается из условия минимально допустимой жесткости:

"DX_ip = 0,01´max(Y_i, Z_i) (6)

 

асчет размеров корпуса моносхемного прибора

 

Самый простой способ конструирования приборов – размещение всей электрической схемы прибора на одной плате, которая затем закрепляется внутри корпуса (металлического или пластмассового, рис. 1. Такой способ носит название моносхемного и широко используется при разработке конструкций многих видов бытовой, радиолюбительской, портативной, переносной радиоаппаратуры: радиотелефоны, калькуляторы, карманные приемники, измерительные приборы типа тестеров, пробников, устройств защиты и аварийной, охранной сигнализации.

Размерные цепи, образующие внутренние размеры корпуса согласно (1) представлены в табл.1

Таблица 1.

XK	YK	ZK
Звенья цепи	Численное значение	Звенья цепи	Численное значение	Звенья цепи	Численное значение
X1	Р/д	Y1	Р/д	Z1	Р/д
XL	С/д
XP	И/д	YP	И/д	ZP	И/д
XZ	С/д
X2	Р/д	Y3	Р/д	Z2	Р/д

Примечание: Р/д - расчетные данные, С/д – справочные данные, И/д исходные данные.

Для X1, X2, Y1, Y2, Z2 – Расчет ведется по формулам (2)-(6)

При расчете Z1 полученное значение нужно сравнить с длиной крепежного винта 6

Необходимо, чтобы

Z1 ³ ZL ³ 5-6 мм, где ZL – длина резьбовой части винта.

Далее следует обратить внимание, что допуск на высоту монтажа DZU= 1±0,5 мм и определяется точностью установки элементов на плате перед пайкой.

Согласно (1)

DXK = 0,01 ´ XK» 0,01 ´ (XL + XP + XZ);

DYK = 0,01 ´YK» 0,01 ´ YP; (7)

DZK = 0,01 ´ ZK» 0,01 ´ (ZP + Z1)= 0,01´(ZP + 5).

 

Пример 1. Определить размеры корпуса для размещения платы индикатора телефонной линии, рис. 1. Прибор имеет два разъемных соединителя, установленных с одной стороны. Внутри прибора они занимают место XL = 8 мм, рис.4

Решение. Согласно расчетампункта имеем исходные данные при CF=1,5:

XP´YP´ZP= 55 ´ 45 ´16,5 мм

Z1=ZL= 5мм

Зазоры X1, X2, Y1, Y2, Z2 рассчитываются по формулам 2-5. Результаты расчета, выполненные в WORD (Режим Таблица-Формула), представлены в табл.2

Таблица 2.

X1, мм	X2, мм
GZ			GZ			XP
DXP	0,01*XP	0,55	DXP	0,01*XP	0,55	YP
DXK	0,01*(XP+XL)	0,63	DXK	0,01*XP	0,55	ZP	16,5
DXPп			DXPп			XL
DXKп	0,01*YP	0,45	DXKп	0,01*YP	0,45
		2,63			2,55

 

Таблица 3.

Y1=Y2, мм	Z2, мм
GZ			GZ
DYP	0,01*YP	0,45	DZP
DYK	0,01*YP	0,45	DZK	0,01*(ZP + 5)	0,22
DYPп			DZPп	0,01*XP	0,55
DYKп	0,01*XP	0,55	DZKп	0,01*XP	0,55
		2,45			3,32

Внутренние размеры корпуса находятся в результате вычислений в таблице 4 по формулам (1) согласно обозначениям рис. 1, рис.2.

Таблица 4.

XK, мм	YK, мм	ZK, мм
XL		Y1	2,45	Z1
X1	2,63	YP		ZP	16,5
XP		Y2	2,45	Z2	3,32
X2	2,55
	68,18		49,9		24,82

Таким образом, внутренние размеры корпуса для размещения печатного узла с размерами

XP´YP´ZP= 55´45´16,5 мм должны быть не менее

XK´YK´ZK =68,18´49,9´24,82» 70´50´25 мм.