КРЭС лаб раб 2006_ (КРЭС лаб раб 2006), страница 4

С учетом среднего количества задействованных выводов в каждомтипе корпуса по таблицам приложения выбрать шаг установки МС и МСБ вФЯ.6. Выбрать вариант компоновки блока, тип электрическогосоединителя ФЯ, вариант конструкции элементов крепления и контроля ФЯ.7. Задаться толщиной печатной платы Нпп и определить размерыкраевых полей ПП по таблицам приложения.8. В соответствии с вариантом задания определить глубину зон hз2,hз3, hз4 (рис.

2.3).9. Разработать эскиз конструкции ФЯ для каждого блока и вычертитьих на листах формата А4 с указанием размеров.10. Провести расчет параметров пх, пy, Nя, Nфя, bп, hп, lп повыражениям (2.17), (2.18), (2.15), (2.16), (2.19), (2.7). (2.14). Расчетывыполняются с помощью ЭВМ.11. Заполнить графы табл. 2.3.12. Рассчитать геометрические размеры внутреннего объема блока В',L' и H' с учетом зон V2, V3, V4 по выражениям (2.20)...(2.28) . Результатырасчета занести в табл.

2.3.231 Номер блока2 Количество МС и МСБ в блоке NТ3 Количество экв. элементов Nа12Таблица 2.234 Тип корпуса МС5 Среднее число задействованных выводов6 Шаг установки МС tx, мм7 Шаг установки МС ty, мм8 Установочные размеры МС lx, мм9 Установочные размеры МС lx, мм10 Краевые поля, мм11y112x1 = x2y213 Тип соединителя14 Высота соединителя Hс, мм15 Высота элементов крепления Hк16 Зазор между ФЯ в блоке hз, мм17 Толщина печатной платы Hпп, мм18 Глубина зоны V2 hз2, мм19 Глубина зоны V3 hз3, мм20 Глубина зоны V4 hз4, мм13. Для каждого варианта выбрать допустимые минимальные габаритыблока из табл. 2.1 и результаты занести в графы табл. 2.3.14.

Для каждого варианта рассчитать значение комплексногопоказателя качества по выражению (2.29) и занести в табл. 2.3.24253211235170 160170 200135 110135 240… …170 160170 200135 110135 240… …170 160170 200135 110135 240… …4678Вари- Размеры Кол.

Кол. Кол.Вари- ант печатной МС в рядов МС в№ант разме- платы, мм ряду МС ФЯблокакомпо- щенияновки соеди- Lx LynxnyNянителя910111213141516171819РазмерыРазмерыКол.КомпРазмерыФЯ в пакета ячеек, внутреннего блока, мм лексныйммобъема блокаблокепоказательNфя lп bп hп L’ B’ H’ Lб Bб Hб качестваТаблица 2.315. Провести анализ табл. 2.3 и выбрать оптимальный вариантконструкций каждого из трех блоков.16. Считая, что блоки РТС размещаются на групповой монтажной рамес зазором 18 мм, определить габаритные размеры РТС (размеры монтажнойрамы не учитывать).

Учесть, что глубина трехблочной конструкцииопределяется размером L блока максимальной глубины.17. Рассчитать комплексный показатель качества данного вариантаконструкции РТС.18. Провести повторный анализ табл. 2.3 и найти оптимальный вариантконструкция РТС.19. Рассчитать комплексный показатель качества текущего варианта.20. Рассчитать полученные изменения комплексного показателякачества для последнего варианта по сравнению с первым.21.

Оформить отчет и подготовить его к защите.Содержание отчета1. Вариантызаданиянаконструированиемногоблочногомикроэлектронного устройства.2. Расчеты конструктивных параметров, сведенные в таблицы поформе табл. 2.2 и 2.3.3. Эскизы ФЯ с основными размерами.4. Расчет комплексного показателя качества вариантов многоблочногомикроэлектронного устройства.5. Выводы по работе.Контрольные вопросы1. Что такое комплексный показатель качества? Каково егоиспользование при конструировании МЭА?2.

Расскажите о конструкции функциональной ячейки третьегопоколения.3. Расскажите о конструкции блока МЭА третьего поколения.4. Что такое базовая несущая конструкция и базовый методконструирования? Каковы его достоинства?5. Основные составляющие внутреннего объема блока МЭА третьегопоколения.6. Синтез конструкции и его последовательность применительно кконструкции блока МЭА.26Библиографический список1. Компоновкаконструкциймикроэлектроннойаппаратуры:Справочное пособие / Под ред. Б.Ф. Высоцкого, В.Б. Пеотрякова, О.А.Пятлина. – М.: Радио и связь, 1982.

– С. 14-16, 39-103, 106-135.2. П.Д.Верхопятяицкий, В.С.Латинский. Справочник по модульномуконструированию радиоэлектронной аппаратуры. – Л.: Судостроение, 1983.27Работа 3. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЯЧЕЙКИ ПРИОГРАНИЧЕНИЯХ НА ВИБРОПРОЧНОСТЬЦель работы — исследование возможности обеспечения минимальноймассы конструкции при ограничении на показатели вибропрочности.Краткие теоретические сведения.В задачи, стоящие перед конструктором бортовых радиоэлектронныхсредств (РЭС), входит разработка несущей конструкции, обеспечивающейустойчивость аппаратуры к внешним механическим воздействиям. Массанесущих конструкций бортовых РЭС достигает 70% от общей массыаппаратуры.

Снижение массы аппаратуры сокращает расход материалов,улучшает эксплуатационные качества самой аппаратуры и подвижныхобъектов, на которые она устанавливается (для ракеты - стоимость запуска,для самолета - скорость и дальность полета и т.п.). Уменьшение массыразрабатываемой аппаратуры конструктивными методами достигаетсястремлением к наибольшей компактности конструкции; использованием внесущих конструкциях легких, в том числе неметаллических материалов;упрощением конструкции и уменьшением количества деталей, из которыхона состоит; выбором параметров конструкции изделия с использованиемматематических методов оптимизации.Наиболее распространенным видом механических воздействий нааппаратуру, установленную на подвижных объектах, является вибрация.Колебательные процессы в элементах конструкции аппаратуры привибрации характеризуются частотой вибрации f, амплитудой А,виброскоростью V, амплитудой ускорения a и перегрузкой n = a/g, где g ускорение свободного падения.

Учитывая, что g = 9,81·103 мм/с2,вибрационная перегрузка (безразмерная величина) связана с амплитудой(мм) и частотой (Гц) вибрации следующим соотношением:n = a/g = (2π ·f)2A /g ≈ 0,004·A·f 2Параметры (амплитуда, виброскорость, перегрузка, частота)вынужденных колебаний элементов конструкций РЭС зависят отсоответствующих параметров внешних воздействий и особенностей самойконструкции. При совпадении частоты внешних воздействий с частотойсобственных колебаний элементов несущей конструкции наблюдаетсяявление резонанса, при котором амплитуда элементов конструкции в µ0. разпревышает величину статического прогиба. Коэффициент динамичности µ0является обобщенным показателем, связывающим параметры колебаний28элементов конструкции и параметры внешних колебаний в условиях,близких к резонансу, и определяется выражением µ0 ≈ π/δ, где δ –логарифмический декремент затухания материала конструкции.

Дляконструкций сложной формы значения коэффициента динамичностирассчитать сложно, и их определяют экспериментально. Так, для модулейСВЧ (микроблок пенальной конструкции) типичным значением является µ0≈ 40; для печатной платы с некорпусированными микросборками,установленными на клее КВК, µ0 ≈ 25; для односторонней цифровой ФЯ наМС µ0 ≈ 10; для двусторонней цифровой ФЯ на бескорпусных МСБ µ0 ≈ ;для ФЯ на печатной плате, с корпусированными микросхемами µ0 ≈ 5.Условие вибропрочности конструкции будет выполнено, еслиамплитуда А и виброскорость V колебаний элементов конструкции ФЯ(печатной платы, установленных на ней МСБ или микросхем, элементовжесткости) не будут превышать допустимых значений во всем диапазонечастот внешних вибраций.

Для печатных плат и ФЯ с бескорпусными МСБ,как правило, допустимы амплитуда колебаний Адоп < (0,15…0,4) мм ивиброскорость Vдоп ≤ 800 мм/с. С учетом известной связи междуамплитудой, скоростью и ускорением при гармоническом колебании, атакже того, что наиболее опасными являются колебания на резонанснойчастоте, когда амплитуда возрастает в µ0 раз, должны выполнятьсяодновременно два неравенства:µ0 ⋅ (nту ⋅ g ) ≤ (2π ⋅ f 0 )2 ⋅ Aдоп ;(3.1)µ0 ⋅ (nту ⋅ g ) ≤ (2π ⋅ f 0 ) ⋅ Vдоп ,(3.2)17.где nту — виброперегрузка на объекте установки РЭС, задаваемаятехническим заданием (см.

[1] и приложение 7).Поскольку nту зависит от объекта установки аппаратуры, а Адоп и Vдопопределяютсястойкостьюэлектрорадиоэлементовиматериаловконструкции, вибропрочность конструкции будет обеспечена, если частотысобственных механических колебаний функциональных ячеек f0удовлетворяют обоим неравенствам (3.1) и (3.2), т.е.f0 ≥ max{f0A, f0V} ,(3.3)где f0A – минимальное значение резонансной частоты из условияобеспечения допустимой амплитуды колебаний по формуле (3.1), f0V –18.29минимальное значение резонансной частоты из условия обеспечениядопустимой виброскорости по формуле (3.2).Для расчета частоты собственных колебаний различных конструкцийФЯ их моделируют в виде пластины (рис.

3.1). Собственная частота (Гц)пластины из однородного упругого материала определяется по формуле [1]f0 =1 α⋅2π a 2D,mS(3.4)19.где a, b, h - длина, ширина и толщина пластины, м; α —коэффициент, зависящий от способа закрепления пластины и соотношениясторон a/b; D - цилиндрическая жесткость пластины, Н·м. Распределеннаямасса mS = (mпл + mэрэ)/S учитывает как массу пластины, так и массуустановленных на ней ЭРЭ. Жесткость печатной платы в виде однороднойпластины определяется по формулеD=Eпл h3(212 ⋅ 1 − ε пл) , Н·м ,(3.5)20.Епл – модуль упругости материала платы, Н/м; εпл – коэффициентПуасссона материала печатной платы.zxhbayРис.3.1Значения Епл , εпл и плотность материалов для печатных платприведены в таблице приложения 5, значение α определяется по формуле(3.6) и табл.

3.1:⎛a⎞⎝b⎠2⎛a⎞⎝b⎠4α = K 1 +η⎜ ⎟ + β ⎜ ⎟ .(3.6)30Таблица 3.1Способы закрепления сторон платы Значения коэффициентовНомерварианта верхняя нижняябоковыеКηβ1ОООО9,87212ЗООО9,872,332,443ЗЗОО9,872,575,144ЗЗЗЗ22,370,6115ЗЗЗС3,525,9740,56ССЗЗ22,37007ССОЗ15,42008ООСЗ9,870,61,269В четырех точках по углам9,872121.Примечание: Обозначения способа закрепления: С — сторонасвободна (не закреплена); О — сторона оперта (закреплена нежестко); З —сторона защемлена (закреплена жестко).На рис.3.2 приведен пример определения способов закрепления сторондля бескаркасной ячейки на печатной плате.условие свободного опиранияусловие жесткого защемленияaа)б)Рис.3.2Для получения достаточно высоких значений частоты собственныхколебаний функциональных ячеек, как следует из формул (3.4) и (3.5),требуется увеличение жесткости конструкции ячеек и, следовательно,увеличение ее массы.Распространенным способом увеличения жесткости конструкции ФЯна печатной плате, а следовательно, и частоты ее собственных колебанийявляется использование ребер жесткости.

Эффективность ребер повышается,31еслионижесткоприкрепляются не только кплате, но и к опорамнесущейконструкцииблока. Для того чтобы вконструкцииоребреннойФЯнепоявилисьдополнительные крутящиемоменты,сеченияФЯдолжныиметьсимметричныйпрофиль(рис 3.3).Рис.3.3Дляпрямоугольнойпластины, свободно опертой по контуру, имеющей рамку, nx ребержесткости, параллельных оси x, и ny ребер жесткости, параллельных оси y,основная частота собственных колебаний [1]:f0 =11⋅⋅2π a ⋅ b(n y + 1) Bby ⋅ ba + (nx + 1) Bax ⋅ ba + Dпл ⎛⎜ ba + ba ⎞⎟⎝⎠π4⋅(n y + 1) m y + (nх + 1)⋅ mx + (mпл + mэрэ )2,(3.7)a ⋅b22.где mx, my — масса (кг) ребер, параллельных осям x и y; Bx, By —жесткости (Н·м2) ребер, параллельных осям x и y: B =Eр bр hр312; bр, hр, Eр— ширина (м), высота (м) и модуль упругости материала (Н/м2)соответствующих ребер жесткости.Жесткость ФЯ на бескорпусных микросборках (рис.3.4) складываетсяиз жесткости печатной платы Dпл и жесткости металлической рамки Dр:D=Dпл+Dр, так как ФЯ можно представить в виде трехслойнойконструкции с внутренним демпфирующим слоем (компаунд КТ102,соединяющий рамку и печатную плату).Жесткость рамки рассчитывается через суммарный момент инерциипоперечного сечения рамки Jр :32DР =23.EР J Р(bР 1 − ε Р2),(3.8)где Ер, εр — модуль упругости (Н/м) и коэффициент Пуассона(безразмерный) материала рамки; bр — ширина рамки, м.ББ-БААbБb1b3b4А-Аb51b21Рис.3.4При расчете жесткости Dр металлической рамки ФЯ, имеющейсложную конфигурацию, необходим специальный анализ сопротивленияизгибу отдельных сечений рамки (рис.