某車載加固一體機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用

安慧珍

(國營大眾機(jī)械廠第一研究所，山西 太原 030024)

2017-09-13

安慧珍(1977- )，女，山西原平人，高級工程師，從事工作及研究方向：機(jī)電。

1674- 4578(2017)05- 0045- 03

某車載加固一體機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用

安慧珍

(國營大眾機(jī)械廠第一研究所，山西 太原 030024)

本文詳細(xì)介紹車載加固一體機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容，充分分析在機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱設(shè)計、電磁兼容性設(shè)計、防腐設(shè)計、隔振設(shè)計、密封性檢測設(shè)計和環(huán)境可靠性試驗等方面應(yīng)該注意的問題，以及采取的相應(yīng)有效措施。

結(jié)構(gòu)設(shè)計；熱設(shè)計 ；電磁兼容設(shè)計；環(huán)境可靠性試驗

加固一體機(jī)是指為適應(yīng)惡劣環(huán)境使用要求或特定環(huán)境使用安全而設(shè)計、制造的計算機(jī);是隨著計算機(jī)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。如何對計算機(jī)進(jìn)行加固，成為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵因素。

1 機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計

該加固一體機(jī)安放于某平臺上，包括顯示屏、主機(jī)、鍵盤、減震支撐四部分。顯示屏包括絲網(wǎng)玻璃、顯示屏、前面板、后殼；主機(jī)包括機(jī)箱、機(jī)籠、CPU板、傳感器板、電源、接口板、鎖扣、接插件等；鍵盤部分包括殼體、面板、鍵盤。將CPU板、傳感器板、接口板、母板、電源等安裝在機(jī)籠中，配置合理的散熱器，與器件可靠連接，并裝有合適的風(fēng)扇，同時將機(jī)籠安放在主機(jī)底板上，達(dá)到有效散熱；主機(jī)上方裝有鎖扣，接觸可靠，操作方便；機(jī)箱右側(cè)裝USB接口；機(jī)箱下部裝有減震器，連接可靠，安全性高。結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

2 熱設(shè)計

為了控制電子設(shè)備的溫升，利用熱傳遞、輻射等方式對電子設(shè)備的耗熱元件及整機(jī)或系統(tǒng)采用合適的冷卻技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而保證電子設(shè)備或系統(tǒng)正常、可靠地工作。

首先，機(jī)箱外部采用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷的方式，即在

機(jī)箱外部的支架上安裝風(fēng)機(jī)，迅速帶走機(jī)箱殼體表面熱量；其次，采用傳導(dǎo)散熱方式，即將電源、印制板等高熱器件安裝在底板上，便于有效散熱。

圖1 組成框圖

2.1 楔形鎖緊器

此次設(shè)計中，采用帶有楔形鎖緊器的插入式印制電路板，工作時插入到機(jī)籠的導(dǎo)軌中，印制板的熱量可以通過導(dǎo)軌迅速散發(fā)到空氣當(dāng)中，散熱效果良好，示意圖見圖2，圖3。

圖2 電路板示意圖

圖3 鎖緊器示意圖

2.2 機(jī)箱散熱設(shè)計

將機(jī)箱側(cè)板加工成肋板形狀，盡可能增大散熱面積，使熱量散到空氣中。機(jī)箱外部采用風(fēng)機(jī)散熱方式，可迅速帶走機(jī)箱殼體表面熱量。

3 電磁兼容性設(shè)計

3.1 機(jī)箱縫隙的屏蔽

增加機(jī)箱縫隙屏蔽效能的途徑如下：

1) 增加縫隙深度。在箱體與蓋板接觸面上銑削加工凹槽，裝入導(dǎo)電橡膠條，可以減少縫隙泄漏。

2) 機(jī)箱各板的接合面上銑削加工迷宮凹槽，安裝導(dǎo)電橡膠條。由原來的部分點(diǎn)接觸改為面接觸，改善接合處金屬之間的電接觸效果。

3) 設(shè)置合理螺釘間距，減少縫隙泄漏。

3.2 面板孔的屏蔽

該機(jī)箱前面板上用于安裝指示燈，后面板開有通孔，用于安裝開關(guān)和電連接器的通孔，這幾處安裝導(dǎo)電墊圈，減省電磁能量泄漏。側(cè)板上安裝兩個USB接口，在此區(qū)域內(nèi)需加裝小蓋板，小蓋板上加工凹槽，裝入導(dǎo)電膠條，與側(cè)板貼合后，導(dǎo)電膠條產(chǎn)生變形，減少縫隙泄漏。

3.3 機(jī)箱的導(dǎo)電氧化處理

機(jī)箱材料采用硬質(zhì)鋁合金，經(jīng)導(dǎo)電氧化處理后具有良好導(dǎo)電性能。

3.4 顯示屏的屏蔽

顯示屏屏蔽設(shè)計中，采用250目的屏蔽絲網(wǎng)玻璃，絲網(wǎng)用導(dǎo)電膠條在凹槽中壓緊，最后的絲網(wǎng)毛邊用背膠銅皮粘貼于殼體上，增加電接觸效果，見圖4。

4 防腐設(shè)計

1) 印制電路板采用表面噴涂“三防”處理的工藝方法：避免印制電路板在煙霧、潮濕等的情況下遭受損傷，提高其可靠性，并保證其使用壽命。

2) 機(jī)箱材料采用硬質(zhì)鋁合金板，經(jīng)導(dǎo)電氧化處理后具有良好的防護(hù)作用。

圖4 顯示屏的屏蔽示意圖

3) 在機(jī)箱表面涂有磁漆，具有一定的防護(hù)作用。

4) 為防止產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，加固一體機(jī)內(nèi)所有緊固件均采用不銹鋼材料。

5 減震設(shè)計

此次設(shè)計中，為避免基礎(chǔ)振動對加固一體機(jī)的影響程度，在機(jī)箱與基礎(chǔ)之間安裝減振器JSZ三維全金屬減震器，有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。

6 密封性檢測設(shè)計

為了檢測該加固一體機(jī)的密封性，設(shè)計了密封性檢測裝置。

采用該檢測裝置，大大提高被檢測設(shè)備淋雨試驗的通過率。該裝置具有強(qiáng)度高、成型快等特點(diǎn)，適于大規(guī)模生產(chǎn)，每個部件之間可以很好地配合，穩(wěn)定性強(qiáng)、體積小，重量輕，操作簡單。

該裝置工作時，氣體從進(jìn)氣口單向流向出氣口。充氣時，產(chǎn)生控制壓力，推動活門擠壓彈簧向內(nèi)變形，使得氣體通過閥芯進(jìn)入腔內(nèi)，流向被檢測設(shè)備，裝置詳見圖5。

圖5 密封檢測裝置

檢測連接框圖見圖6，先將檢測裝置與被測產(chǎn)品接好，再與充氣筒連接，充氣后，在被測產(chǎn)品的各表面的面板與殼體、緊固件與殼體的接觸點(diǎn)上均勻涂抹肥皂水，用氣筒向殼體內(nèi)充氣，進(jìn)行密封性檢測，如有表面或緊固件處有明顯氣泡出現(xiàn)，則需要打開面板，平整密封墊板和密封條，如有破損，需更換，重新裝配。

圖6 檢測連接框圖

7 環(huán)境可靠性試驗

此次設(shè)計中，先后通過高低溫、濕熱、沖擊、淋雨等環(huán)境試驗,試驗結(jié)果均符合產(chǎn)品的各項技術(shù)指標(biāo)，見表1。

表1 環(huán)境試驗項目及結(jié)論

8 結(jié)論

通過各項試驗和實踐證明，車載加固一體機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是可行的。

[1] 趙惇殳.電子設(shè)備熱設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社,2009.

[2] 王健石.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)手冊.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

TheStructuralDesignofaReinforceComputerandItsApplication

An Huizhen

(TheFirstResearchInstitute,State-ownedDazhongMachineryFactory,TaiyuanShAnxi030024,China)

This paper introduces the basic content of The structural design of a reinforce computer, analyses the problems in terms of structure design, thermal design, electromagnetic compatibility design, anticorrosion design, vibration isolation design, seal detection design, and environmental reliability test, and then takes some effective measures.

the structural design; thermal design; electromagnetic compatibility design; environmental reliability test

TP302

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