Разработка конструкции и технологии изготовления устройства: "Контроллер напряжения аккумуляторной батареи"

  Отсутствие  в конструкциях механических резонансов характеризуется следующим соотношением частоты свободных колебаний любого элемента конструкции и верхней частоты диапазона внешних вибрационных воздействий:  .

  Для оценки вибропрочности конструкции  произведем расчёт частоты свободных колебаний и допустимой величины виброперегрузки.

  Выберем функциональную ячейку на печатной плате, закрепляемую в четырех точках по углам (рис. а), представленную расчетной моделью пластины, равномерно нагруженной радиоэлементами, со свободным опиранием всех сторон (рис. б).

  

 
 
 
 
 
 

  Определим  частоту свободных колебаний основного тона прямоугольной пластины по формуле:

 , где

частотная постоянная ;

толщина пластины ;

большая сторона пластины ;

, - модуль упругости материала пластины и стали;

, - плотность материала пластины и стали;

поправочный коэффициент на материал пластины ;

масса пластины ;

выберем массу  элементов  из расчёта, что ;

поправочный коэффициент на нагружение пластины равномерно размещенными на ней элементами .

   Определим допустимую величину вибрационной перегрузки . 

7.3. Расчет надежности невосстанавливаемых РЭС

по  внезапным отказам. 

  Расчет  надежности заключается в определении  показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности элементов и условиям эксплуатации.

  Основными количественными характеристиками надежности являются вероятность безотказной  работы РЭС  и среднее время наработки  на отказ , где t - время непрерывной работы изделия, - эксплуатационное значение интенсивности отказов РЭС.

  Рассчитаем  для последовательной логической схемы надежности эксплуатационное значение интенсивности отказов РЭС.  

   ,

  для этого  надо знать  - эксплуатационное значение интенсивности отказов i-го элемента, учитывающее внешние воздействия, влияние тепловых и электрических нагрузок элементов.

  Определим, пользуясь справочными данными для каждого элемента:

    - интенсивность отказов элемента в номинальном режиме работы;

    - поправочный коэффициент на температуру и электрическую нагрузку элемента;

    - коэффициент, учитывающий влияние механических воздействий;

    - поправочный коэффициент на воздействие климатических факторов (температура, влажность);

    - коэффициент, отражающий условия работы при пониженном атмосферном давлении.

  Плёночный резистор:                              ,     ;

  Диод, стабилитроны, светодиоды:        ,       ;

  Конденсатор плёночный:                       ,    ;

  Резисторы навесные:                              ,   ;

  Пайка печатного монтажа:                    ,       ;

  Пайка навесного монтажа:                    ,       ;

  Конденсатор навесной:                          ,      ;

  Значения  показателя выбираем, исходя из коэффициента нагрузки , данные о котором получены из П 10.2 (учебное пособие для курсового проектирования «Основы конструирования и технологии РЭС» стр. 118)

  Определим значения k1, k2, k3 (исходя из наихудшего варианта):

  k1=1.35 (условия эксплуатации автомобильные, при вибрации);

  k2=2.5 (влажность 90-98%, температура 30-40 );

  k3=1.0 (высота от 0 до 1 км). 

  Тогда

   ;

   ;

   ;

   ;

   ;

   ;

   .

  Таким образом, эксплуатационное значение интенсивности отказов РЭС, равно:

   .

  Определим среднее время наработки на отказ:

   (что удовлетворяет требованиям, указанным в техническом задании 100000ч).

  Вероятность безотказной работы проиллюстрируем  в виде графика в зависимости  от времени наработки (в часах).

  

 
 

8. Разработка технологии  изготовления РЭС. 

8.1. Оценка технологичности изделия. 

     Радиоэлектронное средство технологично, если при производстве и эксплуатации (ремонте) его потребительские  качества обеспечиваются при  оптимальном (рациональном) расходовании  привлекаемых ресурсов (материальных, трудовых. финансовых и т.д.).

     Рассмотрим методику оценки показателей  качества, принятую при дипломном  проектировании РЭС в МАИ. 

8.1.1. Расчёт конструкторских показателей технологичности

1. Коэффициент повторяемости компонентов и МСБ.

, где

N - общее  количество дискретных компонентов,  ИМС широкого применения и МСБ;

n_тр - число типоразмеров компонентов, ИМС и МСБ.

2. Коэффициент повторяемости материалов

 , где

n_м - количество марок материалов , применяемых для изготовления составных частей (деталей) конструкции;

n_дет - количество нестандартных (оригинальных) деталей, изготовленных из этих материалов.

3. Коэффициент стандартизации конструкции

, где

- количество нестандартных (оригинальных) электрорадиокомпонентов, включая МСБ.

4. Коэффициент использования площади коммутационной платы

, где

S_п  - площадь коммутационной платы (печатной);

S_зан - суммарная площадь платы, занятая печатным монтажом, а также навесными компонентами, размещенными на свободных от печатного или пленочного монтажа участках платы. 

8.1.2. Расчет производственных показателей технологичности

1. Коэффициент  ограничения числа видов сборочно-монтажных  соединений

 , где

n_пар.с - число пар механически и (или) электрически соединяемых любым способом элементов, деталей и составных частей изделия;

n_вид - число конкретных технологических способов, используемых для образования механических и (или) электрических соединений в паре соединяемых элементов, деталей, частей.

2. Коэффициент использования групповых методов

 , где

n_тп - общее количество операций и (или) групп операций, предусмотренных в структуре ТП;

n_гр - количество операций и (или) групп операций из n_тп, основанных на групповых методах (обработки, монтажа, сборки, регулировки и т.д.).

3. Коэффициент автоматизации и механизации установки и монтажа изделия

, где

n_мон - общее количество электрических и (или) механических монтажных и силовых (закрепляющих) соединений;

n_а.м - число соединений из n_мон, выполняемых автоматизированным и механизированным способом.

4. Коэффициент применения типовых ТП

 , где

n_ттп - число операций и (или) групп операций из n_тп, выполняемых по типовым технологиям, установленным в ОСТ, стандарте предприятия или ином нормативно - технологическом документе отрасли или группы кооперирующихся предприятий. 

8.1.3. Комплексная оценка технологичности.

Оценка  частных показателей технологичности в баллах производится по формуле:

, где

- нормативный уровень показателя, действующий на данный момент в отрасли (на предприятии);

- эквивалент "одного балла", отражающий значимость данного показателя технологичности;

- расчетное значение частных  показателей технологичности. 
 
 
 
 

 

Определим комплексную оценку технологичности  по среднебальному показателю: