Курсовая работа: Датчик шума
Расчет конструкции РЭА при действии вибрации
Вибрация – длительные знакопеременные процессы. В результате воздействия механических нагрузок могут иметь место различные повреждения РЭС: нарушение герметичности, полное разрушение корпуса РЭА или отдельных его частей вследствие механического резонанса или усталости, обрыв монтажных связей, отслоение печатных проводников, отрыв навесных ЭРЭ, поломка керамических и ситалловых подложек, временный или окончательный выход из строя разъемных и неразъемных соединений, изменение паразитных связей и т.д.
Различают два понятия: вибрационная устойчивость и вибрационная прочность. Вибрационная устойчивость – свойство объекта при заданной вибрации выполнять заданные функции и сохранять значения своих параметров в пределах нормы. Вибрационная прочность – прочность при заданной вибрации и после ее прекращения. Целью расчета конструкции РЭА при действии вибрации является определение действующих на элементы изделия максимальных перегрузок и перемещений.
Периодическая вибрация характеризуется спектром (диапазон частот), виброускорением, перегрузкой. Коэффициент перегрузки n, амплитуда виброускорения а, и виброперемещения S, связаны между собой соотношениями:
Исходные данные:
Размеры ПП: а×b×h = 165×120×1,5 мм;
Материал ПП стеклотекстолит (γ = 2,05×104 Н/м3);
Для стеклотекстолита:
Е = 3,02×1010 Па,
μ = 0,22,
ρ = 2050 кг/м3.
Диапазон частот вибрации 10 – 40 Гц.
Решение:
Масса ПП mn =а×b×h×ρ=0,165×0,120×0,0015×2050 = 61 г.,
Масса элементов mэ = Σ ni mi =(резисторы) + (микросхемы) + +(конденсаторы)= (78*4,5) + (13×1,5) + (62×2,8) = 174 г.
тогда
2. Так как ПП шарнирно оперта по трем сторонам, то
3. Находим цилиндрическую жесткость ПП:
4. Определяем собственную частоту колебаний ПП:
fc = 107 Гц
5. Находим амплитуду колебаний (прогиб) ПП на частоте fc из диапазона частот воздействующих на плату, максимально близкой к fс при заданном коэффициенте перегрузки n:
6. Определяем коэффициент динамичности в диапазоне частот вибрации, близких к fc:
где e – показатель затухания колебаний (для стеклотекстолита при напряжениях, близких к допустимым, принимаем e=0,06).
7. Динамический прогиб ПП при ее возбуждении с частотой f:
S = KД × A = 1,16 × 0,2183 = 0,002533 мм = 0,000002533 м
8. Эквивалентная этому прогибу равномерно распределенная нагрузка при
С1 = 0,00406 + 0,018 lg (a/b) = 0,00406 + 0,018 lg (100/65) = 0,0074
9. Максимальный распределенный изгибающий момент при
С2=0,0479 + 0,18 lg (a/b)= 0,0479 + 0,18 Ig (100/65) = 0,082
10. Находим максимальное динамическое значение изгиба:
σmax = 0,19МПа
11. Проверяем условие виброустойчивости:
=0,19
где 
s-1 – предел выносливости
материала ПП, для стеклотекстолита 
s-1=105 МПа.
ns=1,8¸2 – допустимый запас прочности для стеклотекстолита.
Таким образом, условие виброустойчивости выполнено.
Расчёт конструкции РЭС на действие удара
Явление удара в конструкциях РЭС возникает в случаях, когда объект, на котором установлена машина, претерпевает быстрое изменение ускорения.
Удар характеризуется ускорением, длительностью и числом ударных импульсов. Различают удары одиночные и многократные.
Также ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса. Ударные импульсы могут быть полусинусоидальной, четверть синусоидальной, прямоугольной, треугольной и трапециевидной формы. Максимальное воздействие на механическую систему оказывает импульс прямоугольной формы. Параметрами ударного импульса являются:
– длительность ударного импульса (τ)
– амплитуда ускорения ударного импульса (НY).
Целью расчета является определение ударопрочности конструкции при воздействии удара.
Ударный импульс действует только в течение времени τи. Величина ω = π/τи получила название условной частоты импульса.
Исходными данными для расчета конструкции
на ударопрочность являются:
– параметры ударного импульса (τ) и (НY).
– параметры конструкции
– характеристики материалов конструкции или собственная частота колебаний механической системы.
Исходные данные:
Форма ударного импульса – прямоугольная: τи = 15 мс;
Размеры платы a×b×h = 165×120×1,5 (мм);
fс=107Гц (см. расчет на действие вибрации);
Масса ЭРЭ mЭ = 544 г.;
aYдоп = 15g;
Параметры материала ячейки:
Е= 3,02×1010 Па – модуль упругости;
μ = 0,22 – коэффициент Пуассона;
ρ = 2050 кг/м – плотность;
γ = 2,05×104 н/м – удельный вес.
Ударное ускорение НY = 10g = 100 м/с2.
Расчет:
Условная частота ударного импульса
ω = π/τи = 628 (рад/с)
Определяем коэффициент передачи при ударе.
Для прямоугольного импульса.
KY = 2sin (π/2n) = 1,498
где n коэффициент расстройки:
Находим ударное ускорение
аY = НYКY = 149,8 (м/с2)
Максимальное относительное перемещение будет:
Проверяем условия ударопрочности ПП с ЭРЭ
Smax < 0,003×b
где b – размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ.
аY< aYдоп
аY = 149,8< 15g = 150
Smax = 0,003 < 0,003×127 = 0,38
Таким образом, условия ударопрочности выполняются.
Расчёт надёжности
Надежность – свойство электронной аппаратуры выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортирования
Разработка технологического процесса сборки
Технологический процесс (ГОСТ 3.1109–82) – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.
Технологические процессы строят по отдельным методам их выполнения (процессы литья, механической и термической обработки, покрытий, сборки, монтажа и контроля РЭА) и разделяют на операции. Технологическая операция (ГОСТ 3.1109–82) – это законченная часть ТП, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно изготавливаемыми или собираемыми изделиями одним или несколько рабочими. Условие непрерывности операции означает выполнение предусмотренной ей работы без перехода к изготовлению или сборке изделия. Например, подготовка ленточных проводов к монтажу включает в себя мерную резку, удаление изоляции с определенных участков провода, нанесение покрытия на оголенные токоведущие жилы. Приведенный пример показывает, что состав операции устанавливают не только на основе технологических соображений, но и с учетом организационной целесообразности.
Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. На основе операций оценивается трудоемкость изготовления изделий, и устанавливаются нормы времени и расценки; определяется требуемое количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов, себестоимость изготовления (сборки); ведется календарное планирование производства и осуществляется контроль качества и сроков выполнения работ.
В условиях автоматизированного производства под операцией следует понимать законченную часть ТП, выполняемую непрерывно на автоматической линии, которая состоит из нескольких единиц технологического оборудования, связанных автоматически действующими транспортно-загрузочными устройствами. При гибком автоматизированном производстве непрерывность выполнения операции может нарушаться, например, направлением собранного полуфабриката, электронного узла на промежуточный склад-накопитель в периоды между отдельными позициями, выполняемыми на разных технологических модулях.
Кроме технологических операций в состав ТП включают ряд необходимых для его осуществления вспомогательных операций (транспортных, контрольных, маркировочных и т.п.).
В свою очередь, операции делят на установы, позиции, переходы, приемы. Установ представляет собой часть технологической операции, выполняемую при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы, например, установ играет важную роль при выполнении такой сложной операции, как операция окончательного профилирования рабочей поверхности плавающего элемента блока магнитных головок, которая представляет собой участок наружной сферической или цилиндрической поверхности радиусом 6 х103 мм и погрешностью формы 0,3…0,6 мкм. Позиция – часть операции, выполняемая при неизменном положении инструмента относительно детали.
Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством режимов применяемых инструментов и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. Прием – это законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением.
В производстве элементов, сборочных единиц и устройств РЭА используется большой перечень ТП, основанных на различных физических и химических методах обработки материалов.
Микроминиатюризация аппаратуры, повышение ее быстродействия и точности функциональных параметров требуют особого внимания к неразрушающим методам контроля и управлению качеством продукции. Использование специальных материалов и химической технологии делает актуальным вопрос об охране окружающей среды и людей, занятых в сфере производства РЭА.
Разработка маршрутной и операционной технологии в условиях серийного производства ТП сборки РЭА ведется весьма подробно, вплоть до переходов и рабочих ходов, в условиях же мелкосерийного и единичного производства ограничиваются лишь разработкой технологического маршрута изготовления РЭА. Целью разработки технологического маршрута является установление временной последовательности технологических операций изготовления РЭА, определяющих вариант организационной структуры ТП. Разработка маршрутной технологии изготовления РЭА осуществляется в следующей последовательности: определяется (ориентировочно) тип производства РЭА; проводится выбор технологического метода (сборки) изделия с учетом данного типа производства; определяется состав технологических операций (простых, сложных) сборки изделия и выявляются последовательность выполнения во времени данных операций, т.е. формируется структура ТП.
Целью разработки операционной технологии является установление временной последовательности технологических переходов и рабочих ходов, определяющих вариант организационной структуры операции как основного типового элемента ТП. Разработка операционной технологии предполагает выполнение таких работ, как расчет режимов и параметров каждого перехода или рабочего хода; расчет норм времени на сборку; варианты и последовательность установок (позиций) изделия на оборудовании.
По результатам спроектированной маршрутной и операционной технологии осуществляется выбор средств технологического оснащения и уточнение (по результатам выбора) отдельных режимов и параметров операций и их элементов.
Выбор технологического оборудования должен быть основан на анализе затрат, отводимых для реализации ТП в заданный промежуток времени при заданном качестве изделий. Выбор оборудования производят по главному параметру, являющемуся наиболее показательным для выбираемого оборудования, т.е. в наибольшей степени выявляющему его функциональное значение и технические возможности.
В соответствии с разработанным технологическим маршрутом выбирают оборудование для каждой операции (ее части или группы операций) ТП. Все технологическое оборудование, применяемое для реализации ТП производства РЭА (по видам ТП), подразделяют на 4 группы:
1) оборудование широкого назначения (универсальное технологическое оборудование), которое целесообразно применять в единичном и мелкосерийном производстве;
2) оборудование высокой производительности – полуавтоматы и автоматы, имеющее большее ограничение по размерам обрабатываемых (собираемых) изделий, по скорости, выполняемым операциям, которые применяются в серийном и массовом производстве РЭА;
3) специализированное технологическое оборудование – агрегатные станки для сборки какого-либо изделия, которые применяют в серийном производстве при групповой сборки РЭА;
4) специальное оборудование – оборудование, спроектированное и изготовленное для обработки (сборки, контроля) изделия на определенной операции, которое экономически целесообразно в массовом производстве при выпуске изделия в течение ряда лет.
После расчета режимов операции, реализуемой на данном оборудовании (например, усилия прессования при склейке плат, точности позиционирования ЭРЭ на плате и т.д.), следует подтвердить целесообразность выбранного оборудования расчетами коэффициентов использования оборудования по времени технологической себестоимости операции. Рациональность выбранного оборудования определяется сопоставлением значений коэффициентов, полученных по расчетам, с уровнями ЕСТПП, такими как: коэффициент применения автоматов и полуавтоматов, коэффициент применения агрегатного оборудования (для серийного производства), коэффициент применения оборудования с ЧПУ (для мелкосерийного и единичного производства).
Выбор технологической оснастки. Под технологической оснасткой, используемой в производстве РЭА, понимают приспособления, вспомогательный и измерительный инструмент. Приспособлением называется дополнительное устройство или оборудование, служащее для ориентации, транспортирования и, установки, закрепления, монтажа деталей и сборочных единиц. Вспомогательный инструмент это дополнительное устройство к оборудованию, служащее для установки и закрепления инструмента. Потребности предприятия в оснастке следует определять на основании: объема основного производства РЭА; номенклатуры оснастки по технологической документации; нормам расхода оснастки. Расчет потребности по каждому виду оснастки следует проводить для действующего производства РЭА и производства новых изделий отдельно. Потребность в оснастке для производства новой РЭА следует определять с учетом: плановых сроков и трудоемкости освоения и выпуска изделий; планируемой продолжительности выпуска изделий; организационных форм производства РЭА в период ее освоения и выпуска. Все приспособления делят по видам обработки (сборки) для различных условий и типов производства РЭА. Приспособления, как и всю оснастку, выполняют по 6 системам: неразборные специальные приспособления (НСП); универсальные безналадочные приспособления (УБН); универсально-безналадочная оснастка (УБО); сборно-разборные приспособления (СРП); универсально-наладочные приспособления (УНП); специализированные наладочные приспособления (СНП). В хорошо организованном производстве РОЭА следует применять те виды приспособлений, которые обеспечивают наибольшую точность, экономичность, маневренность и производительность труда.
