試析電子設備結構設計中CAD技術的應用

    科技專論

    作者：肖雪鋒

    【摘要】隨著科學技術的不斷進步，電子設備正朝著體積微型化、功能集成化，越來越智能化和係統化的方向發展。同時，電子設備對外觀時尚、操作簡便的要求也越來越高。這就為電子設備的結構設計工作提出了更高的要求，運用CAD技術進行電子設備的結構設計工作是完成此要求的有效途徑。本文首先對電子設備結構設計概述進行了簡要的介紹，然後對CAD技術在電子設備結構設計中的應用進行了分析。

    【關鍵詞】電子設備；結構設計；CAD技術

    1、電子設備結構設計概述

    1.1電子設備結構設計的特點

    研製電子設備的時候必須首先對其結構進行設計，這對保證該電子設備的優良性能發揮著重要的作用，是不同忽視的關鍵步驟。在研製的過程中不僅要對方案和線路進行提前設計，還必須要保證結構設計的合理性，才能夠研製出新型的電子設備。對於一種電子設備來說，隻有電路、元器件以及結構設計都完全達到技術先進並能夠確保高質量、高水平之時，才可以稱之為優良的電子設備。隨著科技的發展，新型的電子設備越來越係統化、功能集成化、體積微型化，也越來越高智能，這就給電子設備的結構設計工作提出了更高的要求。

    正因為電子設備的結構設計工作越來越複雜，其所涉及的技術內容也越來越廣泛，不再局限於與電子學密切相關的機械學、電子學、製造工藝學等學科，同時也涵蓋了化學、環境學、傳熱學等。

    從以上分析，我們可以看出，電子設備結構設計的過程涉及機械與電子的密切結合，需要對多種學科知識進行綜合運用才能夠達成目標，這是電子設備結構設計最顯著的特點。

    1.2電子設備結構設計的內容

    在第二次世界大戰之前，由於人們所使用的電子設備結構都比較簡單，因此也不需要對其進行設計。隨著二十年代後期電子管的大量采用以及二十世紀中葉電子技術的推廣，電子設備的結構設計才開始引起注意。直到二十世紀中後期，電子設備的體積越來越細，從小型到超小型到微型的發展中傳統的結構不能適應電子設備外形的變化，結構設計的方法需要進行變革，逐漸受到人們的重視。目前的結構設計內容包括以下七個方麵：

    第一，整機組裝結構設計，也就是電子設備的整體設計。對電子設備進行整機組裝結構設計的依據是產品的技術條件以及該電子設備投入使用以後的環境條件。進行整機組裝結構設計既需要對整機組裝進行構思，也要對電子設備的各個分係統以及不同的功能單元進行設計，具體的內容包括環境防護設計、結構單元、傳動和執行裝置以及總體布局四個方麵。造型設計方麵，秉承實用、經濟、美觀的基本原則，力求從外觀上給人一種眼前一亮的感覺。

    第二，熱設計，也就是對電子設備的元器件、組件以及整機的溫升進行控製。熱設計的基本原則是在盡量減少熱傳路徑的熱阻的基礎之上，對電子設備各個傳熱環節的熱阻值進行合理的分配；對於發熱元件以及熱敏元件的位置和間距進行合理布置；正確設置印製板組裝件的方向和間距，保證冷卻氣流能夠均勻的流過每一個發熱元器件，從而達到均勻降溫冷卻的目的，最終實現電子設備內部各個元器件在溫度的極限範圍內正常運行的目的。在實踐中，常用的進行溫升控製的方法包括兩種自然冷卻和人工降溫，其中人工進行降溫的方式又包括強迫進行風冷、液冷或者熱管傳熱等。

    第三，結構的靜力計算和動態參數設計。如果該電子設備是用於運輸工具中或者是處於運輸過程中，那就要保證該電子設備具有足夠的強度和剛度，以防止因為材料疲勞或者結構諧振等情況引起的對電子設備正常性能的不良影響。在實踐中一般是采用減震或者緩衝措施防止電子設備強度和剛度的減弱。