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1、第三节 机柜的设计,机架结构的设计要求,结构坚固 保证插箱与机柜之间及插箱与插箱间良好的机、电联接结构简单，取材方便，易于安装与维修，具有良好的结构工艺性符合机架标准尺寸系列，利于实现“三化”体积小、重量轻、造型美观大方,型材结构机柜 用作机架的型材有钢型材和铝型材两种。型材机架按其结构型式可分为二种：一种是由四根型材立柱组成的机架；另一种是顶框、底座、立柱等均由型材组成的机架。,机柜的分类,1）钢型材机柜 如右图，机架是由顶框、底座和四根两头带有法兰的同截面型材立柱经螺栓联接而成。当装上左右侧板、后盖板和前门后，即组成钢型材机柜。,安装孔：为了在机架上安装标准系列的侧板、插箱、导轨等部件，在
2、型材立柱的安装边上开设有标准的系列安装孔，以便安装面板、导轨等附件。导轨：导轨一般不能直接固定在立柱上，而是通过固定在立柱上的不同支架从而安装各种导轨。,通风：自然通风时，通常在侧板、后板或顶盖上开设通风孔或百叶窗；强制通风时，可利用侧板上的加强筋与侧板间所构成的夹层作为风道，在风道相应的位置上开有进风（或出风）口，风口的大小按所需风量而定。风道的下端或上端与风机的风口相连。,接线盒：机柜与外部的电气联接一般采用接线盒装置。其型式有两种。一种是设计成独立的接线盒，安装在机柜的顶部，另一种为在机柜顶部留出一插箱的位置作为接线盒。,走线槽：机柜内的走线槽装置可以 把众多的线扎或电缆有条理 地引到所
3、需的位置。走线槽 用薄钢板弯制或用塑料压制 的，其截面一般为矩形。走 线槽通过弯角件固定在后立柱的安装边上。,优点：a)钢型材立柱为封闭式截面，具有一定的刚度，承载能力较大；b)机架构件种类少，只需一种截面的钢型材，取材方便，设计周期短；c)采用可拆式结构，便于运输与安装；d)结构简单，加工方便，有利于专业化生产和标准化、系列化。缺点：a)抗扭、抗弯性能较整板式机柜差；b)立柱内壁清洗和涂覆较困难，因此内壁的 腐蚀问题不易解决。,2）铝型材机柜 以铝或铝合金型材制成的主柱和横梁，通过焊接、铆接或螺钉连接而组成机架，再加盖板组成机柜。铝型材机架一般由铝型材XC7311作前立柱和前横梁，XC731
4、3作后立柱、后横梁和侧横梁，此外还配上四只前箱角和四只后箱角，分别插入型材内侧用螺钉、铆钉或高强度粘合胶联接而成。,以下也是一种常用的机架形式：其顶框与底座均为铝合金铸件，型材立柱两端装上带有芯子的法兰，芯子插入与之相配的铝型材后用螺钉固定，最后用螺钉把法兰与顶框、底座紧固成可拆的铝型材机架。在铝型材立柱上，设有标准的安装孔。,优点：切削加工少，生产率高，造型美观，强度和刚度较好，重量轻；型材结构易于标准化、通用化和系列化，利于实现专业化生产。缺点：铝型材的联接刚性较差。目前铝型材截面的几何尺寸精度较低，其长度方向的变形不易校正。一般铝型材机架适用于轻型的固定式电子产品。,弯板结构机柜 弯板结
5、构机柜通常是用13mm厚的钢板折弯成一定的截面形状，作为组成机架的立柱或整板立柱、顶框和底座等；各构件的连接可以是螺钉紧固或焊接。按其结构型式，弯板结构的机柜有整板式机柜和弯板立柱式机柜两种。,1）整板式机架 机架由1.5mm的冷轧钢板模压折弯两次成型的侧板、铸铝合金制成的顶框和底座所组成。在侧板的安装柱上设有标准系列的安装孔，以便安装面板及插箱。这种结构的强度和刚度均较好，适用于重型或一般产品，但由于侧板固定，故安装维修不够方便。,2）弯板立柱式机架 弯板立柱式机架与钢型材机架结构相仿。它的立柱由薄钢板折弯而成，其截面往往是开口式的，机架各构件间的联接同样可以用焊接或螺钉紧固。这种结构具有较
6、好的强度和刚度，但截面形状复杂时加工困难，其精度不易得到保证，成本也较高。,第四节 底座、面板、导轨,底座的设计 底座是支撑整机全部重量的部件，它的结构选择对整机的强度、刚度和稳定性影响极大。,底座设计的基本要求：1）底座机械强度及刚度要好，能稳定可靠地支撑各种零件、组件和部件，能经受大的冲击和振动。2）对零部件、组件的排列要留出装配工具的操作空间，如上螺钉、螺母的地方，要留出旋具和扳手操作空间。3）孔径尺寸种类应尽可能减少，且尽可能标准化。4）有些电子产品的底座应具有良好的导电性能，起到电路连接的公共接地点作用。5）加工方便，工艺性好，采用标准化结构。,底座类型 1）板料冲制折弯底座 是用金
7、属薄板经落料、冲孔压弯而成型。底座重量轻、强度较好、成本低、加工方便且便于批量生产，故应用广泛。,a.槽口：为了防止弯曲处由于应力集中而产生裂纹，在折弯线边缘处应开设槽口,b.加强筋,2）塑料底座,铸造底座,面板的设计,面板主要用来安装操作控制元件、指示装置和开关元件等。面板起着保护和安装内部元件的作用，也是整个电子设备外观装饰的重要部分。面板的设计要求除了确定良好的结构型式外，更重要的是面板上元器件的布置要合理；操作使用要方便，能适应操作者的生理、心理特性；同时外表美观大方等。,面板的结构设计1）板料面板 目前电子产品常取铝合金板作面板。因为它的重量轻，同时又有一定的强度和刚度，机加工性能好
8、，表面装饰性处理方便。铝板材料厚度一般为24毫米。为增加其刚度或其他要求（密封或外形要求），面板的四周边缘可设有边框。,组合面板 由安装板和附面板组成，安装板主要是安装固定元器件并承受其负荷，附面板仅起文字说明和装饰作用。附面板上所需说明的文字或符号可用腐蚀法在0.50.8毫米厚的铝板上印字，亦可在塑料贴面板上印字。,单一面板 面板上所需标注的文字及符号说明直接标示在安装面板上,2）铸造面板 对于大中型设备或有密封要求和承受负荷较大的面板常采用铸造面板，其材料一般为铝合金。雷达显示机柜、机箱面板常用此结构。,面板设计的要求 1）对操作器件排列的要求 a.主要及常用的调节器应安置在产品的面板上，
9、定期调节的机构安置在面板上小孔的内部，可用螺丝刀伸进小孔内进行调节。b.应尽可能减少控制旋扭和开关的数目。c.旋钮和开关的配置应尽可能与产品工作时的操作顺序相适应，从左向右排列，并且和有关的指示装置设置在一起，同时还应避免操作时会挡住操作者观察指示装置的视线。,d.形状和尺寸应根据负荷大小、运动速度、转动精度和工作环境来决定。e.对各个旋扭和开关，在面板上应标示其用途或名称，应有旋转方向指示。为了表示旋钮旋转角度，旋钮上应有标记点和线，在面板上也相应地标示出最大和最小范围。f.为了不使波段开关等器件随着操作而转动，在面板背面应设定位坑，或在面板内衬板上打定位孔。,2）对指示器件排列的要求 a.
10、面板上指示器件，如电表、度盘和显示屏等应使操作者观察时感到清楚明确，度和数字的选择应根据人们的习惯来设计。b.装指示器的面板应垂直于操作者的视线或略微向上倾斜。c.应尽量减少指示仪表的数目，尽可能采用一个仪表指示多种用途。d.读数指示装置和电表应尽可能采用同一型号、同一形状大小，以加强协调。布置时，也应尽可能对称、整齐地配置，并按水平排列，以便于眼睛左右运动。,常用的控制器有按钮、开关、旋扭、操纵杆等,不同显示器的功能比较,导轨的设计,导轨的作用是使插入单元或插箱等部件按照规定的方向运动，减少插入单元或插箱推入与拉出机架时的摩擦阻力。直线导轨的作用在于保证需作直线运动的零件（或组合件）按照规定
11、方向作直线往复运动。,导轨的基本组成 1）运动件 作直线往复运动的零件；2）承导件 支承和约束运动，并使其按规定方向作直线往复运动的零件。,导轨设计基本要求 1）导向精度：运动件沿规定方向作直线运动的准确程度。导向精度的高低，主要取决于导轨本身的直线度及导轨的配合间隙；2）运动的灵活性和平稳性 主要取决于导轨中的摩擦力和导轨表面的几何形状误差；3）对温度变化的不敏感性 当温度变化时，导轨仍能正常工作，既不“卡滞”，又不晃动；,4）耐磨性 耐磨性的好坏关系到导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度，它主要取决于材料、导轨表面粗糙度及表面硬度；5）结构工艺性 导轨在满足正常工作的条件下，结构应力
12、求简单，便于制造、检验及调整，从而降低成本。,导轨的分类及结构 1）滑动摩擦导轨 导轨导向精度高，强度好，结构简单，承载能力大，但低速运动时摩擦系数较大。圆柱面滑动导轨 承导面是圆柱面，由于承导件是圆柱体，所以它的加工、检验都比较简单，易于达到较高的精度，在仪器仪表中应用较广泛。缺点是磨损后的间隙不能调节和补偿，对温度变化也较敏感。,棱柱面滑动导轨直边形导轨 加工比较容易，应用广泛。但是它的间隙不容易控制，导向精度不如三角形导轨。,三角形导轨 这种导轨导向性好，制造简单，刚性好，且避免了由于热变形所引起的配合状况的变化，应用较为广泛。缺点是导轨磨损不均匀。,燕尾形导轨 结构紧凑，间隙调节方便。
13、但几何形状比较复杂，难于达到很高的配合精度，导轨中的摩擦力较大，运动不灵活。适用于受力不大和速度不高的场合。,2）滚动摩擦导轨 滚动摩擦导轨 是在两导轨面之间 有滚珠、滚柱、滚 针等滚动体，使导 轨运动处于滚动摩 擦状态。,由于滚动摩擦阻力小，使工作台移动灵敏，低速移动时也不产生爬行。工作台起动和运行消耗的功率小，滚动导轨磨损小，保持精度持久性好，应用广泛。这种导轨是点或线接触，抗振性差，接触应力大，所以在设计时，对导轨的直线性和滚动体的尺寸精度要求高。导轨对污垢等比较敏感，要很好地加以防护。其结构比滑动导轨复杂，制造困难，成本高。,元件及印制板在底座上的安装固定,元器件在印制板上的安装,元器件在底座上的安装,印制板在底座的安装,印制板导轨 用于印制板装配与固定的导轨一般为滑动摩擦导轨,机箱标准化,积木化结构 积木化是采用标准单元来组装整机。在电路上应具有独立的功能，在结构上要便于实现接插式组合。对电子仪器，积木化主要是解决品种、质量和效率的问题。对于军用和复杂的电子设备来说，积木化则可减小体积，减轻重量，提高可靠性，易于更换和维修。,
