Разработка устройства сопряжения для блока обмена информацией специализированного бортового комплекса
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?чности ?вр10-6, Н/м2ТКЛР ?106, К-1Коэф. тепло-проводности ?, Вт/(мК)Алюминий2,7718023,9200Ал. сплав Ал22,657118021,1175Ал. сплав Ал92,657220023196Сталь207,8220042011,745Бронза БрБ-28,231174001764Латунь Л628,4311033020,686
Эти характеристики по-разному влияют на качество конструкции. Так при увеличении плотности увеличивается масса устройства, и качество конструкции в целом снижается. А ТКЛР корпуса должен быть согласован с ТКЛР подложки, чтобы свести к минимуму механические напряжения, возникающие при изменении температуры. Поэтому заменим плотность величиной обратной ей, а ТКЛР величиной обратной относительному отклонению ТКЛР корпуса от ТКЛР подложки (ТКЛР подложки ?подл=810-6 К-1).
Результаты этих преобразований приведены в таблице 2.2.2.
Таблица 2.2.2
МатериалХарактеристикиХар-ка плотности ?-1, см3/гМодуль упругости Е10-9, Н/м2Предел прочности ?вр10-6, Н/м2Хар-ка ТКЛРКоэф. тепло-проводности ?, Вт/(мК)Алюминий0,3771,0080,001,50200,00Ал. сплав Ал20,3871,00180,001,61175,00Ал. сплав Ал90,3872,00200,001,53196,00Сталь200,13200,00420,003,1645,00Бронза БрБ-20,12117,00400,001,8964,00Латунь Л620,12110,00330,001,6386,00
Теперь, когда лучшему случаю соответствует большее значение показателя, можно пронормировать показатели по максимуму, и на основе полученных дифференциальных показателей качества вычислить комплексный показатель качества для каждого материала по следующей формуле:
,
где
?i-дифференциальный показатель качества;
?i-весовой коэффициент (коэффициент влияния) данного показателя;
n-количество показателей.
Весовые коэффициенты назначаются исходя из того, какие характеристики материала наиболее критичны для данной конструкции. Так, для разрабатываемого устройства наиболее важны массогабаритные показатели, поэтому для плотности принимается ?=0,3. Поскольку общая рассеиваемая устройством мощность не велика, для коэффициента теплопроводности и ТКЛР ?=0,2. Для предела прочности ?=0,2 и для модуля упругости ?=0,1.
Результаты вычислений нормированных дифференциальных показателей качества и комплексного показателя качества для каждого материала представлены в таблице 2.2.3, из которой видно, что наибольший комплексный показатель качества имеет алюминиевый сплав Ал9.
Таблица 2.2.3
МатериалНормированные характеристикиQПлотностьМодуль упругостиПредел прочностиТКЛРКоэф. тепло-проводностиАлюминий0,980,360,190,481,000,66Ал. сплав Ал21,000,360,430,510,880,70Ал. сплав Ал91,000,360,480,480,980,72Сталь200,341,001,001,000,230,65Бронза БрБ-20,320,590,950,600,320,53Латунь Л620,310,550,790,520,430,50
Таким образом в качестве материала крепежной рамки был выбран алюминиевый сплав Ал9, обладающий наибольшим комплексным показателем качества
.2.2Выбор материала печатной платы
Большое число марок материалов близких по показателям качества и многообразие этих показателей затрудняют однозначный выбор лучшего материала. Поэтому для объективной оценки качества того или иного материала по множеству характеристик необходимо использовать комплексный показатель качества. Выбор материала диэлектрика проведем по комплексному показателю качества.
К материалу диэлектрика предъявляются следующие требования: он должен иметь малую плотность (из-за ограничений по массе); должен выдерживать высокие механические нагрузки; иметь высокий коэффициент теплопроводности для обеспечения теплообмена; низкий коэффициент температуры линейного расширения (ТКЛР) для предотвращения деформаций при повышенных температурах. Дифференциальные показатели качества материалов диэлектриков показаны в таблице 2.2.4.
Таблица 2.2.4
МатериалПлотность r, Предел прочности Коэффициент теплопроводности l, Вт / мКТКЛРНФД Гетинакс Стеклоекстолит2.32 1.4 1.570 72 720.3 0.18 0.275.6 5.3 4
В данном случае два пути повышения качества материала. При уменьшении или увеличении каждого из дифференциальных показателей не имеют преимущества друг перед другом, так как нужно минимизировать или максимизировать одинаковое число параметров. Поэтому применяется второй вариант, для плотности r и для ТКЛР берутся обратные величины. Нормирование показателей производится относительно максимальных значений в столбцах. Результаты нормирования, весовые коэффициенты и комплексные значения для диэлектриков приведены в таблице 2.2.5.
Таблица 2.2.5
МатериалПлотность 1/rПредел прочностиКоэффициент теплопроводности l,Вт/мК1/ТКЛРКомплексный показатель качестваQНФД0.610.9310.670.796Гетинакс10.960.60.70.848Стеклотекстолит0.90.960.60.930.924Весовые коэффициенты ,j0.30.30.20.2
При сравнении комплексных показателей и с учетом требований ТЗ следует, что наиболее подходящим материалом является фольгированный стеклотекстолит. Марка стеклотекстолита определяется после построения топологии печатной платы и определения количества слоев печатной платы, необходимых для реализации модуля УС.
2.3Синтез конструкции
Топологическое конструирование плат ведется с помощью программы САПР PCAD 2006.
Топологическая схема разработанной ПП представлена на чертеже МАИ.201210.013
Сборочный чертеж модуля УС представлен на чертеже МАИ.201210.013 СБ
Таким образом, в результате высокой плотности проводящего рисунка, получено, что минимальные зазоры между проводниками составляют 0,2 мм, а минимальная ширина проводников 0,2 мм. Для определения требуемого класса точности воспользуемся таблицей 2.3.1.
Таблица 2.3.1
Конструктивные параметрыКласс точности1234Минимальная ширина проводника, мм0,60,450,250,15Номинальный зазор между проводниками, мм0,60,450,250,15Допуск на расположение пр