Теоретические основы конструирования
| Вид материала | Пояснительная записка |
- Примерная программа дисциплины детали машин и основы конструирования Рекомендуется, 287.02kb.
- Программа дополнительной подготовки по направлению «Энерго- и ресурсосберегающие процессы, 88.13kb.
- Курсовой проект по дисциплине «Основы проектирования и конструирования», 63.79kb.
- Методические рекомендации к лабораторным работам по курсу «Основы проектирования, 616.07kb.
- Методические указания и задания для выполнения домашних контрольных работ, 953.98kb.
- Учебная программа / расширенный курс 110 часов Дизайн интерьера Предмет художественного, 37.67kb.
- «Теоретические основы налогообложения», 1177.31kb.
- Рабочая программа по дисциплине Теоретические основы электротехники Рекомендуется для, 705.4kb.
- И. М. Губкина Кафедра «Техническая механика» Положение о рейтинговой системе оценки, 59.48kb.
- М. А. Копин Лабораторные и лабораторно-практические работы по дисциплине «Детали машин, 380.55kb.
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-033/тип.
КОНСТРУИРОВАНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям -39 02 01 Моделирование и компьютерное
проектирование радиоэлектронных средств,
-39 02 02 Проектирование и производство радиоэлектронных средств
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28» мая 2003 г.
Составители:
Н.С. Образцов, заведующий кафедрой радиоэлектронных средств Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», профессор, кандидат технических наук;
Н.И. Каленкович, профессор кафедры радиоэлектронных средств Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук;
А.М. Ткачук, доцент кафедры радиоэлектронных средств Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Рецензенты:
С.Н. Юрко, технический директор унитарного предприятия «Измерительные приборы и системы»;
И.М. Русак, профессор кафедры электронных вычислительных средств Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» канд. техн. наук;
Кафедра общетехнических дисциплин Учреждения образования «Минский государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 7 от 21.02.2002 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиоэлектронных средств Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 9 от 25.02.2002 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей -39 02 Конструкции радиоэлектронных средств УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол №1 от 11.03.2002 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.105-98.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Конструирование радиоэлектронных устройств» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.105-98 для специальностей -39 02 01 Моделирование и компьютерное проектирование радиоэлектронных средств, -39 02 02 Проектирование и производство радиоэлектронных средств высших учебных заведений. Она предусматривает изучение конструкции радиоэлектронных аппаратов различного назначения, предназначенных для работы на разнообразных объектах в разных условиях внешней среды. Целью курса является изучение конструкций РЭУ и их влияния на эффективность работы радиотехнических устройств и систем, изучение методики конструирования РЭУ для обеспечения высокого уровня технических и эксплуатационных характеристик, технологичности, микроминиатюризации. В результате изучения курса студент получает знания и практические навыки разработки оптимальных конструкции в соответствии с задачами повышения эффективности производства и качества выпускаемой продукции.
В результате изучения курса студент должен:
знать:
- основные научно-технические проблемы конструирования РЭУ;
- основные этапы конструкторского проектирования и методы оптимизации конструкторских решений;
- основные физические процессы, определяющие функционирование РЭУ (электромагнитные, тепловые, механические);
- основные принципы построения РЭУ различных классов и конструктивных уровней;
уметь характеризовать:
- конструкции РЭУ с учетом ремонтопригодности, надежности, технологичности и экономических показателей;
уметь анализировать:
- основные тенденции, направления развития и совершенствования конструкций РЭУ;
приобрести навыки:
- правильного оформления конструкторской документации в соответствии с ЕСКД;
- использования в процессе конструирования математических моделей и методов их оптимизации;
- разработки конструкций блоков РЭУ различного функционального назначения с учетом оценки эффективности конструкторско-технологических решений;
- использования методологии и организации автоматизированного конструкторского проектирования при системном подходе к выполнению разработок, иерархических принципов в конструировании, комплексной микроминиатюризации, методов компоновки.
Программа рассчитана на объем 260 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 179 ч., лабораторных работ - 33 ч., практических занятий - 16 ч.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ РЭУ
Тема 1.1. Конструирование РЭУ, радиоэлектроника и общество
Роль и задачи конструктора. Определение конструкций радиоэлектронных устройств (РЭУ). Краткая историческая справка. Заказчики, разработчики, исполнители, поставщики, служба сбыта, потребители. Классификация радиоэлектронной аппаратуры по назначению, объектам установки, условиям применения и конструктивным признакам. Определение процесса конструирования. Конструирование как область науки и техники. Ведущая роль радиоконструкторов в создании современных радиоэлектронных приборов и систем. Микроминиатюризация РЭУ как одно из важнейших направлений в конструировании. Качество конструкций, определение, основные характеристики, определение технологичности конструкций. Результат конструирования - создание комплекта документации, предназначенной для производства аппаратуры.
Классификация РЭУ по назначению. Классификация условий эксплуатации РЭУ. Влияние дестабилизирующих факторов на работоспособность РЭУ и их характеристика (субъективные, объективно-климатические, механические, электрические, радиационные, климатические). Характеристика климатических воздействий (климат, температура, влага, давление, пыль, песок, солнечная радиация).
Тема 1.2 Механические воздействия в конструкциях РЭУ
и методы защиты
Параметры гармонических и случайных вибраций. Параметры ударных нагрузок и акустических шумов. Методы измерения параметров механических воздействий.
Методы воспроизведения механических воздействий на испытательных стендах. Методы воспроизведения ударных нагрузок и линейных ускорений.
Виды реакций РЭУ на механические воздействия. Реакция резисторов и конденсаторов на механические воздействия. Реакция катушек индуктивности, жгутовых и кабельных соединений на механические воздействия.
Реакция разъемных и контактных соединений на механические воздействия. Производственные механические воздействия.
Динамические характеристики конструкций и элементов РЭУ. Основные динамические характеристики блоков РЭУ. Определение собственных частот блоков РЭУ.
Определение собственных частот электроэлемента (ЭРЭ). Расчет собственных частот печатных плат (ПП).
Определение вынужденных колебаний элементов в конструкциях РЭУ. Методы оценки прочностных свойств элементов конструкций. Экспериментальные методы определения напряженного состояния элементов конструкции.
Способы виброзащиты конструкций РЭУ. Виброзащита полупроводниковых приборов и ЭРЭ. Использование заливки и вибропоглощающих покрытий.
Схемы монтажа блоков на виброизоляторах. Разновидности конструкций виброизоляторов. Статический расчет системы виброизоляции.
Динамический расчет системы виброизоляции. Реакция РЭУ на ударные нагрузки. Динамический расчет системы изоляции ударных нагрузок.
Методика расчета вибропрочности несущих конструкций. Методы расчета конструкций с использованием ЭВМ (метод конечных элементов).
Метод расчета конструкций с использованием ЭВМ (метод конечных разностей).
Моделирование конструкций РЭУ на аналоговых ЭВМ.
Тема 1.3. Теплообмен в конструкциях РЭУ
Основные законы теплообмена. Теплообмен теплопроводностью. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Закон Фурье.
Теплопроводность плоской стенки. Теплопроводность цилиндрической стенки. Теплопроводность сферической поверхности. Теплопроводность плоской стенки с внутренним источником теплоты. Теплопроводность цилиндрической стенки с внутренним источником теплоты.
Теплопроводность многослойной стенки. Теплопроводность в ребре постоянного сечения. Теплопроводность стержня. Тепловое сопротивление.
Конвективный теплообмен. Основы теории подобия. Критериальные уравнения.
Теплоотдача в неограниченном пространстве. Частные случаи конвективного теплообмена.
Конвекция в ограниченном пространстве. Конвекция в вертикальном канале.
Теплообмен конвекцией при давлениях, отличных от нормального. Вынужденная конвекция при внешнем обтекании тел.
Тепловые модели конструкций РЭУ. Методы перехода от реальных конструкций к их тепловым моделям. Принцип местного влияния, принцип суперпозиции тепловых полей.
Методы расчета тепловых режимов конструкций РЭУ: метод дифференциальных уравнений, тепловых сопротивлений, коэффициентный метод.
Температура корпуса герметичного радиоэлектронного аппарата, температура нагретой зоны герметичного радиоэлектронного аппарата.
Температурный режим радиоэлектронного аппарата в перфорированном корпусе с естественной конвекцией.
Температурный режим радиоэлектронного аппарата с принудительной вентиляцией.
Температурный режим радиоэлектронного аппарата кассетной конструкции.
Нестандартный тепловой режим радиоэлектронных аппаратов.
Инженерные методики расчетов тепловых режимов радиоэлектронных аппаратов. Вынужденная конвекция в трубках и каналах.
Теплообмен излучением. Законы Планка, Релея-Джинса, Вина. Законы Стефана – Больцмана, закон Ламберта.
Излучение черных тел, «серое» тело. Закон Кирхгофа для излучения. Теплообмен излучением между параллельными пластинами, разделенными прозрачной средой.
Солнечное излучение.
Теплообмен при конденсации и кипении жидкости. Теплоотдача при ламинарном стекании пленки конденсата. Теплоотдача при турбулентном стекании пленки конденсата. Теплоотдача при кипении жидкости.
Аналогия процессов переноса тепла и электричества. Законы Ома, контурных токов, Кирхгофа и их использование для решения тепловых схем.
Системы обеспечения тепловых режимов радиоэлектронных аппаратов. Классификация систем охлаждения РЭУ.
Конструкции воздушных систем охлаждения. Охлаждение стоек, шкафов, пультов с РЭУ.
Охлаждение блоков РЭУ кассетной конструкции, книжной конструкции.
Охлаждение стационарной и передвижной наземной РЭУ. Охлаждение самолетной, космической и судовой РЭУ.
Методы измерения температуры.
Методы моделирования тепловых процессов в конструкциях РЭУ на ЭВМ.
Тема 1.4. Обеспечение защиты РЭУ от влаги
Атмосферная коррозия деталей. Стойкость материалов к атмосферной коррозии. Влагостойкость металлов и пластмасс. Процесс растворимости воды в полимерах. Закон Генри.
Термопластичные органические материалы и их характеристики.
Термореактивные органические материалы и их характеристики. Резины и эбониты и их параметры.
Защита от влаги с помощью покрытий. Металлические покрытия. Цинковое, кадмиевое, никелевое, хромовое, медное, оловянное покрытия, покрытия благородными металлами.
Анодно-окисные покрытия. Химические окисные покрытия. Лакокрасочные покрытия и их свойства. Покрытия меламиновые. Пентафталевые и глифталевые покрытия. Перхлорвиниловые, нитроцеллюлозные покрытия. Эпоксидные, полиакриловые, фенольные, битумные покрытия.
Герметизация РЭУ. Виды герметизации. Пропитка. Назначение, особенности конструкций пропитываемых изделий. Основные свойства пропиточных материалов.
Обволакивание и заливка. Расчет внутренних напряжений в компаундах при заливке. Методы снижения внутренних напряжений в компаундах. Основные свойства компаундов и рекомендации по их применению.
Разъемная герметизация. Особенности проектирования металлических уплотнителей. Особенности проектирования резиновых уплотнителей. Корпусы, крышки и их соединения. Расчет качества герметизации.
Неразъемная герметизация. Неразъемная герметизация сваркой и пайкой. Проходные изоляторы для герметизированных корпусов. Расчеты герметичности. Расчет усилия обжатия. Расчет утечки.