А. Н. Туполева утверждаю: Проректор по учебно-методической работе И. К. Насыров 2007 г. Программа дисциплины

Вид материалаПрограмма дисциплины

Содержание


Задачами дисциплины
Материал курса основан на знаниях, навыках и умениях
Знания, умения и навыки, полученные в процессе изучения данного курса, используются
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Базовая самостоятельная работа
Курсовой проект
Другие виды самостоятельной работы
Содержание дисциплины.
Общие вопросы конструирования
4.2 Содержание тем
Внешние воздействующие факторы. Этапы и средства разработки ЭС.
Компоновка элементов на ПП
Конструирование корпусов модулей II уровня
8. Защита ЭС от внешних воздействий (4
9. Обеспечение конструкторско-технологической точности изделий (6
Лабораторный практикум
Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Подобный материал:
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н. ТУПОЛЕВА


УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебно-методической

работе

_________________ И.К. Насыров


«_____» _______________ 2007 г.


ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ




ОПД.Ф.11 Основы проектирования электронных средств


Рекомендуется УМЦ КГТУ им. А.Н. Туполева для направления

(специальности)


направление: 210200 «Проектирование и технология электронных средств»


специальность: 210202 «Проектирование и технология ЭВС» _______________________________________________________


формы обучения: очная


Казань 2007


  1. Цели и задачи дисциплины.


Целью дисциплины является формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков в области конструирования несущих конструкций (НК) электронных средств (ЭС) различного уровня с применением современных средств САПР в зависимости от их назначения.

Задачами дисциплины является знакомство с иерархической структурой ЭС, изучение конструктивных особенностей элементной базы, способов построения несущих конструкций различного уровня в зависимости от условий эксплуатации и объектов размещения, приобретение навыков применения САПР в конструировании.

Материал курса основан на знаниях, навыках и умениях полученных при изучении дисциплин: «Материаловедение и материалы электронных средств», «Прикладная механика», «Электроэлементы», «Проектирование центральных и периферийных устройств ЭВС», «Компьютерная графика», «Теоретические основы конструирования и надежности», «Микропроцессоры в конструкции и технологии электронно-вычислительных средств» и др.
Студенты должны быть знакомы с материалами и формообразующими операциями, расчетами на прочность и жесткость, основными видами электронных компонентов, модульным способом построения ЭС, основами САПР.
Студенты должны иметь практические навыки разработки чертежей деталей и сборочных единиц, работы в ППП «Компас» или «AutoCAD».

Знания, умения и навыки, полученные в процессе изучения данного курса, используются студентами при подготовке и защите квалификационной работы (проекта) бакалавра.

  1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате освоения материала дисциплины студенты должны

знать:

- влияние основных видов внешних воздействий на несущие конструкции (НК), элементную базу и электрические соединения ЭС;

уметь:

иметь представление о перспективах и тенденциях развития конструкций и технологий вычислительной техники.


  1. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Виды учебной работы
Всего часов
Семестры

8

Общая трудоемкость дисциплины
138
138

Аудиторные занятия, в том числе
36
36

Лекции
18
18

Практические занятия (ПЗ)
-
-

Семинары (С)
-
-

Лабораторные работы (ЛР)
18
18

Базовая самостоятельная работа
48
48

Дополнительная СРС, в том числе
54
54

Курсовой проект
-
-

Курсовая работа или СРС по выбору
-
-

РГР или СРС по выбору






Подготовка к зачету
18
18

Другие виды самостоятельной работы
36
36

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)



зачет





















  1. Содержание дисциплины.

4.1 Тематический план.

№

пп
Наименование тем
Лекции
ЛР

1

2

3

4

5

6

Общие вопросы конструирования


Конструирование модулей I уровня

Конструирование модулей II уровня

Электрические соединения в ЭС

Защита ЭС от внешних воздействий


Обеспечение конструкторско-технологической точности изделий

Всего
4

4

4

2

2


2

18
4


8


2


4

18


4.2 Содержание тем


Общие вопросы конструирования (8 часов аудит. занятий /16 часов СРС).

1. Общие вопросы конструирования ЭС (2ч/4 ч.)

Особенности конструкций ЭС как специфичного класса изделий. Основные вопросы конструктивно – технологического проектирования ЭС. Терминология.

Модульный принцип конструирования: конструктивная иерархия узлов и устройств ЭС, уровни коммутации, базовые несущие конструкции. Стандартизация при модульном конструировании. Тенденции развития. Требования к конструкции и показатели качества.

2. Внешние воздействующие факторы. Этапы и средства разработки ЭС. (6ч/12 ч.)

Внешние факторы, влияющие на работоспособность ЭС: климатические, механические, радиационные. Основные характеристики внешних воздействующих факторов. Объекты установки ЭС и их характеристики. Стационарные, портативные и транспортируемые ЭС. Виды изделий и стадии разработки изделий. Стадии разработки конструкторской документации. Комплектность конструкторской документации. Применение пакета AutoCAD.


Конструирование модулей I уровня (4 часа аудит. занятий /8 часов СРС)

3. Конструирование печатных плат (2ч/4 ч.)

Виды печатных плат: конструктивно – технологические особенности, материалы, области применения. Конструктивные характеристики ПП: классы точности, размеры ПП. Требования трассировки. Правила выполнения чертежей ПП: системы координат, сетка, монтажные и переходные отверстия.

4 . Компоновка элементов на ПП (2ч/4 ч.)

Конструкторско – технологические зоны функциональной ячейки. Размещение ИС на печатных платах: расположение ИС, формовка выводов, особенности установки корпусов с планарными выводами. Элементы крепления и фиксации. Базовые несущие конструкции ячеек.


Конструирование модулей II уровня (12 часов аудит. занятий /28 часов СРС)

5. Компоновочные схемы и конструкции блоков (6/12 ч.)

Общие требования к компоновке: назначение, виды, ориентация и размеры внутриблочных зон; сравнительный анализ видов компоновки. Виды раскрытия блоков: выдвижной, книжный, откидной и этажерочный. Основные конструктивные элементы блоков различного вида раскрытия. Базовые несущие конструкции.

6. Конструирование корпусов модулей II уровня(6/16 ч.)

Разновидности несущих конструкций: металлические корпуса на основе каркаса и гнутого листа, основные несущие элементы. Корпуса из пластмасс, материалы. Виды шасси в блоках различных вариантов раскрытия. Основные требования к несущим конструкциям блоков Направляющие в блоках выдвижного вида раскрытия. Условия перемещения модулей по направляющим.


7. Электрические соединения в ЭС (2 часа аудит. занятий /6 часов СРС)

Линии передач: конструктивно – технологические варианты исполнения электрических соединений. Требования, предъявляемые к линям передач. Конструктивно – технологические варианты объединения линий передач. Электрически длинные и короткие линии передач. Виды электрических контактов, их сравнительные характеристики. Конструктивные особенности разъемных электрических соединений. Типы контактирования. Разъемы.


8. Защита ЭС от внешних воздействий (4 часов аудит. занятий /14 часов СРС)

Классификация механических воздействий. Показатели вибропрочности. Построение расчетных моделей функциональных функциональных узлов. Расчет частоты собственных колебаний функциональных ячеек. Вынужденные колебания функциональных узлов.


9. Обеспечение конструкторско-технологической точности изделий (6 часов аудит. занятий /12 часов СРС)

Сборочные размерные цепи: основные понятия и определения. Замыкающее звено. Построение размерных цепей. Расчет размерных цепей по методу максимума и минимума: принятые обозначения, определение номинального значения замыкающего размера, допуска на замыкающий размер, предельных отклонений замыкающего размера. Способ единого квалитета.


    1. Лабораторный практикум.

№ пп
№ темы
Наименование лабораторных работ, объем в часах

1

2

3

4

5
1

3

3

5

6
Применение пакета AutoCAD при конструировании (4 часа)

Разработка эскиза компоновки блока ЭС (4 часа)

Разработка сборочного чертежа блока ЭС (4 часа) Вынужденные колебания функциональных узлов (2 часа)

Обеспечение конструкторской и технологической точности изделий (4 часа)



    1. Курсовой проект (работа), его (ее) содержание.

Не предусмотрено

  1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
    1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. Конструкторско – технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учебник для вузов/ К.И. Билибин, А.И. Власов, Л.В. Журавлева и др. Под общ. Ред. В.А. Шахнова.- М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2002.- 528с.

2. Полищук В.В., Полищук А.В. AutoCAD 2004. Практическое руководство. – М.: ДИАЛОГ- МИФИ, 2004. – 528с.

3. Романычева Э.Т., Соколова Т. Ю. Компьютерная технология инженерной графики в среде AutoCAD 2002. Учебное пособие – М.: ДМК Пресс, 2002. (Серия «Проектирование»).

4. Пирогов Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник.- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. (Высшее образование)

5. Савельев М.В. Конструкторско- технологическое обеспечение производства ЭВМ: Учеб. Пособие для вузов.— М. :Высш. шк. 2001.


б) дополнительная литература:

6. Конструирование радиоэлектронных средств / В.Ф. Борисов, О.П. Лавренов, А.С. Назаров, А.Н. Чекмарев; Под ред. А.С. Назарова. – М.: Изд – во МАИ, 1999. –380с.

7. Дроздиков В.А. Конструкционные способы защиты электронных узлов на печатных платах от механических воздействий: Учебное пособие для практических занятий, самостоятельной работы, курсового и дипломного проектирования. Казань: Изд-во Казан.гос.техн.ун-та, 2000. 43с.

8. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры / П.И. Овсищер, Ю.В. Голованов, В.П. Ковешников и др.; Под ред. П.И. Овсищера. – М.: Радио и связь, 1998. –232с.

9. Преснухин Л.Н, Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем. Учеб. для втузов по спец. “ЭВА”.-М.: Высш. шк., 1986.512 с.


    1. Средства обеспечения освоения дисциплины:

Применение обучающих и контролирующих программ, фото-, кино- и иных материалов (в том числе авторских) не предусматривается.

Необходимое программное обеспечение для выполнения лабораторных работ: операционная система Windows, пакет прикладных программ AutoCAD.

  1. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Компьютерный класс, оснащённый ПЭВМ с характеристиками, обеспечивающими нормальную работу с используемым в рамках лабораторного курса программным обеспечением (см. раздел 5.2).


  1. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Рекомендуемый список контрольных вопросов по курсу:


Общие вопросы конструирования
  1. Тенденции развития конструкций ЭС.
  2. Специфические особенности конструкций ЭС.
  3. Предметные области знаний, необходимые при разработке ЭС.
  4. Модульный принцип конструирования. Уровни модульности.
  5. Уровни коммутации в ЭС.
  6. Базовые несущие конструкции.
  7. Стандартизация при модульном конструировании.
  8. Требования к конструкциям ЭС и показатели их качества.
  9. Внешние факторы, влияющие на работоспособность ЭС. Климатические факторы.
  10. Внешние факторы, влияющие на работоспособность ЭС. Механические и радиационные факторы.
  11. Предельные нормы эксплуатации.
  12. Климатические зоны земного шара.
  13. Объекты установки ЭС и их характеристики.
  14. Виды изделий и стадии разработки конструкторской документации.
  15. Комплектность конструкторской документации.
  16. Подготовка шаблонов чертежей в среде AutoCAD.
  17. Настройка рабочих режимов. Построение базовых объектов в среде AutoCAD.
  18. Создание нового стиля текста.
  19. Размерные стили. Настройка стиля: высота шрифта и размер стрелок.


Конструирование модулей I уровня
  1. Назначение и материалы корпусов ИС.
  2. Виды и конструктивные особенности ИС.
  3. Особенности элементной базы для поверхностного монтажа.
  4. Основные достоинства метода поверхностного монтажа.
  5. Особенности корпусирования элементной базы для поверхностного монтажа.
  6. Виды печатных плат.
  7. Конструктивные характеристики (ПП): классы точности и предельные размеры.
  8. Требования к трассировке ПП.
  9. Конструктивные особенности контактных площадок и отверстий различных видов.
  10. Правила выполнения чертежей ПП: расположение и указание монтажных отверстий.
  11. Нанесение координатной сетки.
  12. Выбор варианта конструкции ячейки.
  13. Конструкторско – технологические зоны функциональных ячеек.
  14. Определение размеров ПП.
  15. Размещение и установка ИС со штыревыми выводами на ПП.
  16. Размещение и установка ИС с планарными выводами на ПП.
  17. Элементы крепления и фиксации бескаркасных функциональных ячеек.
  18. Элементы крепления и фиксации каркасных функциональных ячеек
  19. Базовые несущие конструкции функциональных ячеек.


Конструирование модулей II уровня (блоков)
  1. Общие требования к компоновке модулей II уровня.
  2. Схемы компоновки блоков.
  3. Выбор схемы компоновки по критерию рационального использования объема блока.
  4. Выбор схемы компоновки по критерию наибольшего числа функциональных ячеек.
  5. Обоснование выбора схемы компоновки по условиям минимизации вибрационных воздействий, минимизации длин проводников и реализации системы принудительного воздушного охлаждения.
  6. Виды и анализ существующих схем раскрытия блоков.
  7. Виды раскрытия блоков.
  8. Конструктивные особенности реализации выдвижного вида раскрытия.
  9. Конструктивные особенности реализации книжного вида раскрытия.
  10. Конструктивные особенности реализации откидного и этажерочного вида раскрытия.
  11. Базовые несущие конструкции самолетной аппаратуры.
  12. Несущие конструкции корпусов блоков ЭС.
  13. Конструктивное оформление различных видов шасси.
  14. Особенности конструирования тонкостенных металлических конструкций.
  15. Особенности конструирования пластмассовых корпусных деталей.
  16. Обеспечение равнопрочности конструктивных несущих элементов.
  17. Основные требования к несущим конструкциям блоков.
  18. Виды направляющих для прямолинейного движения в несущих конструкциях.
  19. Условия перемещения по направляющим.


Электрические соединения в ЭС
  1. Конструктивно – технологические варианты исполнения линий передач.
  2. Виды и конструктивные особенности линий передач.
  3. Электрически длинные и электрически короткие линии передач.
  4. Элементы и узлы внешних электрических соединений.
  5. Виды электрических соединений. Сравнительные характеристики.
  6. Требования к электрическому монтажу.
  7. Навесной монтаж. Монтажные провода, жгуты.
  8. Монтаж гибким печатным кабелем.
  9. Разъемные электрические соединения в ЭС. Контактная пара и разъем.
  10. Виды контактных пар. Основные электрические и механические характеристики соединений.
  11. Типы и конструкции контактных пар в разъемных соединениях. Разъемы РППМ, СНП и ГРПМ.
  12. Пайка. Материалы для пайки, виды пайки.
  13. Волоконно- оптические линии передачи. Распространение оптического сигнала в световоде.
  14. Схема волоконно – оптической линии передачи. Конструкция оптического кабеля. Потери в световоде.


Защита ЭС от внешних воздействий
  1. Виды внешних механических воздействий. Построение расчетных моделей функциональных ячеек на ПП.
  2. Расчет частоты собственных колебаний ФЯ.
  3. Расчет частоты собственных колебаний ФЯ сложной конструкции.
  4. Вынужденные колебания функциональных узлов.
  5. Основные характеристики тепловых режимов ЭС.
  6. Виды тепловых моделей ЭС.
  7. Способы передачи тепла.
  8. Основные понятия о коэффициентном методе расчета теплового режима.
  9. Герметизация узлов ЭС разъемной и неразъемной конструкции.
  10. Металлические покрытия деталей ЭС.


Обеспечение конструкторско-технологической точности изделий
  1. Задачи обеспечение конструкторско – технологической точности изделий.
  2. Сборочные цепи. Виды звеньев. Составление сборочных цепей.
  3. Метод максимума – минимума. Определение допуска замыкающего звена.
  4. Определение предельных отклонений замыкающего звена размерной цепи.
  5. Расчет предельных отклонений с использованием середины поля допуска.
  6. Особенности расчета размерных цепей способом пробных расчетов и способом единого квалитета.
  7. Способ единого квалитета. Назначение предельных отклонений на размеры.
  8. Выбор и определение предельных отклонений регулирующего звена.
  9. Метод групповой взаимозаменяемости.
  10. Метод регулирования и пригонки.



Программу составил:

Дроздиков В.А. к.т.н., доцент каф. КиП ЭВА КГТУ им. А.Н. Туполева _____________________


Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры _________


«____» ______________2007__г., протокол №_____.


Зав. кафедрой О.Ш. Даутов

д.т.н., профессор

Председатель Учебно-методической В.А. Суздальцев

комиссии факультета


Декан факультета Л.Ю. Емалетдинова

д.т.н., профессор