- дополнительные требования, связанные с особыми условиями работы, например, радиационная стойкость, пожаро - и взрывобезопасность и т.д.;
- конструктивные требования к изделию в целом и его составным частям (например, базовые конструкции, габаритные, установочные и присоединительные размеры, способы крепления и регулирования органов управления, масса изделия);
- требования к уровню радиопомех, создаваемых изделием;
- требования технической эстетики (художественного конструирования);
- эргономические требования.
В подразделе «Условия эксплуатации» должны быть указаны допускаемые воздействия климатических условий (например, температуры, влажности, атмосферного давления, пыли, агрессивных сред), механических нагрузок (вибрационных, ударных), электромагнитных волн, а также виды обслуживания (например, постоянное, периодическое).
В подразделе «Требования безопасности» должны быть изложены требования к обеспечению безопасности при монтаже, эксплуатации, обслуживании и ремонте.
В подразделе «Требования к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению» должны быть изложены требования к упаковке изделия, а также указаны виды транспортных средств, условия транспортирования и хранения.
В подразделе «Требования к патентной чистоте» должен быть приведен перечень стран, в отношении которых должна быть обеспечена патентная чистота изделия.
В разделе «Экономические показатели» должны быть указаны срок и общие требования к проведению испытаний изделия.
В разделе «Исходные и справочные материалы» должны быть указаны все известные технические материалы, необходимые для выполнения ТЗ, общие ТУ на аналогичные изделия, ТУ на применяемые блоки, узлы, тактико-технические требования, номера принципиальных электрических схем, инструкции, описания и т.д.
Обзор аналогичных разработок и анализ технического уровня
разрабатываемой конструкции
Задача данного раздела - изучить последние достижения в заданной области конструирования. По литературе анализируются все известные технические решения, дается обзор и сравнительный анализ схем, конструкций и технологий современных отечественных и зарубежных устройств РЭУ и выявляются лучшие для дальнейшего выбора оптимального варианта при заданных условиях проектирования. На основе технического анализа и патентной экспертизы студент выбирает решение поставленной задачи. При выборе начальных структурных решений необходимо определить также все технологические процессы, которые необходимо будет применять при заданном типе производства конструкции. Рекомендуется составлять разные таблицы наилучших методов конструирования и технологических процессов изготовления.
Анализ требований технического задания
В этом разделе должны быть тщательно проанализированы все пункты технического задания с целью определения возможности выполнения конструкции.
Анализ технического задания рекомендуется начинать с изучения особенностей электрической принципиальной схемы устройства, способных повлиять на конструкцию изделия. Для этого первоначально анализируют назначение устройства, его состав, принцип работы. Анализ электрической схемы ведется обычно по следующим направлениям:
- выявление специфики схемы (частотный диапазон или быстродействие, чувствительность, точность, энергетические показатели и т.д.);
- выявление органов управления, коммутации и регулировки;
- выбор нестандартных электрорадиоэлементов.
В результате анализа схемы и схемотехнических данных (или поверочного расчета) выявляются также те участки схемы, которые могут быть источниками электрических, магнитных или тепловых полей, вызывающих нестабильность работы или снижение надежности устройства. Далее производится анализ эксплуатационных, конструкторско-технологических, экономических и специальных требований.
Студент должен тщательно проанализировать каждое требование технического задания с точки зрения его влияния на выбор конструкции в целом и каждой ее составной части и составить перечень требований к их конструкции. Например, указанное в задании значение повышенной влажности может предъявлять к конструкции требование обеспечения влагозащиты элементов путем использования герметичного корпуса; малый объем выпуска - требования к конструкции деталей с точки зрения изготовления их на универсальном технологическом оборудовании без применения специального инструмента и специальной оснастки и т.п.
Разработка конструкции изделия и его составных частей
Выбор и обоснование методов конструирования, структуры конструкции и разработка компоновочной схемы изделия
В этом подразделе по сути дела должна быть произведена предварительная разработка конструкции и дано обоснование ее выбора и методов конструирования, а также - разработка первоначального варианта компоновки с разработкой эскизных решений, исходя из требований технического задания.
Эта часть является наиболее сложной, поскольку от правильности выбора метода конструирования, компоновочной схемы, принципов компоновки зависят многие важнейшие характеристики изделия, такие как габариты, масса, ремонтопригодность и т.д.
Сложность изделий РЭУ в большинстве случаев требует расчленения схемы устройства на отдельные структурные части (уровни). Наиболее широко при создании конструкций современных РЭУ нашел применение модульный метод конструирования, когда определенная схемно-структурная часть реализуется в виде конструктивно-законченных частей (уровней) - модулей. По этому методу изделия РЭУ могут компоноваться из конструктивных модулей по следующим геометрическим компоновочным схемам: децентрализованной, централизованной и централизованной с вынесенными пультами.
Модульная компоновка позволяет "сворачивать", "выпрямлять" и "разносить" в пространстве принципиальные схемы отдельных конструктивных модулей в самых разнообразных вариантах и пропорциях, что удобно как при проектировании, так и при эксплуатации РЭУ. Варианты компоновки могут предусматривать полное или неполное выдвигание модуля по направляющим из объема конструкции; поворот модулей по шарнирным сочленениям, соединяющим ребра модулей ("книжный вариант"); раскрытие компоновочного объема по шарнирным сочленениям, расположенным в ребрах раскрывающихся частей и др.
Как правило, задание на курсовое проектирование предусматривает обычно разработку конструкции изделия РЭУ невысокой функциональной сложности, поэтому за основную компоновочную схему может быть принята одно- или многоблочная централизованная схема. При этом с учетом системного подхода конструкция обычно может быть реализована на уровне блока (панели), а в ряде случаев - в виде субблока, ячейки и даже микросборки.
Одним из достоинств модульного метода конструирования является возможность использования при проектировании изделий РЭУ конкретных систем базовых конструкций, обеспечивающих возможность применения типовых (унифицированных) конструкций модулей, их конструктивную входимость по всем иерархическим уровням, конструктивно-технологическую преемственность возможных решений при модернизации; совместимость и единство художественно-конструктивного решения; использование современной и перспективной технологии производства изделий РЭУ.
В ряде случаев, при разработке, например, специализированных изделий РЭУ применение систем базовых конструкций является нецелесообразным. Это объясняется тем, что высокий уровень стандартизации базовых конструкций не позволяет одновременно получить технические параметры проектируемого изделия выше значений, определяемых на момент проектирования уровнем развития науки и техники. Поэтому в таких случаях необходимо выполнять оригинальные оптимальные конструкции и их компоновки. Отметим также, что при создании некоторых конструкций РЭУ (например, отдельных узлов) наряду с модульным методом находят применение: машиностроительный, геометрический, топологический и другие методы.
Составные части электрической схемы устройства (узлы) в свою очередь могут быть реализованы по одному из следующих принципов: моносхемному, схемно-узловому, блочному и функционально-узловому. Предпочтение следует отдавать функционально-узловому принципу, позволяющему выполнять устройство как конструктивно, так и функционально законченным.
При предварительном выборе структуры конструкции и ее компоновке приходится решать ряд задач, связанных как с необходимостью удовлетворения основных требований, обусловленных техническим заданием, так и дополнительных, обусловленных методами конструирования, компоновки, монтажа и др. Часто требования могут быть противоречивыми.
Выбранное решение структуры конструкции должно удовлетворять:
- основному назначению изделия;
- нормальному режиму работы;
- требованиям надежности, ремонтопригодности;
- требованиям стандартизации и унификации;
- требованиям эргономики и эстетичности;
- требованиям технологичности и экономичности с учетом заданных условий производства.
Принятие решений по компоновке конструкции должно сопровождаться обобщенными поверочными расчетами, такими как компоновочный расчет с определением габаритов, форм и массы конструкции; расчет надежности; оценка теплового режима и электромагнитной совместимости; выбор способа охлаждения и др.