QJ 1857-1990 地面电子设备结构设计规范.pdf

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1、Q.J 中华人民共和国航空航天工业部航天工业标准QJ .1857-90 地面电子设备结构设计规范1990-01-13发布1990一12一01实施中华人民共和国航空航天工业部发布中华人民共和国航空航天工业部航天工业标准Q.J 1857-90 地面电子设备结构设计规范1 主题内容与适用范围本标准坝寇f地面电子设备结构设计时，应湛循的般规则和设计技术要求口本标准适用于机载、主在载、舰载和地面站用电于设备的结构设计c2 百|用标准GB 3047.4 高度进制为44.45mm插箱和插件的基牛二尺寸系I，IIJGJB lO O 面板、机架和机柜的基本尺寸系列QJ 450 金属镀覆层厚度系列与选择原则QJ

2、1474 电子设备热设计规范QJ 1660 屏敝盒的基本要求及尺寸系列3 设计原则在结构设，J时，一般应考虑下列原lJa. 耻证实现产品的各项技术指标，b .便于设备操作和使用:c f!:于设备的安装、调试和维修gd .便于设备的包装和运输aC电良好的工艺性;f 结构紧凑，在布局合理、符合总指标的条件下，做到休积小，草量轻，E 尽量采用标准件、通用件，提高标准化系数，h.符合人机关系要求和i程美学的原理，造型美观大方.色彩协调，I .保证操作人员的安全。4 设计技术要求4. 1 协调任务书4. 1 . 1 认真领会任务书中对结构设计所提出的技本要求G对于不清楚和不合理的要航空航天工业部1990

3、-01-13批准1990-12-01实施1 QJ 1857-90 求句提出修改革，见，与任务书提出方进行协商c4. 1 . 2 经双方协1部，对修改后的任务书由各级签提并会签后，任务甘正式生效。4. 2 方案论证和评审4. 2. 1 根据任务书提出的要求，进行调研、分析。在此基础上提出优缺点各异的不同方案，供讨论使用。4.2.2 将上述各个方案向任务书提出力进行介绍，共同讨论，:i青有经验的专家证行评审，最后确定一个叫行的最住方案。5 结构设计5. 1 总体设计对于较复杂的电于设备.一般应进行总体设l、在总体设计时应考虑、以下101也:a.根据方框图，确冠军H丰衔局，并将整体结构划分为几个分机

4、或若干单元.b 确定整机、分机、单)0;1归结构型式，联按方法和总体的主要民寸。5. 1 . 1 通风散热为f控制设备的温度，);其是对于自密度组装的仪器或设备。为f提高元器牛的使用寿命，减少战障卑，使仪器或设备叮靠地进行工作，应根据耗散功率的大小，元器件(或设备)的允许温度和环境温度等要求，成行通风散热设计。5. 1 . 1 . 1 自然散热通过对儿器件的合理布置，利用元器件及相L壳的白然热传导、自然热对流和自然热辐射来达到冷却的目的。5. 1 . 1 . 2 强制散热当自然散热达不到散热的目的时，需要采用强和l散热的方法，强tll散热主要有以F几种形式a 强制风冷散热:是强制散热中最简单的

5、种方式。因此.在强制散热中应优先选用强制JA冷散热。在选用强制风冷散热时，应设lN道。风道叫另行设计，也可以利用兀器件的合理布置形成自然风道。b.强制;在玲散热，当仪器戎设备要求散热效率高，而用强制风冷散热又无法满足要求叶，可选用强制掖冷散热方法，此时.要选用泵、冷却液，并设计或边用热交换器。c .当仪器或设备有特殊要求时，还可选用蒸发怜却散热.半导体散热和热管散热等方法。散热方式及热设计的基丰原则i丰见QJ1474。5. 1 . 2 电磁兼容2 QJ 1857-90 为l的lt电子设备内部电路和外部的下扰，保证设备王作性能桂、怎、可靠，必须采取屏蔽措施，提高其抗千扰能力。因此应注行电磁兼容设

6、计。屏蔽的方法打电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽c5. 1 . 2. 1 电屏蔽4舱选用钢、铝等金属材料或合金材料做屏蔽体。?毛电阻卒的数值见表1和表20 表4金属的电阻卒C20C)n . mmjm 金属电阻牢金属电阻丰银0.016 侬0.063 钢0.017 毛最0.070 金0.023 铁0.100 销0.029 生自0.110 侯0.044 惕0.113 毡0.050 铅0.203 鸽0.053 锦0.405 制0.054 京0.958 饵0.061 协1. 190 表2合金的电阻率C20On . mm2jm 合告电阻率p黄嗣(66%铜+34%悴)0.065 3 QJ 1857-90 续表2有生

7、电阻丰t孟榈(85%铜+3%媒+12%幢)。.440康铜(58.8%铜+40%媒+1.2%缸0.470 铁银含金0.650 屏蔽体接地要良好，般要求屏敝与地间的接触电阻小于2m!)，在严格的场合i、要求小于0.5m!)0接地点尽可能靠近被屏蔽的低电平元器件的入地点u扉蔽体做成壳件比平板好，密封壳体比有窗孔好。5. 1. 2.2 磁屏蔽仅适用T低频电磁干扰c屏蔽体一般选用高磁导率的金属材料。如钢、铁保合金等(见表3)，而不能用铜和铅c屏蔽体越!宇屏蔽性能越好，但不能紧靠被屏蔽体，要留有间隙，其间隙大小与屏蔽体的外形尺寸有关，一般取2向j隙尺寸=0.1-0.5 屏蔽体外形尺寸同时，屏蔽体要减小按缝

8、磁阻，并介理布置接缝与磁场的相对方位即接缝要与磁场平软磁材抖4 表3金属材料的相对磁导率，(/。)金属材料| 最大相对磁导率灿铸铁I 200 400 铸钢I 500- 2200 纯铁钢5000-, 18000 50 500 坡莫合金(慷78.5%铁21.5%川I 100000 QJ 1857-90 续表3金属材料最大相对磁导罪rt孟铸铁氧体CMXOl300二500软磁材料慎辑铁制件(NXO) 10一一1000躁30 硬质材料钻175 白钢(鸽6%，碳0.7%，瞌0.3%，铁93%) 110 铜1 非磁性材料黄铜1 锚1 注 金属磁导半s。真空磁导率。5. 1. 2. 3 电磁屏蔽主要用于高颇电

9、磁的扰。屏蔽体一般采用铜和钳等电导率高的金属材料见表4) 并接地，、电磁屏蔽要求屏蔽体的厚度很小。从表4中可以看出在小同i扰频率下，为了减弱场强所需屏蔽体的厚度。在设计屏蔽体时，如果壳体上开有缝隙或孔洞，电磁场会由缝隙或孔洞中漏出，从而昆著降低屏蔽效果。因此，在结构上应采取防泄漏插施。如减小缝隙长度宽度和个数，增加缝隙的深度，并在缝隙间装导电的弹性衬垫，以及尽量少开洞，开小洞，或加金属网罩等。屏蔽盒的基本要求及尺寸系列详见QJ1660 , 表4减弱场强所需金属的厚度所需材料厚度(t) mm 相对磁导事辆军F场强减弱e倍所场强减弱10倍所场强械弱l的金属1 0 Hz 需金属的厚度需金属的厚度所描

10、金属的厚度105 0.210 0.490 0.960 铜1 10 0.067 。1540.308 10 0.021 0.049 0.098 5 QJ 1857-9。续表4所需材料厚度(t) mm 相对磁导平理E革f金属场强减弱e倍场强减弱10伯场强减弱100斗飞/。Hz 所需盘属的厚度所需盘属的厚度所需金属的厚度铜l 10 0.007 0.015 0.031 105 0.390 0.900 1. 800 10 0.124 0.285 0.570 黄铜1 10 0.039 0.090 0.180 10 0.012 0.029 0.057 105 0.275 0.640 1. 280 10 0.0

11、咀80.200 0.400 铝1 10 0.028 0.064 0.128 10 0.009 0.020 0.040 105 106 0.023 0.053 0.106 钢50 10 0.007 0.016 0.032 10 0.002 0.005 0.011 10 1. 100 2.500 5.000 10 0.350 0.800 1. 600 铜200 10 0.110 0.250 0.500 10 0.035 。.0800.160 10 0.380 0.850 1. 700 铁锦10 。1200.270 0.540 12000 合金10 0.038 0.085 0.170 10 0.01

12、2 0.027 。.0546 QJ 1857-90 5. 1 . 3 隔振与缓冲设计在振动和冲击环境巾使用的设备时，为了防Jl:由于振动和冲击引起的振动加速度或冲击力超过设备的极限加速度或强度极限而1破坏，或者虽未超过七述极限，但引起疲劳破坏，因此嘈必须考虑两设备进行隔振与绥冲设I 0 隔振与缓冲一般分I动隔振、缓冲和被动隔振.缓忡。但在设讯中囚受仪器和动力设备，以及空间和亟需所限.一般采用被动陆振和缓冲即用隔振器和缓冲装置将由于外部的振动和忡击而引起基础或主架的振动和忡击与设备隔离起来，以消除振功或冲击对民备的影响G其方法是通过合理配置元器件和计算来选用隔振器D因此，必须考虑干述因主a .设

13、备的使用场所如j气车、坦克、舰船、飞机等。由此推出力的形式和强度大小(如冲古次数、脉冲时间和加速度大小，振动的频率范固和主振频率以此振幅等)。根据上述情况决寇是以隔振为主还是以缓冲为主ob .设备的使用环境如温度温度，有元油介质以及阳光辐射等因蠢的存在u由此可知隔振器的工作条件，来决定选用隔振器的种类(金属或橡胶)c c .设备内部元器件抗冲击和耐振的能力，由此确定设备允许的最大振幅和加i事度数值根据上述各种因素，进行设ll算。计算分单自由皮，两个自由度租多自由度三种系统c根据计算结果选用适当的隔振器或自行设计隔振器。但一般是选用标准的隔振器c为使电于设备可靠地工作，提高其承受力学环境的能力，

14、一般可采取川装隔振器，阻尼隔振，以及采用陆振设计措施。5. 1 . 3. 1 加装隔振器使用较多的有橡胶隔振器和金属隔振器。橡胶隔振器用的较多其优点是.制作f便，经济性好，阻尼大，可工J;造型。其缺点是:在低频振动JaJ(20Hz以n.抗冲击和线性加速度的性能较差，高低温性能只限于40 +80C的范圈内，而且温度变化使响应变化较大。5. 1. 3.2 阻尼隔振当发生共振时，阻尼将振动能变成热能而能散出去，从而达到阻尼隔振的目的。结构的阻尼大小.一般用复合阻尼系数或系统的损耗因f来衡量c结构阻尼的型式一般分为自由层阻尼和约束层阻尼两种。5. 1 . 3. 3 采用隔振设计措施a.硅橡胶或环氧树脂

15、灌封D这是种不增加设备休积，只增加重量的提高耐振性的有效方法。但这种J生较为麻炽，尤其给维修、检查带来不便，且配方的偏羞可能造成过热、发泡习、良和l简蚀等弊锅.从而对A器件产生不利因素。7 QJ 1857-90 b .降低组件安装高度，缩短元器件弓l线。c .在其它条件相同时，元器件的质量越小，加速度对设备的作用力亦越小c为了减少振功与冲击的影响，比较重的忌器件应尽可能安装在靠近设备国寇点的地方。d .大块电路板分成若干小块，或使用集成电路，以实现小型化，从而增加同IJ度，降低振动响应二e. jl二抨耐振动等级高的元器料，并进行筛选。f .介理布置敏感元器件。在电子设备中如装有少噎对振动等力学

16、环境敏感的元器件时(如晶体、继电器等h需视具体情III采取个别措施加以解决。例如将低频兀器件安装在刚性良好的部位，高频元器件安装于隔振垫上。g.印制板的谐振频率与主要结构件(如外壳、底座等)的固有频率不相重合U5. 1 . 4 防护设计防护设计主要是根据不同的贮存和使用环撞条件，以及材料的防腐蚀性能来选用合理的金属镀覆层或油漆涂复层。贮存和使用环境条件分类见QJ450表20 镀覆层分类、特性、i主择接触偶的原则，以及镀覆层厚度系列与选择原则，见QJ450第3-6章c油潦徐复层的厚度对防蚀效果影响很大。为了获得有放的防蚀效果，油漆膜的厚度必须超过某一最、小值，其值悻|油漆种类不同和环境条件(如大

17、气污染、湿度.降水量.海盐粒子.光照时间等)不同而异。一般在25-50m左右。个别零件也可直接选用对某种场合有耐腐蚀能力的金属材料，如装饰性或不能进行涂复的零件。防护性能的好坏与结构设计的合理与不合理有关，不合理的结构设H，会引起或加速金属的腐蚀，因此在设计时应加以避免，一般采取如下方法a .避免积水结构。平面转接处应向下半iff(日图1和图2)。设备的外罩应怡当地倾斜，使在流走。b .避免缝隙腐蚀。在湿度较大条件下不应采用点焊、佛接结构c如必须采用时，对能形成缝隙腐蚀之处应加以密封涂覆。c .在有可能产生应力腐蚀裂开的情J兄下，J垣i睦免引起应力集中的结构，并采取适当的二艺措施消除内应力。d

18、.在易发生腐蚀和最大腐蚀的部位加厚构件尺寸。e .易于腐蚀损坏的苓件，在结构上要容易维修和更换。8 QJ 1857-90 才J1(a) (b) 图1正确的例接结构(a ) 平正确。(b) 正确(a ) (b ) 图2出口管的正确焊接(a ) 不正确，(b) 正确5. 1 . 5 防;朗和防霉设计当电于设备在潮湿的情况下进行工作日才，潮湿的气候条件不仅引起金属腐蚀和灿快腐蚀速度，丽且还会使非金属材料性能变坏、失效。此外，水分附着在材料表面、IG器件上，还会改变材料的物理性能和元器件的参数，以及在手IJ于霉菌的生长与繁值。霉囱能从有机材料中摄取营养，使材料结构破坏、强度降低、物理性能变坏、电气性能

19、恶化等。霉斑还会影响设计的外观和装饰牲。所以，在进行结构设汁时，防潮和陈霉也是不叫忽视的问题。防潮的方法有a.密封是防止潮气及其它峭蚀#介质长期影响的有效方法，适用于整机和各种元器件、零部110b.涂覆和浸渍防i朝徐料，适用于敞开式的整机和功能单元等。c .准封适用于小琅的单JL、部件及元器件。防霉的方法有a.控制环境条件，抑制霉菌生长。b .使用抗霉材料。c .防霉处理口当必须使用不耐霉或耐霉差的材料时，必须使用防霉剂进行防霉处9 QJ 1857-90 理。表5列出了常用的防霉iIJ品种及主要用途u表5名称化学分子式酸性耐L酬京E日H102Hg醋酸苯来C3H3(hHg 8-l基歪林铜(C ,

20、 H 6 0 l )2CU 水杨酿茸胶C1 3 H 1 102 N 口T溶性8-琵基辛林铜对硝基粉C6 H5 0 3 N 2.4-二硝基氟菲C5 H 3 0 4 N2 F 三乙基确酸锡(S57) 油酸菲乖C24 H3 8 2 Hg 环烧酸铜主要用途供浸渍楼和电缆用蜡克i辈作防霉处理剂供纸、纺织材料及防毒漆作防需处固剂快电缆塑料、油楼、涂料及纺织品作防霉处理剂供纺织品、抽漆涂料和塑料、橡胶作防霉处理剂供塑料和电缆灌肢作防霉处理开IJ1吨前JJ捧、涂料&皮革作肪霉处理剂供除料作防毒处理JlIJ供厦盖I宰相塑料作肪霉处理剂供清棒和磁楼作防霉iflJf某电线、电缆等保护层中的纱、麻作防毒处理剂防霉剂系

21、化学药品，能够抑制霉菌的生长或将其杀灭。防霉剂的使用方法有下列三种形式j昆合法一把防霉剂与材料的原料混合在一起，制成具有抗霉能力的材料，喷涂法一把|览霉剂和清漆渴合，喷涂r整机.零件和材料表面，l:呈渍法制成防毒剂稀洛地，对材料进行设渍处理c5. 1 . 6 使用性10 :JJ使电子设备性能稳寇、可靠的工作，在结构设计时，必须满足以l、要求a.结构坚固，在外界环境囚素影响下，设备能可靠的l作，Q.J 1857-90 b .结构简单，易十安装与维修，c .操作Jj使、准确、迅退、可靠zd 体积小、重量轻，造型关1且大占c5. 1 . 7 可维修性设备应具有良好的维修性能，设置必要的安装维修孔和观

22、察窗子L各检修点易于暴露在能够检修的地方c不易检修的电路，也要能通过其它j卅法将检修点转接出来。需经常更换的元器件要装拆占便。5. 1 . 8 工艺性在结构设计时，必须钻介生产实际考虑其工艺性.对不同类型的结构件的制造正艺应简单，价格低廉并易于实现c5. 1 . 9 运输性电T设备的设计，特别是大理和重型设备.应考虑起吊和搬运，并保证安全可靠。5. 1 . 1 0人机头系在结构设1时.根据人的心理和生理特点，如视觉.昕觉、人件;尺、l及肢体的力甲等因虫，考虑人与设备的桶互关系，选择适当的操纵机构和#1息ID_71亏等装置，并按不同机|可进行合理的布局，使操纵者感到方便、舒适、可靠，提高工作效牛

23、c5. 1 . 1 1 色彩和型电子设备的色彩和造型w适应人的心理效应的需要。不仅要美观大方，而且要他操作者感到心情舒畅.不易疲劳，从而1减少误操作的可能性35.2 单元设计单;C设计是把总体设l具体化的过程.完成总体设计方案分配给各单元的技术指标。在较复杂的电于设备巾，一般情况下，在总体设计中需要二号虑的问题，在单设计中都要考虑J只有每个单心设计能满足分配的技本拍杯，才能满足总的技术要求。5.3 关键结构试制在单元设t十时，对一些关键的结构件，可能需进行多次设i1才能成功，因此，需先试制，成功后，再何其它图纸起投产，以便保质保量按11.完戚任务。5.4 整体结构试验设备在振动、忡古等环境下使用时，对丰，j样，整休结构装配后，hn 电器配司E按技术要点进行试验c发现问题，及时修改设-I-，以满足使用环填的要求c5.5 分肌和整机调试根据任务书巾对设备的技术要求，对分机和整机进行调试c11 QJ 1857-90 附加i兑日月t卒标准自航空航大部七C八所提出本机、撒Ulj航泛泛航天削七c八巨JT._:Ii:十七所负责走马码在沙12