電子機柜結構設計的優(yōu)化

蔡瀟 袁秦海 郭亦興

【關鍵詞】電子機柜;結構設計;優(yōu)化

一、引言

在電氣設備之中安裝電氣元器件與機械零部件，促使設備為一個整體化的基礎結構，那么該設備就是機柜機箱結構，簡稱為電氣機柜或者是機柜。機柜為安裝和防護電氣設備的電子元器件與機械零部件的關鍵結構。

二、電子機柜概述

從形式之上來分析，電子機柜為機械零部件、連接電纜、電子元器件、功能單元與機柜內(nèi)部各分機（插箱）的一類機械包裝，這是確保設備電氣性能，促使其安全穩(wěn)定運行的基礎結構。現(xiàn)今機柜有諸多類型，且骨架的截面形狀也尤為冗雜。結合實際情況來選用最為典型化一類形式。

三、電子機柜的組成及其基本類型

（一）框式機柜

以底座作為基礎構件，通過立柱橫梁組建而成機柜框架，另外還有蓋板。該類結構通過立柱承重傳輸?shù)降鬃?/p>

（二）板式機柜

基礎構建為底座，通過頂框與側板立柱和側板合成為一個機柜框架，還有蓋板構建而成。該類結構通過側板承重來傳輸?shù)降鬃?/p>

（三）條形機柜（又稱吊掛式機柜）

通過一根或者是兩根存在一定截面形狀的立柱來當作主體，還有頂框和底座共同組建而成。頂框和底座都不承重，但是立柱承重，立柱吊掛在機房的中線架之上。現(xiàn)今，諸多大中型設備選用的是立柱式結構，其結構是通過鎖緊裝置、底框、底座、側板、立柱、導軌、插箱插入單元、頂框等附件構建而成。

四、電子機柜結構設計的優(yōu)化

（一）現(xiàn)代設計方法在機柜結構設計中的應用

在現(xiàn)代化設計之中的一個關鍵分支為現(xiàn)代動態(tài)設計方式，其屬于一類高速發(fā)展之中的新興化技術，該方式牽扯到動態(tài)分析理論、計算機技術、產(chǎn)品設計理論、系統(tǒng)科學方式與體系。

在現(xiàn)代化動態(tài)設計之中，將系統(tǒng)特性、系統(tǒng)輸出、系統(tǒng)輸入三者之間的關系確定出來，在設計階段之中其工序主要為：首先得要針對結構動力學模型實施構建，隨即在初步分析結構的靜態(tài)、動態(tài)特征，最后結合結構的動態(tài)標準，來進行結構修改，直到達到設計標準。

（二）分機的結構設計及模態(tài)分析

在實施分機箱體動力學設計的過程之中，不僅僅是動靜強度分析，還得要考慮到其自身的物理特性針對內(nèi)部組件的影響。將關鍵點放在應用去耦、去諧設計來強化分機抗沖擊與抗振能力。在這之中，去諧可以很好地預防系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生局部共振的情況。[2]去耦則可以直接性的消除自由度系統(tǒng)各振型的有關耦合，降低系統(tǒng)之中諧振系統(tǒng)的數(shù)量，隨即便可以降低共振峰值并可以直接性的抑制共振峰值。[3]

（三）轉籠結構的優(yōu)化設計

在優(yōu)化設計階段，為了計算出目標函數(shù)的最小值，要反復進行修正設計變量，然而運用描述工程準則的狀態(tài)變量則不會大于極限，因此自適應網(wǎng)格劃分功能可以直接運用到優(yōu)化階段之中。在優(yōu)化設計循環(huán)階段之中，優(yōu)化分析之中的數(shù)據(jù)流向。本文采取的是健全化的零階優(yōu)化方式來探索諸多工程之中所出現(xiàn)的問題，得到要進一步優(yōu)化繁雜的框架整體結構尤為困難，因此需行之有效的針對固有頻率較小的困難且為關鍵零部件轉籠實施優(yōu)化設計。

五、結束語

為了達到系統(tǒng)高度集成化標準，將其運用在地面野戰(zhàn)車輛之上的電子設備基本上都選用的是柜式結構，該類結構則為電機機柜。在結構設計的過程之中，工程之上普遍會考慮到結構件和相互連接的強度，并預留出來一定的靜態(tài)強度余量。然而處在野戰(zhàn)的環(huán)境之中，因為沖擊與振動等動態(tài)機械力功能，假使機柜的機械動態(tài)性沒有達到指標，則會喪失設備失靈、失效，最終則會直接性地影響到電子設備工作的穩(wěn)固性。由此可見，本文的研究也就顯得十分得有意義。