电子设备结构设计精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇电子设备结构设计范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【关键词】电子设备 结构设计 可靠性

就目前形式下，人们借助电子学原理而制作成的各种设备、装置、仪器、仪表等等都被统称做电子设备。电子设备最主要的用途就是进行电子元器件的支撑，借助电缆联系电路能够最大程度的满足各种电气需求。在结构设计的过程中，不但需要对固定安装的各种元器件规格有所了解，而且需要将驱动器、变频器等一同纳入进考虑范围。

1 电子设备设计的基本方式

1.1 确立设计方案

设计工作人员在接到了设计任务之后，需要对设备协议之中的各种内容提出相应的技术指标。主要是因为其是设计、制造、检验与使用的参照标准。在电子设备方案之中需要将设备的使用方式、使用参照条件、外形大小、装饰与表面涂饰等各方面的要求，同时还需要标注清楚具体的生产制造工艺、包装运输以及保存等等多方方面的要求。设计人员同时需要工作的实际情况，明确各项技术指标中的详细内容。

1.2 设计人员与电气人员的配合

二者需要有商有量，需要配合协商的问题包括了：要清楚附有外形大小和安装尺寸的电子元器件的参数表、需要对设备的使用环境情况以及设备的功率要求有明确的认知、需要对各种重要元器件的屏蔽和散热要求有清楚了解、需要对各种有关电子设备内部走线和外部电缆走线的方式有清楚了解。

1.3 结合生产明确结构方式

电子设备结构中主要包含了插件的结构表现形式、单元盒结构组成形式、插箱组成结构形式、底板结构形式以及机体具体结构表现形式等等。在这之中，使用范围最全面的就是插件的结构形式，详见下图，其构成主要是印制的电路板。除此之外机体的结构形式也被大范围的使用在工业建设之上，样式通常分成了柜式、箱式、台式以及盒式。

1.4 外形尺寸的确立

依照具体设备对外形尺寸做确立，首先需要对电子设备内部零器件需要占用的空间大小做确定。车载船运以及航空使用的各种设备，当中的电子设备外形大小需要将门、舱、过道和安装场地认真考虑分析。

插件小单元

2 设计规范化的基本原则

设计规范化就是要确保其实现各种有关的技术指标，针对一些可供维修使用的产品，指的是产品在规定的条件下和规定的时间内，依照具体规定的程序内容以及方式开展各项维修工作，这样能够让产品始终维持或者恢复其工作的初始状态。其针对着提升电子设备结构可靠性的各项要求，可以对以下几方面内容做分析研究。

2.1 防腐蚀

首先，需要选择有强耐腐蚀性的材料；另外，金属结构的设计需要有合理化建设，防止发生接触性腐蚀，在一些较容易出现腐蚀以及腐蚀程度最严重的部位需要将组织构建的厚度加厚。再次，对环境条件做调控，把设备抽成真空并且将干燥的氨气以及氦气等充进去，并且密封保存。另外使用电化学保护方式，其中包含了对阳极的保护以及对阴极的保护等等。

2.2 隔振缓冲

在电子设备之中使用的防振以及缓冲方式，总结起来有三方面的内容。第一，降低或者消除振动与冲击造成的干扰源；第二，当出现外部环境有较高的振动情况时，能够选择在设备与基础条件之间，加装一个减振器，从而实现减少振动与冲击等对设备造成危害的影响。第三，使用有阻尼的操作结构，针对各种挠性设备的振动分析需要充分考虑到设备弹性而诱发的各种共振效应，为了有效的降低共振的频率，需要在结构之中添加入相应的阻尼材料。

2.3 电子设备散热

相关实践因素证明，电子元件的故障会伴随着元件温度的上升而递增，电子设备的线路性能和温度之间的变化呈反比的关系。电子设备散热结构的可靠性设计，首先需要将各项主要参数要素加入考虑范围之中，比如各个元件的发热功率和具体的散热面积等等。设备冷却方式的确定以及冷却介质的流量估计主要受制于这些数据的精准性。除此之外，还需要清楚的了解到各个设备适应的工作环境。

3 电子设备规范化设计中的因素要点

3.1 利于操作与维修

为了让电子设备的操作更加的简单可靠，设计人员在进行电子设备设计之前，需要先做一次深入全面的研究，对比了解各种同类产品的具体工作情形，将一些需要修理的部位做记录。切实的了解清楚各个电子设备内部的零器件区位，比如维修过程中要使用到的区位等等。

3.2 提高生产率

电子设备的结构在技术上需要应该选择现金、创新的结构。使用各种全新的技术和全新的操作工艺，进而不断的提升劳动生产效率。在电子设备中的各个零部件和生产元器件的规格需要尽量的少，设备之中的机械零器件需要具备相对完好的结构工艺性特点。在整个电子设备之中，零部件和各种元器件的技术参数与尺寸大小需要尽量的实现标准化和规格化要求。整个设备之中需要使用到的各项原材料不管是品种还是规格都要尽量的少，设备的零部件加工精细程度和相应的技术条件需要有所匹配，不能够无限制的追求高精度。

3.3 造型美观

电子设备的造型设计其实就是将一些先进的科学技术和现代化的审美理念做有机的结合，找寻一个最和谐统一的使用环境，遵循基本的协调要素。电子设备结构设计的需要将美观和实用的关系协调好，尽可能的创造出美观且实用的产品。

4 结语

电子设备可靠性指的是在产品的限定时间内，在规定的使用条件之下，完成一些力所能及的事物。只有提升了电子设备的可靠性和设计的规范化，才可能保证工作的有效性与工作的质量。本次研究中对电子设备结构的可靠性和规范化设计进行了简要的阐述，并且分析了几项提升电子设备可靠性的方式，以期最大程度的提升电子设备的可靠性。

参考文献

[1]张斌.电子设备结构设计中CAD技术的应用研究[D].西安电子科技大学，2010.

[2]季馨.军用电子设备结构设计水平评估体系浅议[J]. 现代雷达.2010，03（12）.

[3]王红芳，赵玫，施兆昌，徐晓. 船用电子设备结构可靠性设计[J]. 中国仪器仪表.2011，05（23）.

篇(2)

【关键词】军用设备；机载通信设备；机箱结构设计

1.引言

机载通信电子设备一般为独立设备，是机载电子系统中重要的组成部分。军用设备通常在非常恶劣的环境下服役，工作环境、使用要求和用户要求比其他电子设备更为严苛，因此，其结构设计要求具有特殊性。

为适应现代战争作战要求，机载平台通信系统一直维持高科技化的发展，对军用机载通信电子设备要求越来越高。对于机箱结构设计需要满足多功能、高性能、高可靠性、小型轻量化、通用化、维修快速化等要求。军用通信设备研制周期短，产品变化多，往往是电路设计、结构设计同时并行，多专业同时协调优化设计，以成熟可靠的机箱设计技术为基础，才能实现高效率、高品质的产品设计。

2.设计要求

军用机载通信设备的环境条件是用户根据GJB 150A、GJB 367A或HB 5830系列标准，结合设备的实际使用、运输、贮存环境制定的。

机箱的结构设计，首先应满足工作环境以及技术指标要求：

1）机箱的结构设计方案应简捷，且细节设计到位。零部件加工工艺性良好，机箱具有良好的操作维修性，便于装配、调试、使用、维修。机箱的内部走线工整，牢固。

2）机箱的模块化设计程度高，继承性高。结构设计应尽量采用通用件、标准件。

3）机箱的结构设计方案应充分考虑散热，对于功率放大器件等热耗大的器件，应在方案设计阶段阐明采取的热设计措施。

4）机箱应具有足够的刚强度，能适应搬运和运输过程中的振动环境，机载通信设备在飞机行驶中的振动环境下能正常工作。同时，还应能适应在使用、搬运、装卸和和运输等过程中可能遭受的非重复性冲击。

5）机箱的结构设计应遵循小型化、轻量化要求，采用减重设计。

6）机箱应有电磁兼容性设计。

7）机箱应进行三防设计，保证在气候恶劣的环境下长期服役。

3.机箱结构设计要点

机箱是实现设备技术指标要求的基础，通常也是结构设计的主要对象。通信设备通常为独立的箱壳式机箱，按结构形式可细分为钣金式机箱、铣制机箱、焊接机箱、模块化铝材机箱等。除另有规定外，军用机载电子设备的机箱尺寸其附件应符合GJB 441和GJB 780的规定。

军用机载通信设备通常置机舱内，根据GJB 376A要求，机箱的外观为黑色（无光泽）。设备外观及内部模块都应有标识，名牌安装于设备明显位置，内容清晰、耐久，除非特殊规定，不使用不干胶作为设备名牌。机箱的结构设计应充分考虑“三化”的要求，采用模块化的设计，最大化统一螺纹规格，尽量采用标准件、通用件。机载设备的机箱要求小型化、轻量化设计，结构方案设计阶段需采用减重措施。为满足机箱安全性要求，机箱外观不应有尖锐棱角，外壳的不连续性（盖板、窗口等）应尽可能少，外露器件（接插件等）要有防护措施，前面板安装把手可以在前面板向下放置时能保护面板上的突出器件，外部安装的不连续使用的插座均应装保护罩，前后面板排布要美观合理，设备超过10kg时考虑用双把手，所有紧固件都要有效防松脱，机箱还应有漏电保护措施等。

3.1 钣金结构机箱

钣金结构是军用机载通信设备机箱的常见形式，其结构简洁、规则、对称、重量轻，而且有成本低和便于加工的优点。钣金结构的机箱整体是由折弯零件装配而成，具有良好的刚、强度。结构设计时要注意以下几点：

1）材料选择塑性好的防锈铝，机箱用料厚度一致。

2）折弯内缘半径过小会引起开裂，而过大会产生回弹。应以工艺要求为设计依据，合理设计折弯内径，利用现有的折弯模具加工。

3）考虑钣金零件机械加工的工艺性，如单边折弯高度不宜过小，冲孔落料直接要有安全间距，以及弯边冲孔边距合理等问题。

4）钣金折弯后以弯边为基准的尺寸公差应放至0.3mm较为经济，应合理设计机箱外形、孔位等尺寸的精度，避免公差过高增加不必要的成本。

图1是钣金结构机箱，图2为铣制结构机箱。

3.2 铣制结构机箱

铣制机箱在军用机载通信设备中非常普遍。铣制机箱结构灵活、复杂，突破了其他种类传统机箱的局限性。现代通信设备呈小型化、多功能化、外观时尚化的发展趋势，铣制机箱适应性强，而且机箱铣加工成薄板和加强筋的形式利于增强整体刚度和减重。设计时要注意以下几点：

1）铣制机箱螺纹全部属于紧固连接螺纹，应合理布置紧固处的间距，铝合金强度不够时应采用不锈钢螺套来增强螺纹强度。

2）机箱应避免使用沉头、半沉头螺钉，且必有防松脱措施。

3）机箱的零部件设计，应便于加工和装夹，仅在必要时提高精度。

4）机箱外部的门、板应方便拆卸。装配、维修方便，避免使用特制工具。

3.3 焊接结构机箱

焊接机箱框架牢固且刚、强度高，焊接缝强度高于基材的一半。军用设备工作于恶劣的机械环境中，焊接机箱在抗冲击和振动的性能优越。军用机载通信设备机箱的焊接结构常采用真空钎焊，其他种类的焊接也多有应用。焊接机箱结构设计时要注意以下几点：

1）航空铝合金中3A21、5A06、5A05、6061、6063适用于手弧焊、电子束焊、点焊。在真空钎焊炉加热温度不大于800℃的条件下，只有3A21、6063适合用于钎焊（因为钎焊温度低）。

2）采用铝合金3A21、6063焊缝致密度较好，但应避免垂直焊缝，焊接面的宽度不小于10mm。焊前用不锈钢或与母材同材质的螺钉紧固被焊零件，螺钉间距20-30mm为宜，精度要求高处采用不锈钢圆柱销定位。

3）机箱采用等厚度的板料焊接，不等厚时应设计过渡区以达到等厚。使用手弧焊主要用V型坡口，板厚度不大于3mm可以不设计坡口。

4）焊后加工会削弱焊缝强度，应避免焊后加工。

图3是焊接结构模块化的机箱，图4为模块化结构机箱。

3.4 模块化机箱设计

模块化设计是军用通信设备的显著特点。欧美有SEM-E、ASAAC标准模块规范等，国内也制定了GJB 1422、HB 7091和HB 7092等针对航空机载电子模块的标准。模块化结构设计=通用模块（大量）+专用模块（少量）+模块连接器。结构设计人员只需注重专用的结构形式和接口设计，而不必从头开始，可以有效简化设计程序，缩短研制周期。

通信电子设备常见的模块划分：电源模块、接口及数据处理、终端模块、信道模块、功率放大模块。模块间的电路互联主要有低频、射频，有时会有光纤等模块化结构设计时要注意以下几点：

1）模块的结构设计应是有效的利用空间，尺寸与重量尽量小，一般能够单人手持。

2）模块应是可维修、更换的，并且在正常安装位置或从设备卸下时都能较容易地对其调试测试。模块上应使用快速分离式连接器，分离时不需要使用工具（或只需一般手工工具）。同一模块接插件数量较多时，应考虑到插拔受力。

3）盲插模块需用导向装置和定位销的导向与定位，安装模块时可轻易对准，而且一定要有防插错的措施。盲插模块接插件要有浮动量，对于射频接口浮动量以1.5mm为宜，避免过小或过大。

4）固定模块用的紧固件应容易拆卸，要防止紧固件掉入设备，尽量使用松不脱组合螺钉。

4.结构设计关键技术

4.1 热设计

军用机载电子设备热设计的基本理论和计算方法以及热可靠性分析与鉴定的方法在GJB/Z 27、QJ 1474均有详述。机载通信设备内部的高密度集成电路和功率放大部位热密度很高，散热设计往往是结构设计的关键技术。

设备机箱在方案阶段的设计方法，多数借助数值传热学仿真技术模拟热环境辅设计。最常用的热分析软件有FLOTHERM和ICEPAK，它们利用计算流体动力学（CFD：Computational Fluid Dynamic）和数值传热学仿真技术来模拟电子设备中的流体流动、热传输以及热辐射（边界条件），并以此计算电子设备周围的流场、温度场、压力场。热分析软件的瞬态分析计算量非常大，因此绝大多采用稳态的分析的方法，而且允许有较大（30%左右）的误差。

军用机载通信设备的工作环境温度，以技术协议为依据，温度范围可达-50℃～+75℃。不少设备考虑占空比的因素后，平均热功率仍不少于200W，机箱强迫风冷散热方式被普遍采用。机箱的热设计设计时要注意以下几点：

1）冷却空气的入口应远离其他设备热空气的出口。

2）机箱结构设计时应考虑机箱内的热耗分布，为机箱内部单元设计传热、散热的途径，必要时采用热绝缘或热屏蔽措施。功放管等器件热耗突出，在机箱热设计中要着重分析。

3）选择风机时，应具备合适的风机尺寸和风量，还要考虑到风机的噪声（转速）、电磁干扰、振动、振幅等因素对机箱内的影响，要充分考虑风机的可靠性。鼓风产生的风压大、风量集中，很适用于局部冷却，应尽量使风机保持良好的工作点；抽风产生的风量大、负压分布均匀，对流道结构的要求比鼓风低，但要避免气流“短路”。通过风机的特性曲线找出合适的工作点，作为仿真结果的对比。风机有工作温度范围，不能超限值工作，有时必要配置风机的控制电路。

4）强迫风冷若不满足要求，则首先应优化散热器的几何参数。增加肋片高度和肋片数，可以增加散热表面积。但当肋片增加到一定数量时，肋片间距变小，导致流过肋片的风量变小，同时肋片间的温度会相互影响，所以，增加表面积须考虑流动阻力。

5）热设计与其他设计（电气设计、结构性设计、可靠性设计）要同时进行，当出现矛盾时应权衡解决，但不得损害电气性能。

4.2 隔振设计

军用机载通信设备对隔振的要求很高，必要时会使用多级隔振技术。机箱通常选用刚度较大的隔振器，而不耐振的器件则选用刚度小的局部隔振器或采用加固的方式。机载通信设备减振系统中，钢丝绳隔振器、金属网阻尼隔振器、金属干摩擦式隔振器（即无谐振峰隔振器）比较常见。对振动敏感的器件通常采用体积小的橡胶隔振器或隔振垫。具体隔振设计时应注意以下几点：

1）机箱的设计应增强结构的刚性（应对较低的激振频率），避免悬臂结构和明显的应力集中。

2）机箱中重量大于7g的独立器件，均应考虑隔振加固，无法安装隔振器可用有弹性的胶状物质充在需要隔离的部位。

3）紧固机箱的安装架采用铝合金钣金结构，尽量用铆接或螺纹连接，以提高阻尼。应避免使用焊接，以防开裂。

4）选择隔振器须符合设备机箱的环境要求，尺寸尽量小、隔振效率尽量高。根据设备总重量及设备重心位置，遵循几何对称布置原则，确定每个隔振器的实际承载量。隔振器不超过额定载荷使用，如果各支撑点的载荷相差较大，则应采用同一型号不同刚度的隔振器。安装隔振器的部件应该具有最高的强度，隔振器间距应尽可能大，但要避免设备在静载荷、动载荷下发生弯曲变形。

4.3 电磁兼容设计

通信电子设备多是对静电放电和磁场敏感的设备，应采取诸如接地、隔离、屏蔽等措施以提高电磁兼容性。结构的电磁兼容性设计应与设备电气设计同步进行，并按照GJB/Z 25标准开展设计。机箱电磁兼容设计时应注意以下几点：

1）通信设备主要是高频屏蔽，对此屏蔽体材料须选用良导体，如铜、铝等，还需进行表面处理，增加表面导电能力（对于低频屏蔽体选用磁性材料，如铁等）。

2）机箱上必有接地装置（通常为通用件），用于接地的所有金属或其它电气连接件导电处应良好紧固接触，无间隙以及油漆等涂料。

3）机箱盖板的紧固件间距，通常使用1/4屏蔽波长。

4）机箱选用的导电材料应考虑抗腐蚀能力，并满足环境条件。导电橡胶条粘接用703硅橡胶分段单点粘接，每隔2.5cm～5.0cm分一点，切忌整段粘接。

4.4 三防设计

机载设备机箱考虑到材料的强度、刚度，一般选用铝镁合金作为主要材料。三防设计是机箱结构设计的重要一环，设计的相关要求应符合GJB/Z80标准。军用机载电子设备的机箱均需满足GJB 150A所规定的湿热、盐雾、霉菌试验要求，三防设计时应注意以下几点：

外表防护层选用氟聚氨酯漆，其耐候性优于丙烯酸聚氨酯漆。外表油漆不撒花比撒细花耐霉菌能力好。

2）机箱中所用不锈钢零件须进行钝化处理，铜合金进行镀镍、镀银或镀金。

3）因为会变色，镀银通常用于机箱内部。在没有导电性能要求的地方，可用三防漆防护镀银层。

4）机箱外部接插件外壳首选不锈钢材质钝化，其次是防锈铝合金表面镀镉。

5）机箱的接地柱和有相对运动的器件，不能涂敷三防漆和油漆。

5.结束语

本文是在实际工程中总结经验，概况阐述了军用机载通信设备机箱结构设计技术的要点，对同类产品的结构设计具有一定的参考借鉴意义。技术进步要通过不断创新，只有遵从科学原理，不断总结经验和成果，方能减少设计创新的风险，增强产品的竞争力。

参考文献

[1]GJB367A-2001.军用通信设备通用规范[S].总装备部军标出版发行部，2001，9.

篇(3)

【关键词】 电子产品 结构设计 设计原理 使用寿命

一、前言

现如今，各行各业运用的电子产品越来越多，电子产品的安全性和使用寿命受到越来越大的重视。而为了保障电子产品的安全性和更长的使用寿命必须保障电子产品的设计原理合理，同时保证结构设计的准确性。本文重点的分析了电子产品结构设计的要求，原则以及影响因素。通过电子产品结构设计要求，原则及影响因素的分析，为以后的电子产品结构设计提供有力的帮助，保障设计出结构更加合理，安全性更高，使用寿命更久的电子产品。

二、电子产品结构设计的要求

第一，功能要求。电子产品归根结底是一件商品，对于使用者来说，满足其功能是其基本的要求。所以，电子产品必须在设计中体现自身的价值。第二，质量要求。电子产品要想有更好的效率和更高的效益，必须质量可靠，同时在结构上必须更加合理，外观美观。第三，结构更加优化。合理优化的电子产品结构主要是从其尺寸，工艺，使用材料等方面体现，通过这些方面的考虑和选择，找到最优化的结构设计方案。第四，结构设计上要满足创新性的要求。现如今，电子产品都能满足自身的功能要求，但要体现其创新性才能有更好的市场，比如多功能的电子产品，外观设计独特，更加吸引人的注意力等等。只有电子产品的创新性做好，产品安全性高，实用性强，外观设计美化，才能有更好的市场。

三、电子产品结构设计的原则

第一，各部分功能满足设计要求的原则。电子产品的基本原则就是设计的各部件，各部分的功能得以满足预先设计，能够满足基本的使用。第二，产品的强度和刚度满足要求的原则。电子产品作为一件商品，其强度和刚度必须满足要求，达到该产品的规范标准要求，只有满足这个原则，才能有更大的使用寿命。第三，工艺和装配上满足要求的原则。电子产品在工艺设计和装配上必须满足电子产品装配的要求，在这个原则满足后，产品才能更好的进行装配使用。第四，满足用户的审美要求的原则。电子产品最终作为商品使用，在满足使用者基本功能需求的基础上，要更加美观，这样才能更好的吸引使用者。

四、电子产品结构设计的影响因素

1、生产和维修方面的因素。电子产品结构设计的过程中，必须考虑后续的生产和维修因素。在设计中必须保障后续的生产更加合理，方便后续的生产，保障后续生产更加流畅合理。同时，在设计时，就必须考虑电子产品的后续维修。因为，一个电子产品不可能在使用中不出现问题，而出现问题后，就必须进行维修，所以在维修上更加方便的电子产品更容易满足要求。这需要设计者在结构设计上就必须考虑好。合理的结构设计，可以在电子产品出现问题进行维修时，能够方便的进行维修，而不破坏电子产品的本体。

2、零部件材料选择方面的因素。电子产品在设计中，零部件材料的选择会直接影响电子产品的使用寿命以及电子产品的安全性。所以，选择合适的材料是非常必要的。这就要求在电子产品零部件材料选择上，必须考虑环保，安全，可回收利用等等因素。在选择材料的时候，不能贪图便宜，要认真选择生产厂家，选择资质齐全，口碑好的材料生产厂家。

3、功能实现方面的因素。功能实现方面因素考虑是保障后续电子产品后续投入使用良好的关键。为了满足功能要求，必须考虑元器件布局、电路板布线、组件部件布局方面的相互影响。保障三者合理的实现功能，同时元器件布局、电路板布线、组件部件布局三者方面不会产生干扰的现象。

4、产品使用寿命方面的因素。电子产品结构设计必须考虑使用寿命的因素。用户购买电子产品首先考虑的就是能够长久使用。所以提升使用寿命，是电子产品设计者必须考虑的重要问题。而为了保障使用寿命更久，就必须设计更加合理，零部件参数选择更加优化，材料选择更加安全等等。

总结：总之，在以后的电子产品设计中，在保障其设计原理合理的基础上，注重其结构设计是非常有必要的，保障结构设计满足国家标准要求，并且根据其应用环境来设计合理的结构，来满足人们的需求，同时保持产品的安全性，保障电子产品使用寿命更长。

参 考 文 献

[1]曹伟智，田野. 产学研背景下的自行车产品设计研究[J]. 美苑. 2015（06）

[2]李晓明，姜红明，任召. 某高密度电子设备结构设计与解析[J]. 科技风. 2016（01）

[3]巫发茂，蒋龙，王健，朱维兵. 基于ANSYS Workbench某机载电子设备随机振动响应分析[J]. 现代电子技术. 2016（10）

篇(4)

随着科学技术的迅速发展，现代各种电子、电气、信息设备的数量和种类越来越多，性能越来越先进，其使用场合和数量密度也越来越高。这就使得电子设备工作时常受到各种电磁干扰，包括自身干扰和来自其它设备的干扰，同时也对其它设备产生干扰[1]。在这种情况下，要保证设备在各种复杂的电磁环境中正常工作，则在结构设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计。如果忽视了这一问题,到新产品使用时，干扰问题就会暴露出来。因此及早地解决电磁干扰问题是电子设备机箱结构设计时必须考虑的重要环节。

2.理论基础

电子设备结构中常见的电磁干扰方式主要有传导干扰和辐射干扰两种，因此电磁兼容（EMC）设计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。

2.1屏蔽

电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽，磁屏蔽和电磁屏蔽。电子设备结构设计人员在着手电磁兼容性设计时，必须根据产品所提出的抗干扰要求进行有针对性的电磁屏蔽设计。屏蔽通常有静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三种。

2.2滤波

电路中的干扰信号常常通过电源线、信号线、控制线等进入电路造成干扰，所以对公用电源线及通过干扰环境的导线一般均要设置滤波电路。

2.3接地

接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其重要的问题，正确的接地方法可以减少或避免电路间的互相干扰。根据不同的电路可用不同的接地方法。通常组合单元电路接地有串联一点接地、并联一点接地和多点接地三种方式。整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同，故电路差别甚大，接地状况也不大相同。一般常用的方法是：将模拟电路、数字电路、机壳分开，各自独立接地，避免相互间的干扰，最后三地合一接入大地，这种方式较好地抑制了电磁噪声，减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。

3.机箱EMC的结构设计

一电子设备中的机箱，机箱有电源线、信号线、控制线等的穿入及穿出以及散热用的通风孔、调节用的调节孔、显示窗等，同时机箱也是由多个零件组合而成，各部分的连接处难免有泄漏。如何抑制电磁能从上述因素中泄漏，就成了电磁兼容性的关键。在这里仅介绍几种结构设计中比较简单可行的方法：

3.1缝隙的屏蔽

缝隙指的是连接后要拆卸的，如机箱上下盖、前后面板和箱体的连接缝，这类连接通常用螺钉来紧固。这类情形增加屏蔽效能的途径有如下：

（1）增加缝隙深度，也就是增加箱体与盖板的配合宽度。

（2）在结合处加入导电衬垫或者提高结合面的加工精度，即减少缝隙长度。一般比较经济的办法是在接合面安装导电衬垫。这样既可以减少缝隙泄漏，又不要求接合面有很高的加工精度。

（3）接合面上涂上导电涂料：在用螺钉、铆钉紧固的交叠接缝处，由于配合表面微观上是凹凸不平的，接合面上只能是部分点接触；而导电涂料是一种呈流体状的液体，极易流入缝隙，填补结合面上的不平部位，可显著地改善接合处金属之间的电接触使用时应先把接合面上的不导电物质清除干净。对于那些易遭腐蚀的接缝也可用这种涂料来减小腐蚀。如果接缝的配合表面过于粗糙，孔隙很大，应先用导电填隙料把孔隙填平。导电填隙料具有如同油灰的粘稠性，可像刮底漆那样嵌撵。

（4）缩短螺钉间距：接合面不加导电衬垫时，应在结构可能的条件下尽量增加连接螺钉数量，减小螺钉间距，使缝隙长度相应减小。

3.2通风孔的屏蔽[3]

为了满足机箱内部通风散热的要求，有时必须在箱体上开设通风孔。因此，也必须对通风孔进行电磁屏蔽，这类情形增加屏蔽效能的途径有如下：

（1）窗口上覆盖金属丝网：金属丝网覆盖在通风孔上的结构形式有两种，一种是采用焊接方式安装，这种方法使金属网与屏蔽体之间有良好的电接触，但工艺复杂，金属网性能变坏以后又难以更换，且焊接时易破坏周围的保护层，所以很少采用这种方法。另一种是采用环形压圈通过紧固螺钉把金属网安装在屏蔽体的通风孔上。安装之前，应把配合面上的绝缘层、氧化层、油垢等不导电物质除去，并应安装足够数量的螺钉以获得连续的接触。这种安装方式，只要在结构和工艺上仔细考虑，即可使金属网与屏蔽体之间获得良好的电接触，所以应用比较广泛。

（2）用穿孔金属板作通风孔：用许多小孔代替大口径的通风孔是提高屏蔽效能的有效方法，它可以直接在屏蔽体上开许多小孔，亦可单独制成穿孔金属板安装到屏蔽体的通风孔上。与金属网相比，穿孔金属板的特点是屏蔽体性能稳定，因为它不存金属编织网固有的网丝交叉点接触电阻不稳定的问题。在屏蔽壁上直接开小口径通风孔,具有结构与工艺简单、成本低等优点，实际应用已较普遍。

（3）采用截止波导式通风窗：金属丝网和穿孔金属板在较高频下屏蔽效能都要下降,特别是当孔眼尺寸与电磁波波长可比拟时，则孔眼将引起严重的泄漏。在较高频以上，欲有高的屏蔽性能，且通风良好，可采用截止波导式通风孔板(如蜂窝状通风孔板)，它与金属丝网和穿孔金属板相比有如下优点：工作的频段宽，即便到微波频段仍有较高的屏蔽性能；对空气的阻力小，风压损失少；机械强度高，工作可靠稳定。

3.3表头孔的屏蔽

电子设备的机箱面板上往往装有指示电参数的表头，安装表头需在面板上开相应尺寸的孔。为防止从表头孔中泄漏电磁能量，结构上有两种方法可供选用：

（1）在表头背面进行附加屏蔽，且在面板和屏蔽体之间加入导电衬垫以减少缝隙，改善电接触，穿入屏蔽体的表头引线由装在屏蔽体上的穿心电容引入，使引线感应的干扰信号旁路到地。

（2）表面上覆盖导电玻璃：表面覆盖导电玻璃盖时，必须确保导电玻璃的导电层与面板有良好的电接触，通常在连接处加入导电衬垫。由于导电玻璃主要对电场和高频电磁场有屏蔽作用，所以表头本身最好具有屏蔽作用，或者采用带有细金属网夹层的导电钮子开关和指示灯的附加屏蔽玻璃，这样对磁场也有一定的屏蔽效能。

3.4开关、指示灯的屏蔽

电子设备的机箱面板上均装有电源开关或工作状态的转换开关。较常用的有两类，一是钮子开关，二是按钮开关。它们都可以泄漏电磁能量。钮子开关的防泄漏安装结构是在面板与开关端面间衬入导电衬垫。按钮开关和指示灯的防泄漏可采用附加的屏蔽罩。引线的穿入处应采用穿心电容或插针式滤波连接器，防止电磁能量通过引线泄漏。较简单的指示灯屏蔽可在灯罩上覆盖导电玻璃。并使导电玻璃与面板保持良好接触。

3.5显示屏的屏蔽

带有阴极射线管的电子设备,如示波器、计算机终端监视器等，在阴极射线管的开口处电磁能量很容易泄漏，把阴极射线管的屏蔽罩与机箱连成一个整体，并保持电气上的连续性。若阴极射线管屏蔽罩采用铁磁性材料，则能有效地实现磁屏蔽，使显示的图像不受周围杂散磁场的影响。对于信息处理设备的终端显示器而言，由于它的主要目的是防止信息的泄漏，采用上述屏蔽措施是远远不够的。对于信息设备的显示器，防止周围干扰磁场不是主要目的，关键是要防止信息从显示器屏幕的开口处向外界泄漏，所以必须对显示器屏幕进行屏蔽。它还要求屏蔽层有一定的透光性，不影响观察。常用的方法有两种：

（1）屏幕上覆盖导电玻璃或导电塑料，使导电玻璃的导电层与机箱有连续的电接触。这种方法对屏蔽电场和平面波场较为有效，但对磁场几乎没有屏蔽作用。

（2）屏幕上覆盖金属丝网或导电玻璃与金属丝网的复合层。要求金属网不影响观察，为了提高屏蔽效能，最好把交叉点都焊上。采用金属网与导电玻璃复合层既能屏蔽磁场(交变的)，也能屏蔽电场和平面波场。

3.6电源线的处理

屏蔽机箱的电源线必须通过电源滤波器才能引入机箱，滤波器应有良好的屏蔽。安装时要注意两点：

（1）滤波器应安装在电源线的入口处。

（2）电源滤波器的安装不能破坏机箱的屏蔽，因此滤波器屏蔽罩必须与机箱壁板有连续而良好的电接触。

3.7保险丝座的屏蔽

单个保险丝座的屏蔽用金属帽盖把保险丝座覆盖起来，帽盖内装弹性簧片使其与机箱有良好的电接触。多个保险丝座的屏蔽把设备的所有保险丝集中起来，用附加屏蔽罩将其屏蔽，附加屏蔽罩的结构和安装与表头孔的附加屏蔽相似。

4.总结

电磁兼容性（EMC）是系统设计中不可忽略的问题，直接影响到系统设备工作的可靠性、稳定性和品质指标。本文所述的方法是从设备结构设计方面考虑的，涉及到屏蔽、滤波、接地等有关的问题，与电路设计相辅相成，缺一不可。在实际设计中，应根据各干扰源的性质及设备所处的工作环境，与电路设计人员一起采取相应的措施。同时，在结构设计中要充分注意采取措施的稳定性与持久性，避免代价昂贵和费时的返工，从而取得最佳设计效果。

篇(5)

[关键词]T/R组件 热设计 强迫风冷 风道 仿真分析

中图分类号：TN957 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0395-02

1 引言

电子设备的热控制就是采用必要的措施，为设备和系统提供良好的热环境，保证他们在规定的热环境下正常可靠的工作。目前广泛应用的热控制方法有：自然冷却、强迫风冷和强迫液冷等。 T/R组件是相控阵雷达天线中最重要的组成部分，不仅数量多、发热量高，而且价格昂贵、使用条件要求高，因此T/R组件散热系统设计不仅要保证T/R组件能够在安全的温度范围内工作，同时又要考虑成本、体积、重量、三防及系统本身的可靠性、可维修性等因素。

2 某微波箱体T/R组件散热系统设计

2.1 天线结构布局

某相控阵雷达天线结构布局设计如图1，为方便拆卸和安装，T/R组件要求采用盲插结构，天线阵面共48行，每个T/R组件发热功率为10W，雷达为常年室外工作，要求T/R组件工作温度不超过75℃。

2.2 T/R组件散热结构设计

由于天线的使用环境对天线的外形尺寸要求不高，从维修性及经济成本考虑，采用强迫风冷的散热方式。在强迫风冷中，风道设计是关键的一环，合理设计和安装通风风道对散热效果有很大影响，根据天线的结构布局及环境要求，天线上方及天线阵面不能布置风道的进出风口，因此进出风口只有设计在天线左右两侧、天线下方或者中间“凹”形空间内；由于T/R组件数量多，且要求盲插，因此设计中将T/R组件分为四组，左右对称；如图2所示，天线微波箱体两侧为进风风道，出风风道在微波箱内馈电网络下；进风口在进风风道下方，出风口分别在微波箱“凹”形空间及天线阵面下。

为使T/R件达到最好散热效果，每个T/R组件采用独立风道，然后与整个进风风道和出风风道连接，T/R组件在装入后散热片处于风道位置，如图3所示，T/R组件独立风道通过插箱形式实现。

设计采用鼓风形式，风机安装在进风口，为使每个T/R组件能获得均匀的风量及风速，进风风道采用锥形设计；风道进风口装防尘网。

2.3 风机选择

T/R组件总热流量。

3 设计仿真验证

由于左右两侧对称，为简化模型，取散热系统的一半进行建模仿真，仿真结果如图4所示。

由图4可知，T/R组件最高温度为334.9K，即最高温度61.6℃，满足T/R组件使用要求。

4 结束语

对于有专门风道的强迫风冷系统，风道的设计尤为重要，在风道设计中应注意：避免采用急剧弯曲和骤然扩张或收缩的风道；风道应尽量短；风道应密封；大型机柜应采用锥形风道；进风口气流阻力应小且有防尘作用；采用光滑材料做风道。本文采用独立风道的散热系统对T/R组件进行散热，不仅结构紧凑，防尘防潮效果好，维修方便而且经济性成本较低，该设计在工程实践中也取得了很好的效果，对电子设备的散热设计也有参考价值。

参考文献

1. 平丽浩、黄普庆、张润逵等编， 雷达结构与工艺， 电子工业出版社，2007年4月

2. 邱成悌，赵殳，蒋全兴等， 电子设备结构设计原理， 东南大学出版社，2005年1月

3. 王健石等编， 电子设备结构设计标准手册， 中国标准出版社，2001年10月

作者简介

史 浩，男，工程师，从事雷达结构设计工作

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3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成多样形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率并降低生产成本。在工业生产中3D打印技术的应用已衍生到很多领域，装饰行业、医疗行业、赛车零件、飞机零件以及为个人定制产品等可以用3D软件刻画的实体都可以用该技术制造出来。

 

3D打印快速成型技术，已经出现几十年，在生产制造领域的应用研究已经取得了一些进度，3D打印金属的性能在某些领域已经接近甚至超越传统的常规加工。从材料角度讲，传统常规工艺采用原始的液体、固体、粉末等材料，材料本身无特殊处理;而3D打印使用的金属粉末材料，是经过特殊处理的，加入了更多成分元素，已经具有了屈伸强度、拉伸强度、延伸率、杨氏模量、硬度、断裂拉伸界点、热膨胀系数、弹性模数、熔度范围、耐腐蚀性、粘合强度等几十项指标。而此类材料的性能是经过研究、测试、引用，已经证明是符合结构件的需求。

 

目前3D打印技术虽然可应用领域广泛，但其也有自身的局限性，主要体现在加工材料上，目前打印材料主要是塑料、树脂和金属，骨骼等有机原料的研究也正在进行并有了初步成果。受材料限制，3D 打印最初的应用局限在建模和工业设计领域。但如今，3D 打印技术逐渐开始被用于生产环节，可定制个性化造型的各种产品，它适用于小批量加工，由于不需要模具，对产品的修改不会增加额外成本，只需修改设计图即可。这也意味着，小批量个性化定制的成本被降低。未来，定制个性化的家具、食品、工艺品等商品将变得更加划算。

 

二、民用雷达电子设备加工方式及现状

 

在电子设备中，由工程材料按合理的连接方式进行连接，且能安装电子元器件及机械零部件，使设备成为一个整体的基础结构，称为电子设备结构。目前电子设备技术的进一步发展，组成设备的元器件越来越多，体积越来越小，使用范围也趋于广泛，设备所处的工作环境也越来越复杂，对设备的使用精度和可靠性要求也越来越高。因此，电子设备的结构设计已经称为产品研发的一个重要技术环节。

 

民用雷达电子设备主要包括机柜、机箱、插件及盒体，机柜机箱类通常采用的加工方式有钣金折弯或运用铝型材进行组合装配。钣金折弯的方式灵活多样，适合单件多品种生产方式，其用料品种少，生产周期短，且成型件的强度与刚度能够达到使用要求。但由于其外形尺寸的加工公差较大，且对钣金工的要求较高，因此不宜于批量生产。型材组合的结构形式可采用多种不同断面形状的铝型材通过螺钉在转角处连接组成机箱框架，再加前后面板及左右、上下盖板组成机箱，其优点在于外形尺寸变换方便，适应于多品种及有一定批量的产品。但由于机加工的工作量大，且型材尺寸精度要求高，因此型材加工也具有一定的局限性。

 

盒体在电子设备设计中属于中小型器件，一般装配在机箱及机柜内，其外形规整，常用加工材料主要为铝，盒体内常装配的零件有印制板、连接器、电源板等精密设备，且装配精度要求较高，因此在这类盒体加工时需要特别注重加工精度。由于雷达电子设备的设计以模块化为主，设计的主导思想是自上而下，层层嵌套，所以各种尺寸的盒体在整个雷达电子设备的结构总体设计中占有很大数量。完成一套电子设备器件需要经过设计、投产、加工、质检、装配等一系列过程，这些环节层层相扣但相互独立，不同的环节由不同的人员负责，这就要求每个环节能够衔接紧密且相互沟通顺畅，但实际加工中往往很难无缝沟通，周期延迟和加工问题会频频出现。

 

三、3D打印与加工中心的优势对比

 

数控机床(Numerical Control Machine Tools)是指装备了计算机数控系统的机床，简称CNC机床或加工中心。它被广泛应用于各类机械加工领域，其加工精度、强度等指标都能够达到当今机械加工要求，是较为成熟的一种机械加工方式。与3D打印技术相比，CNC使用的时间较长，有着更深的技术积淀，但也同时存在很多问题，从机械加工长远的发展角度来看，3D打印技术如能得到普及，将会是工业加工生产的一次重要蜕变。

 

3D打印机以数字模型为基础，采用材料堆叠的方法将模型逐层打印成型，CNC加工则需要预先选择尺寸合适的材料，以数字模型为基础，对选材进行切削。 从材料利用率来看，3D打印机采用加法的方式，对材料进行逐层堆叠，CNC加工中心则采用减法的形式，对材料进行切削，3D打印的材料利用率更高。从工艺角度出发，3D打印机可以加工各种优美曲面及复杂的工业造型，并且能够一次成型，也无需考虑工装夹具的使用。CNC加工中心加工复杂的工业造型难度很大，且需要专人设计，也需使用夹具，大多造型需要分多次才可加工完成。从加工流程来看，3D打印只需导入相应格式的文件，即可完成打印，而CNC则需要专业编程人员对数字模型进行编程后将数字输入机器中才能完成整个模型的加工。在材料选择上，3D打印目前选用较多，较成熟的为工程塑料，颜色可多样化。CNC在用料上有着明显的优势，以加工金属原料为主，在材料运用上更胜一筹。

 

从以上对比中可以得出，3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，三维打印技术通过摒弃生产线而降低了成本;大幅减少了材料浪费;而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器;另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。

 

四、3D打印技术对民用雷达电子设备实际生产中的启示

 

3D打印技术在电子设备设计中能够带来首要的优势就是设计和制作的协同合作，电子设备设计中设计师的外观设计以及结构设计的设计方法，决定了每个模块都是独立的，这意味着设计、制造、材料、维护、采购等不同的环节以及人员之间需要相互协作。在整个设计和生产过程中设计师不得不协同合作，因此返工和拖延时间的事件也时有发生。

 

3D打印技术可在电子设备设计中简化设计流程，将设计和制造过程融为一体。电子设备结构设计的流程一般为输入—设计—交流—输出，设计与交流阶段往往是一个往复的过程，设计师在输出产品之前通过模型、图纸等方式与需求方进行沟通，最终确定设计方案。接下来就是生产环节，在这个环节中，设计师任然需要提供一定技术支持，产品加工完成后经过质量检验最终到设计师手中。通过3D打印的方式在电子设备设计中，整个设计与加工流程可实现同步优化，在设计完成后可以直接将模型文件导入3D打印机内，实物很快就能呈现在设计师面前，这对设计与加工起到了关键的衔接作用。

 

在电子设备产品生产中，成本和效率是重要的因素，盒体加工生产在电子设备加工生产中占有很大的比例，通常采用加工方式为数控加工，但由于流程偏长导致其成本偏高，效率偏低。3D打印可在设计师的办公室里直接运用，随用随打，在设计研发初期能够节省材料大量节省成本，大幅度提高生产加工效率，同时也缩短了产品研发周期。

 

因此，随着3D打印技术的兴起并逐步走向成熟，它所应用的领域会逐步渗透到工业生产的每个角落。民用雷达电子设备的加工生产，在不久的将来也一定会受3D打印技术的影响，实现加工方式和加工效率的改革。

篇(7)

【关键词】线管收缩器；卷尺；涡旋扭簧

Abstract：In real life，the electronic equipment of line pipe when use frequently，tie up into a ball，when using the trouble and remove the problems easy to be broken line.In order to facilitate the use of line pipe，and improve the service life of line pipe，don't cause unnecessary waste.Starting from the design of tape measure，put forward a kind of line pipe can be instruments of contraction.Its depend on the torsional spring，make the pipe line to achieve the effect of pared with other existing set line device，its applicability is wide and easy to remove，is more safe and practical，can play a more important role in our daily life.

Key words：Line pipe contraction；A tape measure；Vortex torsional spring

目前，电子设备普及度很高，比如耳机、键盘、鼠标等电子设备在日常生活中处处可见。但是它们的线管却不能被很好地保护，比如经常发生耳机线缠在一起，导致使用时必须花费不少的精力去拆解，有时甚至会将它拉断，其它电子设备也经常出现类似的情况，

为了解决这些问题，前人已经做出了一些设计。是黎彬设计了耳机线自动收缩器[1]；张德超设计了一种能收缩的挂机耳机[2]；钟文双设计了一种双向手动收缩耳机[3]；陈晖、周细应等人设计了一种自动卷线鼠标[4]。可见，前人已经在此问题上取得了不小的成果。这些设计有一些共同的地方，基本上都是利用弹簧对线管进行收缩。但是，它们也存在一些局限性，这些设计基本上都是针对某一种电子设备而设计的，适用范围比较窄，用途单一。所以这一领域仍需进一步的设计开发。

本文基于前人的研究成果，借助卷尺的设计理念，设计了一种便携式线管收缩器，该收缩器由外壳、卷线器、漩涡扭簧三部分构成，具有制作简单、使用方便的优点，与现有装置相比，其最大创新之处在于该装置易拆卸安装，可以适用于各种电子设备，如键盘、耳机、鼠标等，使用范围广，实用性强。

1.便携式线管收缩器的设计

1.1 便携式线管收缩器的整体设计

线管收缩器借助了卷尺的设计理念，需要的时候可以将线管拉出来，不需要的时候可以放在容器里。不同之处在于卷尺本身可以达到收缩功能，一般线管没有这个效果。因此扭簧和线之间应该有个传递力的装置，设计出的卷线盘便可以达到这个效果。线管收缩器的基本设计思想为拉伸线时，会使得卷线盘旋转，同时带动着涡旋扭簧被拉紧，当不拉伸时，弹簧在自身弹性回复力作用下向着初始位置反向旋转，这样会带动着卷线盘将线卷起来。

装配时，先将扭簧凹槽与底壳的主轴固定，再将卷线盘固定在主轴上，同时保证卷盘器的销与扭簧的凹槽无缝契合。接下来就可以将需要便携收缩的线管卷在卷线器上，卷线时保证线管中央部分被卷线器凹槽卡紧，然后将线分别在两侧缠绕，注意不能重合。缠绕好了一后，用螺丝将上壳与底壳连接。使用时，将需要使用的电子设备的导线全部缠绕在卷线器上，合上外壳，然后你就可以根据自己的需要调整导线的长度了，使用过程中也可以随意调整长度，这样子就不需要但心电子设备的线管打结缠绕的问题了。当你不使用电子设备时，便携式线管收缩器在扭簧的回复力作用下会自动收缩。

1.2 部分设计

线管收缩器由3部分构成，外壳，卷线盘及涡旋扭簧。

1.2.1 外壳的设计

如图1所示，线管收缩器的外壳由上下两部分构成。线管收缩器的外壳需要达到三个功能，一是容纳线，二是为线的两端设计出口，三是内部有根轴可以固定弹簧和卷线器。

为了达到以上功能，外壳设计时必须选择充分大的空间来容纳线，然后外壳两侧分别有两个小孔，使得线可以从两侧引出。图1中8和9分别为插销和插孔，它利用长度优势保证线管收缩器有一个最大的容纳量，使线管足够卷进去；同时采用四个这样的插销可以对线进行引导作用，保证线管的两端可以有规律的进出。为了固定扭簧和卷线器，外壳内部设计一轴，如图所示，此轴由8和10构成，其上端截面为圆，下端截面为正方形。如图所示，下端设计是为了使外壳与弹簧的正方形挂钩6契合，从而使得外侧转动时弹簧会产生回复力。上端设计是与卷线器内部凹槽有间隙契合，起到平衡卷线器的设计，同时也保证了线不会因此而打结。

1.2.2 卷线器的设计

卷线器由图1中3、4、5构成，其功能有二，一是卷线，保证线管在装置中不会缠绕打结；二是将线固定在卷线器里面，保证线不会与卷线器发生相对运动；二是连接扭簧，从而使得扭簧转动会带动卷线器转动，从而带动线的收缩。图1中，3是一个梯形凹槽，如图2所示，其第一个作用是将线管固定在集线器上，使用时将所需收缩线管的中间部分夹在凹槽里面，这样拉动线管时线管和卷线器就不会发生相对滑动。第二个作用是保证线管在装置中不会缠绕打结，由于凹槽为梯形凹槽，两侧的线管可以在不同高度进行卷线，这样保证了线管不会出现打结缠绕的情况。4是与扭簧最外侧凹槽吻合的键，其功能是将扭簧的运动情况与卷线器运动状态同步，使得扭簧可以通过这个卷线器带动线管的收缩。5是集线器的底部轴孔，如图2所示，其作用是平衡卷线器，防止卷线器在卷线过程中不能保持平衡，导致线管缠在一起。但是由于在转动过程中集线器与外壳会发生相对运动，所以5与10为有隙契合。为了更好得表达卷线器的设计，此处画出了其三视图：

1.2.3 涡旋扭簧的设计

涡旋扭簧是一种应用很广泛的弹性装置，它是由细长的弹性材料弯曲成形而成的，其两端均设置有弯曲的用于和其他部件连接的挂钩，这就形成了一个位于中心的挂钩和一个位于其外侧圆周的挂钩[5]。此处涡旋扭簧在线管收缩器内的作用是给提供一个回复力的作用，使线管收缩器达到收缩的效果。为了使扭簧可以和外壳还有卷线器可以契合，此处结构设计将弹簧中心挂钩改成正方形正方形挂钩6，可以与外壳上的轴契合。其外侧圆周的挂钩改成圆形挂钩7，可以和卷线器的插销契合，两个挂钩可以保证扭簧可以通过其回复力保持卷线器处于平衡位置。

2.结论与讨论

为了解决电子设备由于线的原因不易携带而且使用不方面的问题，本文设计了一种便携式线管收缩器。它具有制作简单、使用方便的优点，与现有装置相比，其最大创新之处在于该装置易拆卸安装，可以适用于各种电子设备，如键盘、耳机、鼠标等，使用范围广，实用性强。

通过本文的设计，线管收缩器的结构设计已经基本成熟。在后续研究中，需要对不同器具进行实验，确定弹簧的弹性系数、绕线器半径最佳范围及外壳大小等参数，进一步完善便携式线管收缩器的设计，提高其适用范围。

参考文献

[1]是黎彬.耳机线自动收缩器：中国，203387651[P]. 2014-01-08

[2]张德超.一种能收缩的挂件耳机：中国，201766693[P]. 2011-03-16

[3]钟文双.一种双向手动收缩耳机线：中国，203104739[P]. 2013-07-31

[4]李明洁.一种自动卷线鼠标：中国，201892928[P].2011 -07-06

[5]沈皓然.扭簧收缩装置：中国，103157739[P].2013-06-19.

基金项目：2013年山西省高等学校大学生创新创业项目（2013102）。