第三节 机柜的设计v机架结构的设计要求 结构坚固 保证插箱与机柜之间及插箱与插箱间良 好的机、电联接结构简单，取材方便，易于安装与维修 ，具有良好的结构工艺性符合机架标准尺寸系列，利于实现“三 化”体积小、重量轻、造型美观大方 型材结构机柜用作机架的型材有钢型材和铝型材两种 。型材机架按其结构型式可分为二种：一种是由四根型材立柱组成的机架；另一种是顶框、底座、立柱等均由型材组 成的机架。 机柜的分类机柜的分类1）钢型材机柜如右图，机架 是由顶框、底座 和四根两头带有 法兰的同截面型 材立柱经螺栓联 接而成。当装上 左右侧板、后盖 板和前门后，即 组成钢型材机柜 。 安装孔：为了在机架上安装标准系列的侧板、插箱 、导轨等部件，在型材立柱的安装边上开设有 标准的系列安装孔，以便安装面板、导轨等附 件。导轨：导轨一般不能直接固定在立柱上，而是通 过固定在立柱上的不同支架从而安装各种导轨 。 通风：自然通风时，通常 在侧板、后板或顶盖 上开设通风孔或百叶 窗； 强制通风时，可利 用侧板上的加强筋与 侧板间所构成的夹层 作为风道，在风道相 应的位置上开有进风 （或出风）口，风口 的大小按所需风量而 定。风道的下端或上 端与风机的风口相连 。 接线盒：机柜与外部的电气联接一般采用接线盒装 置。其型式有两种。一种是设计成独立的接线 盒，安装在机柜的顶部，另一种为在机柜顶部 留出一插箱的位置作为接线盒。走线槽：机柜内的走线槽装置可以把众多的线扎或电缆有条理地引到所需的位置。走线槽用薄钢板弯制或用塑料压制的，其截面一般为矩形。走线槽通过弯角件固定在后立柱的安装边上。优点：a)钢型材立柱为封闭式截面，具有一定的刚 度，承载能力较大；b)机架构件种类少，只需一种截面的钢型材 ， 取材方便，设计周期短；c)采用可拆式结构，便于运输与安装；d)结构简单，加工方便，有利于专业化生产 和标准化、系列化。 缺点：a)抗扭、抗弯性能较整板式机柜差；b)立柱内壁清洗和涂覆较困难，因此内壁的腐蚀问题不易解决。 2）铝型材机柜以铝或铝合金型材制成的主柱和横梁，通 过焊接、铆接或螺钉连接而组成机架，再加 盖板组成机柜。铝型材机架一般由铝型材XC7311作前立 柱和前横梁，XC7313作后立柱、后横梁和侧 横梁，此外还配上四只前箱角和四只后箱角 ，分别插入型材内侧用螺钉、铆钉或高强度 粘合胶联接而成。 以下也是一种常用的机架形式： 其顶框与底座均为铝合金铸件，型材立柱 两端装上带有芯子的法兰，芯子插入与之相 配的铝型材后用螺钉固定，最后用螺钉把法 兰与顶框、底座紧固成可拆的铝型材机架。 在铝型材立柱上，设有标准的安装孔。优点：切削加工少，生产率高，造型美观 ，强度和刚度较好，重量轻；型材结构 易于标准化、通用化和系列化，利于实 现专业化生产。缺点：铝型材的联接刚性较差。目前铝型 材截面的几何尺寸精度较低，其长度方 向的变形不易校正。一般铝型材机架适 用于轻型的固定式电子产品。 弯板结构机柜 弯板结构机柜通常是用13mm厚的 钢板折弯成一定的截面形状，作为组成 机架的立柱或整板立柱、顶框和底座等 ；各构件的连接可以是螺钉紧固或焊接 。按其结构型式，弯板结构的机柜有 整板式机柜和弯板立柱式机柜两种。 1）整板式机架 机架由1.5mm的冷轧 钢板模压折弯两次成型 的侧板、铸铝合金制成 的顶框和底座所组成。在侧板的安装柱上设 有标准系列的安装孔， 以便安装面板及插箱。这种结构的强度和刚 度均较好，适用于重型 或一般产品，但由于侧 板固定，故安装维修不 够方便。2）弯板立柱式机 架 弯板立柱式机架与 钢型材机架结构相仿 。它的立柱由薄钢板 折弯而成，其截面往 往是开口式的，机架 各构件间的联接同样 可以用焊接或螺钉紧 固。这种结构具有较好 的强度和刚度，但截 面形状复杂时加工困 难，其精度不易得到 保证，成本也较高。 第四节 底座、面板、导轨底座的设计底座是支撑整机全部重量的部件， 它的结构选择对整机的强度、刚度和稳 定性影响极大。 底座设计的基本要求：1）底座机械强度及刚度要好，能稳定可 靠地支撑各种零件、组件和部件，能经受大的 冲击和振动。2）对零部件、组件的排列要留出装配工 具的操作空间，如上螺钉、螺母的地方，要留 出旋具和扳手操作空间。3）孔径尺寸种类应尽可能减少，且尽可 能标准化。4）有些电子产品的底座应具有良好的导 电性能，起到电路连接的公共接地点作用。5）加工方便，工艺性好，采用标准化结 构。底座类型1）板料冲制折弯底座是用金属薄板经落料、冲孔压弯而成型。 底座重量轻、强度较好、成本低、加工方便 且便于批量生产，故应用广泛。a. 槽口：为了防止弯曲处由于应力集中而产生 裂纹，在折弯线边缘处应开设槽口 b. 加强筋2）塑料底座铸造底座v面板的设计面板主要用来安装操作控制元件、指示 装置和开关元件等。面板起着保护和安装内部元件的作用， 也是整个电子设备外观装饰的重要部分 。面板的设计要求除了确定良好的结构型 式外，更重要的是面板上元器件的布置 要合理；操作使用要方便，能适应操作 者的生理、心理特性；同时外表美观大 方等。 面板的结构设计 1）板料面板目前电子产品常取铝合金板作面板 。因为它的重量轻，同时又有一定的 强度和刚度，机加工性能好，表面装 饰性处理方便。铝板材料厚度一般为24毫米。为 增加其刚度或其他要求（密封或外形 要求），面板的四周边缘可设有边框 。组合面板 由安装板和附面板组成，安装板主要是安 装固定元器件并承受其负荷，附面板仅起文字 说明和装饰作用。附面板上所需说明的文字或符号可用腐蚀法 在0.50.8毫米厚的铝板上印字，亦可在塑料贴 面板上印字。 单一面板 面板上所需标注的文字及符号说明 直接标示在安装面板上 2）铸造面板对于大中型设备或有密封要求和承 受负荷较大的面板常采用铸造面板，其 材料一般为铝合金。雷达显示机柜、机 箱面板常用此结构。面板设计的要求1）对操作器件排列的要求a.主要及常用的调节器应安置在产品的面 板上，定期调节的机构安置在面板上小孔的 内部，可用螺丝刀伸进小孔内进行调节。b.应尽可能减少控制旋扭和开关的数目。c.旋钮和开关的配置应尽可能与产品工作 时的操作顺序相适应，从左向右排列，并且 和有关的指示装置设置在一起，同时还应避 免操作时会挡住操作者观察指示装置的视线 。 d.形状和尺寸应根据负荷大小、运动速度 、转动精度和工作环境来决定。e.对各个旋扭和开关，在面板上应标示其 用途或名称，应有旋转方向指示。为了表示旋 钮旋转角度，旋钮上应有标记点和线，在面板 上也相应地标示出最大和最小范围。f.为了不使波段开关等器件随着操作而转 动，在面板背面应设定位坑，或在面板内衬板 上打定位孔。2）对指示器件排列的要求a.面板上指示器件，如电表、度盘和显示 屏等应使操作者观察时感到清楚明确，度和 数字的选择应根据人们的习惯来设计。b.装指示器的面板应垂直于操作者的视线 或略微向上倾斜。c.应尽量减少指示仪表的数目，尽可能采 用一个仪表指示多种用途。d.读数指示装置和电表应尽可能采用同一 型号、同一形状大小，以加强协调。布置时 ，也应尽可能对称、整齐地配置，并按水平 排列，以便于眼睛左右运动。 常用的控制器有按钮、开 关、旋扭、操纵杆等显示器指示功能刻度盘不 动指针动刻度盘动 指针不动数码显示 器指示灯显象管构 成的图象 显示器定量显示中中好不能用好定性（检 查性）好差差好好跟踪性显 示好中差不能用好调准性显 示中中好不能用中不同显示器的功能比较 v导轨的设计导轨的作用是使插入单元或插箱等部件 按照规定的方向运动，减少插入单元或 插箱推入与拉出机架时的摩擦阻力。直线导轨的作用在于保证需作直线运动 的零件（或组合件）按照规定方向作直 线往复运动。 导轨的基本组成1）运动件 作直线往复运动的零件；2）承导件 支承和约束运动，并使其 按规定方向作直线往复运动的零件。 导轨设计基本要求1）导向精度：运动件沿规定方向作直线 运动的准确程度。导向精度的高低，主要取决于导轨本身的 直线度及导轨的配合间隙；2）运动的灵活性和平稳性主要取决于导轨中的摩擦力和导轨表面的 几何形状误差；3）对温度变化的不敏感性当温度变化时，导轨仍能正常工作，既不 “卡滞”，又不晃动；4）耐磨性耐磨性的好坏关系到导轨在长期使用过程 中能否保持一定的导向精度，它主要取决于材 料、导轨表面粗糙度及表面硬度；5）结构工艺性导轨在满足正常工作的条件下，结构应力 求简单，便于制造、检验及调整，从而降低成 本。导轨的分类及结构1）滑动摩擦导轨导轨导向精度高，强度好，结构简单， 承载能力大，但低速运动时摩擦系数较大。 圆圆柱面滑动导轨动导轨承导导面是圆圆柱面，由于承导导件是圆圆柱体 ，所以它的加工、检验检验 都比较简单较简单 ，易于达 到较较高的精度，在仪仪器仪仪表中应应用较较广泛。 缺点是磨损损后的间间隙不能调节调节 和补偿补偿 ，对对温 度变变化也较较敏感。 棱柱面滑动导轨 直边形导轨加工比较容易，应用广泛。但是它的间隙 不容易控制，导向精度不如三角形导轨。三角形导轨这种导轨导向性好，制造简单，刚性好 ，且避免了由于热变形所引起的配合状况的 变化，应用较为广泛。缺点是导轨磨损不均 匀。 燕尾形导轨结构紧凑，间隙调节方便。但几何形状 比较复杂，难于达到很高的配合精度，导轨 中的摩擦力较大，运动不灵活。适用于受力 不大和速度不高的场合。 2）滚动摩擦导轨滚动滚动 摩擦导导 轨轨是在两导轨导轨 面之 间间有滚滚珠、滚滚柱、 滚滚针针等滚动滚动 体，使 导导轨轨运动处动处 于滚动滚动 摩擦状态态。由于滚动摩擦阻力小，使工作台移动灵敏 ，低速移动时也不产生爬行。工作台起动和 运行消耗的功率小，滚动导轨磨损小，保持 精度持久性好，应用广泛。这种导轨是点或线接触，抗振性差，接触 应力大，所以在设计时，对导轨的直线性和 滚动体的尺寸精度要求高。导轨对污垢等比 较敏感，要很好地加以防护。其结构比滑动 导轨复杂，制造困难，成本高。v元件及印制板在底座上的安装固定 元器件在印制板上的安装元器件在底座上的安装 印制板在底座的安装 印制板导轨用于印制板装配与固定的导轨一般 为滑动摩擦导轨 n 机箱标准化积木化结构积木化是采用标准单元来组装整机。在电路上应具有独立的功能，在结构上要 便于实现接插式组合。对电子仪器，积木化主要是解决品种、质 量和效率的问题。对于军用和复杂的电子设备来说，积木化 则可减小体积，减轻重量，提高可靠性，易 于更换和维修。