某型舰载电源盒组件壳体设计及散热质量优化设计(附件)【字数：11513】
摘 要摘 要 根据统计，55%的电子设备失效是温度过高引起的。可见电子设备的主要故障形式为过热损坏，因此对电子设备进行有效的散热是提高产品稳定性的关键。 本论文在电源盒壳体及散热部件进行结构设计、三维建模的基础上，利用SolidWorks Simulation 软件对其进行静态应力分析和热分析。本文对结构的质量优化、散热优化过程是一系列的前处理－求解－后处理－优化的循环过程。在满足散热空间条件的前提下，以使散热片中的最高温度值达到最小为目的，运用控制变量法对散热片结构进行优化设计。并且在装配时使散热底板和散热片能够更好的接触，以减小热阻。通过这些措施达到提升散热片散热性能的目的。 通过上述方法，本文设计了电源盒结构并实现了提升电源盒散热效果的目的。通过优化后的三维模型建立二维工程图。最后，对全文进行了总结，并对后续的研究工作提出了一些建议。 关键词优化设计；散热片；静态分析；热力分析
目 录
第一章 绪论 1
1.1抽屉式电源盒介绍 1
1.2相关技术与研究现状 1
1.2.1 计算机辅助分析（CAE）简介 1
1.2.2 电子产品的散热方法介绍 2
1.3 Solidworks Simulation 的工程应用 2
1.3.1 有限元分析概述 3
1.3.2 建立数学模型 4
1.3.3 建立有限元模型 5
1.3.4 求解有限元模型 5
1.3.5 SolidWorks Simulation 对模型进行结构分析的关键步骤 5
1.3.6运用 SolidWorks Simulation 热分析需要考虑的因素 6
1.4本文的主要工作 7
第二章 抽屉式电源盒的结构设计 8
2.1 概述 8
2.2 电源盒总体设计 8
2.2.1 电源盒结构形式 9
2.2.2 电源盒选材 11
2.3 钣金件结构设计 11
2.3.1 前面板 11
2.3.2 后盖板与侧板 13
2.4 电源盒底板设计 14
2.4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1 基本构型及尺寸设计 14
2.4.2 底板的压紧 14
2.4.3 底板结构设计 16
2.5电源盒整体 16
第三章 散热板的优化设计 17
3.1散热片的结构型式 17
3.2直板式散热片传热相关原理 18
3.3直肋式散热片的热分析 20
3.3.1散热片基座厚度/对散热的影响分析 20
3.3.2散热片整体高度/对于散热的影响 21
3.3.3散热片数量对散热的影响分析 23
3.4直肋片最佳肋片厚度的理论计算 25
3.5对散热片结构的进一步优化 27
3.5.1 进一步研究每片散热片高度改变时对温度的影响 27
3.5.2肋片排列的疏密程度对散热的影响 29
3.6 优化后散热片散热量的计算 29
3.7散热器生产、使用的技术要求 30
3.8 散热片的加工工艺的选取 30
第四章 电源盒底板组件的结构与优化 32
4.1.对电源盒底板的结构设计 32
4.1.1电源盒底板结构的要求分析 32
4.1.2运用SolidWorks 对电源盒底板进行建模 32
4.1.3对电源盒的底板进行静态分析 33
4.2对电源盒散热板的结构设计 35
4.2.1电源盒底板结构的分析 35
4.2.2运用Solid works对电源盒散热板进行建模 35
4.2.3对散热板进行静态分析 36
4.3电源盒散热装置装配分析 38
4.3.1 电源盒散热装置的结构的分析 38
4.3.2 对装配体进行干涉检查 39
4.3.3对电源盒的散热板和底板装配体进行静态分析 39
4.4 全文总结与展望 41
4.4.1 全文总结 41
4.4.2 展望 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
第一章 绪论
1.1抽屉式电源盒介绍
本论文所研究的抽屉式电源盒是用于船舶上使用。电源盒箱体形状如图11所示。电源盒盒体如图12 所示。
/ /
图11 抽屉式电源盒箱体三维图 图12抽屉式电源盒盒体三维图
如图11和12，舰载电源盒主要由电源柜箱体和电源盒盒体两大部分主成。根据电源盒的实际使用情况，电源盒盒体要经常拔插。因此需要根据实际使用情况来对电源盒进行设计。在电源盒工作时，由于电源盒内相关电子部件的发热，需要考虑电子设备的散热问题。但是电源盒箱体的中间位置安放的电源盒体积较小，散热量很小，因此不要考虑中间电源盒的强制散热问题。但是电源盒箱体侧边位置安放的电源盒体积大，里面安装的电子元件散热量也较大。如果不对电源盒进行散热结构设计的话会使电子设备的温度过高，导致电子设备过热损坏，因此要对侧边位置安装的电源盒进行相关散热结构的设计。
1.2相关技术与研究现状
1.2.1 计算机辅助分析（CAE）简介：
在一个产品的造型被开发出来，在产品定型、投入生产前，中间可以通过CAE技术分析及优化。现代三维设计软件能力大幅增加使得CAE产品开发变得越来越重要。CAE软件的主体是有限元软件，由于应用方面的不同可以分为两类，第一类为通用CAE软件，应用比较广阔，主要功能是对产品的物理力学性能进行分析、模拟和优化来实现技术创新的。第二类则是专用CAE软件，只能对某些特定的工程或者产品的产品性能分析预测和优化。本论文所用的SolidWorks Simulation 软件就是一种通用CAE软件。Simulation这个模块是完全集成在SolidWorks中专门用来处理有关线性、非线性、频率、热力和优化分析等机构分析的主题。
目 录
第一章 绪论 1
1.1抽屉式电源盒介绍 1
1.2相关技术与研究现状 1
1.2.1 计算机辅助分析（CAE）简介 1
1.2.2 电子产品的散热方法介绍 2
1.3 Solidworks Simulation 的工程应用 2
1.3.1 有限元分析概述 3
1.3.2 建立数学模型 4
1.3.3 建立有限元模型 5
1.3.4 求解有限元模型 5
1.3.5 SolidWorks Simulation 对模型进行结构分析的关键步骤 5
1.3.6运用 SolidWorks Simulation 热分析需要考虑的因素 6
1.4本文的主要工作 7
第二章 抽屉式电源盒的结构设计 8
2.1 概述 8
2.2 电源盒总体设计 8
2.2.1 电源盒结构形式 9
2.2.2 电源盒选材 11
2.3 钣金件结构设计 11
2.3.1 前面板 11
2.3.2 后盖板与侧板 13
2.4 电源盒底板设计 14
2.4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
1 基本构型及尺寸设计 14
2.4.2 底板的压紧 14
2.4.3 底板结构设计 16
2.5电源盒整体 16
第三章 散热板的优化设计 17
3.1散热片的结构型式 17
3.2直板式散热片传热相关原理 18
3.3直肋式散热片的热分析 20
3.3.1散热片基座厚度/对散热的影响分析 20
3.3.2散热片整体高度/对于散热的影响 21
3.3.3散热片数量对散热的影响分析 23
3.4直肋片最佳肋片厚度的理论计算 25
3.5对散热片结构的进一步优化 27
3.5.1 进一步研究每片散热片高度改变时对温度的影响 27
3.5.2肋片排列的疏密程度对散热的影响 29
3.6 优化后散热片散热量的计算 29
3.7散热器生产、使用的技术要求 30
3.8 散热片的加工工艺的选取 30
第四章 电源盒底板组件的结构与优化 32
4.1.对电源盒底板的结构设计 32
4.1.1电源盒底板结构的要求分析 32
4.1.2运用SolidWorks 对电源盒底板进行建模 32
4.1.3对电源盒的底板进行静态分析 33
4.2对电源盒散热板的结构设计 35
4.2.1电源盒底板结构的分析 35
4.2.2运用Solid works对电源盒散热板进行建模 35
4.2.3对散热板进行静态分析 36
4.3电源盒散热装置装配分析 38
4.3.1 电源盒散热装置的结构的分析 38
4.3.2 对装配体进行干涉检查 39
4.3.3对电源盒的散热板和底板装配体进行静态分析 39
4.4 全文总结与展望 41
4.4.1 全文总结 41
4.4.2 展望 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
第一章 绪论
1.1抽屉式电源盒介绍
本论文所研究的抽屉式电源盒是用于船舶上使用。电源盒箱体形状如图11所示。电源盒盒体如图12 所示。
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图11 抽屉式电源盒箱体三维图 图12抽屉式电源盒盒体三维图
如图11和12，舰载电源盒主要由电源柜箱体和电源盒盒体两大部分主成。根据电源盒的实际使用情况，电源盒盒体要经常拔插。因此需要根据实际使用情况来对电源盒进行设计。在电源盒工作时，由于电源盒内相关电子部件的发热，需要考虑电子设备的散热问题。但是电源盒箱体的中间位置安放的电源盒体积较小，散热量很小，因此不要考虑中间电源盒的强制散热问题。但是电源盒箱体侧边位置安放的电源盒体积大，里面安装的电子元件散热量也较大。如果不对电源盒进行散热结构设计的话会使电子设备的温度过高，导致电子设备过热损坏，因此要对侧边位置安装的电源盒进行相关散热结构的设计。
1.2相关技术与研究现状
1.2.1 计算机辅助分析（CAE）简介：
在一个产品的造型被开发出来，在产品定型、投入生产前，中间可以通过CAE技术分析及优化。现代三维设计软件能力大幅增加使得CAE产品开发变得越来越重要。CAE软件的主体是有限元软件，由于应用方面的不同可以分为两类，第一类为通用CAE软件，应用比较广阔，主要功能是对产品的物理力学性能进行分析、模拟和优化来实现技术创新的。第二类则是专用CAE软件，只能对某些特定的工程或者产品的产品性能分析预测和优化。本论文所用的SolidWorks Simulation 软件就是一种通用CAE软件。Simulation这个模块是完全集成在SolidWorks中专门用来处理有关线性、非线性、频率、热力和优化分析等机构分析的主题。
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