Розробка конструкції системи відеоспостереження Циклоп

, (4.23)
де - Тиск усередині корпусу апарату в Па.
.
- Визначається перегрів корпусу блоку:
K, (4.24)
К.
- Розраховується перегрів нагрітої зони:
К, (4.25)
К.
- Визначається середній перегрів повітря в блоці:
К, (4.26)
К.
- Визначається питома потужність елементи:
Вт / , (4.27)
де - Потужність, що розсіюється теплонавантаженому елементом (вузлом), температуру якого потрібно визначити, Вт;
площа поверхні елемента (разом з радіатором), що омивається повітрям, . Так як в даному випадку радіатором буде корпус блоку, то за приймаємо площа корпусу рівну S _к.
Вт / м ^2.
- Розраховується перегрів поверхні елемента:
К, (4.28)
К.
- Розраховується перегрів середовища, що оточує елемент:
К, (4.29)
К.
- Визначається температура корпусу блоку:
K, (4.30)
де - Температура середовища, що оточує блок, К.
К.
- Визначається температура нагрітої зони:
, K, (4.31)
.
- Знаходиться температура поверхні елемента:
К, (4.32)
К.
- Знаходиться середня температура повітря в блоці:
K, (4.33)
К.
- Знаходиться температура середовища, що оточує тепловиділяючий елемент:
К, (4.34)
К.
При порівнянні розрахункових даних з необхідними умовами: Т _е.ел 1> Т _е.ел 2> Т _в (343> 358> 331,7 K),
Т _е.ел 1> Т _е.ел 2> Т _ес (343> 358> 330,7 K),
Т _е.ел 1> Т _е.ел 2> Т _з (343> 358> 338,5 K),
Т _к1> T _до (473> 326,9 К).
Підтверджується, що тепловий режим блоку дотримується.
4.4 Розрахунок надійності
Вихідними даними для даного розрахунку є схема електрична принципова пристрою «Циклоп» ПАЛ.437291.002.Е3, а також перелік елементів.
Час напрацювання на відмову t _з = 30000 ч.
Коефіцієнти електричного навантаження елементів РЕУ:
Активні: 0,6
Резистори: 0,7
Конденсатори: 0,8
Інші: 0,8
У даному розрахунку враховуються електричний режим та умови експлуатації елементів, крім того, беруться до уваги конструктивні елементи пристрою.
1. Використовуючи довідкові дані [8], визначаємо поправочні коефіцієнти (враховують вплив температури і коефіцієнта навантаження-α _1,2; вплив механічних впливів-α _3; вплив відносної вологості-α _4; вплив атмосферного тиску-α _5; вносимо їх у таблицю. Підраховуємо сумарний поправочний коефіцієнт:
α _Σ = α _1,2 ∙ α ₃ ∙ α ₄ ∙ α _5, (4.35)
Результати розрахунку занесені в таблицю 4.1.
Таблиця 4.1 - Сумарний поправочний коефіцієнт

Елемент	Коефіцієнти				αΣ
	α1, 2	α3	α4	α5
Конденсатор	0,5	1,07	1	1	0,535
Конденсатор електролітичний полярний	0,9	1,07	1	1	0,963
Кнопка	1,3	1,07	1	1	1,391
Фотоприймач	0,7	1,07	1	1	0,749
Резистор	0,9	1,07	1	1	0,963
Стабілізатор напруги	0,8	1,07	1	1	0,856
Мікросхема	0,8	1,07	1	1	0,856
Стабілітрон	0,9	1,07	1	1	0,963
Індикатор сегментний	0,8	1,07	1	1	0,856
Транзистор кремнієвий	0,7	1,07	1	1	0,749
Дросель	0,5	1,07	1	1	0,535
Роз'єм	1,2	1,07	1	1	1,284
Оптопара	0,8	1,07	1	1	0,856
Резонатор	0,5	1,07	1	1	0,535
Світлодіод	0,9	1,07	1	1	0,963
Провід монтажний	0,8	1,07	1	1	0,856
З'єднання пайкою	0,7	1,07	1	1	0,749
Плата печтная	0,5	1,07	1	1	0,535

2. Визначаємо сумарну інтенсивність відмов елементів з урахуванням коефіцієнтів електричного навантаження та умов їх роботи у складі пристрою [8]:
, (4.36)
де λ _{0 j} - довідкове значення інтенсивності відмов елементів j-ї групи, j = 1, ..., k.
,                (4.37)
де λ _j (ν) - інтенсивність відмов елементів j-ї групи з врахуванням електричного режиму та умов експлуатації;
n _j - кількість елементів у j-й групі; j = 1, ..., k;
k - число сформованих груп однотипних елементів;
Результати розрахунку занесені в таблицю 4.2.
λ _Σ (v) = 2,4 · 10 ^-5 1 / ч.
3. Розраховуємо значення часу напрацювання на відмову:
, (4.38)
ч.
4. Обчислюємо ймовірність безвідмовної роботи пристрою P (tз) протягом заданого часу tз = 30000 ч:
, (4.39)

Тобто з ймовірністю 0,5 даний блок РЕЗ буде функціонувати безвідмовно протягом 30000 годин.
5. Середній час безвідмовної роботи пристрою (середнє напрацювання на відмову):
_Т сер = Т ₀ = 41660 ч.
6. Обчислюємо гамма-процентну наробіток до відмови при :
, (4.40)
ч.

Малюнок 4.1 - Залежність ймовірності безвідмовної роботи від часу
4.5 Розрахунок на механічні дії
У даному розрахунку були використані наступні величини:
- Збурювальна частота f, 10 ... 30 Гц;
- Товщина плати h, 0,0015 м ;
- Модуль пружності Е, 3,2 · 10 ¹⁰ Па;
- Коефіцієнт Пуассона ν, 0,28;
- Декремент загасання Λ, 500;
- Віброприскорення а ₀ (f), 19,6 м / с ²
1. Знайдемо частоту власних коливань рівномірно навантаженої пластини (друкованої плати), закріпленої у чотирьох точках. [7]
Циліндрична жорсткість пластини, Н · м:
, (4.41)
^Н. М;
Загальний коефіцієнт, що залежить від способу закріплення сторін пластини:
(4.42)
де k, a, b, g - коефіцієнти, що враховують спосіб закріплення сторін пластини (для пластини, закріпленої у чотирьох точках k = 9.87, a = 1, b = 2, g = 1 [7]);
a, b - довжина і ширина пластини відповідно (0,1 ч0, 1), м;
;
Частота власних коливань пластини, Гц:
, (4.43)
де Μ - маса пластини з елементами, кг (близько 0,49 кг .);
, Гц;
2. Коефіцієнт расстройки:
(4.44)
де f - Частота збудження, Гц;
;
3. Показник затухання:
(4.45)
де Λ - декремент загасання;
;
4. Коефіцієнт передачі по прискоренню є функцією координат і може бути визначений за формулою:
(4.46)
де Κ ₁ (x), Κ ₁ (y) - коефіцієнти для різних умов закріплення країв пластини (для пластини з обома обпертими краями Κ ₁ (x), = Κ ₁ (y) = 1,3 у точці максимального прогину - по центру пластини);
;
5. Амплітуда вібропереміщення підстави, м:
, (4.47)
м;
6. Амплітуда вібропереміщення, м:
, (4.48)
, М;
7. Амплітуда віброприскорення, м / с ^2:
, (4.49)
м / с ^2;
8. Максимальний прогин пластини щодо її країв. Для кінематичного збудження, м:
, (4.50)
, М;
9. Перевіряємо виконання умови віброміцності. Оцінка віброміцності проводиться за наступними критеріями: для ІС, транзисторів, резисторів і інших ЕРЕ амплітуда віброприскорення повинна бути менше допустимих прискорень для даної елементної бази [7] тобто:
, М / с ² (4.51)
19,6 м / с ^2;
Для ПП із радіоелементу повинна виконуватися умова:
, М (4.52)
де b - Розмір сторони ПП, паралельно якій встановлені елементи, м;
м;
Таким чином, умови віброміцності дотримані. У даній конструкції не потрібне застосування додаткових засобів захисту від вібрації, які ускладнюють і здорожують пристрій.
4.6 Розрахунок показників якості
Розрахунок зроблений у відповідності з наступними формулами [7]:
1. Коефіцієнт застосованості деталей:
До _п.д = 1-Д _т.ор / Д _т,                  (4.53)
де Д _т.ор - кількість типорозмірів оригінальних деталей у виробі,
Д _т - загальна кількість типорозмірів оригінальних деталей без урахування нормалізованого кріплення.
До _п.д = 1-8/8 = _0.
2. Коефіцієнт застосованості ЕРЕ: До _п.ере = 1 - Н _{т.ор.ере} / Н _т.ере, (4.55)
де Н _{т.ор.ере} - кількість типорозмірів оригінальних ЕРЕ в пристрої, Н _т.ере - загальна кількість типорозмірів ЕРЕ у виробі. Оскільки кількість типорозмірів оригінальних ЕРЕ в пристрої дорівнює 0, то К _п.ере = 1.
3.Коеффіціент застосованості вузлів:
До _п.с = 1 - Е _т.ор / E _т, (4.56)
де Е _т.ор - кількість типорозмірів оригінальних вузлів у пристрої, E _т - загальна кількість типорозмірів вузлів у пристрої,
До _п.с = 1 - 1 / 2 = 0,5,
4.Коеффіціент повторюваності деталей і вузлів:
До _п.д.с = 1 - (Д _т + Е _т) / (Д + Е), (4.57) - загальна кількість деталей без нормалізованого кріплення, Е-загальна кількість вузлів кріплення в штуках,
До _п.д.с = 1 - (8 +2) / (10 +8) = 0,45,
5.Коеффіціент повторюваності ЕРЕ:
До _{пов. ЕРЕ} = 1-Н _{т. ЕРЕ} / Н _ЕРЕ, (4.58)
де Н _т.ере - загальна кількість типорозмірів ЕРЕ в пристрої,
Н _ЕРЕ - загальна кількість ЕРЕ у влаштуванні у штуках, До _{пов.ере} = 1 - 17/64 = 0,74,
6.Коеффіціент настановних розмірів ЕРЕ:
До _у.р = 1-Н _у.р / Н _ЕРЕ, (4.59)
де Н _у.р - кількість видів настановних розмірів ЕРЕ,
До _у.р = 1 - 17/64 = 0,74,
7.Коеффіціент освоєності деталей:
До _осв = 1 - Д _ор / Д, (4.60)
де Д _{ор-загальна} кількість оригінальних деталей у виробі в штуках,
До _осв = 1 - 10/10 = 0,
8.Коеффіціент складності збирання:
До _с.сб = 1 - Е _т.сл / E _т, (4.61)
де Е _т.сл - кількість типорозмірів вузлів, що входять у виріб вимагають регулювання у складі виробу із застосуванням спеціальних пристроїв, або пригону чи спільної обробки з наступним розбиранням і повторної складанням. До _с.сб = 1 - 0 / 2 = 0,
9.Коеффіціент сборности вироби:
До _с.б = Е / (Е + Д), (4.62)
До _с.б = 8 / (8 +10) = 0,44,
10.Коеффіціент точності обробки:
До _т.ч = 1 - Д _т.ч / Д _т, (4.63)
де Д _т.ч - кількість деталей, що мають розміри з допусками по 3 класу і вище,
До _т.ч = 1 - 0 / 8 = 1,
11.Коеффіціент уніфікації:
К = (åq _h + åq ₃ + åq _{n) /} åq, (4.64)
де åq _h - Кількість нормалізованих деталей виробу, åq ₃ - кількість запозичених деталей, åq _n - кількість покупних деталей, åq-загальна кількість деталей у виробі, К = 8 / 18 = 0,44,
12.Коеффіціент повторюваності:
До _повт = åq _ош / ån, (4.65) де åq _{ош-загальна} кількість деталей у виробі в штуках, ån - загальне число найменувань деталей,
До _повт = 18/10 = 1,8,
13. Коефіцієнт повторюваності мікросхем:
До _{пов мс} = 1 - (Н _{т мс} YYYyyНрпаекнго / H _мс), (4.66)
де - Н _{т мс} - кількість типорозмірів корпусів мікросхем; H _мс - загальна кількість мікросхем.
До _{пов мс} = 1 - (5YYYyyНрпаекнго / 5) = 0.
14.Коеффіціент застосованості:
К = (åН _h + åН ₃ + åН _n) / åН (4.67)
де åН _h - Кількість найменувань нормалізованих деталей виробу, åН ₃ - кількість найменувань запозичених деталей, åН _n - кількість найменувань покупних деталей, åН-загальна кількість найменувань деталей у виробі,
К = 2 / 10 = 0,2,
15. Комплексний показник технологічності:
, (4.68)
де K _i - величина показника за таблицею складу базових показників;
Фi - функція, що нормують вагову значимість показника
i - порядковий номер показника в ранжированого послідовності;
s - загальна кількість відносних приватних показників.
.
16. Нормативний комплексний показник:
(4.69)
де - Комплексний показник виробу-аналога ( = 0,29);
- Коефіцієнт складності (технічної досконалості) нового виробу в порівнянні з виробом аналогом (в залежності від класу блоків і значень основних технічних параметрів складає 1,02-1,2);
- Коефіцієнт, що враховує зміну технічного рівня основного виробництва заводу-виготовлювача нового виробу по відношенню до заводу виробника аналога;
і - Коефіцієнти, що враховують застосування рівня організації виробництва і праці заводу-виготовлювача нового виробу по відношенню до заводу виробника виробу-аналога;
- Коефіцієнт, що враховує зміну типу виробництва (відношення типу серійності нового виробу до того ж коефіцієнту по виробу-аналогу).
17. Розрахунок коефіцієнтів , , , здійснюється за формулою:
(4.70)
де j-індекс при коефіцієнтах (j = ТУ., ВП., ВІД., ІН.);
Зн j, Зaj - значення відповідних показників технічного рівня, рівня організації виробництва, організації праці та серійності для нового виробу і для виробу-аналога;
При відсутності інформації за окремими характеристиками відповідні поправочні коефіцієнти приймаються за 1.
;
18. При відомому нормативному комплексному показнику оцінка технологічності виражається відношенням:
(4.71)
;
Таким чином, умова технологічності конструкції виконано.

ВИСНОВОК
У ході курсового проектування була розроблена конструкція блоку управління системи відеоспостереження "Циклоп", що дозволяє управляти відео-та аудіо-апаратурою систем відеоспостереження без участі оператора. Були проведені конструкторські розрахунки електричних з'єднань, обсяг-компонувальних характеристик, розрахунок теплових режимів, розрахунок надійності пристрою, розрахунок на механічні дії і розрахунок показників якості виробу, що доводять доцільність розробки і виготовлення даного пристрою. Підсумком роботи з проектування пристрої "Циклоп" з'явився комплект конструкторської документації, представлений у додатку, що містить електричну принципову схему, креслення друкованої плати, складальне креслення друкованого вузла, складальне креслення пристрою і креслення деталей (виконані із застосуванням САПР P-CAD 2001, Solid Works) .

ЛІТЕРАТУРА
1. Журнал «Радіо» № 1. - М.: Роспечать, 2003. - 75 с.: Іл.
2. Каталог «ПЛАТАН». - М.: Платан Компонентс, 2005. - 320 с.: Іл.
3. Довідник по напівпровідникових приладів «ЛАЗЕР АРТ».
4. Ануров В. І. Довідник конструктора-машинобудівника: У 3 т. Т1. - 8-е изд. перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 2001. - 920 с.: Іл.
5. Лахтін Ю. М. Матеріалознавство: Підручник для вищих технічних навчальних закладів. - М.: Машинобудування, 1990. - 528 с.: Іл.
6. Ануров В. І. Довідник конструктора-машинобудівника: У 3 т. Т3. - 8-е изд. перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 2001. - 864 с.: Іл.
7. Парфьонов А.А. Конструювання РЕА: Підручник для радіотехнічних спеціальностей ВНЗ. - М.: Вища школа, 1989. - 422 с.: Іл.
8. Боровиков С.М. Теоретичні основи конструювання, технології та надійності. - Мн. : Дизайн ПРО, 1998. 335 с.