电子机柜结构设计的优化

蔡潇 袁秦海 郭亦兴

【关键词】电子机柜;结构设计;优化

一、引言

在电气设备之中安装电气元器件与机械零部件，促使設备为一个整体化的基础结构，那么该设备就是机柜机箱结构，简称为电气机柜或者是机柜。机柜为安装和防护电气设备的电子元器件与机械零部件的关键结构。

二、电子机柜概述

从形式之上来分析，电子机柜为机械零部件、连接电缆、电子元器件、功能单元与机柜内部各分机（插箱）的一类机械包装，这是确保设备电气性能，促使其安全稳定运行的基础结构。现今机柜有诸多类型，且骨架的截面形状也尤为冗杂。结合实际情况来选用最为典型化一类形式。

三、电子机柜的组成及其基本类型

（一）框式机柜

以底座作为基础构件，通过立柱横梁组建而成机柜框架，另外还有盖板。该类结构通过立柱承重传输到底座。

（二）板式机柜

基础构建为底座，通过顶框与侧板立柱和侧板合成为一个机柜框架，还有盖板构建而成。该类结构通过侧板承重来传输到底座。

（三）条形机柜（又称吊挂式机柜）

通过一根或者是两根存在一定截面形状的立柱来当作主体，还有顶框和底座共同组建而成。顶框和底座都不承重，但是立柱承重，立柱吊挂在机房的中线架之上。现今，诸多大中型设备选用的是立柱式结构，其结构是通过锁紧装置、底框、底座、侧板、立柱、导轨、插箱插入单元、顶框等附件构建而成。

四、电子机柜结构设计的优化

（一）现代设计方法在机柜结构设计中的应用

在现代化设计之中的一个关键分支为现代动态设计方式，其属于一类高速发展之中的新兴化技术，该方式牵扯到动态分析理论、计算机技术、产品设计理论、系统科学方式与体系。

在现代化动态设计之中，将系统特性、系统输出、系统输入三者之间的关系确定出来，在设计阶段之中其工序主要为：首先得要针对结构动力学模型实施构建，随即在初步分析结构的静态、动态特征，最后结合结构的动态标准，来进行结构修改，直到达到设计标准。

（二）分机的结构设计及模态分析

在实施分机箱体动力学设计的过程之中，不仅仅是动静强度分析，还得要考虑到其自身的物理特性针对内部组件的影响。将关键点放在应用去耦、去谐设计来强化分机抗冲击与抗振能力。在这之中，去谐可以很好地预防系统内部发生局部共振的情况。[2]去耦则可以直接性的消除自由度系统各振型的有关耦合，降低系统之中谐振系统的数量，随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）转笼结构的优化设计

在优化设计阶段，为了计算出目标函数的最小值，要反复进行修正设计变量，然而运用描述工程准则的状态变量则不会大于极限，因此自适应网格划分功能可以直接运用到优化阶段之中。在优化设计循环阶段之中，优化分析之中的数据流向。本文采取的是健全化的零阶优化方式来探索诸多工程之中所出现的问题，得到要进一步优化繁杂的框架整体结构尤为困难，因此需行之有效的针对固有频率较小的困难且为关键零部件转笼实施优化设计。

五、结束语

为了达到系统高度集成化标准，将其运用在地面野战车辆之上的电子设备基本上都选用的是柜式结构，该类结构则为电机机柜。在结构设计的过程之中，工程之上普遍会考虑到结构件和相互连接的强度，并预留出来一定的静态强度余量。然而处在野战的环境之中，因为冲击与振动等动态机械力功能，假使机柜的机械动态性没有达到指标，则会丧失设备失灵、失效，最终则会直接性地影响到电子设备工作的稳固性。由此可见，本文的研究也就显得十分得有意义。