某车载机柜系统结构设计

于斌

摘  要：某车载系统，需要配合小型越野车底盘设计车载机柜系统，进行电子设备的装载。该系统中电子设备数量多、重量大，并且限于车辆内部尺寸较小，对机柜系统的设计带来了较大的挑战。文章以该系统机柜的设计为对象，详述了该种车载机柜系统的结构设计。

关键词：电子设备;机柜;车载;热设计

中图分类号：TN02          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）07-0094-02

Abstract： A vehicle-mounted system needs a cabinet to load kinds of electronic equipment which are of large numbers and heavy. This cabinet is difficult to design because the vehicle has not enough space to contain these equipment and at the same time need to make the cabinet as light as we can. Taking the design of the system cabinet as the object， this paper describes in detail the structure design of this kind of vehicle cabinet system.

Keywords： electronic equipment; cabinet; vehicle-mounted; thermal design

引言

为满足多种类型电子设备的车载需求，满足某型号任务的设计需要，在符合国军标以及本任务对机柜系统结构设计的系列化、模块化以及可靠性、可维修性等通用质量特性的需求，开展本机柜系统的设计工作。在设计机柜时一般从机柜的骨架、设备布局、机柜减震、走线、散热等几个方面来考虑。本文基于机柜的具体设计过程，从上述几个方面详述一种车载机柜的结构设计过程。

1 机柜总体方案设计

本任务所有电子设备，对车载机柜的净高度要求为30U，即30×44.45mm=1333.5mm，再加上机柜的骨架以及减震器等总高度需要1700mm左右。该尺寸超出了本任务所用车辆内部允许使用的高度尺寸。

为充分利用车内空间，并实现所有设备的安装布置，本机柜总体上采用“并柜”的方式实现。将30U的高度用并排的两个15U高度来实现，但机柜仍保持图1所示一体的结构形式，以节省空间，便于安装固定。

2 机柜细化设计

2.1 机柜框架

机柜框架形式如图2所示，骨架采用标准的工業铝合金型材与压铸铝合角件拼接的形式。为提高连接的牢固程度和抗振动能力，在使用角件拼接的同时，还采用了端面蝴蝶扣螺钉连接的方式，进一步加强连接的强度和可靠性。骨架装配时，所有螺钉使用高强度螺纹胶防松。这样不仅保证了机柜的机械强度，提供了良好的抗振能力，而且加工装配高效便捷。

框架采用铝型材，主要是出于减重的考虑。车载设备对总重量有严格的要求，在选用材料时，尽量使用强度高质量轻的材料。本机柜不需要设计安装门和盖板，也可有效降低重量，同时提供更好的散热能力。

2.2 设备安装结构

本任务的所有电子设备均为19英寸标准的高度和宽度尺寸，在机柜框架内部。设计了通用托架，用以承载仪器设备。为了满足减重的要求，在保证强度的情况下，托架上合理配置尽可能多的减重孔。同时，采用铝合金板和钢板两种材料加工通用托架，重量超过15kg的设备使用钢制托架，重量不高于15kg的使用铝制托架。

为确保各电子设备在机柜中安装牢固可靠，除了设备正面与机柜框架采用螺钉连接外，在机柜内部设计左右挡块，以限制设备的横向移动。

2.3 设备布局

本任务的电子设备种类多、功能多、功耗大。在布局时综合考虑设备操控、观察，接线关系，布线路径，通风散热、质量分配等，布局如图4所示。

2.4 减震设计

车载机柜必须能够承受车辆形式过程产生的振动冲击，良好的隔振缓冲措施能够降低振动、冲击、碰撞等对电子设备的影响。有效的减震措施可有效提高设备的可靠性，避免因车辆震动引起的设备故障。

根据机柜内各分机重量，综合考虑设备使用环境，在机柜的底部安装四个减震器。得益于机柜并排的方式，并且限于车辆的限制，本机柜不使用常规的背架式减震器。经过相关测试，此种减震安装方式能够满足任务需要。

参考文献：

[1]庞胜军.机械装配连接快速设计技术研究[D].成都：西南交通大学，2012.

[2]陶文铨.数值传热学[M].西安：西安交通大学出版社，1988.

[3]刘国维.新型车载雷达模块化机柜的设计[J].电子机械工程，2007，23（3）：28-30.

[4]夏海豹.基于结构快速设计平台的机柜设计[J].电子机械工程，2017，33（1）：31-34.