Разработка конструкции и технологии изготовления модуля управления временными параметрами (стр. 11 из 18)
При аналитическом методе оцениваются габаритные размеры, объем и масса изделия по формулам:
V = 
, (5.4.1)
M = Km 
, (5.4.2)
M = M' V, (5.4.3)
где V, M – общий объем и масса изделия;
kv – обобщенный коэффициент заполнения объема изделия элементами;
Vi,Mi – значения установочных объемов и массы i-х элементов конструкции;
Km – обобщенный коэффициент объемной массы изделия;
М' – объемная масса аппарата;
n – общее количество элементов конструкции изделия.
Исходными данными для расчета являются:
1) количество элементов в блоке;
2) установочная площадь каждого элемента;
3) установочный объем каждого элемента;
4) установочный вес каждого элемента;
5) количество деталей;
6) объем блока;
7) вес блока;
8) количество наименований деталей;
9) линейные размеры.
В соответствии с заданием kv = 0.5.Для прибора можно принять Мў=0.4кг/дм3.
Сведения об установочных размерах элементов и их массе сведены в таблицу 5.4.1
Таблица 5.4.1-Значение установочного объема и массы элементов изделия
| Наименование элемента | n,шт | Vi,мм3 | Мi,гр |  ,мм3 |  ,гр |
| Резистор МЛТ-0.125 | 24 | 23 | 0.15 | 529 | 3.45 |
| Резистор МЛТ-1 | 1 | 50 | 0.25 | 50 | 0.25 |
| Резистор СП3-38аМ | 3 | 418 | 7 | 1254 | 21 |
| Конденсатор КМ-6а | 5 | 114 | 0.5 | 570 | 4.5 |
| Конденсатор К50-16-10мкФ | 8 | 41 | 3 | 328 | 24 |
| Конденсатор К50-16-15мкФ | 3 | 1584 | 5 | 4752 | 15 |
| КонденсаторК50-16-50мкФ | 1 | 4072 | 12 | 4072 | 12 |
| Микросхема КР140УД12 | 2 | 932 | 10 | 1864 | 20 |
| Оптрон АОУ103В | 2 | 25 | 8 | 50 | 16 |
| Оптрон АОТ110А | 2 | 25 | 9 | 50 | 18 |
| Диодный мост КД104А | 1 | 3388 | 20 | 3388 | 20 |
| Диоды КС147А | 2 | 151 | 3 | 302 | 6 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Транзисторы КТ315В | 1 | 108 | 1.5 | 108 | 1.5 |
| Транзисторы КТ3102Е | 1 | 108 | 1.5 | 108 | 1.5 |
| Индикатор LXD | 1 | 84823 | 200 | 84283 | 200 |
| Переключатель ПКН2-2Т | 16 | 80 | 50 | 1360 | 850 |
| Переключатель ПГ2 | 1 | 172 | 65 | 172 | 65 |
| Разъем ОНпКГ ( 8 конт. ) | 2 | 1040 | 20 | 280 | 40 |
| Микросхема МС145407 | 1 | 150 | 20 | 150 | 20 |
| Микросхема МС14500 | 1 | 130 | 17 | 130 | 17 |
| Микросхема МС38064 | 1 | 40 | 10 | 40 | 10 |
| Микросхема МС7805 | 1 | 40 | 10 | 40 | 10 |
| Микросхема МС68НС711Е9 | 1 | 250 | 110 | 250 | 110 |
| Плата | 1 | 12000 | 64 | 12000 | 64 |
Суммарный объем, занимаемый всеми элементами конструкции, посчитанный по табличным данным составляет:
=893562мм3По формуле (5.4.1)определяем ориентировочный объем блока:
V=1787124м3
В соответствии с ТЗ габаритные размеры блока должны быть не более 185х145х100 мм. Согласно проведенным расчетам выбираем габаритные размеры блока 100х120х125 мм.
По формуле (5.4.2) определяем ориентировочную массу блока:
М =0.8кг
В соответствии с ТЗ масса блока должна быть не более 2.5 кг.
Также дополнительно можно определить параметр функционально-конструктивной сложности изделия, ПФКСИ. Величина ПФКСИ определяет степень использования платы активными элементами по отношению к общему количеству всех ЭРЭ, монтажных соединений 
и контактных площадок:
Используя данные таблицы 5.4.1, имеем;;.
Подставив данные в формулу (5.4.1) получим значение ПФКСИ = 27.
По результатам расчета можно сделать вывод: полученные данные расчета вполне удовлетворяют требованиям технического задания.
5.4.2 Расчет показателей надежности устройства
Проблема обеспечения надежности связана со всеми этапами создания изделия и всем периодом его практического использования. Надежность изделия в основном закладывается в процессе его конструирования и обеспечивается в процессе его изготовления путем правильного выбора технологии производства, контроля качества исходных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, контроля режимов и условий изготовления. Надежность обеспечивается применением правильных способов хранения изделия и поддерживается правильной эксплуатацией, планомерным уходом, профилактическим контролем и ремонтом. В зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации, надежность может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Применительно к разрабатываемому устройству наиболее часто употребляются следующие показатели надежности:
- вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет;
- средняя наработка на отказ - отношение суммарной наработки объекта к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки
- заданная наработка (заданное время безотказной работы) - наработка, в течение которой объект должен безотказно работать для выполнения своих функций;
- интенсивность отказов - вероятность отказов неремонтируемого изделия в единицу времени после заданного момента времени при условии, что до этого отказ не возникал. Другими словами - это число отказов в единицу времени отнесенное к среднему числу элементов, исправно работающих в данный момент времени.
Оперируя этими понятиями можно судить о надежностных характеристиках изделия. Итак, произведем расчет надежности, приняв следующие допущения:
- отказы случайны и независимы;
- учитываются только внезапные отказы;
- имеет место экспоненциальный закон надежности.
Последнее допущение основано на том, что для аппаратуры, в которой имеют место только случайные отказы, действует экспоненциальный закон распределения - закон Пуассона - и вероятность работы в течение времени равна:
(5.4.5)Учитывая то что с точки зрения надежности все основные функциональные узлы и элементы в изделии соединены последовательно и значения их надежностей не зависят друг от друга, т.е. выход из строя одного элемента не меняет надежности другого и приводит к внезапному отказу изделия, то надежность изделия в целом определяется как произведение значений надежности для отдельных
элементов: 
(5.4.6)где
- интенсивность отказов 
- го элемента с учетом режима и условий работы, 
.Учет влияния режима работы и условий эксплуатации изделия при расчетах производится с помощью поправочного коэффициента
- коэффициента эксплуатации и тогда выразится как: 
(5.4.8)где
- интенсивность отказов - го элемента при лабораторных условиях работы и коэффициенте электрической нагрузки 
.Для точной оценки
нужно учитывать несколько внешних и внутренних факторов: температуру корпусов элементов; относительную влажность; уровень вибрации, передаваемый на элементы и т.д. С этой целью может быть использовано следующее выражение: