多轴伺服矫直机控制系统机箱设计与温度场分析

摘要

多轴伺服矫直机控制系统芯片因功耗值较大，会在系统内部产生高温，可能导致电子元器件失效，作为装载电子元器件载体的控制机箱，必须满足温度控制要求，及时散热，保证控制系统芯片正常工作。
　　本文针对多轴伺服矫直机控制系统设计需要，研究并设计了控制系统机箱的结构，提出了散热系统方案，进行了温度试验研究等工作。主要内容有:
　　(1)针对多轴伺服矫直机控制系统设计需要，提出控制系统机箱结构设计原则，在三维软件中完成机箱的结构设计，实现了小型化要求。
　　(2)分析控制系统机箱内部温度来源，明确机箱温度设计目标，确定元器件功耗值，提出机箱整体采用强迫风冷和热管散热相结合的设计方案。利用仿真软件Flotherm对控制系统机箱进行温度场分析，通过计算结果对热设计方案进行评估，发现热设计缺陷之处。
　　(3)运用目标优化设计与仿真分析结合的方法研究针肋形散热器的设计，运用正交试验方法对矩形肋散热器进行优化设计，并分析各因素对温度的影响程度，确定最佳参数，迸一步提高机箱散热性能。
　　(4)设计热试验方案，对热管的传热性能进行试验研究，并对试验误差和整机散热性能进行分析。
　　理论和试验结果表明，本文提出的多轴伺服矫直机控制系统散热方案具有可行性，可满足温度设计目标要求，对控制机箱的散热设计具有较好的参考意义。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 多轴伺服矫直机控制系统

1．2 课题研究的背景和意义

1．3 国内外机箱结构设计和热设计技术的研究概况

1．3．1 国内外机箱结构热设计技术研究现状

1．3．2 控制机箱热设计技术的发展趋势

1．4 论文研究内容

1．4．1 论文研究的意义

1．4．2 论文研究的内容

第二章 控制系统机箱的结构设计

2．1 多轴控制系统的主要功能

2．2 控制系统机箱构成

2．2．1 核心元件

2．2．2 PCB板主要芯片

2．2．3 主要构成

2．3 控制机箱结构设计原则

2．4 控制机箱结构总体图

2．5 本章小结

第三章 控制系统机箱散热方案设计

3．1 控制机箱散热方式

3．1．1 热量传递形式

3．1．2 控制机箱主要散热方式

3．2 控制机箱热设计基本原则

3．2．1 热设计基本要求

3．2．2 控制机箱热设计的步骤

3．3 控制机箱散热方案确定

3．3．1 控制机箱功耗模块和设计目标

3．3．2 控制机箱热源分析

3．3．3 控制系统机箱热控制方法选择

3．3．4 控制系统机箱散热系统方案确定

3．4 控制系统机箱的散热设计

3．4．1 PCB板的散热设计

3．4．2 风扇的选择

3．4．3 通风孔的设计

3．4．4 箱体散热肋片的设计

3．4．5 热管的选择

3．5 本章小结

第四章 矫直机控制系统机箱的温度场仿真分析

4．1 控制机箱温度场数值仿真

4．1．1 温度场仿真分析软件介绍

4．1．2 控制机箱模型简化处理

4．1．3 控制机箱简化模型数值仿真

4．2 控制机箱仿真结果分析

4．2．1 整机温度场分析

4．2．2 PCB板温度场分析

4．3 本章小结

第五章 机箱散热方案的优化设计与温度试验测试

5．1 SOC芯片散热方式的优化

5．1．1 SOC芯片散热方案设计

5．1．2 多目标优化法设计与结果分析

5．2 矩形肋散热器的优化设计

5．2．1 正交试验法设计与结果分析

5．2．2 优化后控制机箱的温度场分析

5．3 温度试验测试与结果比较

5．3．1 热试验技术

5．3．2 热试验方案

5．3．3 热试验结果与数据分析

5．4 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况