便携式太阳能光伏供电系统外观与结构设计【含CAD图纸+三维SW+文档】

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 机械工程在多学科雷达设计中的作用 摘要 介绍了协同设计工作生产的产品需要跨多个学科才能符合或超过所有的要求和期望。强调的是机械工程师对这种协同过程的作用。讨论开始，程序，过程和组织延伸到机械工程的参与，如热，结构，制造变化的关键领域，以及材料的选择问题。得到一个符合顾客要求的程序并成功执行是任何承包商的挑战。美国雷神公司成功找到了回应这一挑战的一个行之有效的程序执行方法。该方法包括从财务规划的工程验证到测试程序的所有方面。 本文讨论了工程团队和机械工程师的作用。一个雷达系统最终是由先进的电子设备和软件组件组成。然而，设计，制造，装配，集成和这一复杂系统测试需要一个连贯的多学科的方法。雷神公司像许多承包商一样，开发团队（IPT）选择装配的集成产品包括所有工程学科。 机械工程是为了满足性能要求的积分，进行初步设计对设计制造的过渡，再进行详细设计，并在该领域的硬件实现。在机械工程的基本定义中，协助建筑的发展，概念设计，并要求发展中排除许多项目有时被忽视的危害问题。这些设计问题，包括环境保护，结构刚度满足挠度要求，冷却系统的散热能力，可制造性来控制成本，可维护性确保可在现场修理，还有可移植性。认识和权衡这些问题可以大大增加顾客满意程度。本文讨论的方法，从机械工程师的角度看以确保整体是多学科来解决我们的设计挑战。 图7 复杂项目的执行需要提供团队来增加客户满意度 背景简介 美国雷神公司和其他大型承包商的合作伙伴与我们的客户生产出复杂的新系统，并升级现有系统，加上新的任务，需要执行这些合约通常是相当可观的资源。 合同成功可靠的执行是承包商和客户的首要关注的问题。跨多个学科的设计要求需要团队精神和协作，生产的产品符合或超过所有的要求和期望。本文探讨机械工程师在协同过程的作用。满足客户的需求和期望是任务和作战概念识别的开始。整个程序的基础就是了解这些原理，缺乏程序会使这个基础最终消耗大量成本和时间，并会导致客户满意度下降。 图8 雷神公司的集成产品开发系统对项目的成功执行 课题的使命和运作理念要求包括两大系统的性能参数，如雷达检测概率和硬件实现的参数，以及可移植性要求或战区。 主要系统，如图7所示，高性能雷达要求的特征达到国家最先进的搜索，跟踪，识别和照明功能。 他们也在满足这些要求之前，期间，经历暴露于恶劣的自然环境和诱导的问题。例如，战区高空防御（THAAD）（在图的右上面板显示系统）是一个很宽的区域防空雷达。这是需要强调的雷达性能的要求，与其他传感器和武器接口，并且成功操作之前，期间，也经历暴露于如很高的环境温度和强风充满沙尘环境的问题。THAAD雷达的设计也具有高度可移植性，这限制了孔径尺寸和重量。 另一个例子，驱逐舰（DDG 1000）在图中的左上部面板显示功能的高性能的传感器和大量通信系统。每个这些成套设备的设计也会承受或没有修复前，经历暴露于水下爆炸产生的冲击环境的问题。 要求承包商产生一个系统确保我们的顾客成功的完成任务，实现了性能与实现相结合。这表明设计学科必须密切合作，一起工作。项目团队提供知识来满足不同应用需求从而提高客户飞满意程度。 本文从程序流程和组织讨论了各种各样的话题。应用了几个关键领域的机械知识。 图9 跨学科的组织结构以及鼓励相互作用 集成产品开发系统 所有的设计师，设计团队和组织，需要遵循一个强大的设计过程。在设计过程中有许多基本原理的形式，对每个人都是一样的。大型组织，合同主要方案和数百个项目同时处理需要严格的执行过程，美国雷神公司的集成产品开发系统就需要这样的过程。 图10 硬件设计的理想化模型要满足所有客户的所有要求和识别任务需求 如图14所示，该过程的开始与业务战略以及规划。企业必须建立一个业务战略和追求相匹配的战略机遇。项目规划，领导，管理和跟踪。程序资源绝大部分写在随后的步骤中。架构的建立和文件的程序的需求要满足顶层设计的需求。设计和开发定义了产品和系统详细的样子和如何将产品和系统的硬件实现。最后，对构建和测试的产品进行验证和确认。生产和部署应遵循和过渡到长期运营和支持的过程。 这个过程每一步的详细描述来建立可重复执行的路径。这些描述可以了解所有的性能识别和实施要求。过程的执行需要协同努力。 组织 项目组织是设计过程中一个重要的部分。图10显示了一个典型的跨学科项目组织。这个矩阵式结构从一个单一的项目经理负责客户开始。该系统分为多个综合产品小组（IPTS），每个集中在一个主要的子系统里。由两个IP显示，即雷达和平台，这是典型的多程序系统。工程队通过综合产品小组共享，得到学科的许多专业知识。这结构鼓励子装配团队之间的交流和互动。 机械工程师的作用 一个复杂的雷达系统的设计有许多学科的参与，并具有独特的技能集，其中需要每个总计划的成功实施。协调小组的方法是对每一门学科需要理解的技能和其他学科的焦点来实现。在众多的任务中，机械工程师的角色是开发性能并优化实施方案，确保硬件能克服自然引起的环境条件而全套成功操作，并使设计过渡到制造的硬件。 当任务和经营理念以及全套的要求和充分理解整个团队的设计发生冲突的情况下也可以时，就要应用各专业的具体要求。其他团队成员就要考虑每一门学科来优化他们的工作。机械工程师概述为一些驾驶要求对可能影响预测的系统和产品的性能。 这些因素包括设计的自然环境，热负荷，温度范围，从所有来源的诱导结构载荷，设计，制造，以及材料的选择。得到一个设计发展的理想化方法，同时，解决所有这些因素是跨学科团队的最终目标。 图11的左边显示的天线系统理论为远场模式的一个例子。这种模式具有理想的行为。有一个尖锐的，有光滑的锥形远离主光束的能量峰。该图的右侧显示后，设计以硬件实现的模式，完全符合非理想化对硬件的要求。请注意，峰峰值能量安全低于客户的规格限制。 在这个例子中，交付给客户的产品满足所有任务和作战概念的需要。解决方法是非理想化的，是成功的。但是，离轴的行为可能导致任意数量的来源，如尺寸公差，从成本效益的制造过程中产生的偏差，或天线风荷载作用下产生挠度。设计团队的成功的设计了这个产品，实现客户的需求。 热设计 热环境和热负荷在任何电子系统的设计中都是重要的因素。环境既包括环境条件下的温度，太阳辐射，还包括湿度在操作位置和设备的具体物品的地方环境。例如，一个庇护系统可以被放置在非常恶劣的室外条件下而为封闭的电子提供了一个相当良性的环境。热负荷产生的经营电子会耗散功率。 机械设计工程师的任务是解决这两个问题。对于自然热环境设计包括选择能够承受极端温度的材料。热轧和冷轧的极端温度是设计的挑战。它对一些市售的部分为军事硬件所需的典型冷温度特别感兴趣。 为了保护敏感的电子设备和实现改进的性能，环境控制系统和保温系统是用来在保证温度只能在一定范围变化。天线罩用于覆盖天线系统的辐射表面。环境控制系统操作需要的功率，必须在系统可靠性计算。天线罩提供保护，但它会降低保护天线的性能，而且会占相当大的体积。防冰装置是排除一些损伤积累的必要系统。防冰需要大量的电力，但其可以限制在特定的情况下有稳定的性能。 图11 热系统设计的需求正在迅速增长[ 1 ] 热负荷要求热控制系统的设计实现两个主要目标。热控制在维护电子条件下提高可靠性最高温度。设计工程师必须降低高可靠性和冷却系统和备件的成本。如图12所示，功率密度和功率消耗的处理器在过去的6年里稳步增加，预计将在未来大幅增加，相应的热控系统的复杂性不断增加。 热控制系统还可以在整个系统的最佳性能得到温度的一致性。温度的一致性的功能，所消耗的变化时间，保证系统温度和环境温度。 最后，热膨胀和收缩问题的考虑适用于所有的散热设计。几乎所有的材料尺度都会随着温度的变化而变化。这个尺寸的变化可以导致在电子性能的变化，在原料上也会产生应力从而导致在极端的情况下无法实施。 图12 在设计中天然的和诱导的结构环境影响[ 2 ] 结构设计 结构设计以设备的用途和暴露的环境的分析开始。这种分析始于客户的任务和作战概念，以对有负载的情况下得到一个详细的了解。经常有许多负荷的情况需要考虑，任何可以对系统性能的影响因素。 一种基于预期用途的负载情况下的例子是大型雷达孔径的设计，在机械运动和重力作用下结构变形必须限制。本设计能引导相对挠度影响的天性技能和限制偏差支持结构支出的贸易。天线的设计必须包括孔径变形分析中的误差项，结构设计师必须找到尽可能极限限制挠度的有效方式。一个非常类似的交易通常是暴露在风荷载作用下的系统要求。 图12显示了几个诱导的结构的环境中，常见的地面战术和舰载系统的例子。显示设备的卡车行驶在道路课程测试，舰载系统暴露在水下爆炸试验，道路模拟试验，并对试验直升机吊。这些负载情况下的需求显着的结构设计。结构变形不能过多或负载下会失败。设计团队经常面临着相互矛盾的系统性能的要求和结构的挑战。 图13 制造公差可以最小化较高的相对成本 [ 3 ] 在收集足够的基本知识，一个（智能）个体能够进行一些实验，同时观察他自己的行动和实体之间的后续反应的因果关系，从而增加另外他的知识。由于手电筒的基本知识的情况下是点亮它可以与电池一起工作，光亮可以通过开关打开和关闭。该行动将转向开关和反应–改变光的状态，从上到下或反之亦然。只要你能把每个开关的位置与状态设计好–要么照明和非照明–你已经学会使用开关（和手电筒）。现在假设你的一个朋友已经与你，注视你的行动的所有时间。他也获得了相同的知识，是吗？是的，差不多：他知道哪位开关打开灯，但他不知道，例如，把开关需要多少的力量。重要的是你朋友的最新获得的知识是通过实验获得的被动，而你通过积极的尝试获得了相同的知识。在一般情况下，更多的知识，可通过活性比通过被动的尝试。 经过充分的试验出，获得的知识达到一个点，个人是能够控制的实体在一定程度上（参见图8.8次，与域作为一个手电筒使用），使一些直接的目标是可以达到的。例如，把灯打开或关闭，更换电池等。获得的知识通常不会增加在控制中；相反，先验知识（例如，从旧的实验证实：增加）这样的控制器，已知的命令可以把控制实体的某些状态或防止它进入不确定的状态。只有一些未知的情况（如果我们继续我们的心理实验与上面提到的手电筒），灯突然上不亮了，由于一个烧出来的灯泡–可以注册为一个新的可能的状态，从而增加轻微的领域知识。知识如何返回到一个已知的未知状态的系统可以是失踪或一般可–例如，压制任何计算机复位按钮，把它变成一个著名的状态。因此，控制本身可以获取新的知识只有通过间接–到未知的问题或情况，可解（只）通过试验。最后一个命题的提出了一个根本的问题：是否有可能通过心理实验获得的知识？正面回答这个问题，将彻底改变了整个科学的许多实验中不必要的。什么是可能的确定是内存搜索模式相似但已经解决的问题，并尝试从任何图案，发现目前的问题/任务的解决方案。 因为在这个阶段的主要活动是观察和实验活动，加上一些控制，这个阶段的一个适当的名称是知识被动的使用。 从另一个角度来看，当一个人注意到两者之间的因果关系（类型的）他可以预测一些已知的先行者之后会发生什么事件发生。回到例子与手电筒：使用它足够长的人应该知道，在光照强度明显降低，意味着末日来临的电池的充电后，即它是可能的预测在不久的将来需要更换，并注意有电池在手边。预测本身并不增加知识，但是当它成为明确的预测是否是真或假，知识往往会增加3。 该阶段的被动学习的最重要的成果，主动学习和知识的被动使用因果关系的确定在给定的域。获取一个合理的因果联系后（50–80%），就越能够使用它们的额外知识更重要。我们称这样的知识活动和名称的使用后，在学习过程中的最后阶段。推理和更具体的技术，如使用感应，在现有知识和信息的基础上获取新的知识约简和演绎的是对知识的主动使用的典型例子。 图14 详细的错误预算是用来计算的设计裕量 图15 一些常见典型性能的材料 电子柜暴露于冲击载荷的大小。所要求的尺寸结构成员加入剪切板可能会导致降低设备容量和较差的访问。 制造和容忍所有的系统和产品，以最大限度地提高了仿真建模的性能最终必须生产和交付给客户。因此，设计制造的一个关键问题是大多数硬件。 工程设计必须考虑的可制造性设计的开始。 有大量潜在的制造过程及零件的具体工艺的选择必须早。成本，进度，设计细节，结构强度，并且，最重要的是，这一决定键的公差。例如，铸件提供许多零件的成本优势，但需要提前准备的工具，需要拔模角度被设计成部分，并能降低性能较常用的锻造合金。 所有的制造过程是主体性，这是从所需的尺寸为尺寸的变化。容忍的水平是一个函数的过程，设备的质量，材料的选择，以及人员管理技能。如图7所示，制造成本增加迅速达到严格的公差。 绝对公差与制造工艺有很大的不同，但概念是一样的。设计团队musttrade制造成本与公差和相关性能。 错误进入建筑结构制造，在整个装配，测试序列。制造公差以上讨论的是在仔细考虑设计的误差预算只有一行项目。图14显示了一个典型的装配一个样本的误差预算。 不相关的错误，这些错误发生彼此独立的。该表显示了一些典型的错误，包括制造公差，公差精度对准目标，运营商，和分析预测误差。设计团队有多种统计分析的抉择。在这个例子中，峰值和我差误差的计算。由于误差是不相关的，一个和的平方根的分析可以使用，产生一个更现实的最坏情况下的预测。 许多项目小组未能提供高水平的客户满意度，由于在制造过程中遇到的问题。对这些问题可以追溯到球队缺乏制造问题的考虑在设计的最初的根源，这是很常见的。 材料的选择 硬件设计工程师，特别是电子和电磁系统，有众多的物理性质时要考虑材料的选择。图9显示了不同性质的交易时，必须设计射频器件，天线罩等项目，和其他的专业电子。电的最佳材料不一定是最好最全面的材料。例如，聚四氟乙烯是一个了不起的介电材料，但具有结构性能差。凯夫拉纤维具有很好的刚度和介电性能，但吸收水分，使其无法使用中的一些应用。各种特殊材料是导热系数，结合电子封装中使用的膨胀系数，弹性模量。在这些设计的情况下，材料的选择必须成为一个多学科的努力。 作者希望感谢他们的系统，电气，和软件的同事，他们已经在过去的几年中，包括那些在雷神公司，供应商，和客户的社区。这些设计合作者协助作者在学习如何流下来的系统要求为优化雷达的硬件解决方案。 参考文献 [1] 半导体行业协会，国际半导体技术发展路线图，2002更新。公司：奥斯汀，德克萨斯州，2002。 半导体行业协会，国际半导体技术，2003版。公司：奥斯叮，TX 2003。 [2] 美国陆军阿伯丁试验中心，设施/能力导向，链接网页： http://wwwaticA~y~mil/fac guide/faci litieslmun son. html, h-ttp://www~atc~armyvmil/fac 2iuide/faciIi ties/undex.html, http://www~atc~armyvmil1/fac gtuide/facilities/tiednwn htmnl http://www~atc~arinymil/efauc ide/faci lities/roadwaysiinh tml. [3] R.D. Marcus, E.H. Sheffres，主编，公差的相对成本，雷神公司技术标准2986，1983年2月。 - 11 -