Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Модернизация конструкции блока аппаратуры записи внутристанционной информации (ВСИ) боевой машины (БМ)9А331

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломному проекту на тему:

Модернизация конструкции блока аппаратуры записи внутристанционной информации (ВСИ) боевой машины (БМ)9А331.

Дипломник Семенов Н.И.

Руководитель Ошурков А.Н.

Консультант выпускающей кафедры Алферов А.С.

Консультант по экономической части Богомолова Г.Н.

Консультант по безопасности

жизнедеятельности Баранова Н.А.

Рецензент Семенкова С.В.

Заведующий выпускающей кафедры Тарануха В.П.

Ижевск 2009

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Приборостроительный факультет

Кафедра «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры»

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Студент Семёнов Н.И. группа 1071

1. Тема проекта: Модернизация конструкции блока аппаратуры записи внутристанционной информации (ВСИ) боевой машины (БМ) 9А331.

Утверждена приказом по приборостроительному факультету

от_________________________ № _________________________

2.Исходные данные к проекту.

2.1. Назначение и область применения.

Аппаратура записи ВСИ предназначена для фиксирования полного объема информации, передаваемой по последовательным и программному каналам обмена БМ9А331, на магнитные диски персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) и последующего анализа этой информации с целью определения правильности функционирования БМ и действия личного состава.

2.2. Цели модернизации

Замена интерфейса взаимодействия аппаратуры записи ВСИ с ПЭВМ.
Обеспечение более высокой надежности за счет меньшего количества элементов.
Значительное уменьшение габаритов, веса и энергопотребления блока аппаратуры записи ВСИ по сравнению с существующим вариантом.
Усовершенствование функционального контроля.

2.2. Исходная конструкторская документация (КД) для модернизации:

КД ИВЦР.468353.013.

2.3. Технические требования

2.3.1. Требования по размерам

Габариты модернизированного блока аппаратуры записи ВСИ не более 125 х 40 х 63 мм

2.3.2. Требования к электрическим параметрам.

Напряжение питания от стабилизированного напряжения +5В, вырабатываемое системой питания БМ.(со щитка ВСИ).

2.3.3. Требования к конструкции согласно ГОСТ РВ 20.39.304-98 КСОТТ

Блок аппаратуры записи ВСИ должен быть вибропрочным.
Блок аппаратуры записи ВСИ должен быть ударопрочным.

2.3.4. Требования по устойчивости к климатическим воздействиям согласно ГОСТ РВ 20.39.304-98 КСОТТ.

Блок аппаратуры записи ВСИ должен выдерживать воздействие повышенной температуры (теплоустойчивость) + 50 0С
Блок аппаратуры записи ВСИ должен выдерживать воздействие пониженной температуры (холодоустойчивость) - 40 0С
Блок аппаратуры записи ВСИ должен выдерживать воздействие повышенной влажности окружающей среды 98 %
Блок аппаратуры записи ВСИ должен быть устойчивым к воздействию инея и росы.

2.3.5. Требования по безопасности и экологической защите в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.006-87

Блок аппаратуры записи ВСИ должен обеспечивать электробезопасность эксплуатирующего персонала при его эксплуатации и ремонте.

2.3.6. Требования по технологичности.

Блок аппаратуры записи ВСИ должен быть технологичным в процессе единичного производства.

2.3.7. Требования к надежности.

Наработка на отказ То должна быть не менее 5000 час.

2.3.8. Вид производства – единичное производство.

2.3.9. Гарантийный срок хранения -6 лет со дня изготовления. Гарантийный срок эксплуатации блока аппаратуры записи ВСИ должен быть -5,5 лет в пределах гарантийного срока хранения со дня ввода в эксплуатацию.

3. Перечень вопросов подлежащих разработке.

3.1. Анализ исходных данных.

3.2. Анализ известных в патентной литературе технических решений по теме проекта.

3.3. Анализ схемы электрической принципиальной модернизированного блока аппаратуры записи ВСИ.

3.4. Обоснование выбора элементной базы.

3.5. Обоснование выбора компоновки блока аппаратуры записи ВСИ.

3.6. Разработка конструкций сборочных единиц блока аппаратуры записи ВСИ.

3.7. Разработка конструкции деталей блока аппаратуры записи ВСИ, в том числе корпуса, печатной платы.

3.8. Обоснование технологии изготовления корпуса блока аппаратуры записи ВСИ.

3.9. Оценка показателей качества конструкции.

3.9.1. Технологичности.

3.9.2. Теплового режима.

3.9.3. Оценка показателей безотказности блока аппаратуры записи ВСИ.

3.9.4. Расчет вибропрочности.

3.10. Технико-экономическое обоснование дипломного проекта.

4. Перечень графического материала (перечень обязательных чертежей).

4.1 Схема электрическая принципиальная.

4.2. Сборочный чертеж блока аппаратуры записи ВСИ..

4.3. Сборочный чертеж печатной платы.

4.4. Чертежи деталей.

4.5. Экономическая часть.

Итого: 8 листов формата А1.

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматривается вопрос модернизации конструкции адаптера внутристанционной информации боевой машины 9А331.

Для обоснования конструктивных решений приведены расчёты элементов печатного монтажа. Также проведён расчёт затрат на разработку и себестоимости изготовления панели.

Дипломный проект содержит требования к рабочему месту и расчёт освещенности рабочего места разработчика.

Annotation

This graduation thesis dwells the subject of modernization and construction of equipment for writing down the innerstation information.

For the ground of structural decisions the calculations of elements of the printing editing are resulted. The calculation of expenses for development and prime price of making of panel is also conducted.

A diploma project contains requirements to the workplace and calculation of luminosity of workplace of developer.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………8
Анализ исходных данных технического задания………………………….10
Анализ патентной литературы по теме проекта…………………………...11
Маркетинговые исследования………………………………………………13
Анализ схемы электрической принципиальной…………………………...16
Обоснование выбора элементной базы…………………………………….18
Обоснование выбора компоновки адаптера ВСИ…………………………19
Выбор конструкции корпуса адаптера ВСИ………………………………20

Обоснование выбора материала корпуса………………………………21
Выбор покрытия…………………………………………………………24

Разработка печатных плат…………………………………………………..29

8.1. Выбор типа печатных плат……………………………………………..29

8.2.Выбор материала………………………………………………………...33

8.3 Выбор метода изготовления печатных плат…………………………...38

8.4.Расчет параметров печатной платы…………………………………….42

8.5.Выбор припоя…………………………………………………………….51

8.6 Выбор флюса……………………………………………………………..54

Оценка надежности адаптера ВСИ…………………………………………56

Оценка технологичности……………………………………………………61
Технико-экономическое обоснование проекта……………………………68
Охрана труда…………………………………………………………………87
Заключение………………………………………………………………….101
Список литературы…………………………………………………………102
Приложения…………………………………………………………………104

Введение

На сегодняшний день на предприятии ОАО «ИЭМЗ «Купол» производится военная техника, не имеющая аналогов на рынке вооружения. Однако с быстрорастущим темпом технического прогресса для обеспечения конткурентоспособности производство военной техники требует постоянной модернизации для улучшения качественных и других полезных характеристик удовлетворяющих потребителей. Модернизация подразумевает повышение качества производимой техники, как всей машины, так и отдельных узлов и блоков. При производстве, а также сервисном обслуживании изделий военной техники важное значение имеют средства диагностики и контроля рабочих параметров выпускаемой продукции.

Темой данного дипломного проекта является вопрос модернизации конструкции блока аппаратуры записи ВСИ. Блок аппаратуры записи ВСИ представляет собой адаптер способный записывать информацию с программного и последовательного канала обмена БМ в полном объеме и выводить ее на монитор ПЭВМ для последующего анализа. Аппаратный интерфейс адаптера ВСИ с ПЭВМ осуществляется благодаря кабелям с LPT разъемами. На сегодняшний день связь с ПЭВМ с помощью LPT разъемов сильно устарела, так как современные ПЭВМ ими не оснащаются. В результате проведенного анализа было принято решение заменить аппаратный интерфейс LPT на Ethernet. Адаптерами с Ethernet разъемом оснащаются практически все ПЭВМ уже более 10 лет.

Модернизация адаптера ВСИ упрощает задачу диагностики функционирования БМ на будущее, так как интерфейс с Ethernet твердо зарекомендовал свою функциональную способность на ПЭВМ.

Проведение модернизации адаптера ВСИ позволит:

без изменения существующего программного обеспечения (ПО) проводить анализ функционирования БМ;
повысить его надежность за счет меньшего количества ЭРИ, по сравнению с модернизируемым устройством аппаратуры ВСИ;
осуществить полный переход на импортную элементную базу;
сократить затраты на его производство;
уменьшить энергопотребление;
уменьшить габариты.

В связи с вышеизложенным, вопрос о модернизации адаптера ВСИ является актуальным.

Анализ исходных данных

Темой дипломного проектирования, является модернизация конструкции адаптера ВСИ способного обеспечить запись полного объема информации, передаваемого по последовательным и программному каналам обмена БМ9А331 и БМ 9А331М,на жесткие магнитные диски ПЭВМ. Запись информации производится в режиме «подслушивание». По окончании записи выполняется анализ принятой информации.

При модернизации адаптера ВСИ необходимо пользоваться исходной конструкторской документацией: КД ИВЦР.468353.013.

Адаптер ВСИ должен удовлетворять следующим требованиям:

Не превышать заданные ТЗ габариты 125 х 40 х 63 мм;
Напряжение питания от стабилизированного напряжения +5В, вырабатываемого системой питания БМ.(со щитка ВСИ);
Устройство должно быть вибропрочным, ударопрочным, должно выдерживать воздействие повышенной температуры +50 0С и пониженной температуры –40 0С, повышенной влажности окружающей среды 98 %, а также должно быть устойчивым к воздействию инея и росы. Кроме этого адаптер ВСИ должнен обеспечивать электробезопасность эксплуатирующего персонала при его эксплуатации и ремонте и быть технологичным в процессе единичного производства;
Адатер ВСИ должен обеспечивать среднюю наработку на отказ не менее 5000 ч;
Конструкция блока должна удовлетворять требованиям единичного производства;
Гарантийный срок эксплуатации и хранения адаптера ВСИ должен составлять соответственно 5,5 лет и 6 лет.

Целью дипломного проектирования является разработка устройства, удовлетворяющего выше перечисленным требованиям.

Анализ патентной литературы по теме проекта

Целью анализа патентной литературы является выявление аналогов, проектируемого блока устройства формирования траектории.

В ходе анализа были просмотрены следующие разделы патентов:

G06 F 03/00, 03/06, 07/00, 13/38, 15/17 – Обработка цифровых данных с помощью электрических устройств (вычислительные машины, схемы интерфейсов для специализированных устройств ввода-вывода,
G 08C 15/00, 15/06, 19/16 – Устройства, отличающиеся способом уплотнения для передачи нескольких сигналов по общему каналу связи.

В результате было выявлено несколько приближенных к теме проекта изобретений:

№ патента,	Название изобретения	Патентообладатель (заявитель)
1564606	Многоканальное устройство для ввода-вывода информации	ВНИИ РАДИОАППАРАТУРЫ
2084017	Устройство для ввода информации	Пасеков Виктор Львович
2097825	Устройство ввода информации	ООО «ТРАНС-ПРИБОР»
93027790	Интерфейс для сопряжения вычислительной машины с внешними устройствами	Баранчук М.К. Куняев С.В. Кухаренко К.Л. Шкунденков В.Н.
97116904	Программируемое логическое устройство	ПВВКИКУ РВ, г.Пермь
1403055	Устройство для ввода информации	НАУЧНОЕ КТБ ФЕРРИТ
95108377	Устройство оперативной связи	Центральный научно-исследовательский испытательный институт.

Примечание: Документы, подлежащие сопоставительному анализу не выявлены.

В результате экспертизы установлено, что охранных документов на изобретения порочащих патентную чистоту, не обнаружено.

4. Маркетинговые исследования

Маркетинговое исследование – это систематический сбор, отражение и анализ данных о проблемах, связанных с маркетингом товаров и услуг. Такие исследования выполняются нейтральными организациями, деловыми фирмами или их агентствами для решения маркетинговых проблем, либо непосредственно специалистами предприятия, в зависимости от целей и задач исследования.

Необходимость маркетинговых исследований при разработке адаптера ВСИ является необходимым действием с целью определения конструкции модернизируемого объекта и его функциональных характеристик.

Как показывает анализ патентной частоты - аналогов данному устройству в России не существует. Это связанно с его спецификой применения.

Учитывая специфику применения в ТО-1 завода «ИЭМЗ Купол» маркетинговое исследование проводились самостоятельно, не пользуясь услугами исследовательских фирм. На предприятии имеется полный доступ к информации, постоянный сбор и хранение данных.

На начальном этапе модернизации устройства ВСИ были определены виды и объемы нужной информации, а также выбран метод сбора информации – опрос экспертов. Было отдано предпочтение открытому опросу, в качестве респондентов выбирались специалисты ТО-1.

В рамках проекта была создана экспертная группа в количестве трех человек. Тема опроса была сформулирована следующим образом: «Выявление необходимого набора технических характеристик устройства ВСИ».

Разработчиками проекта был составлен предварительный перечень основных технических характеристик и функций:

максимальная длина кабеля системы «ПЭВМ - адаптер ВСИ»
режим максимальной пропускной способности
напряжение питания для периферийных устройств
максимальный ток, потребляемый периферийным устройством
одновременный сбор информации с группы машин

В таблице 4.1 представлены результаты экспертной оценки значимости функций.

Таблица 4.1

Перечень основных функций	Значения показателей (y)		Оценки экспертов А (по 10 бальной шкале)
Перечень основных функций	USB	Ethernet	Э1	Э2	Э3
Режим максимальной пропускной способности	480Мбит/с	100Мбит/с	2	1	2
Максимальная длина кабеля	5	500	9	10	10
Диагностика группы машин	-	+	9	8	9
Напряжение питания для периферийных устройств	5	5	7	8	6
Максимальный ток потребляемый периферийным устройством	500мА	300мА	6	7	5

Таблица 4.2 - Значения весовых коэффициентов каждого эксперта по каждому параметру и средние значения весовых коэффициентов для каждого параметра.

Перечень основных функций	Оценки экспертов А (по 10 бальной шкале)			Средний весовой коэфициент
Перечень основных функций	Э1	Э2	Э3	Средний весовой коэфициент
Режим максимальной пропускной способности	2	1	2	1,6
Максимальная длина кабеля	9	10	10	9,6
Диагностика группы машин	9	8	9	8,6
Напряжение питания для периферийных устройств	7	8	6	7
Максимальный ток потребляемый периферийным устройством	6	7	5	6

На основании выше приведенной таблицы определяются доминирующие показатели весовых коэффициентов.

Вывод: при модернизации устройства ВСИ доминирующим показателем явилась длина кабеля передачи информации. При выборе аппаратного интерфейса предпочтение отдавалось Ethernet-стандарту. Его функциональные возможности позволят осуществлять контроль и диагностику при проведение учебно-боевых стрельб группы машин одновременно, что при проведении исследований явилось второй по значимости характеристикой.

Проведенные маркетинговые исследования позволили определить конструкцию адаптера ВСИ.

5.Анализ схемы электрической принципиальной

Микросхемы DD1-DD7 используются в качестве фильтров прямоугольных импульсов окрашенных помехами поступающих со щитка ВСИ. Их передаточная характеристика представляет собой прямоугольную петлю гистерезиса.

Передаточная характеристика микросхем DD8-DD14 представляет собой схему с «открытым» коллектором, которая позволяет согласовать уровень сигнала на входе микроконтроллера DD15.

Микроконтроллер DD15 представляет собой кодирующее устройство которое упаковывает данные с щитка ВСИ на запись следующим образом:

- все входные данные сгруппированы по четыре байта, т.е. каждое 12 или 18-разрядное слово любого канала обмена или метка времени представлены 32-х разрядным словом;

- старшая тетрада первого байта представляет собой маркерную метку, которая показывает, к какому каналу обмена (метке времени) относятся текущий и три последующих байта;

- общий поток данных упаковывается в блоки по 256 байт. Четыре последних байта являются словом, содержащим контрольную сумму для предыдущих 252 байт (контрольная сумма является 16-ти разрядной и считается по операции «исключающее ИЛИ» для каждой пары байт внутри каждых 252 байт).

Микросхема DD16 является преобразователем уровня ТТЛ в уровень программного интерфейса RS2323. Назначение DD16- выдача отладочной информации на монитор ПЭВМ.

Микросхема DD17 представляет собой регистр «защелку». Предназначена для «защелкивания» младшей части адреса при передаче информации по совмещенной шине адреса данных.

Микроконтроллер DD18 конвертирует данные для формата Ethernet и работает в двухстороннем направлении.

Микросхема DD19 предназначена для гальванической развязки цифровых сигналов передаваемых в сеть.

Микросхемы DD20-DD24 представляют собой схему функционального контроля адаптера ВСИ. Взаимосвязь микросхем представляет собой регистр сдвига. Сигналы поступающие с регистра сдвига на DD1-DD7 являются определенными для оператора ПЭВМ и поэтому подача таких сигналов взамен поступающим с щитка ВСИ позволяет произвести технологический и функциональный контроль адаптера ВСИ.

Вся информация поступающая на ПЭВМ декодируется с помощью ПО с последующим анализом.

6.Выбор элементной базы

Требования к применению комплектующих элементов на сегодняшний день выглядят следующим образом:

Комплектующие элементы, применяемые в устройстве, должны соответствовать современному уровню их развития и быть технически совместимыми по конструктивным, электрическим и эксплуатационным характеристикам.
Элементы должны применяться в условиях и режимах соответствующих требованиям, указанным в стандартах и ТУ на них.

Основной особенностью конструкции адаптера ВСИ является применение импортной элементной базы.

Согласно положению о порядке применения электронных модулей комплектующих изделий, электрорадиоизделий и конструкционных материалов иностранного производства в системах, комплексах, образцах вооружения и военной техники и их соответствия части РД В319.04.35.00-01.:

«п.6.7 Применение изделий и материалов иностранного производства в конрольно-проверочной аппаратуре, используемой для лабораторно-стендовой обработки, производственного и приемочного контроля образцов ВВТ, допускается на основании согласованного с военным представительством, аккредитованным на предприятии-разработчике образца ВВТ, решении главного конструктора образца ВВТ.»

Применение импортной элементной базы существенно уменьшает габариты изделия, повышает его надежность за счет меньшего количества элементов и упрощает схемотехническое решение.

7.Обоснование выбора компоновки адаптера ВСИ

Под компоновкой обычно понимают взаимную ориентацию изделий относительно друг друга в ограниченном пространстве .

При компоновке адаптера ВСИ необходимо учесть то, что он устанавливается в операторский отсек боевой машины БМ9А331 и БМ9А331М, на место крепления коаксиальных кабелей базовой модели устройства записи ВСИ. Конструкция корпуса адаптера представляет собой блок прямоугольной формы с габаритами125х46х63мм. Составные детали корпуса адаптера ВСИ являются оригинальными, но выполненными из профильных материалов.

Плата адаптера крепится внутри корпуса в четырех точках, что придает ей жесткую фиксацию и предохраняет от внешних механических воздействий. Расстояние от корпуса до платы, а также малый ток потребления микросхем позволяет обеспечить нормальный тепловой режим.

Адаптер ВСИ крепится непосредственно в разъем вилки РП на щиток ВСИ и фиксируется с помощью оригинальных винтов обеспечивающих неподвижность изделия.

Для предохранения устройства записи ВСИ от механических воздействий применены дополнительные меры защиты в виде установки деталей на корпус выполненных из ударопоглащающих материалов.

Устройство является универсальным. Универсальность устройства заключается в его адаптации без внешнего изменения конструктива к БМ9А331 и БМ9А331М.

8.Выбор конструкции корпуса адаптера ВСИ

В процессе разработки конструкторской документации на корпус радиоэлектронных средств важное значение имеют сроки и трудоемкость выполнения предполагаемых работ. В связи с этим, при конструировании необходимо применять различные виды конструктивной преемственности: типизацию, агрегатирование, нормализацию, унификацию и стандартизацию.

Типизация – метод стандартизации, заключающийся в рациональном сокращении видов объекта путем установления некоторых типовых, выполняющих большинство функций, объектов данной совокупности и принимаемых за основу при создании нового объекта.

Модернизация конструкции блока аппаратуры записи внутристанционной информации (ВСИ) боевой машины (БМ)9А331 📙 Курсовая → 🆔 132969

Модернизация конструкции блока аппаратуры записи внутристанционной информации (ВСИ) боевой машины (БМ)9А331

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Студент Семёнов Н.И. группа 1071

Оценка надежности адаптера ВСИ…………………………………………56

Таблица 4.2 - Значения весовых коэффициентов каждого эксперта по каждому параметру и средние значения весовых коэффициентов для каждого параметра.