湛志勇1 李学文2
1、东莞市清溪科技创新服务有限公司；2、东莞市三润田自动化设备有限公司 523640
摘要：本人一直从事基层政府的科技管理和机械产品设计、科技成果转让方面工作，本文对操作台的翻转结构进行了相关的分析，旨在与同行探究学习共同进步。
关键词：翻转机构；设计研究；电子机柜
电子技术的发展使得电子技术的应用越来越多。其面对的工作环境也越来越复杂，人们对电子技术设备的质量和性能的要求也在不断的增多。在很多的技术环境中，例如车载系统中，由于其舱室的空间非常的有限。电子机柜在舱室内的安装只能通过并排的机柜安装，并且其内部的一些电子元件只能进行正面的维护和修理，从而使得电子设备的可维护性能较差，并且那些带有操控太的电子机柜的维修就更加的困难。因此可以看出，对于电子机柜的操控台进行翻转机构的设计非常重要。
（一）对翻转结构的性能要求
在工作中机架和操控台是平行放置，但是对电子设备进行维修时，需要将操控台翻转过来。翻转到机柜的上面，从而让操控台的施工界面与地面保持垂直的状态。因此在对翻转结构进行设计时，需要对其性能进行很好的掌握。要确保操控台在进行设备的维护时能够承担一定的重量，从而保证设备的运行稳定，在操控台的运输过程中要可以承受震动和冲击，从而保证电子设备不能损坏。在进行设备的维护和修理时，要保证操控台可以有效的翻转，从而进行更好的维修。
（二）结构设计
在操控台的翻转设计中，最重要的设计就是保证操控台和电柜机架之间不产生冲突，而操控台与机架连接处的最上端是最容易发生冲突的地方，这就需要对操控台的结构进行很好的设计。经常采用的是平面连杆机构。
1.机构的有限元分析
翻转设备机构是实现操控台翻转的重要部分。其电子零件的力学特性是保证其性能的重要关键。对翻转机构的结构要求主要有刚性好，体积小，方便加工和强度大等。在进行这方面的分析时通常采用的是有限元发法对其的特性进行数值上的分析，从而使得结构具有最佳的性能。从模型中可以看出，有限元的分析确定机构的应力和受力反应，从而对操控台的受力进行更好的分析和控制。
2.结构位置分析
四杆机构是目前最简单的一种平面的连杆机构。在进行操控台的翻转设计时，通过四面连杆结构可以实现设备的翻转运动，并且保证设备与操控台之间不发生冲突。在工作中，翻转台通常会有以下几种工作状态：首先是工作状态下操控台与地面处于平行状态，这也是翻转台在工作时的通常状态，这是连杆与设备是平行的。其次是设备的操作台面与地面呈现垂直的状态，这种状态下连杆与机架是垂直的，由于受到重力的影响，设备会处于不稳定的状态，从而让设备的维修存在了很多的安全隐患。最后是维修状态，在这个状态下翻转台的翻转角度最大，可以保证设备中的电子器件与机柜之间不发生冲突，并且能够增加操控台的维修稳定性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.机构的相关运动分析
在完成了对翻转台的刚性和强度进行相关的确定后，就要对设备的运动进行有效的分析。运动分析时需要的相关参数有机构的外形尺寸、机构主动件的位置和机构的运动规律。通过对这些元素进行相关的分析，从而对机构的运行进行研究。根据机构上某点的角速度以及加速度等的分析，可以判断出机构的运动特点，从而确定设备的翻转程度。在进行运动分析时。通常采用的是解析法和瞬心法，但是随着计算机技术的发展，三维立体软件技术进行实体模型的构建。在进行其运动的仿真处理，从而对设备的翻转进行更加精准的控制。
（三）操控台翻转机构的结构设计
1.在操控台翻转的过程中，先决条件是必须保证操控台与机架之间不发生干涉，而操控台与机架贴合处最上沿的端点E就是翻转机构运动时操控台与机架之间最容易产生干涉的点.简单的说，如果操控台绕点 E 进行翻转，就能够避免操控台与机架之间产生干涉，安装普通的单轴合页就可实现操控台的翻转功能。但在工程应用中，由于电子机柜外观和功能的要求，操控台与机架贴合处的一部分往往是设计成内嵌在机架上的，翻转机构也隐蔽安装在操控台内部，这使得操控台绕点 E 翻转已不可能。若果采用简单的单轴旋转机构进行翻转，操控台与机架之间必然产生干涉，无法满足使用要求，而运动轨迹相对复杂的平面连杆机构却能够实现这一功能。
2.翻转机构的典型位置分析
四杆机构是最基本最简单的平面连杆机构，可以采用在操控台向上翻转的过程中，翻转机构出现如下三个典型位置：（1）操控台操作台面与地面平行，亦即设备工作状态，此时连杆2与机架4平行，四杆机构来实现操控台的翻转运动。操控台操作台面与地面垂直，此时连杆2与机架4垂直四杆机构的状态。（2）操控台翻转至最大角度，亦即设备维修状态。
1.翻转机构的有限元分析
翻转机构是实现操控台翻转的关键部件，其静力学特性对电子机柜的机/电性能有着重要的影响。一般对该结构较为突出的要求是刚性好、强度大、体积小、重量轻和易加工等。而有限元法为该结构分析提供了一个有效的数值分析方法，其基本思想是“先分后合”。进行有限元分析时，我们给翻转机构施加的是单边载荷，实际应用中，翻转机构是成对使用的，它所承受的不再是单边载荷，所以其受力状况比之分析结果有更大的改善。
2.翻转机构的运动分析
在对翻转机构进行强度和刚度校核后，接下来可对机构进行运动分析。按照给定机构的尺寸、主动件的位置和运动规律，就可以对机构在一个运动循环内的运动进行分析，从而求解各构件的对应位置、构件上特定点的位移和轨迹、构件上某些特定点的速度和加速度以及各构件的角速度和角加速度等。根据分析结果，可以判定机构的运动特性与所需运动的适合程度。
对平面机构进行运动分析的方法很多，如矢量图解法、瞬心法、解析法等等。但这些方法比较适用于从理论上对平面机构的运动进行分析，在实际工程应用中就显得过于复杂、可操作性不强。随着计算机技术和三维机械设计软件的发展，当前最为直观和实用的方法，就是利用三维机械设计软件构建实体模型，再用机构运动分析软件进行运动仿真，便可精确分析出构件上特定点的运动轨迹。
结语
在航舰的舱室或者是车载中，由于其空间有限，设备的维修通常存在的很大的问题。在进行电子机柜的维修是不能进行正面的维修，这极大的影响了设备的性能。因此为了保证电子机柜能够进行有效的正面维，通常采用操控台的翻转结构对其进行正面维修。操控台的性能和结构设计对设备的维修十分关键。在进行翻转时，需要保证翻转台的操作面与电子机柜设备不发生冲突。随着信息技术的发展，通过构建三位立体模型。通过软件技术来确定其相关参数和运动特点，从而保证设备更好的运行。要加强对电子机柜操作台翻转结构的优化设计，从而对电子设备更好的维修，从而提升电子机柜的使用性
参考文献：
[1] 邱成悌，赵惇殳，蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京：东南大学出版社，2001.
[2] 秦显柱，唐际杰.电子机柜操控台翻转机构的设计[J].大众科技，2008（10）.
[3] 李平.臂架翻转设备设计及无线遥控技术应用研究[D].中南大学，2012.
[4] 成大先.机械设计手册[M].4版.北京：化学工业出版社，2002，5.
论文作者:湛志勇1,李学文2
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/15
标签：机构论文; 机柜论文; 设备论文; 机架论文; 连杆论文; 结构论文; 电子论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;