基于ANSYS的钣金机柜的结构优化设计与动态分析

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基于ANSYS的钣金机柜的结构优化设计与动态分析

作者：刘晓琳 沈顺强 南江红 来源：《科学与财富》2017年第25期

摘要：本文分别从钣金机柜的总体布局及外购件选型两方面，探讨其结构的优化设计策略，并利用ANSYS对其开展优化分析，以此来提升其低阶固有频率，首先抗震性能的提升。 关键词：ANSYS；钣金机柜；结构设计

机柜可用于存放各种控制设备与计算机，使设备排列更加整齐有序，从而节省空间，此外，还便于设备的安装与后续维护。伴随我国冲压技术的不断发展，钣金机柜凭借其成本低、尺寸精度高、生产效率高、重量轻及便于自动化与机械化等优点，在多领域得到广泛应用。本文以ANSYS为基础，对钣金机柜的结构进行优化设计与分析。 1. 钣金机柜的结构设计的总体布局

依据用户所提出的具体要求，机柜需依据GB/T3047.2-97《高度时制为44.45mm的面板、机柜与机架的基本尺寸系列》的标准开展设计，此外，与之相配套的上架插箱，则需依据GB/T3047.4-1986《高度进制为44.45mm的插件、插箱的基本尺寸系列》的相关标准开展设计。在设计钣金机柜的结构时，机柜的正面需设置为开放式，而其正面立柱则需要依据上述标准，设置系列正方形孔，将其作为安装卡式浮动螺母，以此来更好的固定面板与插箱。为了便于安装与维护，机柜的正面需要设计成便于操作的开放式，可以安装的标准机箱。另外，经三节滚珠导轨，实现机柜与机箱的连接，以此达到便于维护的目的。针对机柜的后面与两侧而言，都要设计成可以拆卸的快锁门，而且运用螺钉将其固定，以此来达到减噪、防震的目的。在实际设计时，一些用户会要求从底部进线，为便于装调人员自机柜正面进行安装和调试，可以在机柜的底部位置事先预留适当空间，用于安装诸如信号电缆转接板等。对于机柜底部的进线孔而言，需设计有防鼠套，预防老鼠进柜，损坏电线。

（1）热设计。所谓电子设备的热设计，实际就是整机、组件及电子元件进行升温控制。至此，对通风结构进行合理化改进，对冷却空气的对流加以强化，可实现设备内部温度的显著降低。一般情况下，热空气要轻于冷空气，而对于机柜当中的空气而言，其多为从下往上的流向，所以，在机柜的后面及两侧位置，专门设置一些孔，将其当作进风口，然后与机柜上方，安装4个风机，将其当作排风口，以此推动机柜当中空气流动性的增强，形成自然化的对流通道，最终实现散热。（2）机柜的内部走线。因机柜中的抽箱可以经导轨而拉出的，因此，插箱上所布设的线缆，同样会随着插箱的移动而移动，若插箱被推到机柜当中，则其上面的线缆同样会进入机柜中。所以，怎样处理插箱上的电缆，使线缆可以随着插箱移动而移动，且在移动时避免里面的电缆出现相互缠绕的情况，要想实现此点，跟线架的设计便显得格外重要，在

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