电子产品的结构设计篇1

作者简介：郑海航（1987-），男，广东汕尾人，学士，准备评中级机械工程师，研究方向：产品结构开发

电子产品的功效不仅需要通过原理性设计来实现，同样也需要进行电子产品结构设计优化来实现。电子产品的结构性设计与原理性设计相辅相成、不可分割，在电子产品设计时要综合考虑。但是一些电子产品设计人员在产品设计时只侧重于功能性原理设计，忽略了结构性设计。在对电子产品结构设计时要充分考虑到电子产品的功能，综合考虑电子产品生产和维修、产品设计零件材料、产品功效实现、产品用户使用、产品使用寿命、产品经济效益等影响因素。

1电子产品结构设计的要求与原则

1.1电子产品的结构设计要求

电子产品结构设计的要求一般体现在以下几个方面：第一是功能要求，电子产品作为一种商品，要在结构设计中体现自身的使用价值；第二是产品质量要求，产品美观、实用、环保等质量要求决定了产品的价值，有助于实现电子企业的经济效益；第三是产品结构优化，电子产品结构设计涉及到工艺、材料、联接方式、形状、位置、尺寸等结构设计元素，找到结构优化的最佳方案；第四实现结构设计创新，现代电子产品与信息技术同步发展，在高速发展的现代社会，电子产品更新升级速度相当的快速，所以在对电子产品结构设计时要运用创造性思维，运用最先进的电子技术和设备，实现电子产品的盈利。

1.2电子产品结构设计的基本原则

第一，实现各个部件的预期功能的原则，立足结构设计的整体，协调各个结构之间的关系，简化电子产品结构，实现一个结构多种功能；第二，遵循强度与刚度的要求，通过结构设计、减小应力集中、改善受力情况来增加强度，对外壳材料进行综合的检测，满足所需要的强度和刚度；第三，满足制造工艺和装配要求的原则，在结构设计中，要简化电子产品零部件的配置、提升产品装配性能、合理划分装配单元等来实现零部件的合理安装；第四，满足用户审美的原则，电子产品不仅要有实用功能，更不可以忽视电子产品的外在美感[1]。

2结构设计阶段应考虑的主要因素

2.1产品的生产和维修方面的因素

做好电子产品结构设计生产和维修环节，笔者建议从以下几个方面做起：一是增强元器件布局的安全性、高效性、方便性。做到电路清晰识别，避免波峰焊出现隐蔽效应。产品的生产是做好电子产品的基础，因此在产品生产阶段就应当做好结构设计，设计好的产品才能投入生产中。电子产品的设计一定要结合其实用性考虑，将实用性纳入到电子产品结构设计工作中，做到产品的美观设计和实用设计相结合。其次，注重组件部件的连接。组件部件的连接要综合考虑连接线的方式和种类，其对组装效率和产品检修有很大的影响，一般来讲，排线连接生产效率要高，插拔连接较方便，同时，在维修方面的设计也非常重要，电子产品要做到维修便捷，因此在维修方面的设计要易于打开相应设备，维修的线路和主板能够直观地被维修人员看到，及时检查故障点，快速维护产品性能。产品生产和维修是结构设计阶段应当考虑的首要因素。

2.2产品设计零件材料方面的的因素

对产品设计零件材料的选择，也将极大的影响到电子产品设计的效果。在零件材料的选择上，要考虑零件材料是否环保、可回收再利用、安全等因素。在对电子产品设计零件材料的选择上，要选择信誉较好、价格较合适的厂家，不能贪图低价的便宜，缩减生产成本，采购前要选定产品设计所需要的材料，采购时尽量选择材料优质，价格合适的厂家，采购来的零件材料要送到相关的检测部门，经过一系列的检测程序后，安全合格后方可投入到正式的电子产品设计环节中；电子产品的种类不断增多，电子产品的使用人群增多，电子产品的普及产生了较多的电子污染，对土地资源、水资源等都造成了不可修复性的威胁。可是相关电子技术设计人员却忽视了对电子产品的后期处理，造成许多电子产品在被使用后没有得到科学的处理方法，电子设计人员要牢牢树立环保意识，要实现电子产品设计各个环节的无污染。另外，还要考虑电子产品的可回收利用。

2.3产品功效实现方面的因素

电子产品的功效能否实现很大程度上取决于产品内部布局的合理性，因此要想实现电子产品预先设计的功能，就必须要考虑元器件布局、电路板布线、组件部件布局、以及三者之间的相互影响。在元器件布局上要克服电路之间相互干扰的问题，考虑电路板承重限度，避免过重导致电路板的变形甚至是断裂，对于怕热的元器件要远离物源；在电路板布线方面，要考虑公共、高频线路阻抗、信号、接地等因素对信号的影响，避免分布电容对布线带来的干扰；在组件部件布局方面，应该考虑到与相关因素的地理位置距离。

2.4产品在用户使用方面的因素

电子产品设计是为了服务广大用户，因此，要考虑到用户使用方面的因素。电子产品贴近人们生活，所以务必要保证其安全性，完善安全保护接地措施，安装电子安全设备，比如安全接地、防雷接地等，消除触电的隐患；杜绝外界因素对电子产品机械零部件损害，延长电子产品机械零部件的寿命；电子产品对外辐射较大，久而久之，对设计人员、用户等都形成了无形的生命威胁；对电子产品结构的设计要有可靠的防过热高温、防火、防爆措施；同时，不可忽视对电子产品运输、存储时的安全，防止引起意外爆炸。

2.5产品使用寿命方面的因素

产品的结构好坏，对产品使用寿命有着很大的影响。综合考虑散热、热保护、热机械固定、太阳辐射等温度对产品使用寿命的影响因素，及时为元器件散热，对功率性发热的元器件实施热保护，避免长时间的太阳直射，保护元器件，避免电子产品的过早报废，延长产品使用寿命；保证电气连接、机械连接的可靠，进行防振动设计，防止连接松动和噪音产生；在结构设计时既要避免内部电路的误操作，又要避免外部电路的误操作，避免误操作对元器件的损害。避免印制线路由于电路板变形过量而断裂，提高产品的耐用性，提高产品的使用性能[2]。

3结束语

实现电子产品结构设计需要综合考虑很多因素，只要电子设计人员准确把握电子产品结构设计的影响因素，才能实现电子产品的预期功效，使电子产品更加符合人们的需求，满足人们日益增长的使用需要，使电子企业在激烈的市场竞争中处于不败之地，获得长足发展。

参考文献：

电子产品的结构设计篇2

1优化空调性能的优点

现在的空调与电脑、电视、洗衣机、冰箱一样是人们日常生活中，家用电器的重要组成部分，其中空调的消耗能量是最高的，对人们的生活环境影响也最大。在空调的生产过程中，使用了非金属元素氟，非金属元素氟可以对大气外层的臭氧层进行破坏作用，臭氧层具有隔离太阳紫外线的功能，保护地球生物不被紫外线直接照射；一旦臭氧层出现空洞，紫外线就会通过空洞直接进入到地球表面，给地球生物造成重大的伤害。例如：紫外线直接照射到地表或是人体上，可以产生强烈的辐射，导致海洋生物的死亡或是灭绝，使农作物大量的减产，使人们的皮肤出现红肿、皱纹、色素沉积等问题。空调使用的数量越多，产生的氟元素就会越多，破坏臭氧层的几率就越大，对人体造成的伤害就越强。空调的运转是由电能带动的，电能是由煤炭资源经过燃烧释放出的热能，或是由石油、天然气等不可再生资源的消耗产生的热能带动。如果有一天这些不可再生资源消耗完了，人类生存的环境将不可想象。因此，只有优化空调的性能，改善空调的内部结构，加强空调的能源使用效率，生产出符合社会经济发展的新型产品，才是节约能源的最好做法。

2优化空调的各个组成部分

2.1空调换热器的优化

换热器是空调的重要组成部分之一，要想提升空调的能源利用率，改变空调的内部结构，首先，就要优化空调的换热器。空调的重要组成部分中包括换热器和压缩机，它们是空调消耗能源最大的组成部分，要想优化空调的结果设计，就要先将空调的换热器更换成比当前使用更大的。更大的换热器可以促进空调更好的调节环境的温度，降低空调的能源消耗。当然，优化换热器的同时，还要兼顾生产成本的考虑，既要选择最适合的换热器，优化空调的结构设计，又要提高空调的使用性能。

2.2空调压缩机的优化

空调的压缩机比换热器的重要性更高，属于是空调结构的核心技术，压缩机的性能决定了空调的使用性能，优化空调的压缩机是提高空调节能的最佳途径。空调的压缩机大多数采用的旋转式压缩机，这种压缩机的制冷量与空调的整体制冷量不同，当压缩机的制冷量过高时，就会增加空调的耗能，降低了空调的性能；当压缩机的制冷量过低时，就会损失制冷的数量，使空调的整体制冷量降低，起不到空调节能的效果。因此说，压缩机的能效决定了空调的能效，是空调能效的重要参考数值，能效高的比能效低的更加节能。与换热器一样，优化压缩机要考虑生产的成本控制，推动空调事业的发展。

3影响空调性能的送风方式

空调的使用是为了更好的改善人们生活和工作的环境，更换室内的空气，保证室内空气的流通和清新，使人们生活在轻松、愉悦的环境之中，提高生活环境的质量。

3.1置换通风

置换通风是新兴起的一种空调换气方式，他是将新鲜的气流从空调的散热器中释放出来。这些新鲜的气流由于没有受到外界的污染，所以质量比较轻，是从室内的底部上升到室内的顶部，在气流上升的过程中，底部的空气比较新鲜，上面的空气由于杂物比较多，空气的质量不是很好。因此，空调的散热器一般安装在室内的底部，确保空调通风的顺利进行。

3.2工位送风

工位送风是非常特殊的送风方式，包括设备通风、区域通风、人员的自动调节。工位送风的方式就是将送风的出口安装在人们可以呼吸的位置，通过特殊的管道把送风口与空调的送风设备连接在一起。空调的送风口的位置可以根据人们的需要进行位置的调换，气流的速度、流量、流向、温度的调节，从而提高空调设备的使用性能。工位通风更加适合现代的办公环境，满足不同人对生活环境的要求，更好地发挥空调设备的性能。

3.3地板送风

地板通风属于混合形通风方式，空气经过处理之后要经过地板下的静压箱，传输到送风散流器，再由送风散流器输送到室内，与室内的空气混合在一起。地板送风将新鲜空气由下至上地在室内进行流通，带走室内的热量和湿气，通过屋顶的排风口排除，保持室内温度和湿度的均衡。地板式的送风方式带有一定的局限性，受到地板高度的限制，送风的数量有限。适合安置在散热设备比较多、人员集中、建筑密集的地方使用，促使空调设备的效果达到最好。

4结束语

综上所述，空调是人们日常生活和工作必不可少的电器设备，空调的耗能也是众多电器中最大的一个。随着社会经济的不断发展，环保节能越来越受到人们的重视，只有提高空调设备的使用性能，才能推动空调设备市场的向前发展。调节空调设备的结构，优化空调设备的压缩机和换热器，提高空调的使用性能，使空调的性能发挥到最大值。在生产空调时，设计师要了解空调结构设计的重要性，设计出更好、更符合人们需要的空调，切实地改善人民的生活和工作的环境。

参考文献

[1]龙剑秋.空调结构设计对提高产品性能的影响[J].科技经济市场,2014(5):79-80.

电子产品的结构设计篇3

前言

随着我国经济的不断发展，我国家电产业也随之发展迅速，这对于一个国家的经济发展和居民生活都具有重要意义。而家电结构设计是一个需要多专业共同参与、合作完成的过程，相对于其他设计要更为复杂。家电结构设计的核心在于创新，设计中也存在许多不确定的因素，所以需要设计者集思广益对家电结构设计进行创新。

1、家电结构设计内容及其特点

1.1家电结构设计的内容

家电结构设计的内容很多，在这里主要叙述家电结构设计的几大重要内容。第一，组装结构设计。随着社会的发展，人们对家电设计又有了一个新的追求，那就是家电设计要追求一种组装简单和零部件简单的目标，家电结构设计就是为了解决组装简单和零部件简单这一问题而存在的，家电结构设计能够使家电产品变得更加的便利和简单，在家电结构设计中，组装结构设计是主要内容之一；第二，家电参数设计。家电产品是一种使用频率比较高的产品，家电结构设计师在进行家电产品的设计时，要注意家电产品的很多参数，比如说家电的受热参数、家电的动态参数和家电的受损参数等等一些参数。家电的受热参数、家电的动态参数和家电的受损参数在很大程度上影响了家电产品的使用寿命，作为一位家电产品设计师，首要的任务就是要做好延长家电产品使用寿命的工作，而除了家电产品的后期维护之外，家电结构设计则是唯一能够延长家电产品使用寿命的途径，我们要高度重视家电参数设计；第三，连接件的设计。任何的设计都有一种特有的连接件，这在我们的家具产品设计别明显，家具产品如果没有连接件的设计，那么这件家具产品则无法投入到正常的使用之中，家电产品设计更要注重这一点，因为家电产品是一种高频使用的产品，家具产品的使用频率相比于家电产品的使用频率要低得多，所以家电产品的连接件必须能够使家电产品很结实，而且要比较简单，家电产品结构设计的连接件设计是家电产品结构设计中的重中之重，不仅仅是家电产品结构设计的重点，而且是决定一件家电产品好坏的主要决定因素，作为家电产品的设计师，要高度重视家电产品结构设计的连接件设计。

1.2家电结构设计的特点

第一，家电结构设计的严谨性。一般情况下，家电产品的大小比起一般的家具产品和建筑产品都不是很大，对于比较大的家具产品和建筑产品都不允许有半点误差，更何况是比较小的家电产品，家电产品的结构设计如果出现了很小的误差，就会在很大程度上影响家电产品的功能和使用，更严重的是，家电产品的结构设计如果出现了很小的误差也会导致家电产品最后无法实现的后果，作为一位家电产品结构设计的设计师来说，要高度重视这个问题，要谨遵家电产品结构设计的严谨性；第二，家电结构设计的功能性。家电结构设计具有双重功能，家电结构设计的第一大功能在于实现自己的连接功能，也就是作为一个连接的身份出现在整个的家电产品中，这个功能是家电结构设计的根本功能。家电结构设计的第二大功能在于实现自己的装饰功能，在具体的家电产品设计中，每一个家电产品结构设计师都要考虑到家电结构设计的双重功能，家电结构设计的第二大功能是实现自己的装饰功能，这在整个的家电产品的外形上来说非常的重要，直接影响家电产品的外形，最终也会成为家电产品的销售量的影响因素之一。

2、家电结构设计原理

2.1家电结构设计应当遵循设计简便的原理

任何的设计都应该遵循设计简便的设计原理，而家电产品的结构设计也不例外，也要遵循设计简便的设计原理，这一点非常的重要。家电结构设计只有设计出比较简便的产品，它才会受到广大消费者的关注和欢迎，但在近些年来，很多家电产品的结构设计师并没有注重这一点，都忽视了家电结构设计应当遵循设计简便的原理这一问题，这在一定程度上也反映了很多家电产品的结构设计师的素质比较低下这一问题。而在家电产品的结构设计领域也存在着这样的问题，很多家电产品的结构设计师进行的家电产品的结构设计太过于追求设计简便，而忽视了家电产品的结构设计具体功能的实现，他们误解了家电产品的结构设计的简便性，他们简单地把家电产品的结构设计的简便性理解成家电产品的结构设计的简单，这一问题直接造成的后果就是家电产品的结构设计的任务没有很好的完成，也就是没有实现家电产品的结构设计的根本目的，没有达到家电产品的结构设计的功能要求。

2.2家电结构设计应当符合人机工程学

众所周知，任何的设计都必须要符合人机工程学，因为设计本身就是为人类服务的，因此，设计必须要达到人的要求以及适应人的基本使用条件，也就是我们所说的“以人为本”。人机工程学就是我们在进行具体的家电结构设计时必须要以人的尺寸去进行设计，因为我们设计出来的家电产品要供人们使用，所以我们必须做到这一点，这一点在家电产品的结构设计中不是很明显，而在我们的家具产品设计中显得十分的重要，如果我们设计一个椅子，而这个椅子不能和我们的基本人体尺寸相符合以及无法符合我们的正常使用习惯，那么这样的一个椅子就不能满足人的要求，它就没有存在的价值，在具体的销售中，它也是卖不出去的。而作为在人机工程学方面要求较低的家电产品的结构设计中，我们也要充分认识到家电结构设计应当符合人机工程学这一原理。

3、家电结构设计规范

3.1家电结构设计的装饰线的规范

每一个家电产品的体积和外观是不一样的，在家电结构设计的装饰线的设计上也是不一样的，而作为家电结构设计的装饰线的普遍的规范，我们在进行家电结构设计的装饰线的设计时要注重和家电产品的体积和外观相结合，只有和家电产品的体积和外观相结合，才能够设计出比较合理和美观的装饰线。作为家电产品的结构设计师，我们要高度重视这一点。

3.2家电结构设计的按钮的规范

每一个家电产品的功能都是不一样的，在具体的家电结构设计的按钮设计中，我们要考虑到这一家电产品的功能和家电产品的外观要求，我们在进行家电结构设计的按钮的设计时，我们要谨遵家电结构设计的按钮的规范，也就是要使家电结构设计的按钮设计既美观又具有很强大的功能性。作为家电产品的结构设计师，我们要高度重视家电结构设计的按钮的规范。

4、结语

家电产品的结构设计中许多设计元素的应用不是停留在元素的形似，而是要追求家电产品的结构设计的功能的实现，家电产品的结构设计并不是各个设计元素的简单堆砌，而是通过对家电产品的结构设计的充分认识，来打造富有强大功能和造型的家电产品。家电产品的结构设计师应当以简练的设计手法，设计出符合人机工程学的家电产品，这些产品不仅有强大的功能，而且要具备比较简便的特点。我们在进行家电产品的结构设计时一定要注意笔者以上提到的几点具体规范和要求。

参考文献：

电子产品的结构设计篇4

组合化是模块化产品的构成形式或构成特点，不同单元的组合可形成功能、性状不同的新产品，而使产品构成呈现柔性化，可适应市场或用户对多样化的需求；构成单元的标准化则是模块化与组合化的区别所在，模块是具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元；正是通用单元才带来了批生产的效益。对模块化最恰当的比喻是中医中药，各味已炮制好的中药，是各具特定性味的“模块”，医生的任务则是根据病人的具体症状，选用中药，配(组合)成治病的药方。设计模块化产品就如同医生开处方，根据用户需求，选用现有的通用模块（或加一些专用模块)组装成产品。可用一个简单的公式来表达:模块化产品=通用模块（不变部分)+专用模块（变动部分）。

作为模块化的全过程，需在系统工程原理和方法指导下，对多个相关系统进行分解，将其中的相同或相似单元分离出来，经标准化处理.以通用单元的形式独立存在，这就是由分解而得到的模块（系列）；把若干通用模块加个别专用模块，按照新系统的要求有机地组合起来，构成具有新功能的新产品（系统）。所以，模块化包含着二个过程：系统“分解”并建立模块系统;模块“组合”并建立新产品系列型谱。

由于模块化具有可简化设计、缩短新产品研制周期、实现部件级的通用互换、有利于专业化批量生产、提高对市场及新技术的适应性、提高产品的质量和可靠性等一系列优点，在发达国家得到了普遍的应用，取得了显著的经济及技术效益。如今它作为一种时髦名词，频繁地出现于各种场合。

2电子设备的模块化结构模式

1921年美国《面板和机架》尺寸系列标准问世，它不仅对成套电子设备的结构尺寸作了规范，而且为电子设备的模块化模式提出了雏型，即把各类大型的柜型装置的整体式内结构，分解为若干标准插箱单元。60年代由德国的AEG公司和西门子公司提出了欧洲系统结构，并以商品形式供应市场。IEC采纳了这一结构模式，陆续推出了IEC297《482.6mm系列机械结构尺寸》系列四个标准，形成了从印制板、插件、插箱到机柜的成系列的模块化结构模式。与此同时，80年代后期，一个模式相同而模数尺寸配置更为合理的IEC917系列标准开始形成。

电子设备典型的模块化结构型式有：

嵌套式层次结构（内插式结构）：IEC297标准所规定的模式。这是目前标准化程度最高、应用最广泛的一种。插件模块并列地插装于插箱，插箱模块分层地插装于机柜中，组成立柜式电子装置。

外插式结构：它的基本单元是具有独立功能的盒式插件模块，把模块直接从外部并列地进行机械和电气的互连，从而构成一套(仪器类）电子装置。它可用若干种基本模块，按不同的功能、容量组装出多种产品。HP公司以18种插件模块，通过快锁互连可迅速组合成几十种不同功能的电子测量系统。

层叠式结构：由具有独立功能的机箱模块，外加电气互连叠装而构成，靠定位机构或外加机械性连接而形成一个整体，这类结构特别适用于需要频繁转移的电子设备。如应用于军用通信设备和台式仪器等。

箱形套装式结构：将几种功能模块套装于机箱中构成新产品，箱式仪器多采用这种结构。例如，Inteli486-R型微机由单板计算机、电源、硬盘驱动器、软盘驱动器、扩展器模块等套装于机箱而构成。

装架式结构：将系列化的功能模块安装于标准的机架（安装架）而构成成套电子设备。典型的装架式结构有通信设备的列架式结构，机载电子设备的ATR机箱和安装架等。

拼装式结构：由若干种不同结构形式和功能的模块，通过拼装构成整机I例如，由台身、台面、台上仪表板拼装成的控制台；在柜型结构前面拼装小台面或仪表板等。

g-单元组合式结构：由若干具有独立功能的单元（或装置）组装成的成套装置。例如，单元组合式大型控制台（直列式或折列式），成套的大型计算机系统等。

近年来的一种重要倾向是箱、柜、台结构模式的统一：（a)屏、架、柜的统一：开式的屏架多由闭式的柜所代替，以提高安全性与可靠性；（b)仪器的插箱、插件化：仪器的插件化，便于功能的替换与扩展，易实现功能多样化。仪器的插箱化，既可作为台式仪器单独使用，又易于上架进柜、作为部件构成整机；

(c)控制台结构中引入插箱、插件：随着自动化程度的提高，分散控制逐步转向集中控制.各种集控台上的电气控制部分，直接采用插件--插箱模块系统，以提高标准化系数。

3模块化是系统总体设计的基本方法3.1产品系统总体设计的任务

对于简单产品，一个人就可以完成整机设计。对于复杂产品的设计，受知识、经验和精力的限制，一般是由专家群体协同完成的。在系统工程中，把复杂的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干单元结合成具有特定功能的有机整体。系统设计的任务在于：根据系统目标和特定环境条件，通过对系统的分解(功能分配、结构布局）和系统的组合（通过接口组成整机），设计出一个合乎需要的、可靠的系统宏模型，作为全面展开详细设计和制造的依据。

系统之所以需要分解：一则是为了简化问题；二是便于各专业的专家平行开展设计；第三，也是制造、装配、调试和维修等的需要。系统组合的任务是，把分立地设计和制造的独立单元，通过接口结构组装成为整机。

作为产品系统来说，当构成系统的组成单元是通用单元时，就可简化其他类似系统的设计和制造，I并取得良好的效益。这种经过通用化（标准化）处理的单元就是模块。所以，系统设计的任务从本质上来说，就是将系统分解为层次与规模不同的模块，和用接口将模块连接成为有特定功能的系统。

系统分解为横块的原则

在系统的分解和组合中，分解得是否适当是关键性的，或者说，如何分解较好，这是个难题。分解不当将给组合带来困难，分解要将以后容易组合为首要条件。系统分解主要应考虑：

(a)以功能为核心进行分解:功能是构成模块的依据也是进行系统分解的基础。（b)分解点应选择在模块内聚集度最大而模块间的结合度最小的地方。聚集度高才可能形成一个模块，结合强度弱些，可简化接口结构，系统既容易组合，又容易拆散(维修）。&)把通用要素从系统中分离出来，经过标准化处理，才可能成为模块。

(d)模块的层次、规模与数量的确定：模块越小越易于处理(设计、修改），但模块数量太多就难于得到最佳综合；如子系统数量少、规模太大，综合虽然简单，但子系统本身的定量处理就变得困难。所以模块的数量与规模是相互矛盾的，有效解决办法是将系统分成层次，每个层次由数量及规模适中的模块组成。大模块由小模块的集成而得。（e)非典型要素的处理方法是，将其附加于某种模块，或适当归类集装于结构模块，或改造成某种专用模块。

3.3系统接的重要性

根据接口的功能，硬件接口可分为机械接口、电气接口、机电接口，各种物理量之间的接口及各种物理量与电量之间的接口。产品的接口系统几乎与产品一样复杂，如果接口不匹配，就达不到整机的预期目标，如果某个接口的可靠性出了问题，产品就会出现故障。总体设计的任务之一就是协调各模块的外部接口，研究各个接口在技术上的成熟程度和可靠性。若从人一机一环境大系统着眼，人一机、机一环境、人一环境之间也是接口问题（广义的），总体设计师需考虑诸如人机功能分配、人机界面及环境等对人生理、心理的适应性，考虑产品的环境适应性等可靠性问题。

接口的标准化、模块化或采用标准的接口(模块），对总体设计是至关重要的，它涉及模块的通用性和互换性，也关系到系统的兼容性、可修改性、可扩展性及系统的研制周期。接口往往表现为一定形态的实体（软件接口除外），因而研究接口及其可靠性是总体结构设计师的重要任务。

运用模块化理论推动机电一体化的发展

日本人提出“21世纪是机电一体化时代”，可以认为，机电一体化水平是一个国家技术、经济发展水平及其现代化的标志，而模块化则是加速机电一体化进程的理论基础和主要方法。4.1模块化是机电一体化产品的基本构成模

机电一体化产品是多学科综合的高技术产品，任何一个专家或任何一个工厂是难于全盘完成其设计和制造任务的，而是由多学科组成的专家集团及多部门通力协作的结晶。这些特点决定了机电一体化产品的构成不是整体式结构，而是组合式结构，这是一个分解一组合过程，将机电一体化产品的功能按需要分解为若干功能块，由若干专家分头设计，由若干工厂分头制造，然后再将功能块组装成产品。然而，如若功能块都是专用的，需一一进行研制，则其效率是极低的，因而机电一体化产品不仅是组合式，而且应把其分解与组合纳入标准化的制约之下，使机电一体化产品由通用功能块（模块)组合而成，即机电一体化产品的构成应是模块化的。

4.2加速机电一体化发展进程的途径

4-2.1技术措施

构成要素的模块化：日本早在70年代就响亮地提出，机电一体化产品系统设计中，应以功能模块为单位构成系统。

模块的系列化：模块系列化的意义在于，使同一种功能模块的品种、规格多样化，以适应各种不同系统和产品的不同需要。例如电源，以不同的功率，不同的电流、电压组合，不同的机理（如整流电源、开关电源、逆变电源等），不同的安装结构，不同的精度等构成系列模块。

接口的标准化与模块化：模块接口的标准化对机电一体化的发展有重要意义，它是模块具有通用性并实现商品化的前提。接口标准化工作应与模块体系的建立同步进行，有的甚至还应“超前”进行，以便规范模块的开发。模块上的直接型接口应采用标准接口，有时同一功能接口.可设若干个，以扩大兼容性，模块之间的间接型接口，则应研制接口模块，目前接口模块常有很好的销路。

构成要素?的集成化、智能化：将一些小的模块集成为较大的模块，把小模块间的外部接口转换成大模块的内部接口，减少整机的接口环节，简化整机组装结构。例如，将传感器与信息处理电路集成为模块，把信息处理电路模块直接做成集成电路块.或把伺服系统集成为模块等。

模块的小型化、精密化：小型化的最直接意义是可以提高在产品组装中的灵活性；另外，还可降低能耗、节约材料、降低成本；以及提高对冲击及高速旋转的适应性。模块的精密化是指提高模块的性能，这对提高机电一体化产品的水平有重要意义。

组织措施

机电一体化是复杂系统，自由发展必然导致重复劳动、低效率、品种膨胀，只有统一部署、全面规划，制订产品模块化体系表，才可能有效地、有序地发展；建立或扶植模块专业生产厂（点），以集中优势的人力、物力、财力，进行高效、低成本、高质量的商品化生产；建立模块化信息网，互通信息，提供咨询，沟通产销，实现技术和资源的共享；关键技术的突破意味着整体水平的提高，应有组织有计划地组织联合攻关，并使之模块化，以便迅速转变为生产力。

模块化是军用电子设备发展的必由之路

战争的特定条件，对军用电子设备的性能及质量提出了苛刻的要求。除要求具有良好的技术性能外，还要求更新周期短，高的可靠性、安全性和经济性，甚至还要充分考虑机动性、可维护性等因素。

综合实现上述诸要求的最有效途径，就是采用模块化结构。所谓新产品一般是以原有技术、原有产品为基础增加部分新技术、新功能而构成。在模块化结构中，原有技术以模块的形式存在.可拿来就用（或进行局部修改）只需研制部分含有新技术的模块，即可构成新产品。所以模块化结构有利于产品功能的修改、扩展、更新，并缩短新产品研制周期；原有模块的设计、制造、组装等均已定型，并经例行试验和实际应用的考核，其可靠性已得到全面验证，只需验证新模块的可靠性，从而大大提高了整机可靠性；模块化产品的组合式结构，易于化整为零和快速组装，可提高军用电子设备的机动性和可维护性；军用电子设备尽管是小批量，但其中的模块是通用部件，可取得批量生产的效益，具有良好的经凡是能用简化画法表示的图形，一律用简化画法表示。取消那些只经下料工序就制成的零件的零件图样，并在装配图中按规定填写标注。更改标法不标准的尺寸、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等。重新绘制那些比例、视图、剖面等选择不合理的图样或视图。

6结束语

电子产品的结构设计篇5

家具电商迅速发展的主要原因是销售环节优化带来的价格优势，传统体验式消费家具门店受高昂的铺租等费用、经营时间和空间等约束；家具产品属于大宗消费品，标准化程度低，产品的类别、风格、造型、材料、工艺等比较多元化，家具电商企业无法到处设立体验店，消费者难以体验家具产品，综合类电商平台发展受以上因素的约束。家具企业建立垂直电商平台已成为发展方向，如何满足消费者的购物体验，是当前家具电商发展面临最棘手的问题，线上线下协同O2O(onlinetooffline)模式的多渠道成为主流。传统家装家居行业的经营中，建材、家具、软装三部分是割裂的，随着泛家装电商概念的兴起，互联网信息互动功能越来越强大，3D云设计的技术快速发展，统一建材、家具、软装三部分产品信息的设计平台的已出现，家具电商将迎来全新的发展模式。

2家具电商发展的核心是家具产品设计

家具电商的任何模式的发展与变化，其核心还是家具产品。家具电商的有交货快速的特点，对产品生产的管理水平要求高，需要企业加强库存的管理，家具电商的送货安装服务都是采用外包方式，家具电商的售后与安装也是影响其发展的主要因素，如何减少包装的体积、减少运输安装的损耗率、快速的安装，这些都可以从家具产品设计的角度入手解决。家具电商的消费主力是80、90后人群，该部分人群承受高房价，属于中低消费群，他们视野开阔、思想活跃、主张个性、有独立的审美意识，因此家具电商的产品设计应基于80、90后人群的需求，在家具产品造型设计、结构设计、色彩图案、材料、工艺设计上创新[3]。

3家具电商产品设计遵循的原则与方法

3.1家具电商产品设计应优化结构减小体积

家具商品体积大、易损坏，物流运输、售后安装的成本占据售价的不小比重，设计易拆装家具结构是降低家具电商成本的有效手段，家具产品平面化设计可大大减少体积。板式家具易拆装，可直接进入电商销售，但售后安装问题相对较多；而实木家具多采用榫卯结构，不易拆装，运输成本高，因此实木家具应采用五金件连接或设计易拆装的榫结构方式；软体、金属类家具的也应设计成易拆装的结构，如沙发的扶手与靠背采取拆装的结构，减少沙发体积。笔者曾设计过一款充气沙发沙发采用充气的方式，与可拆装的钢管结合，大大降低运输成本，产品价格也大幅降低。家具的可折叠（图2）和家具之间的契合形设计是降低物流成本的有效途径。折叠设计既降低运输成本，又减少售后安装成本；家具之间的契合形设计可利用家具之间的契合空间关系，都可以降低运输成本，增加家具电商产品的性价比。优化家具的结构，降低物流成本，是提升家具电商产品竞争力的有效手段之一[4]。

3.2家具电商造型设计应满足80、90中青年消费群的审美需求

80、90后消费人群作为家具电商的主要消费群体，多受过高等教育，视野开阔，追求时尚潮流，习惯网络消费，正处于结婚购房和换房的阶段，他们对家具造型的需求有着较高的审美标准，平时紧张的工作状态使得他们渴望有一个轻松、温馨的家，简约时尚的家具造型是他们的主流审美，因此家具电商的产品造型设计应基于80、90后中青年消费群的审美需求。

3.3家具电商产品应定位中低档材料

根据家具电商销售的调研结果来看，价格因素是消费者选择网购的主要原因。在淘宝等综合电商平台，由于商家没有家具体验店，存在不确定性，高档家具难以达成销售；而过于低价的家具，不够管理、物流的费用，不值得电商企业做。材料的价格决定着产品的售价，因而针对目前市场情况，家具电商产品应定位中低档材料，如板式家具多采用三聚氰胺板、烤漆表面处理的中纤板，实木家具宜选用橡胶木、水曲柳等中低价位的实木，金属材料家具多采用普通金属表面电镀或喷涂处理。未来，随着家具电商体验店的成熟完善，高档材料的电商家具比重将不断扩大，环保材料是消费者选择家具电商的重要因素。

3.4电商家具的色彩、图案应多样性，满足消费者个性需求

根据有关的实验表明：人眼在看物体时，最初进入人眼的是色彩，其次是形体，色彩在家具造型的效果中起着重要的作用。作为电商消费主力的中青年消费层，家具电商产品色彩搭配应时尚、明快；板式类、金属类、软体类家具的色彩与饰面应多样性，满足消费者个性需求，原木色家具因其自然、健康、舒适，一直受到消费者青睐。

3.5适合混搭的家具单品是电商家具的有力补充

家具电商不同于传统的销售模式，网购的便捷，价格与款式的因素，消费者容易选择不同商家的热销产品，有创意、适合混合搭配的家具单品往往受到消费者的亲睐，因此，家具电商的产品设计不应停留在传统套系的销售模式，开发易于混搭的家具单品或组合类的家具产品，可扩大家具电商的销量。

3.6合理的包装设计是实现家具电商的重要条件

家具包装作用有以下几个方面：①为家具产品提供适度保护。②为家具产品设计、生产、销售提供品牌化的服务。③为家具企业资源的适当调配提供提供信息化、产品通用化、生产销售库存化的信息社会服务。④为家具产品的消费者服务。为家具产品提供适度保护是家具包装的主要功能[5]。电商家具产品从生产到消费者的使用需要经历物流的多次辗转，合理的包装设计既可以降低产品的受潮、碰撞受损等影响，降低消费者退货的概率，家具的价值得以体现。

4家具电商产品设计实践

随着电商的快速发展，越来越多的设计大赛的主题基于电商产品设计，在中国制造向中国创造经济转型的发展下，作为“中国家具电子商务之都”顺德龙江镇，家具电商发展迅猛，龙江镇举办了以家具电商坐具设计为主题的第三届“龙”家具创意设计大赛。坐具作为人类社会历史发展的见证之一，它不仅是给人体提供支撑功能以及审美功能的用具，还承载着更丰富的文化意义和内涵[6]，同时坐具也是使用普遍、最能体现设计水准的家具产品，适合于参赛者广泛参与。

4.1设计定位

笔者获悉此次家具电商设计大赛后，调研了大量的家具电商产品，决定以凳子作为此次参赛的载体，目的是创新一款符合现代生活，适合电商销售的凳子，希望该凳在结构上可以拆装、便于运输、方便使用与收纳。

4.2设计构思

凳子是由坐面与腿部构成，如何将坐面与腿部实现快速拆装，使凳子可以达到平板化包装？消费者买到该产品后，如何能够快速完成安装？消费者在使用凳子的时候如何实现快速收纳？如何满足中青年消费群对它的审美需求？此次设计的目标则是妥善的解决这些问题。

4.3产品设计

针对设计构思中需要解决的问题，笔者通过大量的设计草图，推敲凳子坐面与腿部关系的解决方案，最终确定以折叠功能的方式去实现，折叠功能既可以减少运输成本又可以方便使用时的收纳需求，折叠功能可以借助五金件的连接方式去实现，妥善解决腿部之间、腿部与凳面的折叠关系，通过大量的结构草图的推敲，一个全新的折叠圆凳设计（图3）孕育而生。该折叠圆凳造型设计简洁时尚，符合中青年消费群体的审美；结构具有折叠功能,通过凳面中心长螺丝五金作为转动轴,控制凳子腿部的旋转,并通过半圆坐板下方的碰珠五金件固定结构（图4）控制凳腿90度夹角,碰珠五金件的运用是实现结构固定的关键；凳面可搭配时尚的亚光质感的各色烤漆处理，凳面的色彩可以提供多种时尚色彩搭配，满足不同消费者的个性需求。材料采用中档价位榉木，配合长螺丝、子母合页、碰珠五金件,规则的造型适合批量化生产,折叠的功能便于运输与收纳。设计方案需要通过实物制作去实现，绘制生产工艺图纸，在家具配件市场选购相应的五金配件，通过实训室打样师的精确制作与完善，折叠圆凳实物得以落地。

4.4包装设计

折叠圆凳采用平板化包装（图5），可以大大降低运输成本，外包装采用5mm厚瓦楞纸盒，并开启直径5mm圆孔，可直观的看到产品座面的色彩，便于识别。内包装采用1mm厚白卡纸根据产品造型折叠并黏合而成，可以缓冲外部压力，减少运输过程的产品破损。折叠圆凳实物作品在第三届“龙”家具创意设计大赛终评获得专家评委一致认可，认为有效的解决了电商背景下的凳子折叠功能的实现，结构巧妙、造型新颖、色彩可选，可满足中青年电商消费者的个性需求，被评为专业组银奖。

5结语

家具电商的快速发展，对于家具企业的生产管理、产品设计、销售模式、物流、售后服务等提出了全新的要求，家具电商快速发展的核心是家具产品设计，家具产品的设计定位对于家具电商的销售起到关键作用，家具设计师应肩负责任，立足市场，在家具产品造型、功能、色彩、结构、材料、工艺定位好产品设计，开发出适合电商时代背景的创新家具产品。家具电商的发展应构建一个由销售体系、知识产权体系、供销体系、终端服务体系等组成的家具行业网络生态圈，实现多方的互利共赢。

作者:干珑 单位:顺德职业技术学院

参考文献：

[1]刘江娜,底敏.论我国中小企业的电子商务发展[J].科技风,2011,(02):77.

[2]]耿鑫,许柏鸣.各类家具电子商务平台的特征探析及比较[J].家具与室内装饰,2014,(05):11-13.

[3]沈华杰,柳翰,张华.基于电子商务渠道的家具产品设计策略初探[J].家具与室内装饰,2015,(05):20-21

电子产品的结构设计篇6

出生日期: 1967.04.17

电子邮件: ＊＊＊＊＊＊@mail.＊＊＊＊＊＊net

手机: 136＊＊＊＊＊＊＊＊

教育背景:

1984.9-1988.8 北京邮电大学

电子精密机械专业 学士学位

工作经历:

2005.3-2006.5 高级结构工程师

IP终端事业部 ＊＊电信（成都）公司

负责IPTV数字娱乐产品“Multimedia On Networks System”家用网络机顶盒 、“Personal Media Player”手持PMP（MP4）产品的外观结构设计、模具制造技术跟踪。工作职责包括提出产品外观和结构设计需求，协调和解决设计过程中面临的各种技术问题，对设计图纸进行审核和修改完善以确保五金模具、塑胶模具开模成功。

＊＊电信光通信分公司

负责“核心路由器（银河玉衡）”项目机柜结构设计，该项目是大唐电信科技股份有限公司与国防科技大学计算机学院共同承担的国家“863” 信息领域跨主题重大攻关课题，“中国高速信息示范网”项目。

负责“光交叉连接设备（OXC）和光分插复用设备（OADM）”项目的结构设计，担任结构课题组组长。该项目是大唐电信科技股份有限公司与清华大学共同承担的国家“863” 跨主题重大功关课题，“中国高速信息示范网”项目。

负责“基于SDH的多业务传送平台（MSTP）”产品的结构设计，在项目中具体完成产品结构总体方案，以及项目中的MSTP2.5Gb/s子架结构详细设计。

1988.8-1998.9 结构设计工程师/结构设计工程师

＊＊邮电部第五研究所助理

独立承担“准同步数字系列光电传输设备（PDH）”系列产品的结构设计，先后完成GD/MF34-53型、GD/MF34-54型、GD/MF34-55型、GD/MF34-56型、GD/MF34-57型、GD/MF34-58型、GD/MF34-59型等多种型号的产品，其中“GD/MF34-53型光电传输设备”，是邮电部第五研究所科研项目转化为产品并面向市场的首个产品。

参与小同轴电缆3600路载波通信系统科研项目，承担“无人站增音机设备”的结构设计任务。

职业特长:

具有近17年光通信产品和1年消费类数字娱乐产品的结构设计经验，在通信产品系统结构设计、多种类型结构零部件详细设计等方面具有长期的技术积累；对数字娱乐产品外观、时尚、结构设计特点以及发展趋势有一定的了解。

熟悉钣金、塑胶、切削加工、铝合金挤压等多种类型零部件的结构设计特点，有与协作制造工厂长期合作进行样机试制的经验，熟悉钣金成型、塑胶模具、机械加工等工艺过程。

熟悉国际国内通信行业的相关结构设计技术标准，擅长在标准化设计理念的指导下，进行各类通信设备的结构设计。

电子产品的结构设计篇7

0 前言

机电控制系统是制造业，特别是机械制造业顺利完成相关项目的重要基础和保障，而制造业的不断发展对机电控制系统的结构、性能和作业精度等提出了更高的要求，传统的机电控制系统已难以满足产业进一步发展的需求。在此背景下，如何在了解机电控制与自动控制系统内涵的基础上，加强对机电一体化产品的设计，已成为当前制造领域及有关专业人员需要着重开展的关键工作。

1 机电控制与自动控制系统概述

1.1 机电控制系统

机电控制系统是指，在无人参与的情况下，借助相关控制设备将设备机器按照事先预定的生产流程进行自动化设计，并采用全方位控制系统连接控制器与控制对象，从而完成规定的控制目标的系统。机电控制系统的核心，即控制，从技术角度来看，机电控制系统是通过借助传感检测、自动控制、伺服传动以及集电极、微电子等相关技术来达到对设备远程操控目的的综合性技术系统。从控制形式来看，机电控制系统主要以远程控制为主，即管理人员在异地或远程也能够借助计算机网络实现对相关机械设备的控制[1]。但需要说明的是，在远程控制过程中，若相关人员需要对系统的每个运行步骤进行控制，并在必要时实现随时干预，此时，机电控制系统的控制形式即为保持型远程控制，保持型远程控制更有利于实现设备的实施、精确控制。

1.2 自动控制系统

自动控制系统，即在控制器的控制下，使被控对象按照事先预定的原理实现自动规律性运行的系统。以控制内容为依据，可将自动控制系统划分为速度控制系统、高精度控制系统以及自诊断控制系统和自适应控制系统等。自动控制系统的核心技术主要体现在其自身的实用性方面，即通过协调机械和电器的各个部分从而确保其能够顺利、高效地完成预先设定的内容。

2 机电一体化设计的基本思路

现阶段，我国已成为世界制造业大国，而市场经济的不断发展和产业结构的逐渐调整使得业内对机电一体化产品设计、交易和运用的呼声越来越高。目前，机电一体化已成为了一门新的学科，其要求相关设计人员在对产品进行设计时，应对产品的功能、结构进行全面、系统的分析，并结合具体的分析结果设计出与理想预期相符合的机电一体化产品。从系统层面来看，应确保所设计的机电一体化系统兼具模块化、智能化、网络化以及微型化和人格化的特点，提高所设计系统的各项技术性能[2]。具体来说就是，通过将机械技术、自动控制技术和微电子技术等相关技术进行有机结合，并通过对各模块单元的合理配置，使系统能够实现所要求的各项功能。

3 机电一体化产品的设计方法

3.1 以电子线路取代机械控制机构

对传统的机电控制系统进行分析可知，其相关控制大都是以单一机械控制结构为依托的，对于机电一体化产品的设计，可引入电子线路对此种机械控制机构予以改进，从而改善系统整体的机械运行过程，获取预期的控制效果。具体方法如下：（1）采用可编程控制器或利用微型计算机，将电子线路与系统固有的机械控制结构有机结合；（2）引入变速机构、凸轮，使其代替系统中原有的插销板和步进开关等传统接触式控制器，从而完成电子线路对机械控制接口的取代，在简化机械结构的基础上，提高机电一体化产品的性能与质量。

3.2 电子与机械部分的有机整合

电子与机械部分的有机整合是机电一体化产品设计的另一主要方法。对机电一体化设计进行分析可知，设计过程中最为关键的步骤则为打破产品传统原有的设计模式，从而提高控制系统的控制精度和运行效率。但需要说明的是，一体化设计过程中，同产品本身相关的原理并未发生改动，而相关设计也只是为了提高产品自身的质量和性能，即实现电子技术和机械技术的有机整合，使二者成为不可分割的整体，共同完成相关控制工作。以电液比例控制系统为例，可将液压阀同比例电磁铁进行整合，使二者共同构成一体化比例阀，而这一整合设计的设计理念便是机电产品的一体化设计理念[3]。

3.3 相关功能模块的整合

在对机电一体化产品进行设计时，采取相对简单的机械构件与电子线路整合方法若不能达到预期设计效果，相关设计人员还应对系统的各个功能模块予以整合，从而在确保各模块功能得以顺利实现的基础上，使各模块共同构成一体化的机电系统。例如，数控车床采用的便是各部分功能模块相整合的设计方式。首先，应对可供车床使用的专用数控装置以及伺服驱动装置和其他相关机械装置的种类、功能进行明确和划分，并予以采购；其次，将所采购的各部分模块装置进行整合，最终设计出集各个功能模块于一体的数控车床，确保其相关切削任务的顺利完成。由此，各部分功能模块通过整合既能够确保机电一体化产品的质量，同时，又能够节省设备生产费用，有效提高了机电一体化产品的技术经济性。

4 结论

本文通过对机电控制系统与自动控制系统的相关概念进行阐述和分析，并结合机电一体化系统设计的基本思路，分别从以电子线路取代机械控制机构、电子与机械部分的有机整合和相关功能模块的整合等方面对机电一体化产品的设计方法做出了系统探究。研究结果表明，通过机电一体化设计，能够有效提高机电控制系统和自动控制系统的整合效果与控制精度，对于提高系统作业效率和促进制造产业的健康、稳定发展具有重要的作用和意义。

参考文献：

电子产品的结构设计篇8

1 引言

人类的一切文明都是设计的产物。工程产品设计就是利用科学研究得到的原理,发明现实世界里还没有的人造装置,以满足人类在生活和生产中的各种各样的需求,从而创造出更美好的新世界。文学家雨果曾说过“想象是伟大的潜水者。”[1,2]创作新的作品需要想象,同样科学技术研究也需要创新性的想象与想象力培养。中国的大学教育传统上以文学和政论为主,强调修身、齐家、治国平天下[3]。近代以来,西方的以分析精神为代表的现代科学教育进入中国,并且已成为理工农医科学教育的核心[4]。根据中国教育的长期教育历史和目前建设创新型国家的要求,当前有必要强调创新教育。前文从产品设计、想象与想象力和想象力培养三个方面着重讨论了想象力在产品创新设计中作用[5]。表1列出的是发明家所需具备的主要素质[6],由数据可见,想象力和坚持性是迈向成功的两个主要素质,因此,在科技人才的培养方面应注重这两方面能力的锻炼。只有不断地在学习和工作中,主动地学习想象的方法,积极想象新的功能、原理和结构,才能更好地设计新产品。

机械产品、机电产品的设计也需要培养设计者的想象力,可以说,没有想象,就没有创造,只会是骥尾之蝇,亦步亦趋的步人后尘。我国政府倡导建设创新型国家,在一些领域要与国际先进水平并驾齐驱,这需要科技工作者与技术工人的共同努力。在新产品的创造过程中,需要设计者创新性的构思新产品、技术工程师设计新产品和制造工艺以及技术工人加工新产品。工人从事产品制造加工,技术人员从事产品设计和加工工艺编制,科学技术工作者从事产品创新思路研究与产品原型研制。想象力与坚韧不拔是创新工作者应注重培养和训练的优秀素质。本文拟讨论从事机电产品创新所需要注意的几个问题。

2 功能设计的想象

产品是指生产出来的物品,对人类具有一定的功能。“顾客购买的不是产品本身,而是产品所具有的功能。”社会上流通的产品对其生产厂商是获得经济效益的产品,而对使用者来说,他人提供的产品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾对工具论作了阐述,与机械工业化革命相对应,工具论对机械工业革命、电气化工业革命、信息化工业革命和生物技术革命都产生了显著的作用。笛卡儿提出数学描述的方法论,后来牛顿、达尔文和哥白尼等分别提出了自然科学不同学科的基本原理。机械产品设计依据机械原理,1970年德国科学界提出的功能原理的产品设计,特别注重功能原理解。功能是产品购买者购买商品的原因,因此产品的设计就是实现某些产品功能。

在人类社会的前期发展过程中,工程科学一直沿用师傅带徒弟的方式传承手工技艺,有的的技艺还是家族传递下来,由于战争等灾难因素,其中有的技术已经失传。近代科学以伽利略为其开端的代表人物,将数学原理用于物理知识的表达和分析,开启了近代工程科学。另一方面,知识的传播也由学校完成,高等教育蓬勃发展,形成机械、电气、土木、化工、计算机、信息和生物组成的现代工程科学体系。机械工程的历史悠久,而且其原理知识渗透到各个工程技术领域,并没有随新型工程技术的发展而消亡,而是成为工程产品设计的基础。例:现代的航天工业、生命技术和核能工业都离不开机械工程知识的支持。机械产品与信息科学、生命科学的结合,出现了数控加工机床、机器人和靶向药物等一系列技术产品,人类的制造能力大幅度提高。近年来,随着数字化设计和协同设计技术的发展,人们设计新产品的能力也将得到显著提高,计算分析软件包的开发与使用,必将对产品设计的方式和方法产生巨大影响,新产品的设计周期将大大缩短。

要设计出新的产品,就是设计出新的功能或功能组合。要实现产品的创新设计就是要在设计初始阶段想象出新的功能或功能组合,向用户提供新的功能。一般常用的想象方式是通过市场调研或用户反馈的意见,提出产品功能的改进,新的产品功能很多是根据使用者需要而想象出来的。革命性的系列化产品都是依据新的科学原理,或变换原理或变换结构所想象出来的。例,从双卡收录机到卡式随身听,再到电子技术的MP4,前者使用相同的磁记录原理,但变换了结构与功能组合,获得了便携的功能。后者采用新的磁记录原理,利用巨磁阻效应设计出新的技术手段,实现播放声音和图像媒体的功能。

功能设计有分解和综合方法,原理设计有集成、转用和逆向等方法。产品的功能创新设计不一定是设计出前所未有的产品,随着各个领域知识的融合和技术革命,很多产品的设计采用新的知识原理来更换以前产品所采用的原理,获得更低的成本、更方便的制造或使用。

功能设计的创新过程中需要形象,例如人类想象出了飞机、电视机和收音机等,在设计这些产品前,人们就已经幻想象鸟一样飞行,千里眼和顺风耳,在古代的小说中就有这样的文学想象,后来的技术革命用技术手段实现了人们以前的想象。要实现对新功能产品的想象,就必须解决其依托的核心功能原理,例如流体力学原理、无线信号传递等原理。物理原理、化学原理和生物原理是设计新型产品的基础知识,近200年来,人们主动采用各种基本原理设计出许多种新产品,而且这一趋势仍将继续下去。

3 原理设计的想象

设计产品需要依据一定的功能原理,功能原理的创新就非常重要,机械原理知识仅仅是机械产品原理设计的基础。有时很复杂的机械产品,如果用电子控制技术来实现,其结构就非常简单。例上面所述的随身听。机械科学的原理并不多,常用的有杠杆、滑轮、啮合传动、摩擦传动、滚动支承、滑动支承、电磁支承、凸轮、连杆、螺旋等十几种。常用的电子原理有加、减、乘、除、微分、积分、反馈等。现在基本的机械元件和电子元件都已有基本的单元销售,已有专业化生产厂家生产这些标准化的元器件。复杂机电产品的设计并不是将机电单元简单的堆砌在一起,而是有机的组合、有目的的组合基本单元,来实现其使用功能。

产品的制造工艺原理也十分重要,它们决定了产品设计是否可以物化、是否可行。常用的机械产品的加工工艺有车、铣、磨、刨、镗、铸造、焊接、热处理,新的加工工艺有电子束焊接、激光表面处理、离子注入、化学气相沉积、物理气相沉积、腐蚀、键合等等,这些加工工艺都已在机械产品加工中得到广泛应用。利用新的物理、化学或生物原理来发明新的机械产品或电子产品的加工工艺,这是目前和今后发展的方向之一。在知识教学中,更应培养学生的触类旁通、获取知识的能力。

现代的机电产品,在构思整体设计时就要分析其功能原理形态矩阵,比较优化得到最优的技术原理方案,并且择善而从地详细分析最佳方案。设计原理的选择,不仅要考虑技术的先进性,还要分析其成本、环境的友好性和可持续发展的前景。对产品功能原理的优化软件在近20年时间内得到了很大发展,例:TRIZ等。但,产品的成本分析和环境友好性分析仍无相应的设计软件,这也是今后的发展方向之一。

随着数字化设计、虚拟加工和虚拟装配技术的发展,例:Unigraphics软件包,机械产品的设计和制造过程也发生了很大变化,运用虚拟软件设计来设计和制造产品的成本比试样产品的制造,成本大大降低。数字设计、数字制造和数字管理技术的发展,依托于信息技术,对机械工业已经产生了变革性的影响。协同设计、协同制造和协同管理技术在最近几年仍然会得到快速的发展。机电产品的原理设计有集成、转用和逆向等方法。例如汽车内燃机集成了连杆传动、轴承支承、凸轮传动等。冲压机和汽车发动机就是曲柄滑块机构的转用。鞋底防滑花纹的设计是摩擦学中理论应用的反问题。

4 结构设计的想象

要将设计原理实体化,获取设计者设计的产品功能,就必须进行产品的结构设计。常用的结构设计方法有放大、缩小、转用和变结构等。在机械系统的结构设计方面,俄罗斯的学者非常重视,而德国和日本的学者重视原理的设计和设计方法。我国的机械产品设计在1978年以前学习俄罗斯的结构设计,在80年代学习德国的功能设计理念、日本的二次设计方法。结构设计中常用的零件结构已经标准化。

从1960年来人们研究的仿生设计思路,为结构设计者提供了一条途径。基于流体力学的飞机结构设计,基于固体力学的齿轮和滚动轴承设计,基于动量守恒原理的喷气机设计,基于光学的鹰眼、蛙眼设计,基于红外原理的制导设计等等。在固体材料结构方面有仿生陶瓷、仿生的复合材料,多层涂层设计模仿竹、海螺壳等结构,今后在有机材料的设计方面人们更加依赖于对自然材料的仿生。

结构的标准化、新材料的开发与应用将对机械结构的设计产生重大影响。前人的石器时代、青铜时代、铁器时代和半导体时代以及今后的生物材料时代,都已经对产品的设计原理、设计方法产生了巨大影响,而且产品的结构也发生了很大变化。例:古代利用细绳作为锯子,今天利用合金材料和电力驱动的电锯,今后的激光切割等。新的原理、新的方法和新材料决定了那个时代的产品的技术含量和经济效益。

现代机电系统向复杂化和微纳化两个方向发展。复杂机电产品集成了机械原理、电路原理和控制原理等。例如,盾构机械和大飞机等,复杂机电产品的结构比简单机械要复杂100～10000倍,因此其设计制造是一个国家的机电产品设计制造能力的集中体现。复杂机电产品的设计过程中一般都采用数字化协同设计的组织方式,充分发挥各个设计单位的优势,团队的协作有助于缩短设计周期、提高设计效率和优化产品的性能。我国的机械工程教学中过分强调单元课程的学习,可喜的是近来组织机械设计大奖赛的竞赛,这有助于培养设计复杂机电产品的能力。

微纳机电产品,以微纳微型、微纳传感器和芯片等技术为代表,在近10年内取得了一系列突破。化学原理和生物原理也逐渐应用到这类微纳机械产品的设计,例如生物传感器和生物芯片等。未来的机械应该是生物机械,传统的机械原理、机械设计和机械制造技术都日臻成熟,21世纪的机械是生物机械,这一点上大多数人已有共识。我们现在大学里培养的人才,今后的21世纪的机电产品创新必定依靠现在的青年人,因此有必要开设系统论、生物原理等课程,这一点仍有欠缺,也未达成共识,作者认为应从未来机械发展的高度,布局现在的机电产品设计人才的知识结构,以利于他们今后更有创造性、更好地创造出新的产品。

关于微纳机电产品的设计,目前有两种技术路线。其一,是将以前的机构、机械结构和电子元器件缩小,在微米级加工微型齿轮、连杆和轴承等。另一种思路是抛弃传统的机械原理和机械零件设计,依据生物物理和生物化学的基本原理来构造微纳系统,例如仿葵花的转动机械等。作者认为第二种思路是更好的,因为机械原理和零件的设计应该随时俱进,不应保守的依据毫米级的机械原理和零件,而应该结合生物科学的发展,将生物物理和生物化学与机械科学结合起来,创造出更多更好的微纳机械系统。

5 结语

(1)功能、原理和结构的思路是德国科学家提出的别具一格的产品设计整体框架,本文从功能、原理和结构三方面再次讨论产品创新设计中“想象力”的作用。

(2)未来机电产品的发展向复杂化和微纳化两个方向发展,今天我们在本科教育阶段应该缩减单元知识的教学,增加系统论和生物原理的知识传授。

(3)对于研究生的创新能力培养,学生的课题研究不应竭泽而渔,而应结合研究生的论文主题,在讨论课上各抒己见,培养同学的提出问题、分析问题、解决问题和总结问题的能力。

参考文献

[1] 吴国盛.科学的历程[M](上册,下册).长沙:湖南科学技术出版社,1995.

[2] 维娜 艾莉著,刘民慧等译.知识的进化[M].珠海:珠海出版社,1998.

[3] 曲士培.中国大学教育发展史[M].北京:北京大学出版社,2006.

[4] 戴本博,张法琨.外国教育史[M].(上册,中册,下册).北京:人民教育出版社,1989.

电子产品的结构设计篇9

引言

出于市场多样化及我所项目种类多、批量小特点的考虑，传统先设计零件，再逐步装配的设计方法，由于其数据不具有关联性、设计修改不便、多次修改容易引起干涉等诸多弊端，已不能够满足需求。本文所介绍的自顶向下设计（Top-Dowm Design）方法以设计结果为导向，从整体的概念设计出发，按照产品的层次结构逐级细化，最终落实到每个细小零件的设计，设计过程遵循人的思维方式，随着设计师的设计意图由粗入精，产品也实现由抽象到具体的转变。设计中以骨架模型为数据传递载体，数据关联性强，修改方便。

1 自顶向下设计方法（Top-Dowm Design）

与传统自底向上的设计方法相比，自顶向下设计方法在设计思维上有着本质的区别。传统从零件设计、装配，最后完成整机设计的方法，设计过程中零部件之间只存在简单的装配关系，不存在设计参数的关联，产品结构比较复杂时，容易出现互相干涉的情况。零件装配操作繁琐，经过多次反复修改才能得到满意的结果，设计效率低下。自顶向下设计是一种以概念设计为起点，逐步细化的产品设计方法。产品设计是一个逐步细化的渐进过程，一般包括概念设计、布局设计、层次结构设计、详细设计等，首先从产品的外形出发对整体进行结构建模，然后根据零部件之间的配合关系拆画出各级零部件的模型，最终完成产品设计。二者相比，自顶向下的设计方法优势明显：

（1）该设计方法符合产品开发过程和设计者的构思过程，设计中首先考虑产品要实现的功能和最终的外形，其次根据功能和外形构建结构要素，有利于把握结构和功能的协调统一。

（2）设计修改方便，顶层设计信息与底层零件存在数据关联，顶层设计发生变更时可自动传递给底层零件。

（3）便于多子系统并行设计。顶层骨架模型和各子骨架模型集成了产品的关键约束、连接关系，各子系统的设计信息均由本层骨架模型传递，便于团队协作和资源优化配置。

（4）便于实现产品系列化设计。同系列产品往往风格一致，结构类似。完成基本型产品的设计后，通过修改其顶层骨架模型，可以实现同类产品的快速设计。

Pro/ENGINEER软件为产品设计提供了一个整体化、关联性的设计平台，可以完美实现自顶向下的设计。

2 某型电子仪器的设计过程

2.1 某型电子仪器的外形设计

根据设计要求，仪器外形尺寸为426mm（宽）×221.5mm（高）×160mm（深），选用10.4寸液晶屏幕。设计初期，根据外形尺寸及前、后面板特征分布要求确定关键尺寸和位置，给出外形的初步模型。然后按照硬件初步布局要求，由外观设计工程师确定仪器外观模型。

2.2 骨架模型建立

根据设计要求，仪器结构由前、后壳、内部硬件等组成。充分考虑机箱的可靠性、环境适应性及可维修性等方面的需求，确定机箱内部的大体框架结构。考虑到内部电路板及电源的散热及电磁屏蔽需求，对风道进行合理的规划，选择合适的风机进行风冷散热。对电源及电路板上有电磁屏蔽需求的部分加装金属壳体进行隔离，以免造成干扰。整机结构层次如图2所示。

骨架模型用来表达设计意图，是一个3D的参数化布局，包含了整机主要的尺寸参数和零部件的位置及空间设计信息，一般由基准点、基准面、坐标系、曲面等组成。根据整机的结构层次规划，把各级装配中需要用到的曲面、曲线等外形信息及基准面、坐标系等位置信息作为共享数据纳入到骨架模型中。鉴于整机结构不是特别复杂，建模数据量不是太大，本例只建立整机骨架模型，所有零部件都以该骨架模型为参照。

2.3 整机结构详细建模

整机建模中两种方法最为常用，一是几何+复制几何的方法，二是合并/继承的方法。两种方法均能实现骨架模型到零部件的数据共享，但特点及应用场合略有不同。几何是跟复制几何配合使用的，几何可以将骨架模型中的几个几何特征收集起来，作为一个整体提供给目标零件进行共享。复制几何是使用在目标零件上的，可以把骨架模型中的几何复制到零件中来，作为建模的参照和基础。合并继承可以把骨架模型中所有的几何特征复制过来，但不能单独选择某个特征。

本例中大部分曲面造型主要体现在前壳、后壳、把手三大模块，该三部分的外形、安装位置均由骨架模型控制，详细设计中通过合并继承把骨架模型复制过来作为设计参照及曲面采集的数据源。而其余按键、旋钮、探头接口等的详细设计中，通过复制几何从骨架模型中把各自的位置及形状特征复制出来，作为局部造型的基础。设计结果如图4所示。

3 自顶向下设计在系列化中的应用

产品开发中，若每种产品都单独研发，同类产品之间不统一规划、互相借鉴，不仅费时费力，设计效率低，而且类似的产品不能做成同样的风格，无法形成自己的品牌。同类产品，一般来说原理和硬件结构类似，外观风格一致。我所同类课题，往往有系列化需求，不同型号整机，除了技术指标上的不同，区别主要体现在整C结构形式、外形尺寸、屏幕大小等方面。系列化产品的开发中，可以通过修改基型产品骨架模型，实现同类产品的快速设计。

如同图5、6为我所在图4整机基础上开发的两款产品，该三款产品外形相似，细节处却各有不同。图5与图4相比选用了更大的屏幕（12.1寸宽屏），选用了不同造型的把手。图6机头沿用了图4的风格，高度增加了1U，屏幕也换成了更大的12.1寸方屏，整机形式由便携式改成了台式机。图5整机在图4骨架模型的基础上，通过修改屏幕、按键及把手的特征信息，形成新的骨架模型，设计过程继承了大部分已有信息，大幅提高了设计效率。图6整机在图4骨架模型的基础上，通过修改前壳外形尺寸、按键及屏幕特征，形成自己的骨架模型，详细设计中，只从骨架模型中共享前壳特征，机箱外形及内部结构配合前壳外形，根据相关标准进行单独设计，形成全新的台式机产品。以上两例产品的开发中，通过采用自顶向下的设计方法，不仅最大限度实现了数据共享，形成了类似的设计风格，而且极大地提高了设计效率，缩短了开发周期，充分体现了自顶向下设计方法在系列化产品开发中的优势。

4 结束语

基于Pro/E的自顶向下设计方法已在企业得到了广泛应用，软件提供的建模工具和多种数据共享方法，能够很好的满足产品开发需求。我所相似产品之间借用、互相组装等数据共享现象很常见，系列化要求较多，通过修改骨架模型实现系列化产品设计的方法，不仅能够明显提高设计效率，而且能够保证系列产品的相同风格，对产品开发及品牌塑造有重要意义。

参考文献：

[1]徐国斌.Pro/Engineer Wildfire在企业的实施和应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

电子产品的结构设计篇10

1 引言

随着国民经济的持续发展，对能源工业和电力工业的发展提出了新的要求。根据国家中长期规划，到2020年，我国电源装机容量至少要在现有5亿千瓦的基础上再翻一番，达到10-12亿千瓦，为满足我国未来电力需求快速增长的需要，迫切需要通过自主创新，提高电力系统的供电能力。根据我国“西电东送、南北互供、全国联网”的发展战略，我国远距离输电将实现电能的经济性和合理性。

在高压电网中，直流输电一般应用在一定距离、一定规模的电力外送中，在今后的电网发展中将受到越来越多的关注[1-4]。 随着电力大规模流动的距离逐渐加大，现有的± 500kV、±800kV直流输电将无法满足电力系统的要求，“十二五”期间，我国电力需求将继续保持快速增长势头，将投资新建±1100kV特高压直流复合绝缘子输电线路，全面提升电网的资源配置能力和装配制造水平。在高压输电线路中，大量使用的悬式绝缘子多采用瓷和玻璃材料，但如果在电压等级更高，污秽问题比较严重的高压直流输电工程中使用，将会造成绝缘子串长度过长、重量过大、塔窗尺寸大，防污能力差，运行维护难，危害电网安全等问题，这就必须要研制一种适合±1100kV特高压直流输电线使用的复合绝缘子。

2 概述

±1100kV直流复合绝缘子作为输电网架的一种电力设备，属于“新材料”技术领域，复合绝缘子主要由芯棒、伞裙和外护套、金属端头等部件组成。芯棒主要承受机械负荷及起内绝缘作用，伞裙和护套承担外绝缘，且起保护芯棒免受大气侵蚀作用，金属端头传递机械负荷和链接导线。

针对±1100kV直流棒形悬式复合绝缘子所要求承受的电气和机械负荷，结合国内±800kV直流复合绝缘子的设计、生产和运行经验，从满足产品的技术要求着手，确定产品的结构高度、绝缘距离、爬电距离，对芯棒的外套材料及结构进行了系统分析与选择，对产品的金具、伞裙结构和均压环进行了设计[5-8]。

3 产品尺寸参数的确定

我公司±800kV直流系列复合绝缘子已在国内向～上线工程、锦～苏线工程、哈～郑线工程、糯扎度送广东等工程中得到了广泛的应用，产品运行情况良好。±1100kV特高压直流复合绝缘子与±800kV复合绝缘子的技术有许多相同和不同之处，其产品结构形式基本相同，产品均由金具、芯棒、伞裙材料、均压环几个基本部分组成，但由于使用产品使用环境不同，±1100kV直流复合绝缘子所需要承受的电气性能及机械性能会更高，根据±1100kV直流西电东送线路运行特点，其产品的直流1min湿耐受电压不小于+1250kV、雷电冲击耐受电压不小于+4950kV、湿操作冲击耐受电压不小于+2500kV、可见电晕电压不小于+1291kV，产品高吨位机械负荷在840kN～1200kN。根据该电气特性要求及产品机械性能，通过计算和设计，确立了±1100kV直流棒形悬式复合绝缘子的单节及双节产品图样及尺寸参数，单节产品图样见图1、尺寸参数见表1，双节产品图样见图2、尺寸参数见表2。

4 芯棒材质和直径选择

芯棒在复合绝缘子中既承受机械负荷，又是产品的内绝缘组成部分，为此特选用高温耐酸型芯棒，玻璃纤维是无碱、耐酸的，采用ECR改性型，通过了96小时67%额定负荷的耐酸试验，芯棒抗拉强度大于1100MPa，我公司根据多年特高压复合绝缘子生产经验及压接式金属端头强度，对芯棒直径进行了计算和选择，具体选用及校核见表3：

由此可见，额定荷载为160kN、240kN选用28mm芯棒，300kN选用30mm芯棒，420kN选用34mm芯棒，550kN选用40mm芯棒，840kN 50mm芯棒，1000kN、1200kN选用60mm芯棒完全能满足产品额定机械强度的要求[9]。

经国内外资料参考，选用环氧玻璃纤维引拔棒是切实可行的，其强度可以长期不受酸的腐蚀影响，而且还可满足15min染色渗透试验和100h的水扩散试验及96小时耐酸试验的要求。

5 金具连接形式及结构设计

5.1 连接结构形式

±1100kV特高压直流线路用复合绝缘子，结构形式分为单节和双节两种，单节产品端部金具的连接型式为环-环，双节产品端部金具两端为环-环，中间连接方式为脚球-帽窝。单节产品环型标记分别为21、25、32、42、42、84、100；双节产品环型标记与单节相同，中间连接方式脚球-帽窝，连接标记分别为20、20、24、28、32、36。

5.2 防腐锌环设计

直流绝缘子的金属附件存在电解腐蚀问题，电解腐蚀是由于在直流电压作用下电流沿绝缘子表面泄露引起的，当直流绝缘子污秽受潮越严重，泄露电流也随表面电导的增大而增大，绝缘子的金属附件电解腐蚀的情况也就越严重。根据实际运行情况观察，电解腐蚀一般发生在正极性情况下，正极导线上的复合绝缘子的电解腐蚀一般发生在脚球端金属附件上。而负极性导线上的复合绝缘子的电解腐蚀一般发生在帽窝端金属附件上。根据上述情况，±1100kV系列直流复合绝缘子不管是脚球金属附件还是帽窝金属附件，均在其金具端部高温胶密封处熔铸了一只锌环，锌环采用半包胶方式，锌的纯度为99.99%，±1000kV/160kN～1200kN锌环的总重量均不小于128g，外露部位的重量超过50g；锌环的厚度为6mm。如图3所示。

5.3 机械强度设计

复合绝缘子金具连接方式有多种多样，其中尤以压接工艺被广泛应用。压接工艺是利用大吨位的压接机将径向挤压力作用在端部金具上，使金具产生一定的塑性变形紧抱在芯棒端部，在金具与芯棒的接触面上产生一定的预压应力，当复合绝缘子承受负荷时，此压应力转变成轴向摩擦力而承载，从而增强端部连接结构的可靠性，该工艺加工简单、强度分散性小、可靠性高，在国内属领先水平。压接式工艺机械强度经过10多年发展有了更大提高，为了保证复合绝缘子长期机械性能满足运行可靠性的要求，金具连接采用压接式结构，金具端部与芯棒连接处设计成球面防放电型，在注射前，对金具胶料充填处表面作打毛、涂胶、预烘处理，确保胶料与金具的粘接牢固，达到整体密封的效果[10]。连接金具采用40Cr材料通过锻造加工工艺制成，消除铸造工艺存在的夹渣、缩松、裂纹等缺陷，使工件既有稳定的硬度，又具有良好的塑性效果，提高金具压延性，使压接稳定性更好，在确定合理的压接参数后，各吨位产品金具与芯棒压接表面积保证达到金具破坏极限下不过压伤棒，具体各规格产品表面积设计及破坏强度值见表4。

6 伞裙材料及结构

6.1 伞裙材料

目前，国际上在高压复合绝缘子上应用的外套材料有乙烯基醋酸（EVA）、环氧（EP）树脂，乙丙橡胶（EPR）、硅橡胶（SIR）以及它们间的一些混合材料（ALLOY）。国内使用的都是硅橡胶，对照国外运行经验，硅橡胶作为复合绝缘子的伞裙护套材料，是其具有较高的抵抗力、优良的耐气候、耐臭氧老化和高水平的绝缘能力等优良电气性能的主要原因，另外，它还可以在-50℃～+80℃下长期工作，其制品憎水性强，且具有恢复性和迁移性的特点。

±1100kV直流复合绝缘子硅橡胶原材料采用进口D4为原料的复合硅橡胶，使硅橡胶制成的伞裙材料具有优异的抗紫线、耐老化性能；采用经过表面处理过有疏水性的白炭黑。提高白炭黑和硅橡胶亲合能力，利于硅橡胶对其的包裹及硫化胶疏水性的提高。氢氧化铝微粒采用进口硅烷偶联剂处理，表面羟基在高温下可引起硅氧键的断裂，使其由亲水性变成憎水性，与硅氧烷分子的相溶性更好，分散性更加均匀，阻燃性最优，同时耐老化、耐紫外线性能也更好[11-12]。该材料制成的复合绝缘子伞裙机电性能均高于IEC标准、国家标准及行业标准要求。

6.2 伞裙结构

为确保复合绝缘子爬电距离的有效，提高对污秽的自洁能力。伞形结构是否合理至关重要。伞裙形状优化设计原则是沿空气的击穿强度约大于复合硅橡胶与空气界面的击穿强度，否则爬电距离易被短接。伞裙形状设计实际上是外绝缘配合，±1100kV直流复合绝缘子伞形采用W型（五伞形组合），提高产品外绝缘的电气性能。伞形结构形式见图4。

通过对W型五伞结构（一大一小一中一小一大伞组合）和U型四伞结构（一大二小伞组合）、V型三伞结构（一大一小组合）、双U型七伞结构（一大二小一中二小一大伞组合）等伞形的复合绝缘子的设计参数以及耐压性能试验结果进行对比，结果表明W型五伞结构的复合绝缘子既符合高压输电的电场理论，又能满足高海拔、覆冰（雪）地区输电工程的实际应用，对比情况见表5。

注：表格中伞形结构图中的L1代表绝缘高度，d1、d2、d3、d4、d5、d6分别代表每段棱端间隙距离，虚线部分代表沿面爬电距离。W型五伞结构、双U型七伞结构、V型三伞结构的沿面放电电压和棱端间隙放电电压均以U型四伞结构的沿面放电电压和棱端间隙放电电压作参考基准。

通过伞裙结构分析，±1100kV特高压交流绝缘子产品投标的复合绝缘子均采用W型五伞结构，具有耐冰闪、耐雨闪、耐雾闪、耐污性好、不易闪络、沿面放电电压高等突出优点。

7 均压环

复合绝缘子的结构与传统的瓷绝缘子串相比有很大的差别，仅上、下两端有金属端头，而且尺寸不大，端头和中间绝缘体一起构成的主电容远小于瓷绝缘子串的主电容。因此，复合绝缘子的电场分布极不均匀，尤其是在高电位一侧会出现强场区。如果最大场强超过了空气的击穿场强，就会发生电晕放电导致能量损失和无线电干扰，甚至导致绝缘子的损坏。为了使复合绝缘子的电位分布均匀，提高绝缘利用率，减缓电晕切割对复合绝缘子的影响，对±1000kV直流复合绝缘子采用圆形金属保护环来改善电场分布及引弧作用。

复合绝缘子均压环采用铝合金制成，复合绝缘子上、下端各装一只均压环，我们在高压端设计了一种大、小均压环结构，低压端采用封闭式结构，分别屏蔽高、低压端的电场，从而更加有效地改善绝缘子的电位分布，有效减少闪络、防止鸟害及冰雪的侵袭[13-15]。

我们对±1100kV直流复合绝缘子加装均压环后在杆塔上的情况进行有限元三维电场分布仿真计算，结果表明：带大、小均压环时，小均压环形成的低场强区，可有效的改善复合绝缘子硅橡胶与金具连接处的电场分布，大均压环形成的低场强区，又使小均压环外侧电场得到了有效的屏蔽，对保护金属附件、芯棒及伞套不被电弧灼伤，防止绝缘子金具端面电晕，硅橡胶护套电蚀具有重要作用，对提高产品运行可靠十分有利。

8 结论

我国能源集中在中西部地区，电能消耗集中在中西部地区，能源分布的不均衡决定了以后我国±1100kV特高压远距离输电的必然趋势。针对以上情况，结合±800kV直流复合绝缘子的设计研发经验，现设计出±1100kV直流棒形悬式复合绝缘子，其结构形式及材料选用均能满足绝缘子技术条件要求，±1100kV直流棒形悬式复合绝缘子的设计与应用，将全面提升电网的资源配置能力和装配制造水平。

参考文献

[1] 苏宏田，齐旭，吴云.我国特高压直流输电市场需求研究[J].电网技术，2005，29（24）：1-4.

[2] 胡学浩，丁功扬.全国电网互联中采用高压直流输电方式时国外经验之借鉴[J].电网技术，1998，22（5）：64-67，70.

[3] 周小谦.我国“西电东送”的发展历史、规划和实施[J].电网技术，2003，27（5）：1-5，36.

[4] 袁清云.特高压直流输电技术现状及在我国的应用前景[J].电网技术，2005，29（14）：1-3.

[5] 张文亮.复合绝缘子在±800kV特高压直流工程中的应用研究[J].电网技术.2006（12）.

[6] 舒印彪，刘泽洪，高理迎，王绍武.±800kV6400MW特高压直流输电工程设计[J].电网技术.2006（01）.

[7] 腾国利，魏宁，徐礼贤.±800kV特高压直流棒形悬式复合绝缘子的研制[J].电网技术.2006（12）

[8] 张端峰，刘云鹏，邵士雯.±800kV特高压直流复合绝缘子电场有限元分析[J].华东电力.2011（07）.

[9] 袁骏.特高压线路用复合绝缘子的机械性能[J].电网技术.2006（12）.

[10] 丁今玲.棒形悬式复合绝缘子金属附件连接区机械性能的研究[J].电磁避雷器.2006（01）.

[11] 姚喜年，陈林山.复合绝缘子伞裙配方设计中的几个问题及解决方法[J].电磁避雷器.2003（03）.

[12] 刘铁桥，何发亮.高压线路用复合绝缘子硅橡胶伞裙护套性能优化[J].电磁避雷器.2012（03）.

电子产品的结构设计篇11

一、引言

教职成[2011]9号文《教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见》指出，要以科学定位为立足点，优化职业教育层次结构，构建现代职业教育体系，树立系统培养的理念，坚持就业导向，明确人才培养规格、梯次和结构，明确高等职业学校定位，促进学生全面发展，重点培养高端技能型人才。作为一所以建设类专业为主的高职院校，我院以服务区域经济和建设行业发展需求为己任，探索“依托行业，校企合作、工学结合”的人才培养模式，紧贴人才市场需求，铸造建筑特色的专业品牌。作为广东省第一大支柱产业，电子与信息技术产值连年提高，其中智能建筑电子产品市场需求旺盛，对楼宇智能化电子产品设计开发、生产、维修、技术服务人才的培养提出需求。这就要求我们以“工学结合”理念为指导，面向行业就业，对社会人才需求进行调研，科学定位专业人才培养规格，合理选择人才培养模式，改革课程体系，配备实践教学条件和教学团队，从而构建适合建筑行业需要的应用电子技术专业人才培养体系。

二、专业人才培养体系构建的指导思想

专业人才培养体系的构建需要从应用电子技术专业人才市场调研出发，根据岗位定位人才培养目标和规格，选择合理的人才培养模式，从而为人才培养体系的构建做好准备。

1.专业定位。在建筑行业，一方面智能家居市场需求旺盛，产品蓬勃发展，另一方面工程应用领域产品的技术性能尚处于开发改良阶段，调研表明毕业生主要去向在电子产品设计、样机制作、调试维修、生产线产品制程技术指导、质量成本控制等岗位。依据“工学结合”关于职业教育能力目标培养的理念，针对这些专业工作岗位，将其工作过程归纳出典型工作任务，主要包括：产品方案选择、电路原理设计、控制编程、电子线路制作、调试、测试、文件编写等。因此应用电子技术专业人才培养方案规定要面向智能建筑电子产品设计与生产应用第一线，培养从事产品设计、生产、维修和技术服务工作，具有扎实的电子电路基础理论知识和分析能力，具有电子线路设计与产品制作工艺实践能力，能够胜任智能建筑电子产品的工程应用、安装调试、维修等工作的高素质技能型专门人才。

2.人才培养模式。人才培养模式是为了实现培养目标，在培养过程中采取的构造样式和运行方式，包括专业设置、课程体系、教学设计和教育方法等方面。作为建筑行业的应用电子技术专业人才培养，我们采用“411”模式，即第1～4学期完成支撑专业核心能力的理论基础知识的学习和各专项技能的训练，第5学期通过生产实习、智能建筑电子产品设计与制作、专业证书考证训练等综合课程形成专业能力、方法能力和社会能力；第6学期到企业顶岗实习，完成职业素养的全面形成。在人才培养的各个环节当中，从实际工作岗位出发，理论知识够用为度，重视理论前沿新知识的传授和技术的拓展，实践技能培养方面构建虚拟真实的岗位工作环境，通过真实项目设计教学内容，运用行动导向教学方法，使得电子产品的设计、制作、维修、技术服务等能力逐步形成。

三、人才培养体系的构建

明确专业定位和专业人才培养模式之后，我们重点从改革课程教学体系、设置实践教学环境、教学团队建设等方面构建人才培养体系，完善应用电子技术专业“工学结合”人才培养模式的内涵。

1.课程教学体系的改革。根据专业设置，结合往届毕业生顶岗实习反馈信息，以及各类电子设计大赛和技能竞赛情况，我们认为需要提高学生在电子产品装配工艺、质量检测、成本控制方面的能力，加强PCB制造方面的动手操作能力，了解SMT技术工艺，因此结合专业定位和企业岗位实际调研制订课程体系改革重点：在专业课程中设置针对电路分析、设计、PCB绘图、样机制作、编程与调试、测试测量等技能的教学，以及积累电子产品工艺的设计和管理经验，如电子产品表面贴装（SMT）工艺、PCB制板等内容。针对产品设计工作过程中软硬件设计、PCB绘图、样机制作、测试，将专业课程体系划分为专业理论基础知识课程、专业核心能力平台课程、专业综合能力形成课程和专业知识技能拓展课程，共26门专业课程，其中4门集中实训课，占总学时60%以上。包括电路基础、模拟电路、数字电路、C语言程序设计、检测与控制技术、单片机原理与接口技术等专业理论基础知识课程，电子CAD、电子测量与仿真技术、单片机应用设计、电子基本技能实训、电子产品装配工艺实训、电子线路应用实训、单片机原理与接口实训等专业核心能力平台课程，以及生产实习、智能建筑电子产品设计与制作、专业证书考试训练、顶岗实习等专业综合能力形成课程，在专业知识技能拓展方面开设电气控制与PLC应用、集成电路应用、高频电子技术、电力电子技术、EDA技术、智能卡技术、VB程序设计、建筑设备智能控制等课程。在课程的微观教学设计上，运用行动导向教学方法使学生在项目任务完成中形成能力，掌握知识。例如在《单片机应用设计》课程中从开发仿真到模仿真实产品项目开发，在电子产品开发的真实工作环境中学习单片机开发、测试工具设备、加工手段的选择和运用，在教学实施过程中模拟企业真实项目任务开发的组织形式将学生分组，为学生分配角色，培养团队协作精神。

2.实践教学环境构建。为满足教学体系中的实践环节，配置专业实践条件和环境，包括电子技术应用实训室、电子加工工艺实训室、电子创新设计实训室和电子材料室。电子加工工艺实训室主要承担表面贴装（SMT）加工工艺实训、PCB线路板制作工艺实训和电子线路应用实训。配备的设备有：数控电路板雕刻机、热转印线路板制作机、腐蚀机、沉铜器、手动焊锡膏丝印机、真空吸笔、再流焊机、放大镜和热风拆焊台等加工与返修设备。通过实践培养PCB板制作、SMT贴装等工艺技能，另外可满足教科研和学生课外兴趣制作项目中的电路板加工。电子创新设计实训室主要承担单片机原理与接口实训、电子线路应用实训、智能建筑电子产品设计与制作，配备有计算机、单片机和FPGA实验箱、仿真软件（Proteus），可使电子产品创新设计过程中的测控应用电路设计和编程在计算机仿真软件环境中得以验证，从而加速产品开发和节省材料成本。同时可支撑电子测量与仿真技术、电子CAD、单片机应用设计、检测与控制技术、EDA技术、智能卡技术等课程。另外该实训室是教学科研项目设计、大学生电子设计竞赛、职业技能大赛、科技文化创新活动、课外兴趣制作的主要平台。电子材料室主要支撑应用电子技术专业开展的实训教学项目，储备电子元件材料，库存系列阻值的电阻、电容、二三极管、IC芯片、及各种接插件等。实践教学体系构建的主要特色是从人才培养模式出发，结合相关专业课程，以专业人才实际动手能力的培养和工艺设计管理经验的积累为目的，为教学提供实践环境，注重在职业环境中培养学生道德素质，使学生在学习中完成角色的转变，以工学结合的模式为学生搭建通向企业职场的桥梁。

3.教学团队的建设。教学团队的建设是专业内涵建设的保证，是提升人才培养质量的着力点。现阶段职业教育的模式要求教学团队成员根据经济建设和社会发展需要不断地研究新情况，更新教育教学理念，整合教学资源，深化专业与课程改革，加强“双师”素质的养成。因而我们注重教学团队在知识结构、工程项目实践以及教科研等方面的进修、培训、提高，为人才培养质量打造优质教学团队。

以职业教育理念为指导，通过科学的调研和专业定位，合理地选择专业人才培养模式，主要从课程体系、实训环境、教学团队三个方面构建了适于建筑行业发展的应用电子技术专业人才培养体系，该体系从岗位工作过程出发，全面培养学生的专业能力、方法能力和社会能力，在提高人才培养质量方面收到良好的效果，例如学生在各类电子设计竞赛中多次获奖，学生在职业资格证书考试中通过率达到96.61%，毕业生的就业率逐年提高，2010、2011两年就业率均达到98%以上，毕业生受到用人单位的好评。

参考文献：

[1]教育部.教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见[Z].教职成2011]9号文，2011.

电子产品的结构设计篇12

教职成[2011]9号文《教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见》指出，要以科学定位为立足点，优化职业教育层次结构，构建现代职业教育体系，树立系统培养的理念，坚持就业导向，明确人才培养规格、梯次和结构，明确高等职业学校定位，促进学生全面发展，重点培养高端技能型人才。作为一所以建设类专业为主的高职院校，我院以服务区域经济和建设行业发展需求为己任，探索“依托行业，校企合作、工学结合”的人才培养模式，紧贴人才市场需求，铸造建筑特色的专业品牌。作为广东省第一大支柱产业，电子与信息技术产值连年提高，其中智能建筑电子产品市场需求旺盛，对楼宇智能化电子产品设计开发、生产、维修、技术服务人才的培养提出需求。这就要求我们以“工学结合”理念为指导，面向行业就业，对社会人才需求进行调研，科学定位专业人才培养规格，合理选择人才培养模式，改革课程体系，配备实践教学条件和教学团队，从而构建适合建筑行业需要的应用电子技术专业人才培养体系。

二、专业人才培养体系构建的指导思想

专业人才培养体系的构建需要从应用电子技术专业人才市场调研出发，根据岗位定位人才培养目标和规格，选择合理的人才培养模式，从而为人才培养体系的构建做好准备。

1.专业定位。在建筑行业，一方面智能家居市场需求旺盛，产品蓬勃发展，另一方面工程应用领域产品的技术性能尚处于开发改良阶段，调研表明毕业生主要去向在电子产品设计、样机制作、调试维修、生产线产品制程技术指导、质量成本控制等岗位。依据“工学结合”关于职业教育能力目标培养的理念，针对这些专业工作岗位，将其工作过程归纳出典型工作任务，主要包括：产品方案选择、电路原理设计、控制编程、电子线路制作、调试、测试、文件编写等。因此应用电子技术专业人才培养方案规定要面向智能建筑电子产品设计与生产应用第一线，培养从事产品设计、生产、维修和技术服务工作，具有扎实的电子电路基础理论知识和分析能力，具有电子线路设计与产品制作工艺实践能力，能够胜任智能建筑电子产品的工程应用、安装调试、维修等工作的高素质技能型专门人才。

2.人才培养模式。人才培养模式是为了实现培养目标，在培养过程中采取的构造样式和运行方式，包括专业设置、课程体系、教学设计和教育方法等方面。作为建筑行业的应用电子技术专业人才培养，我们采用“411”模式，即第1～4学期完成支撑专业核心能力的理论基础知识的学习和各专项技能的训练，第5学期通过生产实习、智能建筑电子产品设计与制作、专业证书考证训练等综合课程形成专业能力、方法能力和社会能力；第6学期到企业顶岗实习，完成职业素养的全面形成。在人才培养的各个环节当中，从实际工作岗位出发，理论知识够用为度，重视理论前沿新知识的传授和技术的拓展，实践技能培养方面构建虚拟真实的岗位工作环境，通过真实项目设计教学内容，运用行动导向教学方法，使得电子产品的设计、制作、维修、技术服务等能力逐步形成。

三、人才培养体系的构建

明确专业定位和专业人才培养模式之后，我们重点从改革课程教学体系、设置实践教学环境、教学团队建设等方面构建人才培养体系，完善应用电子技术专业“工学结合”人才培养模式的内涵。

1.课程教学体系的改革。根据专业设置，结合往届毕业生顶岗实习反馈信息，以及各类电子设计大赛和技能竞赛情况，我们认为需要提高学生在电子产品装配工艺、质量检测、成本控制方面的能力，加强PCB制造方面的动手操作能力，了解SMT技术工艺，因此结合专业定位和企业岗位实际调研制订课程体系改革重点：在专业课程中设置针对电路分析、设计、PCB绘图、样机制作、编程与调试、测试测量等技能的教学，以及积累电子产品工艺的设计和管理经验，如电子产品表面贴装（SMT）工艺、PCB制板等内容。针对产品设计工作过程中软硬件设计、PCB绘图、样机制作、测试，将专业课程体系划分为专业理论基础知识课程、专业核心能力平台课程、专业综合能力形成课程和专业知识技能拓展课程，共26门专业课程，其中4门集中实训课，占总学时60%以上。包括电路基础、模拟电路、数字电路、C语言程序设计、检测与控制技术、单片机原理与接口技术等专业理论基础知识课程，电子CAD、电子测量与仿真技术、单片机应用设计、电子基本技能实训、电子产品装配工艺实训、电子线路应用实训、单片机原理与接口实训等专业核心能力平台课程，以及生产实习、智能建筑电子产品设计与制作、专业证书考试训练、顶岗实习等专业综合能力形成课程，在专业知识技能拓展方面开设电气控制与PLC应用、集成电路应用、高频电子技术、电力电子技术、EDA技术、智能卡技术、VB程序设计、建筑设备智能控制等课程。在课程的微观教学设计上，运用行动导向教学方法使学生在项目任务完成中形成能力，掌握知识。例如在《单片机应用设计》课程中从开发仿真到模仿真实产品项目开发，在电子产品开发的真实工作环境中学习单片机开发、测试工具设备、加工手段的选择和运用，在教学实施过程中模拟企业真实项目任务开发的组织形式将学生分组，为学生分配角色，培养团队协作精神。

2.实践教学环境构建。为满足教学体系中的实践环节，配置专业实践条件和环境，包括电子技术应用实训室、电子加工工艺实训室、电子创新设计实训室和电子材料室。电子加工工艺实训室主要承担表面贴装（SMT）加工工艺实训、PCB线路板制作工艺实训和电子线路应用实训。配备的设备有：数控电路板雕刻机、热转印线路板制作机、腐蚀机、沉铜器、手动焊锡膏丝印机、真空吸笔、再流焊机、放大镜和热风拆焊台等加工与返修设备。通过实践培养PCB板制作、SMT贴装等工艺技能，另外可满足教科研和学生课外兴趣制作项目中的电路板加工。电子创新设计实训室主要承担单片机原理与接口实训、电子线路应用实训、智能建筑电子产品设计与制作，配备有计算机、单片机和FPGA实验箱、仿真软件（Proteus），可使电子产品创新设计过程中的测控应用电路设计和编程在计算机仿真软件环境中得以验证，从而加速产品开发和节省材料成本。同时可支撑电子测量与仿真技术、电子CAD、单片机应用设计、检测与控制技术、EDA技术、智能卡技术等课程。另外该实训室是教学科研项目设计、大学生电子设计竞赛、职业技能大赛、科技文化创新活动、课外兴趣制作的主要平台。电子材料室主要支撑应用电子技术专业开展的实训教学项目，储备电子元件材料，库存系列阻值的电阻、电容、二三极管、IC芯片、及各种接插件等。实践教学体系构建的主要特色是从人才培养模式出发，结合相关专业课程，以专业人才实际动手能力的培养和工艺设计管理经验的积累为目的，为教学提供实践环境，注重在职业环境中培养学生道德素质，使学生在学习中完成角色的转变，以工学结合的模式为学生搭建通向企业职场的桥梁。

3.教学团队的建设。教学团队的建设是专业内涵建设的保证，是提升人才培养质量的着力点。现阶段职业教育的模式要求教学团队成员根据经济建设和社会发展需要不断地研究新情况，更新教育教学理念，整合教学资源，深化专业与课程改革，加强“双师”素质的养成。因而我们注重教学团队在知识结构、工程项目实践以及教科研等方面的进修、培训、提高，为人才培养质量打造优质教学团队。

以职业教育理念为指导，通过科学的调研和专业定位，合理地选择专业人才培养模式，主要从课程体系、实训环境、教学团队三个方面构建了适于建筑行业发展的应用电子技术专业人才培养体系，该体系从岗位工作过程出发，全面培养学生的专业能力、方法能力和社会能力，在提高人才培养质量方面收到良好的效果，例如学生在各类电子设计竞赛中多次获奖，学生在职业资格证书考试中通过率达到96.61%，毕业生的就业率逐年提高，2010、2011两年就业率均达到98%以上，毕业生受到用人单位的好评。

参考文献

[1]教育部.教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见[Z].教职成2011]9号文，2011.

电子产品的结构设计篇13

一、前言

我国的消防工作贯彻预防为主、防消结合的方针。随着科学技术水平的不断进步，很多高科技的消防产品被应用到了火灾的预防中。其中以火灾自动报警产品的使用最为广泛。为保证消防电子产品稳定的发挥保护作用，对于其可靠性的设计至关重要。在进行产品设计的时候，设计人员必须对可靠性设计的理论知识和实现方法有全面的了解和掌握，并在设计中充分运用这些知识，才能有效提高产品的可靠性。

二、消防电子产品的可靠性设计时要注意的问题

1、产品的结构和电路的设计应遵循简单有效的原则。

2、要尽可能使用成熟经典的结构和电路。

3、功能组件要按照功能化、积木化、标准化的原则构建。

4、在必须使用新设计的时候，要使其标准化，并特别注意其继承性。

5、可能时尽量选择数字电路和集成电路，对于逻辑电路要先对其进行状态简化。

6、设计时应同时兼顾产品的性能指标和可靠性指标。

7、尽可能使用传统的工艺和已经固化的操作方法。

8、要不断使用新的可靠性设计技术。

三、电子元器件的选择和使用

1、元器件的选用原则

元器件的选择要符合下述原则:

（1）结合产品的设计功能以及使用环境的要求，选择与匹配的元器件。

（2）根据元器件的极限值采取降额设计的方法保证元器件使用寿命。

（3）按照产品要求选择符合国家元器件技术标准并具有检测报告的元器件。

（4）在进行产品设计时，尽量使用标准元器件，简化品种数量。特别是对大批量生产的产品，这是最重要的原则。

（5）必须使用非标元器件时，要进行严格的审查验收，并符合批准程序。

（6）制定元器件的采购技术手册，规范对元器件采购的技术要求。

2、器件封装结构和质量等级的选择

（1) 器件封装结构的选择

环氧树脂塑封器件属于非气密性结构, 容易受潮、盐雾和受到其它腐蚀性气体的腐蚀而失效。因此, 对于此类器件的使用环境有非常严格的要求。如果要求较高的环境适应性，则应当对器件采用金属、陶瓷或者是熔点低的玻璃进行封装。在环境清洁、温湿度能够有效控制并且没有腐蚀型气体的环境下，也可以使用塑料密封元器件。

（2) 质量等级的选择

元器件的质量好坏对于其失效率有直接的影响。对于不同的质量等级对应的元器件的失效率的影响程度和质量系数是各不相同的。在规定中按照分类对元器件分为A、B、C、三个质量层。每一个质量层又包含了很多质量等级。不同的等级对应这不同的质量数值。

（3）质量等级的选择原则为

①对可靠性要求比较高的产品, 要首先考虑已经通过了生产许可证并且有QPL的元器件。

②关键件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件应当选用质量等级高的元器件;

③没有特殊要求的其它元器件可以根据生产执行标准, 参照国标中质量等级顺序选用。

四、降额设计

1、概念

所谓降额设计, 就是使元器件工作在比额定值低的状态的一种设计技术。为有效地提高元器件的使用可靠性并提高元器件的使用寿命，要降低施加在元器件上面的工作应力。对于降额的量值要通过综合测试而确定，要在保证电路正常可靠工作的同时，还要保持其所需要的性能。降额的措施可以根据元器件的不同类型不同规定具体而定。例说，电阻降额就是降低使用功率和额定功率的比值；电容降额是使工作的电压低于额定的电压；对于接触原件，则要降低张力、扭力、温度和其他特殊应用相关的限制。

电子元器件的降额，要控制在最佳的降额范围之内。在这个范围内的元器件的工作应力变化对失效效率有非常明显的影响。设计中也便于实施，不需要对设备的重量、体积和成本等方面投入过多。因此，要结合元器件的实际应用情况确定相应的降额水平。如果降额不够会使元器件失效率过大，达不到对其可靠性的设计要求。反之，如果降额过度，设备的设计会发生困难，并会在设备的重量、体积、成本等方面支付过高的成本，甚至可能造成元器件数量的增加，反而会降低设备的可靠性。

2、 降额设计要注意的问题

（1）当元器件的负荷应力不能降额或者对最大的降额有限制的时候，比如电子管的灯丝电压，不能强制进行降额设计，否则会损失元器件的使用寿命。

（2）一些元器件即使降额一定程度也不能实现预期的效果。如薄膜电阻器的功率减额到10%以下时,或者一般二极管的反向电压减额到最大反向电压的60%以下的时候, 失效率就不会再继续降低。

（3）对于一些类型的电容器降额可能发生低电平的失效。也就是说降额会使失效率升高，这显然并非降额的目的。

五、漂移补偿设计

产生漂移的原因主要是元器件的参数标准值与实际数值存在公差、环境条件变化对元器件性能产生影响或是使用在恶劣环境而导致元件性能退化等因素。

如果元器件参数值发生的漂移超出其设计参数范围, 就会使设备或系统不能完成规定的功能。漂移补偿设计是通过在设计阶段根据电路原理写出特性方程, 然后通过收集元器件的分布参数来计算它们的漂移范围，通过补偿使漂移结果处在设计范围内来保证设备正常使用的一种设计方法。

六、 热设计

1、元器件的布局

由于工作温度受设备的位置和设备内元器件安排的影响, 元器件的配置和布局应遵循下述原则:

(1) 各耗能元器件之间尽量保持较大的空间;

(2) 设备要安装在适用的最冷的环境之中;

(3) 要保证热敏元器件处于最冷区。

2、散热风扇的选择

(1) 散热风扇的功耗不应超过热负荷的10%;

(4) 散热风扇的安装应保证它的吸气通过设备, 而不是排气通过设备。

3、冷却剂流道设计

(1)不能够阻碍冷却剂流过元器件;

(2) 在流道中使转弯半径达到最大;

(3) 流道不能够突然扩张和收缩;

(4) 设计要保证自然对流辅助强迫对流;

(5) 采用自然对流冷却的设备, 要将其垂直安装电路板和散热片, 不能够水平安装

七、结束语

随着消防电子产品的应用范围不断扩大，其使用环境条件也变得多样化，因此对其设计可靠性的要求也越来越高。在消防电子产品的可靠性设计的时候，要注意设计常见问题，并从电子元器件的选择和使用方面入手，严把质量关，再重点注重降额设计、漂移补偿设计、热设计这几个方面，使消防电子产品的可靠性设计得到最大限度的保证。本文通过对消防电子产品可靠性设计的探讨，能够给设计和生产提供一定的借鉴和指导，有利于提高消防电子产品的可靠性和质量，进而增加产品的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]吴鹏飞，浅析消防电子产品可靠性设计措施[J]电子产品世界，2012

[2]李万达，电子产品可靠性设计的问题和解决措施[J]科技信息，2011