首頁(yè) > 優(yōu)秀范文 > 電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
時(shí)間：2023-12-25 15:31:13
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中圖分類(lèi)號(hào):TB115
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1672-3198(2010)09-0307-03
1 航天電子產(chǎn)品力學(xué)特點(diǎn)
航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的功能是維持設(shè)備的外部構(gòu)型,提供內(nèi)部電路板組件、獨(dú)立的元器件及模塊的安裝空間,滿(mǎn)足安裝要求,確保在各種受載條件下元器件、組件的安全,其中力學(xué)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的內(nèi)容之一。
航天電子產(chǎn)品所承受的載荷根據(jù)其力學(xué)特性可分為靜載荷和動(dòng)載荷,通常靜載荷可以通過(guò)采取適當(dāng)措施減小其影響。動(dòng)載荷則比較復(fù)雜,航天器在地面到發(fā)射、進(jìn)入軌道和返回地面的各階段工作狀態(tài)下要經(jīng)受各種環(huán)境條件,都屬于動(dòng)載荷范疇,下表是航天器飛行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)激勵(lì)特性。
POGO:液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的液體輸送系統(tǒng)與火箭結(jié)構(gòu)之間的液固耦合現(xiàn)象。
動(dòng)載荷中的高頻部分容易衰減,低頻部分則不容易衰減,如果航天電子產(chǎn)品中的元器件或結(jié)構(gòu)組件的固有頻率與上述動(dòng)態(tài)激勵(lì)的頻率相同,則容易引起共振,發(fā)生事故,所以航天電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須盡量提高整體的基頻。
模態(tài)分析的目的是確定航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性(固有頻率和振型)。因?yàn)樗环矫婵梢员苊馀c電子元件及控制元件的頻率共振,另一方面是其它動(dòng)力響應(yīng)分析的基礎(chǔ),為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型提供依據(jù)。
2 航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程
航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程如圖1所示。其中一個(gè)數(shù)值分析驗(yàn)證和試驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)反饋環(huán)節(jié),其中的力學(xué)分析就包含模態(tài)分析,但此時(shí)模態(tài)分析的目的是檢驗(yàn)詳細(xì)設(shè)計(jì)后的結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足基頻的要求。一般從總體設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)中間環(huán)節(jié)往往憑設(shè)計(jì)人員的工程經(jīng)驗(yàn),如果到詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后的力學(xué)分析中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,則需要重新進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),甚至可能需要對(duì)總體設(shè)計(jì)的進(jìn)行更改。
同時(shí),由于模態(tài)分析可以使用比較簡(jiǎn)單的模型,使用有限元分析便可得到結(jié)構(gòu)的固有頻率,需要的代價(jià)很小,且在結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)之前增加一項(xiàng)模態(tài)分析能有助于結(jié)構(gòu)的選型,可以提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,有效的減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的反復(fù),并能為詳細(xì)力學(xué)分析提供初始數(shù)據(jù)。結(jié)合實(shí)際工作提出如下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化流程,具體如圖2所示:
下文就通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)分析總體設(shè)計(jì)階段增加模態(tài)分析的對(duì)于航天電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要作用。
3 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)
有限元的基本思想是將彈性體離散成有限個(gè)單元,然后據(jù)各單元節(jié)點(diǎn)的位移協(xié)調(diào)和節(jié)點(diǎn)力平衡,其動(dòng)力學(xué)基本方程:
由于一般結(jié)構(gòu)阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型影響極小,所以,求結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型時(shí),直接用無(wú)阻尼的自由振動(dòng)方程求解,即:
因任意彈性體的自由振動(dòng)都可分解為一系列的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的迭加:即結(jié)構(gòu)上各節(jié)點(diǎn)位移為:
δ0為節(jié)點(diǎn)位移振幅向量(即振型),與時(shí)間t無(wú)關(guān)的位移幅值;
ω為與該振型對(duì)應(yīng)的頻率。
將節(jié)點(diǎn)位移代入動(dòng)力方程,化簡(jiǎn)得廣義特征值問(wèn)題:
上式稱(chēng)為結(jié)構(gòu)的特征方程。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的自由度為n,則特征方程為ω的n次代數(shù)方程,其n個(gè)根稱(chēng)為特征值,記為ω21,…ω2n。
它們的平方根稱(chēng)為系統(tǒng)的固有頻率,即ωr,r=1,…n
將這些固有頻率從小到大依次排列為ω1≤ω2…ωn
最低的頻率ω1稱(chēng)為基頻,它是所有頻率中最重要的一個(gè)。
對(duì)于有n個(gè)自由度正定系統(tǒng),就得到ω2的n個(gè)大于零正實(shí)根。振型就是任一階固有頻率作簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí),各頻率對(duì)應(yīng)的n個(gè)振幅值間所具有確定的相對(duì)比值,表示系統(tǒng)有一定的振動(dòng)形態(tài)。由于篇幅所限其具體方法本文不再贅述。
4 模態(tài)分析應(yīng)用實(shí)例
航天電子產(chǎn)品中電路板形狀的選擇是一個(gè)比較常見(jiàn)的任務(wù),也是電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。下面將就某儀器的三種電路板方案進(jìn)行分析,來(lái)說(shuō)明模態(tài)分析在結(jié)構(gòu)選型過(guò)程中的應(yīng)用。
4.1 有限元建模
本文模型建立過(guò)程中對(duì)其忽略電路板和元器件細(xì)節(jié),在ANSYS有限元軟件平臺(tái)上,假設(shè)有效載荷和模塊結(jié)構(gòu)質(zhì)量均勻分布。本文結(jié)合實(shí)際,選擇三種面積基本相當(dāng)?shù)碾娐钒逍螤钭鳛閭溥x,具體情況如下:
方案A的電路板為正方形,其對(duì)應(yīng)的箱體為薄的、底面為正方形的箱體,如圖3所示。
圖3 方案A電路板外形和其可能對(duì)應(yīng)的箱體外形圖
方案B電路板選擇為長(zhǎng)方形,其對(duì)應(yīng)的箱體是薄的、底面為長(zhǎng)方形的箱體,相對(duì)于方案A,其特點(diǎn)是減小了面板面積,增加了長(zhǎng)度,如圖4所示。
圖4 方案B電路板外形和其可能對(duì)應(yīng)的箱體外形圖
方案C則選擇兩層電路板布線,通過(guò)四顆支柱連接,其對(duì)應(yīng)的箱體是比A、B兩個(gè)方案高的正方形箱體,但減小了底面積,如圖5所示。
三種方案各有優(yōu)缺點(diǎn),在沒(méi)有其它設(shè)計(jì)約束的情況下,電路設(shè)計(jì)人員和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要憑經(jīng)驗(yàn)選擇一種方案作為設(shè)計(jì)的輸入,本文試圖通過(guò)對(duì)三種電路板的模態(tài)分析試圖找出其中的優(yōu)劣,進(jìn)而做出選擇。
4.2 模態(tài)仿真分析
在ANSYS軟件中我們利用3D-Elastic Shell 63和3D-Elastic Beam 4單元對(duì)電路板的連接桿進(jìn)行模擬。輸入實(shí)常數(shù)及材料常數(shù),以Smartsizing網(wǎng)格密度的方式。電路板材料采用環(huán)氧酚醛層壓玻璃布板,電路板連接結(jié)構(gòu)采用2A12硬鋁。
由于主要影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是最低幾階的固有頻率,本例中我們?nèi)∏?階固有頻率進(jìn)行計(jì)算,具體計(jì)算過(guò)程從簡(jiǎn),由于經(jīng)過(guò)了適當(dāng)簡(jiǎn)化,普通配置的臺(tái)式機(jī)的計(jì)算時(shí)間一般只需要幾秒鐘。在相同的邊界條件和物理屬性參數(shù)的情況下,經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算,獲得了三種不同方案的電路板結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,三種方案的基頻和振型結(jié)果分別見(jiàn)表2,三種方案的第一階振型和應(yīng)力云圖分別見(jiàn)圖6、圖7和圖8。
4.3 模態(tài)分析結(jié)果
上述結(jié)果可以看到,方案A的固有頻率最小為221.03Hz,方案B的固有頻率最小為187.02Hz,固有頻率均大于100Hz,且均未出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況均能符合要求。分析結(jié)果顯示出正方形電路板方案的固有頻率更高,對(duì)結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)更加有利。如果僅從模態(tài)分析考慮,電路板形狀應(yīng)該
選擇方案A,且箱體選擇薄的、底面為正方形的結(jié)構(gòu),如圖3所示。
方案C的最小固有頻率為23.10Hz,基頻太低,與表1中動(dòng)態(tài)激勵(lì)中的低頻部分重疊較多,容易引起共振而破壞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。且方案C的產(chǎn)生的應(yīng)力比前兩個(gè)方案大,并且出現(xiàn)了應(yīng)力集中的情況,薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)在4根支柱的連接處,有可能在上下兩層電路板的這8個(gè)點(diǎn)對(duì)造成直接的破壞,換句話(huà)說(shuō),要采用方案C則需要對(duì)兩電路板進(jìn)一步加固,或改為其他的雙層固定方式,并同時(shí)解決固定支柱位置的應(yīng)力集中問(wèn)題。
4.4 討論和說(shuō)明
關(guān)于以上分析,還有以下幾點(diǎn)需要總結(jié)和說(shuō)明:
(1)通過(guò)上文分析,可以得出,方案A最優(yōu),可以作為下一步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的輸入,如果必須選C則應(yīng)該另選其他的支撐形式,并且還要對(duì)連接處做進(jìn)一步分析,處理好電路板上應(yīng)力集中的問(wèn)題;
(2)采用模態(tài)分析對(duì)航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選型有一定的指導(dǎo)意義,能從大量的方案種找出可能比較合理的方案,并為詳細(xì)設(shè)計(jì)后的力學(xué)分析提供了初步的分析依據(jù);
(3)模態(tài)分析僅僅是航天電子結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的一種,也是其他動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ),故模態(tài)分析數(shù)據(jù)良好并不能說(shuō)明其他動(dòng)力學(xué)分析可以忽略。反之如果模態(tài)分析出現(xiàn)問(wèn)題,則必須認(rèn)真分析結(jié)果,并采取措施提高基頻;
(4)計(jì)算的時(shí)候僅考慮了電路板,忽略了元器件的重量和分布,忽略了電路板上覆銅層的特點(diǎn),所以計(jì)算結(jié)果與實(shí)際可能有一定差別,但計(jì)算結(jié)果能對(duì)定性的分析構(gòu)型的優(yōu)劣提供可靠依據(jù),對(duì)結(jié)構(gòu)選型有一定的參考價(jià)值。且計(jì)算固有頻率和振型結(jié)果,沒(méi)有考慮阻尼等因素,還需進(jìn)一步仿真分析修正和模擬空間環(huán)境模態(tài)分析試驗(yàn)驗(yàn)證。
5 結(jié)束語(yǔ)
航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,使用有限元分析方法進(jìn)行初步的模態(tài)分析可較方便的得到某一構(gòu)型的基頻和振型,為判斷結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣提供了依據(jù),可以給電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了初始的輸入,也為進(jìn)一步動(dòng)態(tài)仿真分析和模擬空間環(huán)境模態(tài)分析試驗(yàn)驗(yàn)證提供了依據(jù),由此可以看出,在總體設(shè)計(jì)階段增加簡(jiǎn)單的模態(tài)分析可以以很小的代價(jià)獲得最終產(chǎn)品的大致評(píng)價(jià),對(duì)初始設(shè)計(jì)階段的選型有一定的指導(dǎo)意義,可以減少設(shè)計(jì)的盲目性,可以改進(jìn)航天電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程。
空調(diào)可以調(diào)節(jié)夏季的高溫，可以驅(qū)趕冬天的寒冷，讓人們可以隨著自己的心愿任意地調(diào)節(jié)自己喜歡的溫度，使人們的生活和工作的環(huán)境更加的舒適。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，空調(diào)設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也做了很大的調(diào)整，空調(diào)生產(chǎn)廠家為了迎合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，研發(fā)出更加節(jié)能、環(huán)保類(lèi)型的新型產(chǎn)品。對(duì)空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更好的技術(shù)改進(jìn)，達(dá)到提高空調(diào)的性能，降低了能源的消耗，提高了能源的高效利用率，推動(dòng)空調(diào)產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展。
1優(yōu)化空調(diào)性能的優(yōu)點(diǎn)
現(xiàn)在的空調(diào)與電腦、電視、洗衣機(jī)、冰箱一樣是人們?nèi)粘Ｉ钪?，家用電器的重要組成部分，其中空調(diào)的消耗能量是最高的，對(duì)人們的生活環(huán)境影響也最大。在空調(diào)的生產(chǎn)過(guò)程中，使用了非金屬元素氟，非金屬元素氟可以對(duì)大氣外層的臭氧層進(jìn)行破壞作用，臭氧層具有隔離太陽(yáng)紫外線的功能，保護(hù)地球生物不被紫外線直接照射；一旦臭氧層出現(xiàn)空洞，紫外線就會(huì)通過(guò)空洞直接進(jìn)入到地球表面，給地球生物造成重大的傷害。例如：紫外線直接照射到地表或是人體上，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射，導(dǎo)致海洋生物的死亡或是滅絕，使農(nóng)作物大量的減產(chǎn)，使人們的皮膚出現(xiàn)紅腫、皺紋、色素沉積等問(wèn)題?？照{(diào)使用的數(shù)量越多，產(chǎn)生的氟元素就會(huì)越多，破壞臭氧層的幾率就越大，對(duì)人體造成的傷害就越強(qiáng)?？照{(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)是由電能帶動(dòng)的，電能是由煤炭資源經(jīng)過(guò)燃燒釋放出的熱能，或是由石油、天然氣等不可再生資源的消耗產(chǎn)生的熱能帶動(dòng)。如果有一天這些不可再生資源消耗完了，人類(lèi)生存的環(huán)境將不可想象。因此，只有優(yōu)化空調(diào)的性能，改善空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)空調(diào)的能源使用效率，生產(chǎn)出符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型產(chǎn)品，才是節(jié)約能源的最好做法。
2優(yōu)化空調(diào)的各個(gè)組成部分
2.1空調(diào)換熱器的優(yōu)化
換熱器是空調(diào)的重要組成部分之一，要想提升空調(diào)的能源利用率，改變空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，首先，就要優(yōu)化空調(diào)的換熱器?？照{(diào)的重要組成部分中包括換熱器和壓縮機(jī)，它們是空調(diào)消耗能源最大的組成部分，要想優(yōu)化空調(diào)的結(jié)果設(shè)計(jì)，就要先將空調(diào)的換熱器更換成比當(dāng)前使用更大的。更大的換熱器可以促進(jìn)空調(diào)更好的調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度，降低空調(diào)的能源消耗。當(dāng)然，優(yōu)化換熱器的同時(shí)，還要兼顧生產(chǎn)成本的考慮，既要選擇最適合的換熱器，優(yōu)化空調(diào)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，又要提高空調(diào)的使用性能。
2.2空調(diào)壓縮機(jī)的優(yōu)化
空調(diào)的壓縮機(jī)比換熱器的重要性更高，屬于是空調(diào)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)，壓縮機(jī)的性能決定了空調(diào)的使用性能，優(yōu)化空調(diào)的壓縮機(jī)是提高空調(diào)節(jié)能的最佳途徑?？照{(diào)的壓縮機(jī)大多數(shù)采用的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)的制冷量與空調(diào)的整體制冷量不同，當(dāng)壓縮機(jī)的制冷量過(guò)高時(shí)，就會(huì)增加空調(diào)的耗能，降低了空調(diào)的性能；當(dāng)壓縮機(jī)的制冷量過(guò)低時(shí)，就會(huì)損失制冷的數(shù)量，使空調(diào)的整體制冷量降低，起不到空調(diào)節(jié)能的效果。因此說(shuō)，壓縮機(jī)的能效決定了空調(diào)的能效，是空調(diào)能效的重要參考數(shù)值，能效高的比能效低的更加節(jié)能。與換熱器一樣，優(yōu)化壓縮機(jī)要考慮生產(chǎn)的成本控制，推動(dòng)空調(diào)事業(yè)的發(fā)展。
3影響空調(diào)性能的送風(fēng)方式
空調(diào)的使用是為了更好的改善人們生活和工作的環(huán)境，更換室內(nèi)的空氣，保證室內(nèi)空氣的流通和清新，使人們生活在輕松、愉悅的環(huán)境之中，提高生活環(huán)境的質(zhì)量。
3.1置換通風(fēng)
置換通風(fēng)是新興起的一種空調(diào)換氣方式，他是將新鮮的氣流從空調(diào)的散熱器中釋放出來(lái)。這些新鮮的氣流由于沒(méi)有受到外界的污染，所以質(zhì)量比較輕，是從室內(nèi)的底部上升到室內(nèi)的頂部，在氣流上升的過(guò)程中，底部的空氣比較新鮮，上面的空氣由于雜物比較多，空氣的質(zhì)量不是很好。因此，空調(diào)的散熱器一般安裝在室內(nèi)的底部，確?？照{(diào)通風(fēng)的順利進(jìn)行。
3.2工位送風(fēng)
工位送風(fēng)是非常特殊的送風(fēng)方式，包括設(shè)備通風(fēng)、區(qū)域通風(fēng)、人員的自動(dòng)調(diào)節(jié)。工位送風(fēng)的方式就是將送風(fēng)的出口安裝在人們可以呼吸的位置，通過(guò)特殊的管道把送風(fēng)口與空調(diào)的送風(fēng)設(shè)備連接在一起?？照{(diào)的送風(fēng)口的位置可以根據(jù)人們的需要進(jìn)行位置的調(diào)換，氣流的速度、流量、流向、溫度的調(diào)節(jié)，從而提高空調(diào)設(shè)備的使用性能。工位通風(fēng)更加適合現(xiàn)代的辦公環(huán)境，滿(mǎn)足不同人對(duì)生活環(huán)境的要求，更好地發(fā)揮空調(diào)設(shè)備的性能。
3.3地板送風(fēng)
地板通風(fēng)屬于混合形通風(fēng)方式，空氣經(jīng)過(guò)處理之后要經(jīng)過(guò)地板下的靜壓箱，傳輸?shù)剿惋L(fēng)散流器，再由送風(fēng)散流器輸送到室內(nèi)，與室內(nèi)的空氣混合在一起。地板送風(fēng)將新鮮空氣由下至上地在室內(nèi)進(jìn)行流通，帶走室內(nèi)的熱量和濕氣，通過(guò)屋頂?shù)呐棚L(fēng)口排除，保持室內(nèi)溫度和濕度的均衡。地板式的送風(fēng)方式帶有一定的局限性，受到地板高度的限制，送風(fēng)的數(shù)量有限。適合安置在散熱設(shè)備比較多、人員集中、建筑密集的地方使用，促使空調(diào)設(shè)備的效果達(dá)到最好。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，空調(diào)是人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞅夭豢缮俚碾娖髟O(shè)備，空調(diào)的耗能也是眾多電器中最大的一個(gè)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)保節(jié)能越來(lái)越受到人們的重視，只有提高空調(diào)設(shè)備的使用性能，才能推動(dòng)空調(diào)設(shè)備市場(chǎng)的向前發(fā)展。調(diào)節(jié)空調(diào)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化空調(diào)設(shè)備的壓縮機(jī)和換熱器，提高空調(diào)的使用性能，使空調(diào)的性能發(fā)揮到最大值。在生產(chǎn)空調(diào)時(shí)，設(shè)計(jì)師要了解空調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，設(shè)計(jì)出更好、更符合人們需要的空調(diào)，切實(shí)地改善人民的生活和工作的環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
[1]龍劍秋.空調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)提高產(chǎn)品性能的影響[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng),2014(5):79-80.
電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)企業(yè)這個(gè)實(shí)體，開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理理念需要結(jié)合企業(yè)的自身實(shí)際情況，如企業(yè)的行政組織架構(gòu)，開(kāi)發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的組織架構(gòu)等來(lái)制定最適合企業(yè)的一套產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理流程。本文以圖1所示的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織架構(gòu)框來(lái)闡述電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理流程。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)整體流程實(shí)際上包含一系列階段步驟，把一組需求和思想轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)上成功產(chǎn)品的流程。本文介紹的電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目整體流程框圖如圖2所示。由圖2所述，電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)首先要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研階段對(duì)產(chǎn)品作出準(zhǔn)確的市場(chǎng)定位，項(xiàng)目管理者需要進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)估設(shè)計(jì)階段仔細(xì)分析產(chǎn)品功能指標(biāo)、性能指標(biāo)、技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)規(guī)格確定準(zhǔn)確的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)文檔作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的輸入，需要對(duì)整體設(shè)計(jì)進(jìn)行開(kāi)發(fā)計(jì)劃的制定，系統(tǒng)規(guī)格等進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)目標(biāo)的確定，同時(shí)組織設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員分配，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員項(xiàng)目責(zé)任分配，制定團(tuán)隊(duì)各成員的詳細(xì)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù)任務(wù)書(shū)，設(shè)置各個(gè)階段時(shí)間節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行產(chǎn)品成本、時(shí)間的控制目標(biāo)和措施，生產(chǎn)過(guò)程中文件控制的實(shí)施，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化制定計(jì)劃等。隨后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)施階段，進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)審、開(kāi)發(fā)執(zhí)行，接著進(jìn)入制作ES樣機(jī)階段制作樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試成功隨后進(jìn)行產(chǎn)品小批量生產(chǎn)階段進(jìn)行生產(chǎn)小批量樣機(jī)測(cè)試，產(chǎn)品大批量生產(chǎn)階段，產(chǎn)品更新維護(hù)階段直至產(chǎn)品全生命周期結(jié)束。
2電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的詳細(xì)流程
2.1硬件設(shè)計(jì)流程
產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)流程如圖3所示，硬件項(xiàng)目組根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)定義，準(zhǔn)確的系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)規(guī)格、功能指標(biāo)、電氣性能指標(biāo)等，進(jìn)行硬件電路實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)工作，方案的設(shè)計(jì)可以提出幾套實(shí)現(xiàn)方案，最好能引用原有生產(chǎn)產(chǎn)品上的經(jīng)典的電路模塊從而更有力保證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的穩(wěn)定可靠性，項(xiàng)目協(xié)調(diào)員組織相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)的評(píng)審，評(píng)審的原則是以最低的成本最可靠的方案為原則進(jìn)行方案選定。選定后由硬件工程師進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行原理圖的評(píng)審工作，評(píng)審合格后再進(jìn)行PCBlayout設(shè)計(jì)，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的同時(shí)硬件工程師需要與結(jié)構(gòu)工程師一同協(xié)調(diào)確定產(chǎn)品的開(kāi)口，孔位，接口位置等信息進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。PCB設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行PCB圖的評(píng)審，PCB評(píng)審成功后再進(jìn)行BOM表的整理，進(jìn)行元器件的采購(gòu)，焊接PCB后與軟件設(shè)計(jì)人員進(jìn)行硬件單板功能調(diào)試工作，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行裝配組裝調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題填寫(xiě)問(wèn)題報(bào)告，反饋協(xié)調(diào)到具體的相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行整改工作。最后輸出的原理圖、PCB、BOM表等資料歸檔作為下一階段產(chǎn)品ES樣機(jī)資料發(fā)放的輸入。
2.2軟件設(shè)計(jì)流程
產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示，軟件項(xiàng)目組軟件系統(tǒng)需求分析得出的系統(tǒng)需求說(shuō)明按軟件設(shè)計(jì)流程進(jìn)行軟件方面的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)的方案首先根據(jù)具體的硬件設(shè)計(jì)電路模塊進(jìn)行各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)及測(cè)試工作，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋給硬件設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)商修改，如果沒(méi)問(wèn)題則提出系統(tǒng)軟件框架的設(shè)計(jì)方案，項(xiàng)目協(xié)調(diào)員組織相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行軟件方案評(píng)審，評(píng)審的時(shí)候需要仔細(xì)根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)的技術(shù)細(xì)節(jié)來(lái)核實(shí)軟件是否能達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。評(píng)審成功后則根據(jù)具體的功能實(shí)現(xiàn)模塊逐個(gè)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，每個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)完成后，再進(jìn)行軟件整體模塊代碼兼容軟件集成設(shè)計(jì)調(diào)試工作，調(diào)試成功后需要在幾套硬件上進(jìn)行反復(fù)的測(cè)試，測(cè)試完成各方面達(dá)到系統(tǒng)要求指標(biāo)后進(jìn)行程序整理歸檔及初次發(fā)放版本管理。最后輸出的軟件說(shuō)明文件、源程序、燒錄程序等作為下一階段ES樣機(jī)資料發(fā)放的輸入。
2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程
根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)定義，提出的準(zhǔn)確的系統(tǒng)參數(shù)規(guī)格，結(jié)構(gòu)項(xiàng)目組進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，根據(jù)產(chǎn)品的外觀要求，整體尺寸大小、開(kāi)孔位置、按鍵、LED燈、屏的位置、端子開(kāi)孔、電氣要求等，選擇合適的殼體，進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖紙的繪制，繪制的過(guò)程中需要與硬件設(shè)計(jì)人員一同確定產(chǎn)品的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，繪制完成后通過(guò)軟件模擬，模擬成功項(xiàng)目協(xié)調(diào)員協(xié)調(diào)相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的評(píng)審，評(píng)審成功后進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖紙的釋放進(jìn)行快速成型制作一套結(jié)構(gòu)結(jié)合PCB板、結(jié)構(gòu)開(kāi)孔、按鍵、屏、端子等進(jìn)行組裝測(cè)試。測(cè)試沒(méi)有問(wèn)題后進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖紙的歸檔工作，最后輸出的結(jié)構(gòu)裝配圖、部裝總裝文件等作為下一階段ES樣機(jī)資料發(fā)放的輸入。
2.4產(chǎn)品ES樣機(jī)流程
產(chǎn)品ES樣機(jī)流程如圖6所示，技術(shù)工程部在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)施階段完成了硬件、軟件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，將硬件設(shè)計(jì)的輸出、軟件設(shè)計(jì)的輸出、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的輸出作為產(chǎn)品ES樣機(jī)的輸入文件，相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)工程師完成ES樣機(jī)的測(cè)試、調(diào)試、組裝、裝配工作，同時(shí)將遇到的問(wèn)題記錄到樣機(jī)問(wèn)題反饋表中，隨后進(jìn)行產(chǎn)品功能測(cè)試、產(chǎn)品電氣測(cè)試、產(chǎn)品整機(jī)測(cè)試，測(cè)試過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋給相關(guān)責(zé)任技術(shù)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改，如果沒(méi)問(wèn)題則將產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件，ES樣機(jī)反饋問(wèn)題，功能測(cè)試報(bào)告，電氣測(cè)試報(bào)告，ES樣機(jī)整機(jī)檢驗(yàn)報(bào)告等進(jìn)行歸檔工作，同時(shí)將ES樣機(jī)進(jìn)行拍照錄像存檔工作作為下一階段小批量生產(chǎn)的輸入，完成產(chǎn)品ES樣機(jī)流程。
2.5產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)
產(chǎn)品ES樣機(jī)階段結(jié)束后，接下來(lái)的階段就是進(jìn)行產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)試制階段，工藝部門(mén)與技術(shù)工程部門(mén)進(jìn)行輸入輸出文件交接工作，工藝部門(mén)根據(jù)產(chǎn)品ES樣機(jī)流程階段的輸出得到的各種歸檔資料作為產(chǎn)品小批量生產(chǎn)的輸入。產(chǎn)品小批量生產(chǎn)試制其流程如圖7所示。工藝部門(mén)獨(dú)立按計(jì)劃按流程制作小批量樣機(jī)，完成后質(zhì)檢部門(mén)QC對(duì)小批量樣機(jī)進(jìn)行整機(jī)全檢，并公布遇到的所以問(wèn)題，工藝部門(mén)完成解決相關(guān)問(wèn)題無(wú)法解決的問(wèn)題反饋到技術(shù)部門(mén)相關(guān)設(shè)計(jì)人員解決相關(guān)問(wèn)題，解決完成后公布處理結(jié)果，工藝、質(zhì)檢進(jìn)行協(xié)調(diào)測(cè)試直至一致通過(guò)，接著進(jìn)行修改完善相關(guān)資料，最后進(jìn)行工藝、質(zhì)檢、技術(shù)三部門(mén)共同認(rèn)證小批量生產(chǎn)的樣機(jī)是否合格，合格則完成產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)流程。
2.6產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)
電子產(chǎn)品經(jīng)過(guò)工藝部門(mén)小批量生產(chǎn)后完善了產(chǎn)品的配套的工藝生產(chǎn)指導(dǎo)文件，但是有時(shí)在大批量生產(chǎn)會(huì)暴露出批量的相同的問(wèn)題如電子元器件采購(gòu)出錯(cuò)，芯片批次不同造成性能不同，結(jié)構(gòu)件的加工誤差無(wú)法組裝等等，所以在大批量生產(chǎn)之前除了需要根據(jù)工程樣機(jī)及配套的工程樣機(jī)文件來(lái)指導(dǎo)大批量生產(chǎn)之外，在大批量生產(chǎn)進(jìn)行頭幾臺(tái)生產(chǎn)時(shí)仍然需要仔細(xì)進(jìn)行整機(jī)制造后進(jìn)行整機(jī)全檢，持續(xù)修改完善工藝資料后，接著就將完善后的工藝資料正式轉(zhuǎn)為生產(chǎn)指導(dǎo)資料指導(dǎo)流水線進(jìn)行大批量生產(chǎn)進(jìn)程。大批量生產(chǎn)的流程圖如圖8所示。
2.7產(chǎn)品維護(hù)階段
產(chǎn)品開(kāi)發(fā)大批量生產(chǎn)階段結(jié)束后，整個(gè)項(xiàng)目并未結(jié)束，此后由于客戶(hù)需求，技術(shù)更新，降低成本等因素進(jìn)行產(chǎn)品修改更新，都會(huì)在原產(chǎn)品基礎(chǔ)上提出些設(shè)計(jì)的更新變更方案，這個(gè)階段就是項(xiàng)目產(chǎn)品維護(hù)更新階段，需要對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)更新，設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)文檔，在ES樣機(jī)上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試合格是否正式，正式發(fā)放升級(jí)通知及更新套件處理等，以及進(jìn)行產(chǎn)品更新升級(jí)批次的管理工作等一系列跟蹤直到項(xiàng)目生命周期的結(jié)束。其中產(chǎn)品修改更新流程如圖9所示。
科技的發(fā)展讓電子設(shè)備越來(lái)越小型化、低成本化，而受益于電子設(shè)備的方便和便攜，電子設(shè)備已經(jīng)深入人們生活的方方面面，可以說(shuō)電子設(shè)備已經(jīng)徹底改變了人類(lèi)的生活方式，帶來(lái)了極大的方便。但是隨著電子設(shè)備的發(fā)展，人們對(duì)于電子設(shè)備的性能和外觀越來(lái)越追求極致，這也就帶了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷的風(fēng)險(xiǎn)的提高。而市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，廠家不得不縮短電子設(shè)備的更新間隔，也就從另一個(gè)方面提高了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷出現(xiàn)的幾率。
1設(shè)計(jì)缺陷概述
綜合權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)于設(shè)計(jì)缺陷的概述，設(shè)計(jì)缺陷的定義如下：
（1）設(shè)計(jì)缺陷是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的時(shí)候出現(xiàn)的缺陷，而在制造過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，或者是發(fā)現(xiàn)的卻加以隱瞞。
（2）設(shè)計(jì)缺陷的最直觀的表現(xiàn)就是影響用戶(hù)的使用，導(dǎo)致產(chǎn)品達(dá)不到用戶(hù)的預(yù)期要求，甚至在某些情況下對(duì)用戶(hù)的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成損失。
（3）設(shè)計(jì)缺陷并不單獨(dú)出現(xiàn)，往往是一個(gè)批次的產(chǎn)品都存在問(wèn)題，可能會(huì)給消費(fèi)者其生產(chǎn)廠家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
（4）造成設(shè)計(jì)缺陷的原因很多，對(duì)于電子產(chǎn)品的要求過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致只能滿(mǎn)足一部分的要求，從而形成了設(shè)計(jì)缺陷。
在對(duì)電子產(chǎn)品要求越來(lái)越高的今天，可以下結(jié)論說(shuō)，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷是無(wú)法避免的，廠家能做的只是把電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷控制在一定的水平，不對(duì)消費(fèi)者造成很大的影響。
對(duì)于電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷，從產(chǎn)品的功能來(lái)分，可以分為以下幾類(lèi)：
（1）軟件設(shè)計(jì)上的缺陷。軟件和硬件是電子產(chǎn)品的兩大要組成要素之一，軟件缺陷是影響用戶(hù)體驗(yàn)的重要原因，其具體表現(xiàn)是，影響用戶(hù)對(duì)于電子產(chǎn)品的操作，甚至可能造成硬件的損壞。
（2）硬件設(shè)計(jì)缺陷。受設(shè)計(jì)水平的影響，或者受預(yù)期功能的影響，不同的電子產(chǎn)品使用的不同的硬件，但是不同的硬件之間并不能隨意組合，不科學(xué)的硬件搭配，也會(huì)影響用戶(hù)的使用體驗(yàn)，甚至對(duì)用戶(hù)的財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷。這里的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，主要是指電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不能夠抵抗外部干擾。無(wú)論在什么地方，我們都身處電磁干擾之中，而如果不能屏蔽電磁干擾，電子產(chǎn)品的運(yùn)行就難以保證。
2電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷的形成機(jī)理
電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷的形成機(jī)理可以如下圖所示：
一般來(lái)說(shuō)，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷都出現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)的最初目的是滿(mǎn)足預(yù)期功能，而對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，預(yù)期功能一般都不存在問(wèn)題，而在設(shè)計(jì)方面對(duì)于預(yù)期功能的實(shí)現(xiàn)卻很容易產(chǎn)生問(wèn)題。
3. 缺陷跟蹤系統(tǒng)概述
世界上沒(méi)有哪一個(gè)企業(yè)能夠保證自己的電子產(chǎn)品是絕對(duì)完美的，而為了控制電子產(chǎn)品的缺陷程度，進(jìn)而提高后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量，許多公司都建立了缺陷跟蹤系統(tǒng)，用于記錄和跟蹤設(shè)計(jì)缺陷的發(fā)現(xiàn)、解決、審核等過(guò)程，為下一階段的生產(chǎn)提供建設(shè)性的意見(jiàn)。
缺陷跟蹤系統(tǒng)是企業(yè)用于產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量控制的軟件系統(tǒng)，是企業(yè)信息管理、項(xiàng)目管理軟件系統(tǒng)的一部分。在電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)企業(yè)中，應(yīng)用缺陷跟蹤系統(tǒng)的意義有：
（1） 在一定程度上修正由于產(chǎn)品缺陷而帶來(lái)的影響。產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程必然伴隨著缺陷，即便是蘋(píng)果公司也不能保證自己的產(chǎn)品完全沒(méi)有缺陷。對(duì)于產(chǎn)品缺陷進(jìn)行跟蹤，能夠幫助廠家了解缺陷發(fā)生的原因，并及時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)，能夠在一定程度上修正由于產(chǎn)品缺陷對(duì)消費(fèi)者帶來(lái)的不好的影響，為公司將來(lái)的發(fā)展奠定聲譽(yù)。
（2）缺陷信息得到有效記錄和共享。缺陷跟蹤系統(tǒng)對(duì)于缺陷的采集和記錄，能夠讓電子產(chǎn)品這生產(chǎn)廠家及時(shí)意識(shí)到缺陷，并采取相應(yīng)的彌補(bǔ)措施。而一個(gè)缺陷的發(fā)現(xiàn)，則能夠?yàn)橄乱淮娮赢a(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供建設(shè)性的意見(jiàn)，避免在下一代的電子產(chǎn)品中繼續(xù)出現(xiàn)同樣類(lèi)型的缺陷，這對(duì)于電子產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家是很有意義的。
（3）產(chǎn)品質(zhì)量能夠進(jìn)行定量分析。項(xiàng)目經(jīng)理可以根據(jù)缺陷跟蹤系統(tǒng)中的缺陷記錄提交、解決的情況，分析當(dāng)前項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開(kāi)況，評(píng)估設(shè)計(jì)質(zhì)量，為下一階段設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作的安排提供事實(shí)依據(jù)。
（4）促進(jìn)人員交流，降低研發(fā)成本。缺陷跟蹤系統(tǒng)本身包含了企業(yè)對(duì)缺陷問(wèn)題的處理流程，并將這一流程電子化、自動(dòng)化，極大的提高了開(kāi)發(fā)人員之間的交流效率，降低了研發(fā)成本。基于上述理由，一家企業(yè)如要想提高自身的研發(fā)能力和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量，必須有完善的缺陷管理制度和缺陷跟蹤信息系統(tǒng)，隨著項(xiàng)目規(guī)模和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的擴(kuò)大，缺陷跟蹤系統(tǒng)必然會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
4基于缺陷跟蹤系統(tǒng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)
為了解決不定性和不完整性的問(wèn)題，以計(jì)算電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷出現(xiàn)的概率，這里引用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對(duì)于解決復(fù)雜是不是不確定性和關(guān)聯(lián)性引起的故障有很大的優(yōu)勢(shì)，其可以從不完全、不精確的產(chǎn)品信息中作出推理，以得到正確的結(jié)果。受篇幅的影響，本文不對(duì)于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的定義和用法作出詳細(xì)的解釋?zhuān)皇呛?jiǎn)介基于缺陷跟蹤系統(tǒng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
缺陷跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用，讓電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)缺陷的定位由定性變成了定量，而利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理模型，在項(xiàng)目的初始階段，可以利用缺陷跟蹤系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行合理的分析，就可以知道在以往的設(shè)計(jì)產(chǎn)品中有哪些缺陷，哪些部位容易存在缺陷，甚至可以具體算出設(shè)計(jì)缺陷在某個(gè)部位發(fā)生的概率的大小，從而在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之初就能夠想辦法避免這些缺陷，以得到優(yōu)良的產(chǎn)品。
5小結(jié)
科技的發(fā)展讓電子產(chǎn)品成為人類(lèi)生活的一部分，可以說(shuō)人類(lèi)的生活已經(jīng)離不開(kāi)電子產(chǎn)品。我國(guó)作為世界上最大的電子產(chǎn)品新興市場(chǎng)，巨大的市場(chǎng)潛力對(duì)于電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。而想要在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有自己的一席之地，取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，相關(guān)電子企業(yè)就必須嚴(yán)格控制電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷。
【參考文獻(xiàn)】
[1]朱敏，劉衛(wèi)東.基于粗糙集貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷評(píng)估模型[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，30（3）：706-711.
區(qū)別于其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，電子產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)需要將高科技、藝術(shù)創(chuàng)意和產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境相融合，更加體現(xiàn)集成創(chuàng)新的概念。宇朔工業(yè)設(shè)計(jì)認(rèn)為設(shè)計(jì)過(guò)程中需要重點(diǎn)考慮四個(gè)方面：差異性、易用性、競(jìng)爭(zhēng)性和趨勢(shì)性。
云計(jì)算對(duì)IT的影響是各個(gè)層面的，電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)概莫能外——終端的設(shè)計(jì)越來(lái)越簡(jiǎn)單，但“設(shè)計(jì)無(wú)處不在，設(shè)計(jì)可無(wú)中生有，有中生無(wú)”，交互界面的設(shè)計(jì)也是工業(yè)設(shè)計(jì)，人機(jī)界面和使用方式的設(shè)計(jì)已經(jīng)獨(dú)立為一個(gè)很大的設(shè)計(jì)需求市場(chǎng)?！肮I(yè)設(shè)計(jì)組成元素是：人、產(chǎn)品、環(huán)境，硬件技術(shù)、軟件技術(shù)以及內(nèi)容，需要通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)不僅指產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而是廣義的概念，且不能狹隘地把設(shè)計(jì)當(dāng)成簡(jiǎn)單的外觀造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配色等?，F(xiàn)代科技的發(fā)展和工業(yè)設(shè)計(jì)是相輔相成的、共同成長(zhǎng)的?！?/p>
談到本次國(guó)內(nèi)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司九強(qiáng)邀請(qǐng)展的意義，程益浪認(rèn)為，品牌是一種標(biāo)識(shí)，更是一種重要的經(jīng)營(yíng)資產(chǎn)。資產(chǎn)需要時(shí)間、空間和資本的長(zhǎng)期持續(xù)積累并且需要精細(xì)化經(jīng)營(yíng)，它才能將無(wú)形資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為資本，從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值。TOP品牌形象的推出在行業(yè)中具有強(qiáng)大的號(hào)召力和市場(chǎng)價(jià)值，可帶動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展。
基于多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，宇朔制定了未來(lái)業(yè)務(wù)的發(fā)展方向：堅(jiān)持“三位一體”工業(yè)設(shè)計(jì)核心理念和創(chuàng)新設(shè)計(jì)服務(wù)模式，專(zhuān)注+專(zhuān)業(yè)的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。宇朔的業(yè)務(wù)不僅有主流的外貿(mào)出口業(yè)務(wù)，還要擴(kuò)展為品牌和行業(yè)客戶(hù)的服務(wù)業(yè)務(wù)，并將自主設(shè)計(jì)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化業(yè)務(wù)延伸到更多競(jìng)爭(zhēng)更為激烈的市場(chǎng)。
1.1本課程的知識(shí)模塊包括：①產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識(shí)；②塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則；③鈑金類(lèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則；④模具基礎(chǔ)知識(shí)；⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)；⑥產(chǎn)品典型結(jié)構(gòu)。其目的是使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象能力，在實(shí)際應(yīng)用中培養(yǎng)學(xué)生的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力。
1.2課程的重點(diǎn)內(nèi)容包括：①常用塑膠材料基本知識(shí)；②常用金屬材料基本知識(shí)；③常用表面處理知識(shí)；④產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總原則；⑤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系分析與結(jié)構(gòu)繪圖的基本要求。
二、《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)思路
2.1選用教材。目前還沒(méi)有適合工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)使用的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教材，所以國(guó)內(nèi)普遍做法是選用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面教材，暫定的教材是黎恢來(lái)編寫(xiě)的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例教程》。該教材將作者十幾年的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而成，系統(tǒng)、精細(xì)、全面地介紹了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)及設(shè)計(jì)全過(guò)程，明確了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念和崗位職責(zé)，并通過(guò)講解一款電子產(chǎn)品的全套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，幫助學(xué)生融會(huì)貫通，更加高效地學(xué)習(xí)和掌握實(shí)用技巧。
2.2教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)的整體人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱的具體要求，將《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》分為六大模塊，每個(gè)模塊里面包括若干的章節(jié)，各章節(jié)之間既自成體系，又互相有銜接，條理清晰，通俗易懂。①“產(chǎn)品材料與表面處理工藝常識(shí)”模塊，主要介紹注塑工藝?yán)碚?、常用塑膠材料和金屬材料基本知識(shí)，以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類(lèi)方面，介紹ABS、PS、PP、PVC等的應(yīng)用范圍、注塑模工藝條件和化學(xué)和物理特性，重點(diǎn)是使學(xué)生了解注塑件的常見(jiàn)問(wèn)題分析及解決，比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面，介紹一些金屬的特性和應(yīng)用范圍，比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識(shí)方面，主要涉及塑料二次加工的基本知識(shí)，學(xué)生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內(nèi)覆膜等表面處理工藝。②“塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”模塊，重點(diǎn)介紹塑料件在設(shè)計(jì)和修改階段需掌握的通用設(shè)計(jì)規(guī)范，比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設(shè)計(jì)，能夠分析塑料件的加強(qiáng)筋、孔、支撐面的使用范圍。在細(xì)節(jié)部分，應(yīng)了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設(shè)計(jì)。③“鈑金件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”模塊，介紹鈑金類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝要求，包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝，并且讓學(xué)生了解壓鑄類(lèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝要求。在此模塊的教學(xué)中，應(yīng)引入企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品案例進(jìn)行講解，以便于學(xué)生更好地掌握鈑金件的設(shè)計(jì)規(guī)范。④“塑料模和鈑金模基礎(chǔ)知識(shí)”模塊，介紹塑料模和鈑金模的基本類(lèi)型及典型結(jié)構(gòu)，包括模具概述，模具的分類(lèi)、注塑機(jī)介紹等，重點(diǎn)講解的是注塑模結(jié)構(gòu)里面的澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和行位與斜頂，以及二板模和三板模之間的區(qū)別和應(yīng)用，以“實(shí)用、夠用”為度，學(xué)生只需了解典型的模具結(jié)構(gòu)，不需要進(jìn)行后期的模具設(shè)計(jì)。⑤“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)”模塊，主要介紹殼體形狀結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、卡扣結(jié)構(gòu)、螺釘柱結(jié)構(gòu)、螺紋連接結(jié)構(gòu)和嵌件連接結(jié)構(gòu)等知識(shí)，以及各個(gè)特征的定義、作用和設(shè)計(jì)原則，特別是特征在使用時(shí)的相互配合關(guān)系。拓展知識(shí)方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通過(guò)孔設(shè)計(jì)規(guī)則，以及模具設(shè)計(jì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系。⑥“典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”模塊，重點(diǎn)介紹目前國(guó)內(nèi)普遍使用的三大產(chǎn)品（電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)品和電動(dòng)產(chǎn)品）的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)。每類(lèi)產(chǎn)品選取一款經(jīng)典的已批量的產(chǎn)品作為藍(lán)本，深入解剖結(jié)構(gòu)知識(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的運(yùn)用。比如電子產(chǎn)品選手機(jī)為代表產(chǎn)品，講解手機(jī)產(chǎn)品各零部件的結(jié)構(gòu)、前殼與底殼的止口設(shè)計(jì)、LCD屏限位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電池固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及內(nèi)藏?cái)z像頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。家電產(chǎn)品則以電吹風(fēng)為例，學(xué)生要掌握電吹風(fēng)的功能、材料、結(jié)構(gòu)工藝性等，了解CAD軟件在電吹風(fēng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能對(duì)產(chǎn)品塑料件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。在此過(guò)程中，還要掌握項(xiàng)目管理方面的知識(shí)。
2.3教學(xué)方法。在教學(xué)中，提倡基于工作過(guò)程為導(dǎo)向的項(xiàng)目化教學(xué)，理論教學(xué)與實(shí)踐練習(xí)相結(jié)合，增加實(shí)踐課時(shí)的比例，培養(yǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力。教師引導(dǎo)學(xué)生建立實(shí)用合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化學(xué)生的自覺(jué)體驗(yàn)和掌握知識(shí)的遷移能力，淡化理論和實(shí)踐的界限。在基礎(chǔ)知識(shí)夠用的前提下，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法，通過(guò)在具備多媒體教學(xué)設(shè)施的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地開(kāi)展新產(chǎn)品和新工藝的開(kāi)發(fā)工作，使學(xué)生體會(huì)具體產(chǎn)品的外觀造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實(shí)際應(yīng)用能力。
針對(duì)影響電子產(chǎn)品使用穩(wěn)定性和可靠性的因素(諸如溫度、濕度、鹽等),在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)提出了防濕熱、防鹽霧、防霉菌的基本要求,合稱(chēng)為“三防”。其具體的定性理論如下:(1)防濕熱:當(dāng)空氣濕度過(guò)大時(shí),電子產(chǎn)品的材料構(gòu)件易受潮而發(fā)生變形,從而加速金屬腐蝕,并最終導(dǎo)致性能降低或破壞,為避免該類(lèi)現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行防濕設(shè)計(jì);(2)防鹽霧:鹽霧中的氯離子可以穿透產(chǎn)品的金屬保護(hù)膜,形成的鹽溶液能加速化學(xué)腐蝕和金屬電蝕,降低絕緣性,常見(jiàn)的空氣污染中所含有的二氧化硫、氨氣、氯氣等有害氣體易導(dǎo)致該類(lèi)現(xiàn)象;(3)防霉菌:電子產(chǎn)品運(yùn)作時(shí)的產(chǎn)熱量利于霉菌的繁殖,其所產(chǎn)生的分泌物不僅影響美觀,也能引起腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生,從而損壞電路功能。
1.2新“三防”時(shí)代
三防技術(shù)是針對(duì)電子產(chǎn)品開(kāi)展的有關(guān)環(huán)境條件及其影響、耐環(huán)境設(shè)計(jì)、綜合防護(hù)技術(shù)、效果評(píng)價(jià)及技術(shù)管理等方面的理論研究及工程應(yīng)用的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。隨著信息時(shí)代的到來(lái),通信設(shè)備的三防性能已成為重要的技術(shù)指標(biāo)之一,常作為產(chǎn)品試驗(yàn)考核的基本內(nèi)容以考察設(shè)備的可靠性?，F(xiàn)階段,其主要涉及對(duì)象包括材料、元器件、電路、結(jié)構(gòu)、工藝等,而在現(xiàn)有的使用環(huán)境條件下,從上述各方面改變產(chǎn)品的性能已成為未來(lái)電子通信設(shè)備三防設(shè)計(jì)的主要發(fā)展趨勢(shì),已達(dá)到提高通信設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性的目的。
2三防設(shè)計(jì)的內(nèi)容
電子產(chǎn)品研究和設(shè)計(jì),需根據(jù)其應(yīng)具備的性能要求和使用的環(huán)境條件進(jìn)行相關(guān)的考量,因此,三防設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容有:(1)產(chǎn)品壽命期環(huán)境剖面及其對(duì)腐蝕的影響程度,電子產(chǎn)品的使用環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的性能影響巨大,考察環(huán)境中可能存在的不利因素是三防技術(shù)應(yīng)用的前提,也是十分重要的技術(shù)依據(jù)。(2)三防技術(shù)保護(hù)措施。現(xiàn)有的三防保護(hù)主要從材料防護(hù)(主要體現(xiàn)為材料的抗腐蝕性能)、結(jié)構(gòu)防護(hù)(主要是避免腐蝕問(wèn)題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))和工藝防護(hù)(技術(shù)工程化過(guò)程)。(3)三防試驗(yàn)及評(píng)價(jià)技術(shù),試驗(yàn)的方法主要包括人工加速試驗(yàn)和大氣暴露試驗(yàn)兩類(lèi),同屬于破壞性試驗(yàn),旨在通過(guò)短時(shí)間的惡劣環(huán)境(自然環(huán)境條件、人為使用條件)得出破壞產(chǎn)品性能指標(biāo)的參數(shù),以便進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。(4)三防管理技術(shù),電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程拉伸大,從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到最終的生產(chǎn)驗(yàn)收,各個(gè)環(huán)節(jié)都有不同程度的影響,建立合理的管理體系,首先可以方便整個(gè)過(guò)程的有序化執(zhí)行,也有利于后續(xù)的反饋性查詢(xún)。針對(duì)以上內(nèi)容,戴柏林等人形象化地給予了其基本的結(jié)構(gòu)層次,如下圖所示。圖中十分明確地描述了各層次的基本屬性和協(xié)作屬性,即:管理體系的作用;各層次可合并或拆分;低層次的內(nèi)容條目更具體;第三、四層次可補(bǔ)充。
3三防設(shè)計(jì)的強(qiáng)化
3.1三防技術(shù)管理的提高
三防技術(shù)管理體系,指為使電子產(chǎn)品達(dá)到三防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而應(yīng)具備的技術(shù)和管理?xiàng)l件,其應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)化、程序化和制度化的基本特征,所涉及的基本內(nèi)容包括管理框架、相關(guān)過(guò)程、工作程序及所需資源四個(gè)部分,三防管理體系建設(shè)的主要目的在于規(guī)范和約束設(shè)計(jì)師行為,避免設(shè)計(jì)的隨意性。將三防問(wèn)題納入管理體系內(nèi),就必須要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的整個(gè)過(guò)程中嚴(yán)格檢查相應(yīng)的各個(gè)點(diǎn)的執(zhí)行情況,具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):(1)設(shè)計(jì)方案的反饋:確立設(shè)計(jì)方案后,進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),試驗(yàn)的具體情況應(yīng)及時(shí)反饋給工藝、結(jié)構(gòu)總設(shè)計(jì)師,便于從整機(jī)防護(hù)的高度調(diào)整或改進(jìn)其三防問(wèn)題;(2)分工協(xié)作能力:要求各個(gè)部門(mén)明確職責(zé),從生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)配合三防工作的良好展開(kāi);(3)流程監(jiān)督、記錄:針對(duì)生產(chǎn)流程中影響產(chǎn)品性能的特殊工藝過(guò)程,嚴(yán)格填寫(xiě)必要的生產(chǎn)記錄,便于查找和分析問(wèn)題;(4)產(chǎn)品的驗(yàn)收:零部件應(yīng)進(jìn)行相關(guān)專(zhuān)業(yè)、工序的自檢、互檢、專(zhuān)檢過(guò)程,驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行破壞性模擬鑒定;在進(jìn)一步的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,也應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)品驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)客戶(hù)的反饋應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的工藝技術(shù)修訂。
3.2三防技術(shù)材料的選擇
針對(duì)電子通信結(jié)構(gòu)部件特性,正確、合理地選擇相應(yīng)材料(金屬及非金屬材料)是進(jìn)行三防設(shè)計(jì)的第一步,只有從原料上保證質(zhì)量可靠性,才能從根本上保證設(shè)備的可靠性,因此,選材至關(guān)重要。在材料的選擇上,為了使電子通信設(shè)備具有更好的適用性,應(yīng)盡量選擇耐腐蝕性能好的金屬材料(諸如鋁合金、鈦合金、奧氏體型不銹鋼等)和耐老化、不長(zhǎng)霉菌的非金屬材料。在材料選用前,應(yīng)對(duì)其基本性能十分了解。21世紀(jì)進(jìn)入納米材料時(shí)代,納米技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛,究其原因是因?yàn)榧{米材料具有常規(guī)狀態(tài)下材料難以比擬的優(yōu)勢(shì),比如良好的耐受紫外線功能、抗菌性能、顆粒度小(可制作無(wú)色材料)等,目前已有應(yīng)用的納米材料有二氧化鈦。
3.3三防技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的提高
關(guān)鍵詞： 三防設(shè)計(jì)；數(shù)字對(duì)講機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Key words： three-proofing design；digital walkie-talkie；configuration design
中圖分類(lèi)號(hào)：TN802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）16-0047-02
0 引言
21世紀(jì)，數(shù)字對(duì)講機(jī)是現(xiàn)代指揮專(zhuān)用的主要無(wú)線通信方式，在實(shí)際的工作狀態(tài)中，所發(fā)生的故障約一半是由環(huán)境因素導(dǎo)致的，其中90%以上是由溫度、鹽霧、濕度、霉菌和振動(dòng)造成的。換句話(huà)說(shuō)，設(shè)備的可靠性與環(huán)境因素有著重大關(guān)系。
在電子通信行業(yè)中，三防設(shè)計(jì)一般定義為防潮熱設(shè)計(jì)、防鹽霧設(shè)計(jì)和防霉菌設(shè)計(jì)。電子裝備的“三防”性能，已成為系統(tǒng)整機(jī)重要的性能指標(biāo)之一。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的高速發(fā)展，工程師越來(lái)越重視三防設(shè)計(jì)，采用三防技術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)字對(duì)講機(jī)，能有效降低設(shè)備的故障率，提高產(chǎn)品可靠性和適應(yīng)使用環(huán)境能力。因此，加強(qiáng)產(chǎn)品的三防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減小環(huán)境對(duì)設(shè)備性能的影響，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。
1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品性能的影響
專(zhuān)用數(shù)字對(duì)講機(jī)使用環(huán)境比較惡劣，采用三防技術(shù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可適應(yīng)野戰(zhàn)的高低溫，潮熱，鹽霧等嚴(yán)酷氣候條件，并且能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠地工作。三防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是三防設(shè)計(jì)完善與否的關(guān)鍵之一[1]，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體現(xiàn)出三防設(shè)計(jì)的要求。因此，在電子設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，不僅決定產(chǎn)品的成本高低，同時(shí)影響產(chǎn)品的使用性能。
當(dāng)前，數(shù)字對(duì)講機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在諸多缺陷，主要體現(xiàn)以下方面：
①密封性差，防水防潮性能弱，導(dǎo)致對(duì)講機(jī)在雨天或者潮濕氣候條件下不能正常使用；②材料選擇或者工藝處理不當(dāng)，導(dǎo)致產(chǎn)品在鹽霧環(huán)境使用時(shí)不能有效抵抗鹽霧腐蝕，甚至斷裂；③我國(guó)南方及沿海地區(qū)氣候較潮濕，產(chǎn)品放置一段時(shí)間后就會(huì)發(fā)霉。
為解決上述不合理問(wèn)題，需將三防設(shè)計(jì)的原則和方法融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從而提高對(duì)講機(jī)的環(huán)境可適應(yīng)性，機(jī)械性能以及電氣性能。
2 三防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
三防技術(shù)是涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電子元器件裝配以及工藝和生產(chǎn)技術(shù)管理等內(nèi)容的綜合性系統(tǒng)工程[2]，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容。運(yùn)用三防設(shè)計(jì)的原則和方法，解決數(shù)字對(duì)講機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的不合理問(wèn)題，主要考慮如下幾點(diǎn)：
2.1 防潮熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在三防設(shè)計(jì)中，防潮熱設(shè)計(jì)主要是防水設(shè)計(jì)。數(shù)字對(duì)講機(jī)由于體積小、重量輕、電子元器件之間的間隙小，其采用的防潮熱設(shè)計(jì)方法如下：
①優(yōu)選防火、防銹蝕的合金材料；②在數(shù)字對(duì)講機(jī)表面涂覆保護(hù)層以防止銹蝕；③整機(jī)采用外殼密封防水，將電子元器件與周?chē)h(huán)境隔離，不與外界的空氣、水或其他腐蝕介質(zhì)接觸。
依照《GB4208-93 電子產(chǎn)品外殼防護(hù)等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)，手持式數(shù)字對(duì)講機(jī)屬于外殼結(jié)構(gòu)防水且不怕腐蝕的小型通信設(shè)備，其整機(jī)的防水等級(jí)為IPX7。為便于更快、更直觀地檢測(cè)產(chǎn)品的氣密性，采用充氣檢測(cè)法代替浸漬試驗(yàn)。表1為數(shù)字對(duì)講機(jī)氣密檢測(cè)的試驗(yàn)參數(shù)。
為達(dá)到要求的防水等級(jí)，數(shù)字對(duì)講機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要采用防水圈、防水雙面膠及局部封膠等防水形式。如果防水等級(jí)要求比較高，可采用二次啤塑及超聲波焊接方式防水[3]。以手持式數(shù)字對(duì)講機(jī)為例，具體防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：
①受話(huà)器前腔的出聲孔使用防水透氣膜，既起到防水作用，也可以透氣透聲。
②采用硅橡膠密封圈防水方式。1）前殼和中殼以及中殼和后蓋配合處采用截面為圓形，邵氏硬度為45±5°的硅橡膠密封圈防水，使數(shù)字對(duì)講機(jī)成為一個(gè)密閉的腔體；2）功能旋鈕和中殼局部配合處采用O型圈密封；3）硅膠按鍵周圈設(shè)計(jì)的半圓型凸臺(tái)與前殼配合起到防水作用。
③采用防水膠的密封方式。如視窗玻璃和前殼，充電座周圈與后蓋之間的配合面可以采用3M雙面防水膠，以起到密封防水作用。
④電池上，下殼體材料都為PC或ABS，通過(guò)超聲波焊接的方式，將電池上下殼體焊接為一整體，同樣可以達(dá)到良好的密封防水效果。
2.2 防鹽霧腐蝕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鹽霧環(huán)境會(huì)引起手持式數(shù)字對(duì)講機(jī)的腐蝕，甚至影響整機(jī)的使用性能。按照《GB /T2423.17電子產(chǎn)品防鹽霧測(cè)試》的試驗(yàn)方法：需要將對(duì)講機(jī)放置在氯化鈉含量為5±1%的鹽溶液，溫度為35±2℃的試驗(yàn)箱中，承受連續(xù)噴霧時(shí)間為48h的試驗(yàn)，且連續(xù)噴霧每24h檢測(cè)一次鹽霧的沉降率和pH值。試驗(yàn)結(jié)束后，檢測(cè)噴霧后收集液的pH值是否在6.5～7.2范圍內(nèi)，并將設(shè)備在正常的試驗(yàn)大氣條件下放置48h，然后進(jìn)行全面直觀檢查及性能檢測(cè)，如果沒(méi)有任何鹽霧腐蝕跡象，樣品試驗(yàn)合格。圖1所示，鹽霧試驗(yàn)樣品為鎂合金AZ91B，采用陽(yáng)極氧化處理，可以抗連續(xù)鹽霧試驗(yàn)48h。
防鹽霧設(shè)計(jì)的原則是：①選用耐鹽霧腐蝕性材料，金屬一般選擇合金為最佳；②元器件要有一定的覆蓋層防護(hù)；③合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。依上述設(shè)計(jì)原則，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面主要考慮以下3點(diǎn)：
①優(yōu)選耐鹽霧腐蝕材料。由于工作環(huán)境惡劣，對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)需要優(yōu)選耐蝕性強(qiáng)的材料。相較鎂合金，鋁合金本身耐蝕性強(qiáng)，一般大氣條件下，鎂合金需要加保護(hù)層，而鋁合金只有在嚴(yán)酷的大氣條件下才加保護(hù)層[4]。如表2所示，鋁合金和鎂合金在不同的后處理方式下的抗鹽霧試驗(yàn)時(shí)間對(duì)比，其中鍍層厚度均為7μm。
②采用表面涂覆層保護(hù)。1）由于緊固螺釘?shù)氖植厶幰啄p，應(yīng)使用奧氏體不銹鋼，如：0Cr18Ni9（304）、0Cr17Ni12Mo2（316）并鈍化處理，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求同時(shí)也可以通過(guò)中性鹽霧試驗(yàn)48h無(wú)腐蝕；2）外露的充電觸點(diǎn)選用黃銅材料，且表面覆蓋層采用鍍金方式，鍍層厚度為3μm；3）鋁合金LY12殼體可以采用陽(yáng)極導(dǎo)電氧化磷化底漆噴褐綠色塑粉。
③設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)?？紤]涂裝和維修的方便，設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用簡(jiǎn)單、合理的結(jié)構(gòu)方式。例如，前殼需要暴露在外，設(shè)計(jì)時(shí)采用開(kāi)放式的百葉窗結(jié)構(gòu)形式，可以避免殘余水分積聚和灰塵積存，起到良好防護(hù)作用。
2.3 防霉菌設(shè)計(jì) 在濕熱環(huán)境中，對(duì)講機(jī)極易遭受霉菌侵蝕，因此，防霉設(shè)計(jì)是濕熱環(huán)境下對(duì)講機(jī)環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。數(shù)字對(duì)講機(jī)采用鋁合金材料，霉菌試驗(yàn)僅作外觀檢查，試驗(yàn)周期28天。其具體測(cè)試內(nèi)容：在溫濕度交變環(huán)境下進(jìn)行，每24h循環(huán)一次。植入試驗(yàn)要求菌種，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，立即檢查樣品表面霉菌生長(zhǎng)情況，按表3評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果。
由于工作環(huán)境的特殊性，數(shù)字對(duì)講機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的防霉菌措施是：①選用抗霉菌性能強(qiáng)材料。優(yōu)選不易發(fā)霉的鋁合金材料；②加入防霉劑和合理的表面涂覆。比如橡膠表面需要添加水楊銑苯胺的防霉劑，而金屬外殼表面可以噴涂防霉漆，既美觀又可以防霉；③防霉包裝、密封。金屬外殼密封前，零部件用強(qiáng)紫外線進(jìn)行照射，同時(shí)密封的內(nèi)腔充入高濃度的臭氧，防止和抑殺霉菌，能起到有效防護(hù)作用。
3 結(jié)論
三防技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜且與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系的系統(tǒng)工程，隨著新技術(shù)、新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用，“三防技術(shù)體系”得到逐步完善。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)考慮整機(jī)的三防設(shè)計(jì)要求，大大提升產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力。如今，隨著人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，采用三防設(shè)計(jì)的數(shù)字對(duì)講機(jī)逐步走進(jìn)人們?nèi)粘Ｉ钪小?/p>
參考文獻(xiàn)：
[1]劉欣，劉繼芬.三防技術(shù)分析與應(yīng)用[J].電子工藝技術(shù)，2010，31（6）：354-357.
中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
電子組件是數(shù)碼產(chǎn)品的核心，若在潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期放置，會(huì)損壞、腐蝕電路板，一旦掉入水中，接通瞬間就會(huì)被燒毀，數(shù)據(jù)也就毀壞。人們正在使用或隨身攜帶的電子產(chǎn)品許多的突發(fā)事件會(huì)使其遭受水難，造成極大的損失。解決防水問(wèn)題有很多種方法和措施，且已經(jīng)被證明是有效的。但是在設(shè)計(jì)中仍然要針對(duì)實(shí)際情況加以仔細(xì)分析，力求用最簡(jiǎn)潔、最可靠的設(shè)計(jì)，最低的成本，最易維護(hù)的措施來(lái)滿(mǎn)足設(shè)備的防水要求。
一、主流防水設(shè)計(jì)方式
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，電子產(chǎn)品防水設(shè)計(jì)的方式多種多樣，常用的防水設(shè)計(jì)方式有：止口方式的防水設(shè)計(jì)、防水圈方式的防水設(shè)計(jì)、超聲波方式的防水設(shè)計(jì)、二次啤塑方式的防水設(shè)計(jì)及電路密封絕緣方式的防水設(shè)計(jì)。
進(jìn)行電子產(chǎn)品防水設(shè)計(jì)時(shí)，電子產(chǎn)品需要達(dá)到的防水等級(jí)必須要明確。采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式根據(jù)防水等級(jí)不同而不同。例如：二次啤塑防水的防水設(shè)計(jì)可以達(dá)到IP8，而止口方式的防水設(shè)計(jì)只能達(dá)到IP4。
（一）、二次啤塑方式的防水設(shè)計(jì)
在防水等級(jí)比較高的場(chǎng)合一般都會(huì)使用二次啤塑方式的防水設(shè)計(jì)。例如，用在成型多芯防水接頭上，一次注塑成型模具制造的防水接頭配額的不足、公母端子定位精度低可以解決。但是，二次啤塑方式的防水設(shè)計(jì)也存在有缺點(diǎn)：制作的成本高、難度大、維修費(fèi)用高等。
（二）、防水圈方式的防水設(shè)計(jì)
一般采用軟性材料來(lái)進(jìn)行防水圈方式的防水設(shè)計(jì)，如硅膠、橡膠、TPU、PVC等，在兩個(gè)零件配合的縫隙處一般使用防水圈。防水圈的工業(yè)方式有兩種：一種為設(shè)計(jì)預(yù)留槽在接縫處，在進(jìn)行固化前，將防水交替注入其中；另一種為彈性固態(tài)體通過(guò)模具成型，例如O型圈。對(duì)于第一種工藝：目前使用也是比較普遍，通過(guò)點(diǎn)膠機(jī)進(jìn)行防水質(zhì)量的控制批量產(chǎn)品，但后續(xù)維修不方便。對(duì)于第二種工藝：不宜設(shè)計(jì)防水圈長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)榇嬖诜浪Φ暮峡p問(wèn)題，不過(guò)進(jìn)行防水在必須采用此方法并且防水圈太長(zhǎng)時(shí)，解決這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)二次啤塑的方法，但需要較高的生產(chǎn)成本和模具技術(shù)；具有不同的形狀防水圈截面，有橢圓形、圓形、鋸齒形、方形、方波形等。需要根據(jù)不同的防水等級(jí)以及不同的結(jié)構(gòu)形狀在進(jìn)行電子產(chǎn)品防水設(shè)計(jì)時(shí)，來(lái)確定使用最佳的防水圈。
（三）、電路密封絕緣方式的防水設(shè)計(jì)
一般與其他防水方式的設(shè)計(jì)相結(jié)合進(jìn)行電路密封絕緣方式的防水設(shè)計(jì)，二重防水、三重防水等防水設(shè)計(jì)從而構(gòu)成。根據(jù)防水等級(jí)的不同，目前電路密封防水方式的設(shè)計(jì)采用的密封材料也不盡相同。一般都是在電路板的表面噴涂三防漆為普通電子產(chǎn)品線路板的密封絕緣方式，要求的防水等級(jí)低，主要目的是防潮；有的產(chǎn)品需求防水等級(jí)為6到8的，可以采用防水絕緣膠泥，在外殼即使第一道防水不起作用的情況下，也能夠確保產(chǎn)品的正常運(yùn)行，不過(guò)在進(jìn)行此類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到電子產(chǎn)品的散熱的同時(shí)考慮防水設(shè)計(jì)，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品熱量的傳遞會(huì)受到防水絕緣膠泥導(dǎo)熱系數(shù)的影響。
二、電子產(chǎn)品防水級(jí)別
對(duì)于電子產(chǎn)品防水級(jí)別的要求根據(jù)不同的環(huán)境情況，也不同。國(guó)際認(rèn)可的防水標(biāo)準(zhǔn)有“日本電子工業(yè)防水規(guī)格JIS標(biāo)準(zhǔn)”和“國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)防水等級(jí)IP”。我國(guó)的GB4208-93標(biāo)準(zhǔn)――對(duì)電子產(chǎn)品的防水防塵外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）做了相關(guān)規(guī)定。依照保護(hù)等級(jí)該標(biāo)準(zhǔn)分為9個(gè)階段（0~8），其中防水意義及種類(lèi)如表1所示。
表1電子產(chǎn)品防水級(jí)別
三、幾種電子產(chǎn)品常見(jiàn)的防水設(shè)計(jì)
（一）、某車(chē)載單機(jī)的防水設(shè)計(jì)
某車(chē)載系統(tǒng)經(jīng)過(guò)二年多時(shí)間的研制，順利完成了各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試和定型試驗(yàn)工作，但是，在環(huán)境試驗(yàn)中有較多的問(wèn)題暴露。其中，某單機(jī)在交變濕熱試驗(yàn)后如圖1所示，發(fā)現(xiàn)不能正常開(kāi)機(jī)液晶顯示器，在內(nèi)部打開(kāi)機(jī)箱后有大量積水，水擦干后，再接通電源，顯示屏雖然有顯示，但是有抖動(dòng)，并且有兩條橫線在屏上面，兩分鐘后，顯示屏變?yōu)楹谄?。該單機(jī)為型材結(jié)構(gòu)，采用封閉式蓋板在上下兩面，沒(méi)有采用橡膠密封條密封措施在不機(jī)箱和蓋板之間。它的密封性能間于密封式機(jī)箱和敞開(kāi)式機(jī)箱之間，這樣的機(jī)箱在交變濕熱環(huán)境中，在內(nèi)部由于“呼吸”效應(yīng)反而比較容易產(chǎn)生積水。由于在機(jī)器內(nèi)壁上顯示屏是緊貼的，導(dǎo)致顯示屏內(nèi)液晶顯示器電路短路造成工作異常。
圖1科研車(chē)載樣機(jī)外形及蓋板設(shè)計(jì)改進(jìn)
解決方案一是對(duì)液晶顯示器采取加固措施進(jìn)行全密封，二是設(shè)計(jì)成敞開(kāi)形式將半密封狀態(tài)的機(jī)箱。方案一由于該液晶顯示器為外購(gòu)器件，改進(jìn)設(shè)計(jì)難度較大，徹底改進(jìn)的條件不具備，簡(jiǎn)單的加固效果可能不夠理想，因而有較大的改進(jìn)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，且仍然得不到解決機(jī)箱積水的問(wèn)題。而進(jìn)行全密封設(shè)計(jì)整個(gè)機(jī)箱改進(jìn)難度更大，也不存在從整個(gè)計(jì)劃進(jìn)度安排上較大改進(jìn)的可能性。單機(jī)內(nèi)部考慮到模塊級(jí)部件均采用了防銹鋁材料，這種材料防腐蝕性能較強(qiáng)，機(jī)箱內(nèi)部及帶元器件印制板所有表面均采用的處理措施為涂覆三防漆，且該單機(jī)的使用是在車(chē)載平臺(tái)艙內(nèi)，相對(duì)環(huán)境條件較好，因此，在機(jī)箱上下蓋板最終采取了增加透氣孔的改進(jìn)設(shè)計(jì)，在交變濕熱環(huán)境下以改善單機(jī)內(nèi)外部的壓差問(wèn)題，由于壓差造成凝露積水可以避免。在交變濕熱試驗(yàn)后改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)無(wú)積水產(chǎn)生，單機(jī)工作恢復(fù)到常溫后正常。
（二）、某天線有源盒的防水設(shè)計(jì)
在外場(chǎng)某系統(tǒng)7~8月份進(jìn)行聯(lián)試，聯(lián)試后期，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)天線指標(biāo)異常，檢查后發(fā)現(xiàn)反饋水平和垂直有源盒內(nèi)有較多積水，元器件發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕，如圖2所示。
圖2天線有源盒腐蝕后的外觀
對(duì)上述有源盒蓋板筆者用Ansys軟件進(jìn)行了力學(xué)分析。按照橡膠變形應(yīng)力為10MPa的估算值，橡膠壓縮量達(dá)到20%為計(jì)算依據(jù)，得出如圖3所示結(jié)構(gòu)鋼板和鋁板的最大變形值，見(jiàn)表2。采用3mm厚的鋁板從表2可以看出，作為密封蓋板，為0.82mm的蓋板變形量。實(shí)際受力情況和仿真計(jì)算條件雖然不完全相同，也沒(méi)有這樣大的蓋板實(shí)際變形量，但是用3mm鋁板作密封蓋板時(shí)，卻能說(shuō)明在兩個(gè)固定螺孔中間位置的并沒(méi)有達(dá)到20%的橡膠圈壓縮量，因此，這時(shí)的密封效果是不理想的。若適當(dāng)增加鋁板厚度，同時(shí)增加緊固件數(shù)量，靠O形密封圈則可以達(dá)到較好的密封效果。
表1不同材料和厚度在10MPa壓力下的變形量
圖3有源盒3mm鋁板密封蓋板及力學(xué)分析
四、防水設(shè)計(jì)新思路
可彎折的柔軟鍵盤(pán)：機(jī)械和電子電路密封在柔性聚氨脂泡沫殼體內(nèi)，采用模具直接澆鑄而成，適合航海、游船、飯店等環(huán)境中使用。這些地方水侵蝕破壞很大，密封的表面可以阻止液體、食物、灰塵、污染物在操作錯(cuò)誤或清洗鍵盤(pán)時(shí)進(jìn)入，有效做到抗水、抗潮濕、抗泄露。
SwiMP3：播放器放在腦后，采用套頭佩戴方法，采用觸摸式設(shè)計(jì)按鍵，整個(gè)MP3是佩戴在頭上，這些都是方便游泳時(shí)進(jìn)行操作的人性設(shè)計(jì)播放器。耳塞利用頭顱和臉部里的骨當(dāng)作媒介來(lái)傳播聲音，就是這樣實(shí)現(xiàn)了徹底防水，并且耳塞采用入耳式的緊貼設(shè)計(jì)在與耳朵里的骨組織相接觸的同時(shí)防止水進(jìn)入耳朵，作為傳播聲源。
結(jié)束語(yǔ)
總而言之，隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，防水設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要，越來(lái)越多的新的防水思想會(huì)不斷出現(xiàn)，防水的設(shè)計(jì)方式也不斷增加，同時(shí)使我們的電子產(chǎn)品也將越來(lái)越完善。
參考文獻(xiàn)
風(fēng)力發(fā)電是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，由機(jī)械能再轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)電裝置。風(fēng)能發(fā)電的原理為：在風(fēng)力作用下，葉片帶動(dòng)線圈旋轉(zhuǎn)切割磁力線，從而產(chǎn)生電流。風(fēng)能發(fā)電機(jī)一般由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、調(diào)向器、限速安全器和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)能作為可再生的、無(wú)污染的自然能源具有廣泛的使用前景。
1．2LED燈工作原理
LED（LightEmittingDiode）燈被稱(chēng)為“綠色照明”工具。其核心的部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體所組成的半導(dǎo)體晶片。在PN結(jié)外加上電壓，通過(guò)在P端接正極，N端接負(fù)極，電流便能從P型端流向N型端，空穴和電子都向界面運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)變窄，電流可順利通過(guò)。利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕诎雽?dǎo)體晶片的兩極加上正向電壓，半導(dǎo)體中載流子發(fā)生復(fù)合，將多余的能量釋放出來(lái)而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見(jiàn)光，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能，光的強(qiáng)弱與電流大小有關(guān)。LED燈作為騎行自行車(chē)的主要照明產(chǎn)品應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。
1．3自行車(chē)車(chē)載風(fēng)能照明與充電系統(tǒng)可行性分析
風(fēng)能是最普遍的無(wú)污染可再生能源，在使用時(shí)間上限制性不大，未來(lái)有望成為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。LED光源具有高效、耐用、體積小、安全、環(huán)保等多種優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于各種照明設(shè)備。設(shè)計(jì)中不僅需要在不同階段協(xié)調(diào)不同用戶(hù)的需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系，還需要協(xié)調(diào)在不同階段與自然環(huán)境的關(guān)系，確保產(chǎn)品在生產(chǎn)、流通、使用、回收和銷(xiāo)毀的過(guò)程中不對(duì)環(huán)境造成不可逆的影響，最終實(shí)現(xiàn)低碳化。大多數(shù)產(chǎn)品成本、質(zhì)量和可持續(xù)方面（經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境）問(wèn)題是在設(shè)計(jì)過(guò)程中建立的，文中所述設(shè)計(jì)力求將可持續(xù)設(shè)計(jì)思想貫穿于整體設(shè)計(jì)中。
2產(chǎn)品設(shè)計(jì)
2．1設(shè)計(jì)思路
通過(guò)分析風(fēng)力發(fā)電原理及調(diào)查市場(chǎng)現(xiàn)有可充電式LED自行車(chē)照明產(chǎn)品，將該原理與自行車(chē)LED照明產(chǎn)品結(jié)合，利用自行車(chē)騎行時(shí)產(chǎn)生較大的風(fēng)速轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能并儲(chǔ)存。電能一部分用于夜間自行車(chē)騎行照明，另一部分可供小型電子產(chǎn)品充電。與普通可充電自行車(chē)燈相比，充分利用了騎行時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)能，從而減少能源浪費(fèi)，產(chǎn)品形式靈活多樣化，達(dá)到便捷、節(jié)能效果。
2．2外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)自行車(chē)燈造型單一，缺乏自身獨(dú)特的造型語(yǔ)言。從外觀設(shè)計(jì)角度實(shí)現(xiàn)自行車(chē)燈的低碳環(huán)保體現(xiàn)在：在基本形態(tài)選用上，曲線造型形成的弧形能減少風(fēng)阻，符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，結(jié)構(gòu)邊緣采用圓角過(guò)度，能夠很好地依附于自行車(chē)，且實(shí)用產(chǎn)品體量感減小。在結(jié)構(gòu)的組合上方便制造、安裝、檢驗(yàn)、維修以及拆卸、回收再利用。產(chǎn)品材質(zhì)設(shè)計(jì)取決于產(chǎn)品的使用功能，基于產(chǎn)品要與自行車(chē)進(jìn)行依附，材料選用橡膠等軟材質(zhì)，有一定彈性及摩擦力。由于產(chǎn)品的使用時(shí)間為自行車(chē)騎行階段，因此要充分考慮適用各種環(huán)境因素。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮使用過(guò)程中存在的問(wèn)題：
（1）頂部滑塊及風(fēng)扇蓋設(shè)計(jì)。頂部黃色滑塊可隨著圓弧外殼來(lái)回滑動(dòng)，遮擋USB插口，避免灰塵與雨水進(jìn)入。
（2）凹槽與固定帶設(shè)計(jì)。凹槽采用半徑為15mm的圓弧，以適應(yīng)不同直徑的車(chē)把；凹槽處采用軟質(zhì)橡膠（表面規(guī)律性凹凸），增加了與車(chē)把之間的摩擦，加上可調(diào)節(jié)固定帶，可使產(chǎn)品很方便地固定在車(chē)把上。
（3）指示燈用于提示充電量容量，指示燈亮?xí)r蓄電池充滿(mǎn)。
（4）USB插口可用于用電量小的電子產(chǎn)品充電。此外，產(chǎn)品部件易于拆卸，有利于組裝及維修。當(dāng)某些功能部件損壞時(shí)可方便地更換，避免成套設(shè)備報(bào)廢，使產(chǎn)品的使用壽命延長(zhǎng)。加強(qiáng)產(chǎn)品的耐久性和功能靈活性的設(shè)計(jì)和再設(shè)計(jì)，更注重可持續(xù)發(fā)展。
2．3蓄電池
由于發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電力有限，因此需要蓄電池儲(chǔ)存電能。以夜晚照明時(shí)間為2h（照明燈功率為0．25W的LED燈照明所耗掉的電量約為150mAh）計(jì)算，同時(shí)給小型音樂(lè)播放器充滿(mǎn)電（一般小型電子產(chǎn)品蓄電池的容量約400mAh），需選用總?cè)萘恐辽贋?50mAh的蓄電池。
2．4其他部件
為保證蓄電池、LED燈正常使用，延長(zhǎng)其壽命，裝置必須加以穩(wěn)流器、穩(wěn)壓器、調(diào)節(jié)電壓器、整流電路等小部件。
關(guān)鍵詞：
電子工程設(shè)計(jì)；EDA技術(shù)；電子技術(shù)
近些年來(lái)，隨著電子技術(shù)日益發(fā)展、革新，應(yīng)用逐漸實(shí)現(xiàn)了快速化和大容量發(fā)展，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)字化，由傳統(tǒng)組合芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹到y(tǒng)發(fā)展?？梢哉f(shuō)，EDA技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了電子領(lǐng)域、電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的變革，是科技提高、發(fā)展的重要產(chǎn)物，對(duì)電子工程設(shè)計(jì)而言，EDA技術(shù)的研究、分析具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1EDA技術(shù)概述
EDA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，CAM和CAE技術(shù)概念出現(xiàn)，逐漸產(chǎn)生了EDA技術(shù)，該技術(shù)以計(jì)算機(jī)為主要工具，集合拓?fù)溥壿嫿Y(jié)構(gòu)、計(jì)算數(shù)學(xué)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)字優(yōu)化技術(shù)、圖形技術(shù)等學(xué)科，逐漸產(chǎn)生了最新理論結(jié)構(gòu)，由微電子、信號(hào)處理分析、電路技術(shù)和信息技術(shù)的重要集合?，F(xiàn)代化EDA技術(shù)特點(diǎn)較多，選擇自頂向下方式設(shè)計(jì)程序，確保了設(shè)計(jì)方案整體性和優(yōu)化性，加上該技術(shù)自動(dòng)化程度較高，在電子工程設(shè)計(jì)時(shí)，可開(kāi)展各類(lèi)級(jí)別調(diào)試和仿真，對(duì)于電子工程設(shè)計(jì)者而言，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，防止設(shè)計(jì)工作浪費(fèi)，防止細(xì)枝末節(jié)錯(cuò)誤，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中能夠投入更多精力，確保設(shè)計(jì)的高效率和低成本，縮短設(shè)計(jì)周期。同時(shí)，EDA技術(shù)能夠并行操作，構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)同步電子工程開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)。可以說(shuō)，EDA是電子技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，也就是能夠幫助人們?cè)O(shè)計(jì)電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個(gè)設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用，使設(shè)計(jì)更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。
2EDA技術(shù)的特點(diǎn)
首先，在現(xiàn)代EDA技術(shù)的運(yùn)用，大多選擇“Top-Down”程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)方案優(yōu)化性、合理性，防止“Bottom-up”的設(shè)計(jì)局部?jī)?yōu)化，避免整體結(jié)構(gòu)缺陷。其次，HDL技術(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的公開(kāi)利用，保證語(yǔ)言描述范圍，確保設(shè)計(jì)和工藝無(wú)聯(lián)系，保證現(xiàn)場(chǎng)、系統(tǒng)編程，確保設(shè)計(jì)保存更為便捷，可實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)。第三，自動(dòng)化程度較高，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)各級(jí)別仿真和調(diào)試，在早期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，防止設(shè)計(jì)工作重疊。另外，設(shè)計(jì)人員能夠省略具體細(xì)節(jié)問(wèn)題，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上能夠集中精力，確保設(shè)計(jì)低成本和高效率。
3EDA技術(shù)的發(fā)展
在電子工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，隨著EDA技術(shù)出現(xiàn)到發(fā)展，主要分為3個(gè)歷史發(fā)展時(shí)期：首先，初級(jí)階段。從1970年開(kāi)始，EDA技術(shù)主要是采取CAD技術(shù)，集成電路具有小規(guī)模特點(diǎn)，在傳統(tǒng)手工圖設(shè)計(jì)時(shí)，因集成電路板、集成電路成本較大，周期較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)效率不高，主要依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)印刷，選擇CAD工具，可實(shí)現(xiàn)布圖布線的二維設(shè)計(jì)和分析，代替了傳統(tǒng)的高重復(fù)性工藝。其次，發(fā)展階段。從1980年開(kāi)始，EDA技術(shù)逐漸發(fā)展完善，集成電路規(guī)模也隨之增大，電子系統(tǒng)的復(fù)雜化，開(kāi)展軟件開(kāi)發(fā)研究，實(shí)現(xiàn)CAD系統(tǒng)集成，強(qiáng)化了電路功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，EDA技術(shù)逐漸延伸至半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)。第三，成熟階段。EDA技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展，從1990年開(kāi)始，微電子技術(shù)發(fā)展十分迅猛，一個(gè)芯片集成，就可達(dá)到幾千萬(wàn)、上億晶體管，對(duì)于該技術(shù)現(xiàn)狀，對(duì)EDA技術(shù)要求也隨之提高，促使EDA技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。全球各大公司陸續(xù)研發(fā)EDA系統(tǒng)，開(kāi)展大規(guī)模系統(tǒng)仿真，研究高級(jí)語(yǔ)言技術(shù)和綜合技術(shù)。
4EDA技術(shù)軟件研究
首先，EWB軟件。該軟件技術(shù)是基于PC電子軟件設(shè)計(jì)，具有集成化、仿真分析、原理圖、接口設(shè)計(jì)、文件夾設(shè)計(jì)等幾個(gè)特點(diǎn)。其次，PROTEL軟件。使用該技術(shù)，主要在PROTE199中廣泛運(yùn)用，立足電路原理圖設(shè)計(jì)，采取印刷電路板設(shè)計(jì)和高層次設(shè)計(jì)技術(shù)。近些年來(lái)，EDA技術(shù)開(kāi)發(fā)成為熱門(mén)話(huà)題，得到迅速發(fā)展。在該領(lǐng)域，主要包含高層次模擬和硬件語(yǔ)言描述，是一種高層次綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，EDA技術(shù)朝著更科學(xué)、更高層次設(shè)計(jì)技術(shù)逐漸發(fā)展。
5EDA技術(shù)作用
首先，使用EDA技術(shù)，可驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)，保證方案正確性。確定設(shè)計(jì)方案后，通過(guò)系統(tǒng)仿真、結(jié)構(gòu)模擬，對(duì)設(shè)計(jì)方案可行性進(jìn)行驗(yàn)證設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)。推廣系統(tǒng)仿真技術(shù)，在非電專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可確定某種新構(gòu)思和新理論設(shè)計(jì)方案。待仿真后，可模擬分析系統(tǒng)各電路結(jié)構(gòu)，對(duì)電路性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確性進(jìn)行判定。其次，使用EDA技術(shù)，可優(yōu)化設(shè)計(jì)電路特性。對(duì)于元器件容差，加上工作環(huán)境溫度變化，會(huì)影響電路穩(wěn)定性。通過(guò)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，難以全面分析這種影響，也難以完成整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。使用EDA技術(shù)，利用統(tǒng)計(jì)分析、溫度分析功能，處于各種溫度條件下，可分析電路特性，有利于最佳電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定溫度和最佳元件參數(shù)確定，保證電路優(yōu)化設(shè)計(jì)。第三，使用EDA技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電路模擬測(cè)試。對(duì)于電子電路設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，包含大量的特性分析、數(shù)據(jù)測(cè)試，由于受測(cè)試儀器精度、測(cè)試手段約束，存在較多測(cè)試問(wèn)題，選擇EDA技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)功能的全部測(cè)試。
6EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟
如上文所述，在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，EDA技術(shù)是技術(shù)發(fā)展的重要方向，主要是一種硬件HDL描述語(yǔ)言，對(duì)硬件電路功能、信號(hào)連接、定時(shí)關(guān)系的語(yǔ)言描述。因此，EDA技術(shù)具有較高的自動(dòng)化程度，能夠?qū)崿F(xiàn)并行操作，具有較廣的語(yǔ)言描述范圍，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言公開(kāi)利用，促使整體設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于EDA步驟的實(shí)現(xiàn)，主要包含如下方法：首先，文本圖編輯和原理圖修改。通過(guò)圖形編輯器，對(duì)文本、圖形進(jìn)行設(shè)計(jì)，可充分表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。其次，編譯。通過(guò)編譯器，對(duì)設(shè)計(jì)描述進(jìn)行拍錯(cuò)編譯，通過(guò)設(shè)計(jì)描述，直接轉(zhuǎn)換成特定的文本形式。第三，綜合。在該步驟中，可實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)、硬件實(shí)現(xiàn)性的合二為一，由硬件電路代替軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)HDL綜合器，促使網(wǎng)表文件生成。另外，以門(mén)級(jí)為出發(fā)點(diǎn)，可描述門(mén)電路結(jié)構(gòu)。只要用硬件描述語(yǔ)言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確，就可以進(jìn)行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)與制造。第四，行為仿真。通過(guò)設(shè)計(jì)描述網(wǎng)表文件，實(shí)現(xiàn)功能仿真，對(duì)設(shè)計(jì)描述和設(shè)計(jì)意圖是否一致進(jìn)行判定。第五，適配。對(duì)于網(wǎng)表文件，利用布局布線適配器，針對(duì)某一目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射操作，例如邏輯分割優(yōu)化，布局布線，以及底層器件的優(yōu)化配置，等到邏輯映射操作完成之后，EDA軟件可形成多項(xiàng)結(jié)構(gòu)，例如適配報(bào)告、下載文件。第六，功能仿真。在該步驟中，仿真精度非常高，和真實(shí)情況十分接近。第七，下載。如果上述6個(gè)步驟能夠順利實(shí)現(xiàn)，可將適配器文件下載，直接在目標(biāo)芯片中轉(zhuǎn)存。
7電子工程設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用流程
近些年來(lái)，EDA技術(shù)在各領(lǐng)域不斷深入，涉及醫(yī)療、生物、航天、通信等領(lǐng)域，然而，EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用最為突出，通過(guò)EDA技術(shù)，利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試，保證技術(shù)支持?？梢哉f(shuō)，EDA技術(shù)的運(yùn)用，主要是電路特性?xún)?yōu)化和電路設(shè)計(jì)仿真。EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，主要應(yīng)用流程如下：首先，源程序。在一般情況下，在電子工程設(shè)計(jì)時(shí)，主要是利用EDA器件軟件，通過(guò)圖形編輯器，展示文本、圖形。不論是文本編輯器，或圖形編輯器，均需依靠EDA工具編譯、排錯(cuò)，方可實(shí)現(xiàn)文件格式轉(zhuǎn)化，保證了邏輯綜合分析。輸入源程序之后，即可實(shí)現(xiàn)仿真器仿真。其次，邏輯綜合。輸入源程序之后，利用VHDL格式轉(zhuǎn)化，即可進(jìn)入邏輯綜合分析流程，利用綜合器，在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)高級(jí)指令，實(shí)現(xiàn)高級(jí)向?qū)哟屋^低語(yǔ)言轉(zhuǎn)化，即邏輯綜合。在邏輯綜合過(guò)程中，可將其看作電子設(shè)計(jì)的目標(biāo)優(yōu)化流程，輸入文件到仿真器后，實(shí)現(xiàn)仿真操作，確保功效、結(jié)果一致性。第三，時(shí)序仿真。邏輯綜合適配后，進(jìn)入到時(shí)序仿真環(huán)節(jié)，時(shí)序仿真是利用適配器、布線器，通過(guò)適當(dāng)手段，將VHDL文件傳輸至仿真器內(nèi)，逐漸開(kāi)始部分仿真。因VHDL仿真器的使用，需考慮器件特性，在適配之后，時(shí)序仿真結(jié)果比較精確。第四，仿真分析。明確了電子工程設(shè)計(jì)方案，通過(guò)結(jié)構(gòu)模擬、系統(tǒng)仿真方法，對(duì)方案可行性、合理性進(jìn)行研究分析。通過(guò)EDA技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)函數(shù)傳遞，建立數(shù)學(xué)模型開(kāi)展仿真分析。使用該系統(tǒng)仿真技術(shù)，可應(yīng)用到其他非電專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)中，在理論驗(yàn)證、方案構(gòu)思中能夠正確運(yùn)用。
8結(jié)語(yǔ)
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)代技術(shù)逐漸革新，促使EDA技術(shù)領(lǐng)域朝著更高層次推廣、開(kāi)發(fā)，且成效非常顯著。在本篇文章中，筆者詳細(xì)分析、研究了EDA技術(shù)的基本信息。根據(jù)研究表明，在我國(guó)電子工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，EDA技術(shù)的運(yùn)用是一種技術(shù)推動(dòng)和變革，基于EDA技術(shù)的電子產(chǎn)品，其使用性能、專(zhuān)業(yè)化程度明顯高于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。因此，在電子工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，使用EDA技術(shù)，可明顯提升工作效率，優(yōu)化電子產(chǎn)品，拓展產(chǎn)品附加值，EDA技術(shù)發(fā)展方向的高層次自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)必將取得更輝煌的成績(jī)。無(wú)線互聯(lián)科技•設(shè)計(jì)分析
作者：陳瑾 單位：徐州工程學(xué)院
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