「設計思路」你知道電子產品整機結構設計嗎？它有什麼要點？

設計思路是什麼

「來源： ｜機械工程師 ID：MechanicalEngineers」

專注於

機械行業、專業、職業

資訊分享

服務於製造業百萬工程師

推薦閱讀

【軟體技巧】一個全球很少人用的Solidworks外掛，初接觸時，我都驚了！

【行業知識】工業機器人大科普！太全面了叭！

【行業觀察】越南製造真的這麼讓人不屑一顧嗎？對我們的威脅到底有多大？

【專業積累】機械圖紙技術要求大全，太全了，記得收藏！

在開篇之前，先分享給大家一本書，希望對大家產品設計有一定的設計啟發。下載連結，請見文後小編留言！

關於電子產品整機結構設計，你知道多少？電子產品的設計通常包括電路設計和結構設計。電路設計就是根據產品的功能要求和技術條件，確定總體方案並設計原理框圖，並在此基礎上進行必要的計算和試驗，最終確定詳細電路設計圖紙並選定元器件及其引數。結構設計則是根據電路設計提供的資料和資料，結合電子產品的效能要求、技術條件等，合理佈置元器件、使之組成部件或電路單元，同時進行機械設計和防護設計，將各零部件或電路單元互連，最後給出齊套的技術圖紙。

設計和製造電子產品，除滿足工作效能的要求外，還必須滿足加工製造的要求，電路效能指標的實現，要透過具體的產品結構體現出來。電子產品是隨著電子技術的發展而發展的，其結構和構成形式也隨之發生變化。初期的電子產品功能比較簡單，設計考慮的主要問題是電路設計。到 20 世紀 40 年代後，隨著電子產品功能越來越多，出現了將複雜產品分為若干部件、樹立結構級別的先進想法；為防止氣候影響，研製出密封外殼；為防止機械過載而研製出減振器，產品結構功能進一步完善，此時，結構設計才正式成為電子產品設計的內容。隨後，由於產品向高整合度和小型化方向發展，尤其是出於軍用電子技術的發展和野戰的需要，散熱、抗電磁干擾、防潮、防黴菌、防鹽霧開始成為結構設計中必須考慮的內容，結構設計的內容也因此逐步豐富起來。目前，結構設計在電子產品的設計中佔有較大的比重，直接關係到電子產品的效能和技術指標（條件）的實現。

電子產品的整機結構是指電子產品中由工程材料按合理的方式進行連線，能夠安裝電子元器件及機械零部件，使產品成為一個整體的基礎結構。這種結構包括機箱機架和機櫃結構、分機插箱、底座和積木盒結構、導向定位裝置、面板、指示和操控裝置等。

電子產品結構設計的目的是解決產品的結構形態如何與產品的功能相統一、與使用要求相統一、與由電子產品組成的工作環境和生活環境相統一，並適合人的生理和心理特性等，以滿足使用者的要求。

二、電子產品整機結構設計的內容

電子裝置結構設計和生產工藝的任務就是以結構設計為手段，保證所設計的電子裝置在既定的工作環境條件和使用要求下，達到技術條件所規定的各項指標，並能穩定可靠地完成預期功能，即保證電子裝置的可靠性。

根據產品的技術指標和使用條件，整機結構設計應包括以下幾方面內容：

（4）典型機械結構件設計

具體包括：

① 根據技術要求和所選定的結構形式確定整機或分機（插箱）的機架、底座和麵板結構。

② 進行剛強度分析或計算，周密地考慮可維修性及其設計，進行造型、色彩設計。

③ 各種附件設計等。

④ 人機工程設計，以便於安裝、除錯和操作、維護。

（5）機電連線設計

具體包括：

① 分機或單元之間、整機與外部裝置及電源之間、分機與天線之間的機電連線形式和安排。

② 連線元器件的選擇。由於連線元器件對保證產品正常工作有重要的作用，因此在整機結構設計時，必須做到連線可靠，不引入干擾，裝卸方便。

（6）整機佈線設計

具體包括：

① 根據不同型別的整機電路結構及其組合設計的特點，從整機接口出發，按單向性佈線的原則，合理完成介面、印製板組裝件、母板、面板元器件及部件之間的導線佈線、走線路徑與連線關係設計。

② 確保導線束的綁紮、輻射、彎曲、分支及其焊接及加固所需的空間、面積、距離與間隙。

③ 形成“整機導線走線圖”和“導線接點表”，保證整機導線及導線束的走線與安裝。

三、電子產品整機結構設計的基本原則

電子產品的整機結構設計是一個複雜的系統工程，需要考慮的要素很多，不僅要考慮單一要素設計的合理性，更要考慮各種設計要素的整體性。有些情況下，不同要素的設計要求甚至是相互矛盾的，這就要求根據產品的總體效能要求採用折中設計方法。

電子產品的整機結構設計一般應遵循以下基本原則：

（1）保證產品技術指標的實現

電子產品的效能體現為產品的技術指標，實現這些技術指標是研製與生產的最終目標。要實現產品效能指標，一方面依賴於電路設計，另一方面則依靠整機結構設計。在有些情況下，某些技術指標（與電路無關的）必須依賴於整機結構設計來解決。技術指標的實現應以電子產品的總體技術指標為主，不應盲目追求個別指標的先進性，給設計、製造工作帶來額外困難。

（2）保證產品可靠性指標的實現

可靠性是電子產品的一項重要指標。電子產品的可靠性包括元器件可靠性和整機（或系統）可靠性兩個方面。整機（或系統）可靠性是建立在元器件可靠性基礎上的。為了提高產品可靠性，在整機結構設計時，要注意整機電路系統的可靠性和整機機械結構的可靠性。在結構設計時，應進行載荷和應力分析，充分估計工作時的最惡劣情況，精心設計和試驗驗證，這樣可靠性才有保障。

（3）保證產品使用要求的實現

電子產品的最終價值體現是滿足使用要求。因此在整機結構設計時，必須保證產品滿足使用要求。一般來說，使用要求包括產品的體積、質量、產品的可維修性和產品的操縱控制性能等，具體要求如下：

① 儘量做到體積小、質量輕。對於一些需要在對空間位置和產品質量有嚴格要求的場合下使用的產品，減小其體積和質量具有重要意義。減小產品的體積和質量還可以節約材料，有利於加工和運輸；載荷產品質量輕，結構緊湊，可以減小慣性，降低能耗。軍用電子產品的體積和質量越小，其機動性越高，越能充分發揮其作用。因此，在整機結構設計時，必須合理佈局，提高其組裝密度，選用小型化元器件和輕質材料，並儘量簡化結構，最大限度地利用空間，以減少其體積和質量。

② 儘可能提高電子產品的可維修性。提高可維修性可以縮短維修時間，減少維修費用，延長產品無故障工作時間，充分發揮產品的作用，這對於軍用產品更為重要。因此在整機結構設計時，要採取各種措施，如採用模組化結構和快速拆卸結構等，以便在發生故障時能迅速處理。

③ 充分考慮人機工程學。設計出符合人的生理、心理特點的結構，使操作者感到方便、靈活、安全，從而更好地發揮人和機器的效能。如在使用電子產品時，一般都要透過控制器（各種旋鈕、開關等）和顯示器（影象顯示、讀數、指示等）來進行操縱和控制。對此，在整機結構設計時，要合理安排，使其符合人的生理特點，做到簡便、合理、可靠，符合人的操作習慣。

（4）保證產品具有良好的工藝性

設計工藝性是產品設計工作中的一項重要因素，它直接決定了產品的可製造性，是採用經濟、合理和可靠的方法制造產品的基礎。隨著自動化生產裝置的應用和智慧製造技術的發展，可製造性設計的作用越來越重要。在設計電子產品時，要從實際生產出發，使所設計的零件、元件、部件具有良好的工藝性，整機有良好的裝配工藝性。只有對新材料生產情況和新工藝發展情況及加工裝置和工藝水平有較全面的瞭解，才有可能設計出具有良好工藝性的產品。

（5）通用化、系列化、模組化

在整機結構設計中，採用模組化結構可以提高標準化程度。模組化就是把一些通用性、重複性較大的單元，用成熟的電路和結構形式固定下來，使之通用化、系列化。在設計整機產品時，透過使用這些通用化、系列化元件、單元，或稍加修改補充即可構成新產品，可以縮短設計和試製週期，減少重複勞動，使裝置結構緊湊、操作維修方便，提高生產效率和產品質量。模組化是一種新的設計方法，模組化設計是按照標準化原理和系統工程原理及方法，採用頂層分析與底層需求相結合的設計方法，是一個自上而下的過程，合理劃分模組、建立模組體系是其設計的關鍵。實踐證明，採用模組設計方法能顯著縮短研製週期，降低研製成本，提高產品的可靠性和可維修性。

（6）採用先進的設計技術

現代電子產品結構總體設計時需要進行大量的分析計算、資料處理、圖形處理、模擬試驗與計算機模擬。傳統的設計技術不能滿足要求，這就需要在設計上採用先進的設計技術，如 CAD（計算機輔助設計）、EDA（電子設計自動化）、MDA（機械設計自動化）等技術，對產品的電路和結構進行最佳化設計，儘量簡化產品結構，最大限度地利用空間，減小產品的體積。

四、電子產品整機結構設計的順序及要求

整機結構牽涉面廣，要解決的矛盾多，很難遵循一套標準的設計流程，一般只能採用邊分析邊設計、邊設計邊調整，前後呼應，多方照顧與協調的設計流程（即反覆迭代的設計模式）。

根據設計經驗，進行整機結構設計時，可按以下順序進行，如圖 1 所示。

圖 1 整機結構設計流程

（1）分機或單元劃分

首先，根據產品的電路原理圖和方框圖，將產品劃分為幾個分機，若產品較簡單也可劃分為幾個單元或部分。在劃分分機（或單元）時，一般應注意以下要求：

① 各分機（或單元）在電路上應具有一定的獨立性，以便於單獨裝配、調整和檢驗。

② 高頻和低頻、高壓和低壓、輸入和輸出應儘可能分開，電源系統建議劃分成獨立分機（或單元）。

③ 需要統調的元器件和統調機構應放在一個分機（或單元）內，同一功能的控制部分和相關的顯示部分一般劃在同一個分機（或單元）內。

④ 各分機（或單元）所使用（劃分）的元器件和零件、元件、部件，其體積、尺寸應能為分機（或單元）所容納，以便採用統一尺寸的插箱或模組單元。

⑤ 各分機（或單元）輪廓尺寸應大體相近或相同。在劃分分機（或單元）時，電路設計人員和結構設計人員應密切配合，並取得一致意見，獲得最佳方案。在這一過程中，應結合模組化設計方法，儘量利用現有的成熟單元模組。

（2）總體佈局

在劃分分機（或單元）的基礎上進行總體佈局。總體佈局時，一般應注意以下要求：

① 質量較大的分機（或單元）應放在產品（裝置）的最下部，力求降低產品（裝置）重心。發熱量較大的分機（或單元）應放在產品（裝置）的最上部或便於散熱的部位，並遠離對熱敏感的元器件，分機（或單元）內的元器件的佈局應有利於散熱。

② 分機（或單元）的佈局有利於各部分之間的電連線和佈線，特別應避免電連線和佈線而引起耦合和反饋，從而形成干擾。

③ 分機（或單元）的佈局應有利於產品（裝置）安裝、除錯和維修，有利於操縱運用，並滿足安裝空間要求及使用人員的工作習慣。

（3）整機各部分主要尺寸確定

在總體佈局方案大致確定後，即可確定整機各部分主要尺寸，即確定各分機（或單元）的輪廓尺寸和整機總體尺寸。在確定這些尺寸時，一般要求儘可能做到通用化、系列化，並儘可能選用統一尺寸的插箱或模組單元。

（4）整機防護措施的選擇和設計

在整機總體尺寸和各分機（或單元）主要尺寸確定後，總體設計師就可以進行整機防護措施的選擇和設計了。整機防護設計包括整機散熱設計、隔振緩衝設計、電磁相容設計和“三防”設計等。具體設計要求如下：

① 整機散熱設計：在進行具體的設計前，應首先根據產品的功率、組裝密度、工作環境溫度和產品所允許的溫升（或最高工作溫度）等選擇適合的散熱形式。在保證產品正常升溫的條件下，散熱系統要求簡單可靠，系統本身所消耗的功率要小，工作時不會或很少給產品帶來附加的振動和噪聲等。

② 隔振緩衝設計：主要是根據機械環境條件確定相應的隔振緩衝措施並佈置減振器。

③ 電磁相容設計：主要是進行遮蔽設計和採取其他防干擾措施，合理佈局佈線及合理設計饋線和接地。

④ “三防”設計：主要是根據工作環境條件合理選擇“三防”材料和防護手段（包括結構防護、工藝防護等），其中主要是進行產品機箱的密封設計。

（5）整機機械結構設計

整機機械結構設計是具有總成性質的設計，它涉及的面很廣，要解決的矛盾也很多，其中有電氣和機械的矛盾、結構和工藝的矛盾、整體和區域性的矛盾，甚至還有經濟上的考慮。

整機機械結構設計的具體內容包括：機箱/機櫃設計、插箱/模組單元設計、操縱控制和維修結構設計，以及緊固/聯接和其他附屬結構的設計。在整機機械結構設計時，必須綜合考慮各方面因素，綜合平衡妥善解決。

免責宣告：本文系網路轉載，版權歸原作者所有。如涉及版權，請聯絡刪除！文中內容僅代表作者個人觀點，轉載不同於本平臺認同或者持有相同觀點。

廣告位出租

大國製造推廣計劃

可展示內容：

1。公司簡介

2。公司招聘

3。產品推廣

字數儘量控制在300字內，要求文字簡潔，內容真實，無違法違規內容，否則一切後果自行承擔。有需要，請聯絡！

申請加入

機械工程師微信群

！