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电子产品整机结构设计

2020-08-15 16:40
可靠性杂坛
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一、电子产品整机结构设计简介

电子产品的设计通常包括电路设计和结构设计。电路设计就是根据产品的功能要求和技术条件,确定总体方案并设计原理框图,并在此基础上进行必要的计算和试验,最终确定详细电路设计图纸并选定元器件及其参数。结构设计则是根据电路设计提供的资料和数据,结合电子产品的性能要求、技术条件等,合理布置元器件、使之组成部件或电路单元,同时进行机械设计和防护设计,将各零部件或电路单元互连,最后给出齐套的技术图纸。

设计和制造电子产品,除满足工作性能的要求外,还必须满足加工制造的要求,电路性能指标的实现,要通过具体的产品结构体现出来。电子产品是随着电子技术的发展而发展的,其结构和构成形式也随之发生变化。初期的电子产品功能比较简单,设计考虑的主要问题是电路设计。到20世纪40年代后,随着电子产品功能越来越多,出现了将复杂产品分为若干部件、树立结构级别的先进想法;为防止气候影响,研制出密封外壳;为防止机械过载而研制出减振器,产品结构功能进一步完善,此时,结构设计才正式成为电子产品设计的内容。随后,由于产品向高集成度和小型化方向发展,尤其是出于军用电子技术的发展和野战的需要,散热、抗电磁干扰、防潮、防霉菌、防盐雾开始成为结构设计中必须考虑的内容,结构设计的内容也因此逐步丰富起来。目前,结构设计在电子产品的设计中占有较大的比重,直接关系到电子产品的性能和技术指标(条件)的实现。

电子产品的整机结构是指电子产品中由工程材料按合理的方式进行连接,能够安装电子元器件及机械零部件,使产品成为一个整体的基础结构。这种结构包括机箱机架和机柜结构、分机插箱、底座和积木盒结构、导向定位装置、面板、指示和操控装置等。

电子产品结构设计的目的是解决产品的结构形态如何与产品的功能相统一、与使用要求相统一、与由电子产品组成的工作环境和生活环境相统一,并适合人的生理和心理特性等,以满足用户的要求。

二、电子产品整机结构设计的内容

电子设备结构设计和生产工艺的任务就是以结构设计为手段,保证所设计的电子设备在既定的工作环境条件和使用要求下,达到技术条件所规定的各项指标,并能稳定可靠地完成预期功能,即保证电子设备的可靠性。

根据产品的技术指标和使用条件,整机结构设计应包括以下几方面内容:

(1)总体方案设计

具体包括:

① 分机或单元的划分与总体布局。

② 各分机或单元的技术指标分配。

③ 可靠性分析与设计。

④ 环境条件分析和使用要求分析。

⑤ 可维修性的结构考虑和机电连接考虑。

⑥ 机箱、机柜的统一性设计、造型设计及确定主要尺寸。

(2)分机或单元结构设计

具体包括:

① 元器件、零部件排列和布线,印制电路板设计。

② 电磁兼容设计。

③元器件散热及机械传动系统的布置等。

④ 各分机或单元之间的协调性设计。

(3)整机防护设计

具体包括:

① 散热系统的设计。

② 减振缓冲系统的设计。

③ 三防(防潮、防霉、防盐雾)措施的选择和设计等。

④ 防护设计不仅应在整机设计中考虑,在分机和单元结构设计中也应考虑。

(4)典型机械结构件设计

具体包括:

① 根据技术要求和所选定的结构形式确定整机或分机(插箱)的机架、底座和面板结构。

② 进行刚强度分析或计算,周密地考虑可维修性及其设计,进行造型、色彩设计。

③ 各种附件设计等。

④ 人机工程设计,以便于安装、调试和操作、维护。

(5)机电连接设计

具体包括:

① 分机或单元之间、整机与外部设备及电源之间、分机与天线之间的机电连接形式和安排。

② 连接元器件的选择。由于连接元器件对保证产品正常工作有重要的作用,因此在整机结构设计时,必须做到连接可靠,不引入干扰,装卸方便。

(6)整机布线设计

具体包括:

① 根据不同类型的整机电路结构及其组合设计的特点,从整机接口出发,按单向性布线的原则,合理完成接口、印制板组装件、母板、面板元器件及部件之间的导线布线、走线路径与连接关系设计。

② 确保导线束的绑扎、辐射、弯曲、分支及其焊接及加固所需的空间、面积、距离与间隙。

③ 形成“整机导线走线图”和“导线接点表”,保证整机导线及导线束的走线与安装。

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