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中图分类号:TB115
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)09-0307-03
1 航天电子产品力学特点
航天电子产品结构的功能是维持设备的外部构型,提供内部电路板组件、独立的元器件及模块的安装空间,满足安装要求,确保在各种受载条件下元器件、组件的安全,其中力学设计是结构设计中最重要的内容之一。
航天电子产品所承受的载荷根据其力学特性可分为静载荷和动载荷,通常静载荷可以通过采取适当措施减小其影响。动载荷则比较复杂,航天器在地面到发射、进入轨道和返回地面的各阶段工作状态下要经受各种环境条件,都属于动载荷范畴,下表是航天器飞行过程中的动态激励特性。
POGO:液体火箭发动机的液体输送系统与火箭结构之间的液固耦合现象。
动载荷中的高频部分容易衰减,低频部分则不容易衰减,如果航天电子产品中的元器件或结构组件的固有频率与上述动态激励的频率相同,则容易引起共振,发生事故,所以航天电子产品的结构设计过程中必须尽量提高整体的基频。
模态分析的目的是确定航天电子产品结构的动态特性(固有频率和振型)。因为它一方面可以避免与电子元件及控制元件的频率共振,另一方面是其它动力响应分析的基础,为结构设计选型提供依据。
2 航天电子产品结构设计流程
航天结构设计的一般流程如图1所示。其中一个数值分析验证和试验验证两个反馈环节,其中的力学分析就包含模态分析,但此时模态分析的目的是检验详细设计后的结构是否满足基频的要求。一般从总体设计到详细设计中间环节往往凭设计人员的工程经验,如果到详细设计完成后的力学分析中发现问题,则需要重新进行详细设计,甚至可能需要对总体设计的进行更改。
同时,由于模态分析可以使用比较简单的模型,使用有限元分析便可得到结构的固有频率,需要的代价很小,且在结构详细设计之前增加一项模态分析能有助于结构的选型,可以提前发现问题,有效的减少结构设计的反复,并能为详细力学分析提供初始数据。结合实际工作提出如下结构设计的优化流程,具体如图2所示:
下文就通过一个实例来分析总体设计阶段增加模态分析的对于航天电子产品设计的重要作用。
3 模态分析理论基础
有限元的基本思想是将弹性体离散成有限个单元,然后据各单元节点的位移协调和节点力平衡,其动力学基本方程:
由于一般结构阻尼对结构的固有频率和振型影响极小,所以,求结构的固有频率和振型时,直接用无阻尼的自由振动方程求解,即:
因任意弹性体的自由振动都可分解为一系列的简谐振动的迭加:即结构上各节点位移为:
δ0为节点位移振幅向量(即振型),与时间t无关的位移幅值;
ω为与该振型对应的频率。
将节点位移代入动力方程,化简得广义特征值问题:
上式称为结构的特征方程。设计结构的自由度为n,则特征方程为ω的n次代数方程,其n个根称为特征值,记为ω21,…ω2n。
它们的平方根称为系统的固有频率,即ωr,r=1,…n
将这些固有频率从小到大依次排列为ω1≤ω2…ωn
最低的频率ω1称为基频,它是所有频率中最重要的一个。
对于有n个自由度正定系统,就得到ω2的n个大于零正实根。振型就是任一阶固有频率作简谐振动时,各频率对应的n个振幅值间所具有确定的相对比值,表示系统有一定的振动形态。由于篇幅所限其具体方法本文不再赘述。
4 模态分析应用实例
航天电子产品中电路板形状的选择是一个比较常见的任务,也是电路设计、结构设计和可靠性设计的基础。下面将就某仪器的三种电路板方案进行分析,来说明模态分析在结构选型过程中的应用。
4.1 有限元建模
本文模型建立过程中对其忽略电路板和元器件细节,在ANSYS有限元软件平台上,假设有效载荷和模块结构质量均匀分布。本文结合实际,选择三种面积基本相当的电路板形状作为备选,具体情况如下:
方案A的电路板为正方形,其对应的箱体为薄的、底面为正方形的箱体,如图3所示。
图3 方案A电路板外形和其可能对应的箱体外形图
方案B电路板选择为长方形,其对应的箱体是薄的、底面为长方形的箱体,相对于方案A,其特点是减小了面板面积,增加了长度,如图4所示。
图4 方案B电路板外形和其可能对应的箱体外形图
方案C则选择两层电路板布线,通过四颗支柱连接,其对应的箱体是比A、B两个方案高的正方形箱体,但减小了底面积,如图5所示。
三种方案各有优缺点,在没有其它设计约束的情况下,电路设计人员和结构设计人员要凭经验选择一种方案作为设计的输入,本文试图通过对三种电路板的模态分析试图找出其中的优劣,进而做出选择。
4.2 模态仿真分析
在ANSYS软件中我们利用3D-Elastic Shell 63和3D-Elastic Beam 4单元对电路板的连接杆进行模拟。输入实常数及材料常数,以Smartsizing网格密度的方式。电路板材料采用环氧酚醛层压玻璃布板,电路板连接结构采用2A12硬铝。
由于主要影响系统结构是最低几阶的固有频率,本例中我们取前5阶固有频率进行计算,具体计算过程从简,由于经过了适当简化,普通配置的台式机的计算时间一般只需要几秒钟。在相同的边界条件和物理属性参数的情况下,经过仿真计算,获得了三种不同方案的电路板结构的固有频率和振型,三种方案的基频和振型结果分别见表2,三种方案的第一阶振型和应力云图分别见图6、图7和图8。
4.3 模态分析结果
上述结果可以看到,方案A的固有频率最小为221.03Hz,方案B的固有频率最小为187.02Hz,固有频率均大于100Hz,且均未出现应力集中的情况均能符合要求。分析结果显示出正方形电路板方案的固有频率更高,对结构
设计更加有利。如果仅从模态分析考虑,电路板形状应该
选择方案A,且箱体选择薄的、底面为正方形的结构,如图3所示。
方案C的最小固有频率为23.10Hz,基频太低,与表1中动态激励中的低频部分重叠较多,容易引起共振而破坏系统结构。且方案C的产生的应力比前两个方案大,并且出现了应力集中的情况,薄弱环节出现在4根支柱的连接处,有可能在上下两层电路板的这8个点对造成直接的破坏,换句话说,要采用方案C则需要对两电路板进一步加固,或改为其他的双层固定方式,并同时解决固定支柱位置的应力集中问题。
4.4 讨论和说明
关于以上分析,还有以下几点需要总结和说明:
(1)通过上文分析,可以得出,方案A最优,可以作为下一步结构设计的输入,如果必须选C则应该另选其他的支撑形式,并且还要对连接处做进一步分析,处理好电路板上应力集中的问题;
(2)采用模态分析对航天电子产品结构选型有一定的指导意义,能从大量的方案种找出可能比较合理的方案,并为详细设计后的力学分析提供了初步的分析依据;
(3)模态分析仅仅是航天电子结构动力学分析的一种,也是其他动力学分析的基础,故模态分析数据良好并不能说明其他动力学分析可以忽略。反之如果模态分析出现问题,则必须认真分析结果,并采取措施提高基频;
(4)计算的时候仅考虑了电路板,忽略了元器件的重量和分布,忽略了电路板上覆铜层的特点,所以计算结果与实际可能有一定差别,但计算结果能对定性的分析构型的优劣提供可靠依据,对结构选型有一定的参考价值。且计算固有频率和振型结果,没有考虑阻尼等因素,还需进一步仿真分析修正和模拟空间环境模态分析试验验证。
5 结束语
航天电子产品结构设计过程中,使用有限元分析方法进行初步的模态分析可较方便的得到某一构型的基频和振型,为判断结构的优劣提供了依据,可以给电路设计和结构设计提供了初始的输入,也为进一步动态仿真分析和模拟空间环境模态分析试验验证提供了依据,由此可以看出,在总体设计阶段增加简单的模态分析可以以很小的代价获得最终产品的大致评价,对初始设计阶段的选型有一定的指导意义,可以减少设计的盲目性,可以改进航天电子产品结构设计流程。
空调可以调节夏季的高温，可以驱赶冬天的寒冷，让人们可以随着自己的心愿任意地调节自己喜欢的温度，使人们的生活和工作的环境更加的舒适。随着人们环境保护意识的增强，空调设备在结构设计中也做了很大的调整，空调生产厂家为了迎合市场经济的发展，研发出更加节能、环保类型的新型产品。对空调的内部结构进行了更好的技术改进，达到提高空调的性能，降低了能源的消耗，提高了能源的高效利用率，推动空调产业的向前发展。
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.
电子产品的开发离不开企业这个实体，开发项目管理理念需要结合企业的自身实际情况，如企业的行政组织架构，开发项目团队的组织架构等来制定最适合企业的一套产品开发项目管理流程。本文以图1所示的开发项目团队组织架构框来阐述电子产品开发项目管理流程。产品开发整体流程实际上包含一系列阶段步骤，把一组需求和思想转化为市场上成功产品的流程。本文介绍的电子产品开发项目整体流程框图如图2所示。由图2所述，电子产品开发首先要进行市场调研阶段对产品作出准确的市场定位，项目管理者需要进行产品评估设计阶段仔细分析产品功能指标、性能指标、技术参数、系统规格确定准确的项目开发文档作为产品开发的输入，需要对整体设计进行开发计划的制定，系统规格等进行产品开发目标的确定，同时组织设计开发项目团队成员分配，设计开发人员项目责任分配，制定团队各成员的详细准确的设计参数任务书，设置各个阶段时间节点，进行产品成本、时间的控制目标和措施，生产过程中文件控制的实施，产品标准化制定计划等。随后进行产品设计实施阶段，进行设计评审、开发执行，接着进入制作ES样机阶段制作样机进行测试，测试成功随后进行产品小批量生产阶段进行生产小批量样机测试，产品大批量生产阶段，产品更新维护阶段直至产品全生命周期结束。
2电子产品开发技术的详细流程
2.1硬件设计流程
产品硬件设计流程如图3所示，硬件项目组根据产品的技术定义，准确的系统技术参数规格、功能指标、电气性能指标等，进行硬件电路实现方案的设计工作，方案的设计可以提出几套实现方案，最好能引用原有生产产品上的经典的电路模块从而更有力保证产品的设计的稳定可靠性，项目协调员组织相关责任人进行硬件电路设计的评审，评审的原则是以最低的成本最可靠的方案为原则进行方案选定。选定后由硬件工程师进行原理图的设计，设计完成后需要进行原理图的评审工作，评审合格后再进行PCBlayout设计，在进行PCB设计的同时硬件工程师需要与结构工程师一同协调确定产品的开口，孔位，接口位置等信息进行PCB设计。PCB设计完成后需要进行PCB图的评审，PCB评审成功后再进行BOM表的整理，进行元器件的采购，焊接PCB后与软件设计人员进行硬件单板功能调试工作，与结构设计人员进行装配组装调试，发现问题填写问题报告，反馈协调到具体的相关设计人员进行整改工作。最后输出的原理图、PCB、BOM表等资料归档作为下一阶段产品ES样机资料发放的输入。
2.2软件设计流程
产品软件设计流程图如图4所示，软件项目组软件系统需求分析得出的系统需求说明按软件设计流程进行软件方面的设计工作，设计的方案首先根据具体的硬件设计电路模块进行各个模块的软件设计驱动及测试工作，如发现问题及时反馈给硬件设计人员进行协商修改，如果没问题则提出系统软件框架的设计方案，项目协调员组织相关责任人进行软件方案评审，评审的时候需要仔细根据需求实现的技术细节来核实软件是否能达到相应的技术指标。评审成功后则根据具体的功能实现模块逐个进行软件设计，每个功能模块设计完成后，再进行软件整体模块代码兼容软件集成设计调试工作，调试成功后需要在几套硬件上进行反复的测试，测试完成各方面达到系统要求指标后进行程序整理归档及初次发放版本管理。最后输出的软件说明文件、源程序、烧录程序等作为下一阶段ES样机资料发放的输入。
2.3结构设计流程
根据产品的技术定义，提出的准确的系统参数规格，结构项目组进行结构设计工作，根据产品的外观要求，整体尺寸大小、开孔位置、按键、LED灯、屏的位置、端子开孔、电气要求等，选择合适的壳体，进行结构图纸的绘制，绘制的过程中需要与硬件设计人员一同确定产品的一些细节问题，绘制完成后通过软件模拟，模拟成功项目协调员协调相关责任人进行结构设计方案的评审，评审成功后进行结构图纸的释放进行快速成型制作一套结构结合PCB板、结构开孔、按键、屏、端子等进行组装测试。测试没有问题后进行结构图纸的归档工作，最后输出的结构装配图、部装总装文件等作为下一阶段ES样机资料发放的输入。
2.4产品ES样机流程
产品ES样机流程如图6所示，技术工程部在产品开发设计实施阶段完成了硬件、软件、结构设计之后，将硬件设计的输出、软件设计的输出、结构设计的输出作为产品ES样机的输入文件，相关技术设计工程师完成ES样机的测试、调试、组装、装配工作，同时将遇到的问题记录到样机问题反馈表中，随后进行产品功能测试、产品电气测试、产品整机测试，测试过程中如发现问题及时反馈给相关责任技术设计人员进行修改，如果没问题则将产品设计文件，ES样机反馈问题，功能测试报告，电气测试报告，ES样机整机检验报告等进行归档工作，同时将ES样机进行拍照录像存档工作作为下一阶段小批量生产的输入，完成产品ES样机流程。
2.5产品的小批量生产
产品ES样机阶段结束后，接下来的阶段就是进行产品的小批量生产试制阶段，工艺部门与技术工程部门进行输入输出文件交接工作，工艺部门根据产品ES样机流程阶段的输出得到的各种归档资料作为产品小批量生产的输入。产品小批量生产试制其流程如图7所示。工艺部门独立按计划按流程制作小批量样机，完成后质检部门QC对小批量样机进行整机全检，并公布遇到的所以问题，工艺部门完成解决相关问题无法解决的问题反馈到技术部门相关设计人员解决相关问题，解决完成后公布处理结果，工艺、质检进行协调测试直至一致通过，接着进行修改完善相关资料，最后进行工艺、质检、技术三部门共同认证小批量生产的样机是否合格，合格则完成产品的小批量生产流程。
2.6产品的大批量生产
电子产品经过工艺部门小批量生产后完善了产品的配套的工艺生产指导文件，但是有时在大批量生产会暴露出批量的相同的问题如电子元器件采购出错，芯片批次不同造成性能不同，结构件的加工误差无法组装等等，所以在大批量生产之前除了需要根据工程样机及配套的工程样机文件来指导大批量生产之外，在大批量生产进行头几台生产时仍然需要仔细进行整机制造后进行整机全检，持续修改完善工艺资料后，接着就将完善后的工艺资料正式转为生产指导资料指导流水线进行大批量生产进程。大批量生产的流程图如图8所示。
2.7产品维护阶段
产品开发大批量生产阶段结束后，整个项目并未结束，此后由于客户需求，技术更新，降低成本等因素进行产品修改更新，都会在原产品基础上提出些设计的更新变更方案，这个阶段就是项目产品维护更新阶段，需要对项目设计更新，设计人员修改设计文档，在ES样机上进行测试，测试合格是否正式，正式发放升级通知及更新套件处理等，以及进行产品更新升级批次的管理工作等一系列跟踪直到项目生命周期的结束。其中产品修改更新流程如图9所示。
科技的发展让电子设备越来越小型化、低成本化，而受益于电子设备的方便和便携，电子设备已经深入人们生活的方方面面，可以说电子设备已经彻底改变了人类的生活方式，带来了极大的方便。但是随着电子设备的发展，人们对于电子设备的性能和外观越来越追求极致，这也就带了电子产品设计缺陷的风险的提高。而市场的竞争越来越激烈，厂家不得不缩短电子设备的更新间隔，也就从另一个方面提高了电子产品设计缺陷出现的几率。
1设计缺陷概述
综合权威机构对于设计缺陷的概述，设计缺陷的定义如下：
（1）设计缺陷是产品在设计的时候出现的缺陷，而在制造过程中没有发现，或者是发现的却加以隐瞒。
（2）设计缺陷的最直观的表现就是影响用户的使用，导致产品达不到用户的预期要求，甚至在某些情况下对用户的生命及财产安全造成损失。
（3）设计缺陷并不单独出现，往往是一个批次的产品都存在问题，可能会给消费者其生产厂家带来巨大的经济损失。
（4）造成设计缺陷的原因很多，对于电子产品的要求过高，可能会导致只能满足一部分的要求，从而形成了设计缺陷。
在对电子产品要求越来越高的今天，可以下结论说，电子产品设计的缺陷是无法避免的，厂家能做的只是把电子产品设计的缺陷控制在一定的水平，不对消费者造成很大的影响。
对于电子产品的设计缺陷，从产品的功能来分，可以分为以下几类：
（1）软件设计上的缺陷。软件和硬件是电子产品的两大要组成要素之一，软件缺陷是影响用户体验的重要原因，其具体表现是，影响用户对于电子产品的操作，甚至可能造成硬件的损坏。
（2）硬件设计缺陷。受设计水平的影响，或者受预期功能的影响，不同的电子产品使用的不同的硬件，但是不同的硬件之间并不能随意组合，不科学的硬件搭配，也会影响用户的使用体验，甚至对用户的财产安全造成威胁。
（3）结构设计缺陷。这里的结构设计缺陷，主要是指电子产品的结构不能够抵抗外部干扰。无论在什么地方，我们都身处电磁干扰之中，而如果不能屏蔽电磁干扰，电子产品的运行就难以保证。
2电子产品设计缺陷的形成机理
电子产品设计缺陷的形成机理可以如下图所示：
一般来说，电子产品的设计缺陷都出现在设计阶段，设计的最初目的是满足预期功能，而对于电子产品来说，预期功能一般都不存在问题，而在设计方面对于预期功能的实现却很容易产生问题。
3. 缺陷跟踪系统概述
世界上没有哪一个企业能够保证自己的电子产品是绝对完美的，而为了控制电子产品的缺陷程度，进而提高后续产品的质量，许多公司都建立了缺陷跟踪系统，用于记录和跟踪设计缺陷的发现、解决、审核等过程，为下一阶段的生产提供建设性的意见。
缺陷跟踪系统是企业用于产品研发质量控制的软件系统，是企业信息管理、项目管理软件系统的一部分。在电子产品开发企业中，应用缺陷跟踪系统的意义有：
（1） 在一定程度上修正由于产品缺陷而带来的影响。产品的开发过程必然伴随着缺陷，即便是苹果公司也不能保证自己的产品完全没有缺陷。对于产品缺陷进行跟踪，能够帮助厂家了解缺陷发生的原因，并及时进行弥补，能够在一定程度上修正由于产品缺陷对消费者带来的不好的影响，为公司将来的发展奠定声誉。
（2）缺陷信息得到有效记录和共享。缺陷跟踪系统对于缺陷的采集和记录，能够让电子产品这生产厂家及时意识到缺陷，并采取相应的弥补措施。而一个缺陷的发现，则能够为下一代电子产品的设计提供建设性的意见，避免在下一代的电子产品中继续出现同样类型的缺陷，这对于电子产品的生产厂家是很有意义的。
（3）产品质量能够进行定量分析。项目经理可以根据缺陷跟踪系统中的缺陷记录提交、解决的情况，分析当前项目的设计开况，评估设计质量，为下一阶段设计开发工作的安排提供事实依据。
（4）促进人员交流，降低研发成本。缺陷跟踪系统本身包含了企业对缺陷问题的处理流程，并将这一流程电子化、自动化，极大的提高了开发人员之间的交流效率，降低了研发成本。基于上述理由，一家企业如要想提高自身的研发能力和产品开发质量，必须有完善的缺陷管理制度和缺陷跟踪信息系统，随着项目规模和产品开发团队的扩大，缺陷跟踪系统必然会发挥越来越重要的作用。
4基于缺陷跟踪系统的贝叶斯网络
为了解决不定性和不完整性的问题，以计算电子产品设计缺陷出现的概率，这里引用贝叶斯网络。贝叶斯网络对于解决复杂是不是不确定性和关联性引起的故障有很大的优势，其可以从不完全、不精确的产品信息中作出推理，以得到正确的结果。受篇幅的影响，本文不对于贝叶斯网络的定义和用法作出详细的解释，只是简介基于缺陷跟踪系统的贝叶斯网络的应用。
缺陷跟踪系统的应用，让电子产品生产企业对于设计缺陷的定位由定性变成了定量，而利用贝叶斯网络推理模型，在项目的初始阶段，可以利用缺陷跟踪系统采集的数据，对项目进行合理的分析，就可以知道在以往的设计产品中有哪些缺陷，哪些部位容易存在缺陷，甚至可以具体算出设计缺陷在某个部位发生的概率的大小，从而在新产品的设计之初就能够想办法避免这些缺陷，以得到优良的产品。
5小结
科技的发展让电子产品成为人类生活的一部分，可以说人类的生活已经离不开电子产品。我国作为世界上最大的电子产品新兴市场，巨大的市场潜力对于电子产品生产厂家来说既是机遇也是挑战。而想要在日益激烈的市场竞争中占有自己的一席之地，取得长远的发展，相关电子企业就必须严格控制电子产品的设计缺陷。
【参考文献】
[1]朱敏，刘卫东.基于粗糙集贝叶斯网络的电子产品设计缺陷评估模型[J].计算机应用研究，2013，30（3）：706-711.
区别于其他产品的设计，电子产品的工业设计需要将高科技、艺术创意和产业链环境相融合，更加体现集成创新的概念。宇朔工业设计认为设计过程中需要重点考虑四个方面：差异性、易用性、竞争性和趋势性。
云计算对IT的影响是各个层面的，电子产品设计概莫能外——终端的设计越来越简单，但“设计无处不在，设计可无中生有，有中生无”，交互界面的设计也是工业设计，人机界面和使用方式的设计已经独立为一个很大的设计需求市场。“工业设计组成元素是：人、产品、环境，硬件技术、软件技术以及内容，需要通过设计来实现，设计不仅指产品设计，而是广义的概念，且不能狭隘地把设计当成简单的外观造型、结构设计、配色等。现代科技的发展和工业设计是相辅相成的、共同成长的。”
谈到本次国内电子产品设计公司九强邀请展的意义，程益浪认为，品牌是一种标识，更是一种重要的经营资产。资产需要时间、空间和资本的长期持续积累并且需要精细化经营，它才能将无形资产转化为资本，从而实现社会价值。TOP品牌形象的推出在行业中具有强大的号召力和市场价值，可带动行业快速发展。
基于多年的设计经验，宇朔制定了未来业务的发展方向：坚持“三位一体”工业设计核心理念和创新设计服务模式，专注+专业的电子产品的设计研发和产业化。宇朔的业务不仅有主流的外贸出口业务，还要扩展为品牌和行业客户的服务业务，并将自主设计研发和产业化业务延伸到更多竞争更为激烈的市场。
1.1本课程的知识模块包括：①产品材料与表面处理工艺常识；②塑料件结构设计的基本原则；③钣金类产品结构设计基本原则；④模具基础知识；⑤产品结构布局设计；⑥产品典型结构。其目的是使学生掌握结构设计的基础知识，培养学生的三维空间想象能力，在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。
1.2课程的重点内容包括：①常用塑胶材料基本知识；②常用金属材料基本知识；③常用表面处理知识；④产品结构设计总原则；⑤产品结构关系分析与结构绘图的基本要求。
二、《产品结构设计》课程的教学思路
2.1选用教材。目前还没有适合工业工程专业使用的《产品结构设计》教材，所以国内普遍做法是选用产品结构设计方面教材，暂定的教材是黎恢来编写的《产品结构设计实例教程》。该教材将作者十几年的产品结构设计经验总结而成，系统、精细、全面地介绍了产品结构设计知识及设计全过程，明确了产品结构设计的概念和岗位职责，并通过讲解一款电子产品的全套产品结构设计的整个过程，帮助学生融会贯通，更加高效地学习和掌握实用技巧。
2.2教学内容。依据工业工程专业的整体人才培养方案和教学大纲的具体要求，将《产品结构设计》分为六大模块，每个模块里面包括若干的章节，各章节之间既自成体系，又互相有衔接，条理清晰，通俗易懂。①“产品材料与表面处理工艺常识”模块，主要介绍注塑工艺理论、常用塑胶材料和金属材料基本知识，以及注塑件、钣金件表面处理方法。塑胶的定义及分类方面，介绍ABS、PS、PP、PVC等的应用范围、注塑模工艺条件和化学和物理特性，重点是使学生了解注塑件的常见问题分析及解决，比如缩水、飞边、熔接痕、顶白、塑胶变形等。金属材料方面，介绍一些金属的特性和应用范围，比如不锈钢、铝、铜、镍和锌合金。常用表面处理知识方面，主要涉及塑料二次加工的基本知识，学生需要了解丝印、移印、烫印、超声波焊接、喷涂、电镀和模内覆膜等表面处理工艺。②“塑料件结构设计规范”模块，重点介绍塑料件在设计和修改阶段需掌握的通用设计规范，比如塑料件的料厚、脱模斜度、圆角设计，能够分析塑料件的加强筋、孔、支撑面的使用范围。在细节部分，应了解塑料件文字、图案、螺纹和嵌件设计。③“钣金件结构设计规范”模块，介绍钣金类产品设计的工艺要求，包括冲裁、折弯、拉伸、成形工艺，并且让学生了解压铸类产品结构设计的工艺要求。在此模块的教学中，应引入企业实际产品案例进行讲解，以便于学生更好地掌握钣金件的设计规范。④“塑料模和钣金模基础知识”模块，介绍塑料模和钣金模的基本类型及典型结构，包括模具概述，模具的分类、注塑机介绍等，重点讲解的是注塑模结构里面的浇注系统、顶出系统、排气系统和行位与斜顶，以及二板模和三板模之间的区别和应用，以“实用、够用”为度，学生只需了解典型的模具结构，不需要进行后期的模具设计。⑤“产品结构布局设计”模块，主要介绍壳体形状结构、密封结构、卡扣结构、螺钉柱结构、螺纹连接结构和嵌件连接结构等知识，以及各个特征的定义、作用和设计原则，特别是特征在使用时的相互配合关系。拓展知识方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通过孔设计规则，以及模具设计与产品结构设计之间的联系。⑥“典型产品结构”模块，重点介绍目前国内普遍使用的三大产品（电子产品、家电产品和电动产品）的典型结构设计知识。每类产品选取一款经典的已批量的产品作为蓝本，深入解剖结构知识在产品设计的运用。比如电子产品选手机为代表产品，讲解手机产品各零部件的结构、前壳与底壳的止口设计、LCD屏限位结构设计和电池固定结构设计，以及内藏摄像头结构设计。家电产品则以电吹风为例，学生要掌握电吹风的功能、材料、结构工艺性等，了解CAD软件在电吹风设计中的应用，能对产品塑料件进行结构分析。在此过程中，还要掌握项目管理方面的知识。
2.3教学方法。在教学中，提倡基于工作过程为导向的项目化教学，理论教学与实践练习相结合，增加实践课时的比例，培养产品设计的实践能力。教师引导学生建立实用合理的知识结构，强化学生的自觉体验和掌握知识的迁移能力，淡化理论和实践的界限。在基础知识够用的前提下，采用任务驱动教学法、项目教学法，通过在具备多媒体教学设施的校内实训基地开展新产品和新工艺的开发工作，使学生体会具体产品的外观造型和结构设计过程，提高学生的综合应用能力和实际应用能力。
针对影响电子产品使用稳定性和可靠性的因素(诸如温度、湿度、盐等),在电子产品设计时提出了防湿热、防盐雾、防霉菌的基本要求,合称为“三防”。其具体的定性理论如下:(1)防湿热:当空气湿度过大时,电子产品的材料构件易受潮而发生变形,从而加速金属腐蚀,并最终导致性能降低或破坏,为避免该类现象应进行防湿设计;(2)防盐雾:盐雾中的氯离子可以穿透产品的金属保护膜,形成的盐溶液能加速化学腐蚀和金属电蚀,降低绝缘性,常见的空气污染中所含有的二氧化硫、氨气、氯气等有害气体易导致该类现象;(3)防霉菌:电子产品运作时的产热量利于霉菌的繁殖,其所产生的分泌物不仅影响美观,也能引起腐蚀现象的产生,从而损坏电路功能。
1.2新“三防”时代
三防技术是针对电子产品开展的有关环境条件及其影响、耐环境设计、综合防护技术、效果评价及技术管理等方面的理论研究及工程应用的一项系统工程。随着信息时代的到来,通信设备的三防性能已成为重要的技术指标之一,常作为产品试验考核的基本内容以考察设备的可靠性。现阶段,其主要涉及对象包括材料、元器件、电路、结构、工艺等,而在现有的使用环境条件下,从上述各方面改变产品的性能已成为未来电子通信设备三防设计的主要发展趋势,已达到提高通信设备的环境适应性的目的。
2三防设计的内容
电子产品研究和设计,需根据其应具备的性能要求和使用的环境条件进行相关的考量,因此,三防设计的基本内容有:(1)产品寿命期环境剖面及其对腐蚀的影响程度,电子产品的使用环境对产品的性能影响巨大,考察环境中可能存在的不利因素是三防技术应用的前提,也是十分重要的技术依据。(2)三防技术保护措施。现有的三防保护主要从材料防护(主要体现为材料的抗腐蚀性能)、结构防护(主要是避免腐蚀问题的结构设计)和工艺防护(技术工程化过程)。(3)三防试验及评价技术,试验的方法主要包括人工加速试验和大气暴露试验两类,同属于破坏性试验,旨在通过短时间的恶劣环境(自然环境条件、人为使用条件)得出破坏产品性能指标的参数,以便进行相应的改进。(4)三防管理技术,电子产品的生产过程拉伸大,从产品的设计到最终的生产验收,各个环节都有不同程度的影响,建立合理的管理体系,首先可以方便整个过程的有序化执行,也有利于后续的反馈性查询。针对以上内容,戴柏林等人形象化地给予了其基本的结构层次,如下图所示。图中十分明确地描述了各层次的基本属性和协作属性,即:管理体系的作用;各层次可合并或拆分;低层次的内容条目更具体;第三、四层次可补充。
3三防设计的强化
3.1三防技术管理的提高
三防技术管理体系,指为使电子产品达到三防技术标准而应具备的技术和管理条件,其应具备标准化、程序化和制度化的基本特征,所涉及的基本内容包括管理框架、相关过程、工作程序及所需资源四个部分,三防管理体系建设的主要目的在于规范和约束设计师行为,避免设计的随意性。将三防问题纳入管理体系内,就必须要求在产品设计到制造的整个过程中严格检查相应的各个点的执行情况,具体体现在以下几点:(1)设计方案的反馈:确立设计方案后,进行相关试验,试验的具体情况应及时反馈给工艺、结构总设计师,便于从整机防护的高度调整或改进其三防问题;(2)分工协作能力:要求各个部门明确职责,从生产的各个环节配合三防工作的良好展开;(3)流程监督、记录:针对生产流程中影响产品性能的特殊工艺过程,严格填写必要的生产记录,便于查找和分析问题;(4)产品的验收:零部件应进行相关专业、工序的自检、互检、专检过程,验收合格后方可进行破坏性模拟鉴定;在进一步的产品生产过程中,也应严格执行产品验收标准,针对客户的反馈应进行及时的工艺技术修订。
3.2三防技术材料的选择
针对电子通信结构部件特性,正确、合理地选择相应材料(金属及非金属材料)是进行三防设计的第一步,只有从原料上保证质量可靠性,才能从根本上保证设备的可靠性,因此,选材至关重要。在材料的选择上,为了使电子通信设备具有更好的适用性,应尽量选择耐腐蚀性能好的金属材料(诸如铝合金、钛合金、奥氏体型不锈钢等)和耐老化、不长霉菌的非金属材料。在材料选用前,应对其基本性能十分了解。21世纪进入纳米材料时代,纳米技术的应用更为广泛,究其原因是因为纳米材料具有常规状态下材料难以比拟的优势,比如良好的耐受紫外线功能、抗菌性能、颗粒度小(可制作无色材料)等,目前已有应用的纳米材料有二氧化钛。
3.3三防技术结构设计的提高
关键词： 三防设计；数字对讲机；结构设计
Key words： three-proofing design；digital walkie-talkie；configuration design
中图分类号：TN802 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）16-0047-02
0 引言
21世纪，数字对讲机是现代指挥专用的主要无线通信方式，在实际的工作状态中，所发生的故障约一半是由环境因素导致的，其中90%以上是由温度、盐雾、湿度、霉菌和振动造成的。换句话说，设备的可靠性与环境因素有着重大关系。
在电子通信行业中，三防设计一般定义为防潮热设计、防盐雾设计和防霉菌设计。电子装备的“三防”性能，已成为系统整机重要的性能指标之一。随着现代通信技术的高速发展，工程师越来越重视三防设计，采用三防技术设计的数字对讲机，能有效降低设备的故障率，提高产品可靠性和适应使用环境能力。因此，加强产品的三防结构设计，减小环境对设备性能的影响，是产品设计中的重要环节。
1 结构设计对产品性能的影响
专用数字对讲机使用环境比较恶劣，采用三防技术设计的产品可适应野战的高低温，潮热，盐雾等严酷气候条件，并且能够长期稳定、可靠地工作。三防结构设计是三防设计完善与否的关键之一[1]，通过结构设计体现出三防设计的要求。因此，在电子设备的产品设计中，整机结构设计是否合理，不仅决定产品的成本高低，同时影响产品的使用性能。
当前，数字对讲机的结构设计存在诸多缺陷，主要体现以下方面：
①密封性差，防水防潮性能弱，导致对讲机在雨天或者潮湿气候条件下不能正常使用；②材料选择或者工艺处理不当，导致产品在盐雾环境使用时不能有效抵抗盐雾腐蚀，甚至断裂；③我国南方及沿海地区气候较潮湿，产品放置一段时间后就会发霉。
为解决上述不合理问题，需将三防设计的原则和方法融入结构设计中，从而提高对讲机的环境可适应性，机械性能以及电气性能。
2 三防结构设计
三防技术是涉及结构设计、电子元器件装配以及工艺和生产技术管理等内容的综合性系统工程[2]，其中结构设计为主要内容。运用三防设计的原则和方法，解决数字对讲机结构设计存在的不合理问题，主要考虑如下几点：
2.1 防潮热结构设计 在三防设计中，防潮热设计主要是防水设计。数字对讲机由于体积小、重量轻、电子元器件之间的间隙小，其采用的防潮热设计方法如下：
①优选防火、防锈蚀的合金材料；②在数字对讲机表面涂覆保护层以防止锈蚀；③整机采用外壳密封防水，将电子元器件与周围环境隔离，不与外界的空气、水或其他腐蚀介质接触。
依照《GB4208-93 电子产品外壳防护等级》标准，手持式数字对讲机属于外壳结构防水且不怕腐蚀的小型通信设备，其整机的防水等级为IPX7。为便于更快、更直观地检测产品的气密性，采用充气检测法代替浸渍试验。表1为数字对讲机气密检测的试验参数。
为达到要求的防水等级，数字对讲机结构设计时主要采用防水圈、防水双面胶及局部封胶等防水形式。如果防水等级要求比较高，可采用二次啤塑及超声波焊接方式防水[3]。以手持式数字对讲机为例，具体防水结构设计如下：
①受话器前腔的出声孔使用防水透气膜，既起到防水作用，也可以透气透声。
②采用硅橡胶密封圈防水方式。1）前壳和中壳以及中壳和后盖配合处采用截面为圆形，邵氏硬度为45±5°的硅橡胶密封圈防水，使数字对讲机成为一个密闭的腔体；2）功能旋钮和中壳局部配合处采用O型圈密封；3）硅胶按键周圈设计的半圆型凸台与前壳配合起到防水作用。
③采用防水胶的密封方式。如视窗玻璃和前壳，充电座周圈与后盖之间的配合面可以采用3M双面防水胶，以起到密封防水作用。
④电池上，下壳体材料都为PC或ABS，通过超声波焊接的方式，将电池上下壳体焊接为一整体，同样可以达到良好的密封防水效果。
2.2 防盐雾腐蚀的结构设计 盐雾环境会引起手持式数字对讲机的腐蚀，甚至影响整机的使用性能。按照《GB /T2423.17电子产品防盐雾测试》的试验方法：需要将对讲机放置在氯化钠含量为5±1%的盐溶液，温度为35±2℃的试验箱中，承受连续喷雾时间为48h的试验，且连续喷雾每24h检测一次盐雾的沉降率和pH值。试验结束后，检测喷雾后收集液的pH值是否在6.5～7.2范围内，并将设备在正常的试验大气条件下放置48h，然后进行全面直观检查及性能检测，如果没有任何盐雾腐蚀迹象，样品试验合格。图1所示，盐雾试验样品为镁合金AZ91B，采用阳极氧化处理，可以抗连续盐雾试验48h。
防盐雾设计的原则是：①选用耐盐雾腐蚀性材料，金属一般选择合金为最佳；②元器件要有一定的覆盖层防护；③合理的结构设计。依上述设计原则，在结构设计方面主要考虑以下3点：
①优选耐盐雾腐蚀材料。由于工作环境恶劣，对讲机设计需要优选耐蚀性强的材料。相较镁合金，铝合金本身耐蚀性强，一般大气条件下，镁合金需要加保护层，而铝合金只有在严酷的大气条件下才加保护层[4]。如表2所示，铝合金和镁合金在不同的后处理方式下的抗盐雾试验时间对比，其中镀层厚度均为7μm。
②采用表面涂覆层保护。1）由于紧固螺钉的十字槽处易磨损，应使用奥氏体不锈钢，如：0Cr18Ni9（304）、0Cr17Ni12Mo2（316）并钝化处理，满足强度要求同时也可以通过中性盐雾试验48h无腐蚀；2）外露的充电触点选用黄铜材料，且表面覆盖层采用镀金方式，镀层厚度为3μm；3）铝合金LY12壳体可以采用阳极导电氧化磷化底漆喷褐绿色塑粉。
③设计合理的结构。考虑涂装和维修的方便，设计时尽可能采用简单、合理的结构方式。例如，前壳需要暴露在外，设计时采用开放式的百叶窗结构形式，可以避免残余水分积聚和灰尘积存，起到良好防护作用。
2.3 防霉菌设计 在湿热环境中，对讲机极易遭受霉菌侵蚀，因此，防霉设计是湿热环境下对讲机环境防护设计的重要内容。数字对讲机采用铝合金材料，霉菌试验仅作外观检查，试验周期28天。其具体测试内容：在温湿度交变环境下进行，每24h循环一次。植入试验要求菌种，试验结束时，立即检查样品表面霉菌生长情况，按表3评定试验结果。
由于工作环境的特殊性，数字对讲机在结构设计上的防霉菌措施是：①选用抗霉菌性能强材料。优选不易发霉的铝合金材料；②加入防霉剂和合理的表面涂覆。比如橡胶表面需要添加水杨铣苯胺的防霉剂，而金属外壳表面可以喷涂防霉漆，既美观又可以防霉；③防霉包装、密封。金属外壳密封前，零部件用强紫外线进行照射，同时密封的内腔充入高浓度的臭氧，防止和抑杀霉菌，能起到有效防护作用。
3 结论
三防技术是一项复杂且与结构设计紧密联系的系统工程，随着新技术、新材料、新工艺的广泛应用，“三防技术体系”得到逐步完善。结构设计师在设计产品时应考虑整机的三防设计要求，大大提升产品的环境适应能力。如今，随着人们对产品质量的要求越来越高，采用三防设计的数字对讲机逐步走进人们日常生活中。
参考文献：
[1]刘欣，刘继芬.三防技术分析与应用[J].电子工艺技术，2010，31（6）：354-357.
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
电子组件是数码产品的核心，若在潮湿环境中长期放置，会损坏、腐蚀电路板，一旦掉入水中，接通瞬间就会被烧毁，数据也就毁坏。人们正在使用或随身携带的电子产品许多的突发事件会使其遭受水难，造成极大的损失。解决防水问题有很多种方法和措施，且已经被证明是有效的。但是在设计中仍然要针对实际情况加以仔细分析，力求用最简洁、最可靠的设计，最低的成本，最易维护的措施来满足设备的防水要求。
一、主流防水设计方式
在产品设计过程中，电子产品防水设计的方式多种多样，常用的防水设计方式有：止口方式的防水设计、防水圈方式的防水设计、超声波方式的防水设计、二次啤塑方式的防水设计及电路密封绝缘方式的防水设计。
进行电子产品防水设计时，电子产品需要达到的防水等级必须要明确。采用的结构设计方式根据防水等级不同而不同。例如：二次啤塑防水的防水设计可以达到IP8，而止口方式的防水设计只能达到IP4。
（一）、二次啤塑方式的防水设计
在防水等级比较高的场合一般都会使用二次啤塑方式的防水设计。例如，用在成型多芯防水接头上，一次注塑成型模具制造的防水接头配额的不足、公母端子定位精度低可以解决。但是，二次啤塑方式的防水设计也存在有缺点：制作的成本高、难度大、维修费用高等。
（二）、防水圈方式的防水设计
一般采用软性材料来进行防水圈方式的防水设计，如硅胶、橡胶、TPU、PVC等，在两个零件配合的缝隙处一般使用防水圈。防水圈的工业方式有两种：一种为设计预留槽在接缝处，在进行固化前，将防水交替注入其中；另一种为弹性固态体通过模具成型，例如O型圈。对于第一种工艺：目前使用也是比较普遍，通过点胶机进行防水质量的控制批量产品，但后续维修不方便。对于第二种工艺：不宜设计防水圈长度过长，因为存在防水圈的合缝问题，不过进行防水在必须采用此方法并且防水圈太长时，解决这个问题可以通过二次啤塑的方法，但需要较高的生产成本和模具技术；具有不同的形状防水圈截面，有椭圆形、圆形、锯齿形、方形、方波形等。需要根据不同的防水等级以及不同的结构形状在进行电子产品防水设计时，来确定使用最佳的防水圈。
（三）、电路密封绝缘方式的防水设计
一般与其他防水方式的设计相结合进行电路密封绝缘方式的防水设计，二重防水、三重防水等防水设计从而构成。根据防水等级的不同，目前电路密封防水方式的设计采用的密封材料也不尽相同。一般都是在电路板的表面喷涂三防漆为普通电子产品线路板的密封绝缘方式，要求的防水等级低，主要目的是防潮；有的产品需求防水等级为6到8的，可以采用防水绝缘胶泥，在外壳即使第一道防水不起作用的情况下，也能够确保产品的正常运行，不过在进行此类产品的设计时，必须考虑到电子产品的散热的同时考虑防水设计，因为电子产品热量的传递会受到防水绝缘胶泥导热系数的影响。
二、电子产品防水级别
对于电子产品防水级别的要求根据不同的环境情况，也不同。国际认可的防水标准有“日本电子工业防水规格JIS标准”和“国际工业标准防水等级IP”。我国的GB4208-93标准――对电子产品的防水防尘外壳防护等级（IP代码）做了相关规定。依照保护等级该标准分为9个阶段（0~8），其中防水意义及种类如表1所示。
表1电子产品防水级别
三、几种电子产品常见的防水设计
（一）、某车载单机的防水设计
某车载系统经过二年多时间的研制，顺利完成了各项性能指标的测试和定型试验工作，但是，在环境试验中有较多的问题暴露。其中，某单机在交变湿热试验后如图1所示，发现不能正常开机液晶显示器，在内部打开机箱后有大量积水，水擦干后，再接通电源，显示屏虽然有显示，但是有抖动，并且有两条横线在屏上面，两分钟后，显示屏变为黑屏。该单机为型材结构，采用封闭式盖板在上下两面，没有采用橡胶密封条密封措施在不机箱和盖板之间。它的密封性能间于密封式机箱和敞开式机箱之间，这样的机箱在交变湿热环境中，在内部由于“呼吸”效应反而比较容易产生积水。由于在机器内壁上显示屏是紧贴的，导致显示屏内液晶显示器电路短路造成工作异常。
图1科研车载样机外形及盖板设计改进
解决方案一是对液晶显示器采取加固措施进行全密封，二是设计成敞开形式将半密封状态的机箱。方案一由于该液晶显示器为外购器件，改进设计难度较大，彻底改进的条件不具备，简单的加固效果可能不够理想，因而有较大的改进设计风险，且仍然得不到解决机箱积水的问题。而进行全密封设计整个机箱改进难度更大，也不存在从整个计划进度安排上较大改进的可能性。单机内部考虑到模块级部件均采用了防锈铝材料，这种材料防腐蚀性能较强，机箱内部及带元器件印制板所有表面均采用的处理措施为涂覆三防漆，且该单机的使用是在车载平台舱内，相对环境条件较好，因此，在机箱上下盖板最终采取了增加透气孔的改进设计，在交变湿热环境下以改善单机内外部的压差问题，由于压差造成凝露积水可以避免。在交变湿热试验后改进后的结构无积水产生，单机工作恢复到常温后正常。
（二）、某天线有源盒的防水设计
在外场某系统7~8月份进行联试，联试后期，发现出现天线指标异常，检查后发现反馈水平和垂直有源盒内有较多积水，元器件发生了严重腐蚀，如图2所示。
图2天线有源盒腐蚀后的外观
对上述有源盒盖板笔者用Ansys软件进行了力学分析。按照橡胶变形应力为10MPa的估算值，橡胶压缩量达到20%为计算依据，得出如图3所示结构钢板和铝板的最大变形值，见表2。采用3mm厚的铝板从表2可以看出，作为密封盖板，为0.82mm的盖板变形量。实际受力情况和仿真计算条件虽然不完全相同，也没有这样大的盖板实际变形量，但是用3mm铝板作密封盖板时，却能说明在两个固定螺孔中间位置的并没有达到20%的橡胶圈压缩量，因此，这时的密封效果是不理想的。若适当增加铝板厚度，同时增加紧固件数量，靠O形密封圈则可以达到较好的密封效果。
表1不同材料和厚度在10MPa压力下的变形量
图3有源盒3mm铝板密封盖板及力学分析
四、防水设计新思路
可弯折的柔软键盘：机械和电子电路密封在柔性聚氨脂泡沫壳体内，采用模具直接浇铸而成，适合航海、游船、饭店等环境中使用。这些地方水侵蚀破坏很大，密封的表面可以阻止液体、食物、灰尘、污染物在操作错误或清洗键盘时进入，有效做到抗水、抗潮湿、抗泄露。
SwiMP3：播放器放在脑后，采用套头佩戴方法，采用触摸式设计按键，整个MP3是佩戴在头上，这些都是方便游泳时进行操作的人性设计播放器。耳塞利用头颅和脸部里的骨当作媒介来传播声音，就是这样实现了彻底防水，并且耳塞采用入耳式的紧贴设计在与耳朵里的骨组织相接触的同时防止水进入耳朵，作为传播声源。
结束语
总而言之，随着电子产品的不断发展，防水设计显得越来越重要，越来越多的新的防水思想会不断出现，防水的设计方式也不断增加，同时使我们的电子产品也将越来越完善。
参考文献
风力发电是一种将风能转换为机械能，由机械能再转换为电能的机电装置。风能发电的原理为：在风力作用下，叶片带动线圈旋转切割磁力线，从而产生电流。风能发电机一般由风轮、发电机、调向器、限速安全器和储能装置等构件组成。风能作为可再生的、无污染的自然能源具有广泛的使用前景。
1．2LED灯工作原理
LED（LightEmittingDiode）灯被称为“绿色照明”工具。其核心的部分是由P型半导体和N型半导体所组成的半导体晶片。在PN结外加上电压，通过在P端接正极，N端接负极，电流便能从P型端流向N型端，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可顺利通过。利用PN结的单向导电性，在半导体晶片的两极加上正向电压，半导体中载流子发生复合，将多余的能量释放出来而引起光子发射产生可见光，从而把电能直接转换为光能，光的强弱与电流大小有关。LED灯作为骑行自行车的主要照明产品应用已经越来越广泛。
1．3自行车车载风能照明与充电系统可行性分析
风能是最普遍的无污染可再生能源，在使用时间上限制性不大，未来有望成为能源结构中的重要组成部分。LED光源具有高效、耐用、体积小、安全、环保等多种优点，目前被广泛应用于各种照明设备。设计中不仅需要在不同阶段协调不同用户的需求与产品之间的关系，还需要协调在不同阶段与自然环境的关系，确保产品在生产、流通、使用、回收和销毁的过程中不对环境造成不可逆的影响，最终实现低碳化。大多数产品成本、质量和可持续方面（经济、社会和环境）问题是在设计过程中建立的，文中所述设计力求将可持续设计思想贯穿于整体设计中。
2产品设计
2．1设计思路
通过分析风力发电原理及调查市场现有可充电式LED自行车照明产品，将该原理与自行车LED照明产品结合，利用自行车骑行时产生较大的风速转换为机械能，再将机械能转化成电能并储存。电能一部分用于夜间自行车骑行照明，另一部分可供小型电子产品充电。与普通可充电自行车灯相比，充分利用了骑行时产生的风能，从而减少能源浪费，产品形式灵活多样化，达到便捷、节能效果。
2．2外观与结构设计
传统自行车灯造型单一，缺乏自身独特的造型语言。从外观设计角度实现自行车灯的低碳环保体现在：在基本形态选用上，曲线造型形成的弧形能减少风阻，符合空气动力学原理，结构边缘采用圆角过度，能够很好地依附于自行车，且实用产品体量感减小。在结构的组合上方便制造、安装、检验、维修以及拆卸、回收再利用。产品材质设计取决于产品的使用功能，基于产品要与自行车进行依附，材料选用橡胶等软材质，有一定弹性及摩擦力。由于产品的使用时间为自行车骑行阶段，因此要充分考虑适用各种环境因素。结构设计时应充分考虑使用过程中存在的问题：
（1）顶部滑块及风扇盖设计。顶部黄色滑块可随着圆弧外壳来回滑动，遮挡USB插口，避免灰尘与雨水进入。
（2）凹槽与固定带设计。凹槽采用半径为15mm的圆弧，以适应不同直径的车把；凹槽处采用软质橡胶（表面规律性凹凸），增加了与车把之间的摩擦，加上可调节固定带，可使产品很方便地固定在车把上。
（3）指示灯用于提示充电量容量，指示灯亮时蓄电池充满。
（4）USB插口可用于用电量小的电子产品充电。此外，产品部件易于拆卸，有利于组装及维修。当某些功能部件损坏时可方便地更换，避免成套设备报废，使产品的使用寿命延长。加强产品的耐久性和功能灵活性的设计和再设计，更注重可持续发展。
2．3蓄电池
由于发电装置所产生的电力有限，因此需要蓄电池储存电能。以夜晚照明时间为2h（照明灯功率为0．25W的LED灯照明所耗掉的电量约为150mAh）计算，同时给小型音乐播放器充满电（一般小型电子产品蓄电池的容量约400mAh），需选用总容量至少为550mAh的蓄电池。
2．4其他部件
为保证蓄电池、LED灯正常使用，延长其寿命，装置必须加以稳流器、稳压器、调节电压器、整流电路等小部件。
关键词：
电子工程设计；EDA技术；电子技术
近些年来，随着电子技术日益发展、革新，应用逐渐实现了快速化和大容量发展，设计系统的数字化，由传统组合芯片转变为单片系统发展。可以说，EDA技术发展，实现了电子领域、电子系统开发的变革，是科技提高、发展的重要产物，对电子工程设计而言，EDA技术的研究、分析具有十分重要的现实意义。
1EDA技术概述
EDA技术，实现了电子设计的自动化，CAM和CAE技术概念出现，逐渐产生了EDA技术，该技术以计算机为主要工具，集合拓扑逻辑结构、计算数学技术、数据库技术、数字优化技术、图形技术等学科，逐渐产生了最新理论结构，由微电子、信号处理分析、电路技术和信息技术的重要集合。现代化EDA技术特点较多，选择自顶向下方式设计程序，确保了设计方案整体性和优化性，加上该技术自动化程度较高，在电子工程设计时，可开展各类级别调试和仿真，对于电子工程设计者而言，可及时发现结构设计错误，防止设计工作浪费，防止细枝末节错误，在系统开发中能够投入更多精力，确保设计的高效率和低成本，缩短设计周期。同时，EDA技术能够并行操作，构建框架结构环境，可实现同步电子工程开发、设计。可以说，EDA是电子技术设计自动化，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更复杂的电路和系统成为可能。
2EDA技术的特点
首先，在现代EDA技术的运用，大多选择“Top-Down”程序进行设计，保证设计方案优化性、合理性，防止“Bottom-up”的设计局部优化，避免整体结构缺陷。其次，HDL技术的设计优点，可实现语言的公开利用，保证语言描述范围，确保设计和工艺无联系，保证现场、系统编程，确保设计保存更为便捷，可实现在线升级。第三，自动化程度较高，在设计过程中，能够实现各级别仿真和调试，在早期结构设计时，设计者能够及时发现设计错误，防止设计工作重叠。另外，设计人员能够省略具体细节问题，在系统开发上能够集中精力，确保设计低成本和高效率。
3EDA技术的发展
在电子工程设计领域，随着EDA技术出现到发展，主要分为3个历史发展时期：首先，初级阶段。从1970年开始，EDA技术主要是采取CAD技术，集成电路具有小规模特点，在传统手工图设计时，因集成电路板、集成电路成本较大，周期较长，设计效率不高，主要依靠计算机技术进行设计印刷，选择CAD工具，可实现布图布线的二维设计和分析，代替了传统的高重复性工艺。其次，发展阶段。从1980年开始，EDA技术逐渐发展完善，集成电路规模也随之增大，电子系统的复杂化，开展软件开发研究，实现CAD系统集成，强化了电路功能设计、结构设计，EDA技术逐渐延伸至半导体芯片设计。第三，成熟阶段。EDA技术经过长时间发展，从1990年开始，微电子技术发展十分迅猛，一个芯片集成，就可达到几千万、上亿晶体管，对于该技术现状，对EDA技术要求也随之提高，促使EDA技术进一步发展。全球各大公司陆续研发EDA系统，开展大规模系统仿真，研究高级语言技术和综合技术。
4EDA技术软件研究
首先，EWB软件。该软件技术是基于PC电子软件设计，具有集成化、仿真分析、原理图、接口设计、文件夹设计等几个特点。其次，PROTEL软件。使用该技术，主要在PROTE199中广泛运用，立足电路原理图设计，采取印刷电路板设计和高层次设计技术。近些年来，EDA技术开发成为热门话题，得到迅速发展。在该领域，主要包含高层次模拟和硬件语言描述，是一种高层次综合技术。随着科学技术水平不断提高，EDA技术朝着更科学、更高层次设计技术逐渐发展。
5EDA技术作用
首先，使用EDA技术，可验证电路设计，保证方案正确性。确定设计方案后，通过系统仿真、结构模拟，对设计方案可行性进行验证设计，保证系统环节传递函数能够实现。推广系统仿真技术，在非电专业系统设计时，可确定某种新构思和新理论设计方案。待仿真后，可模拟分析系统各电路结构，对电路性能指标实现性、结构设计正确性进行判定。其次，使用EDA技术，可优化设计电路特性。对于元器件容差，加上工作环境温度变化，会影响电路稳定性。通过传统设计方法，难以全面分析这种影响，也难以完成整体优化设计。使用EDA技术，利用统计分析、温度分析功能，处于各种温度条件下，可分析电路特性，有利于最佳电路结构、系统稳定温度和最佳元件参数确定，保证电路优化设计。第三，使用EDA技术，可实现电路模拟测试。对于电子电路设计，在设计过程中，包含大量的特性分析、数据测试，由于受测试仪器精度、测试手段约束，存在较多测试问题，选择EDA技术，可实现功能的全部测试。
6EDA技术实现步骤
如上文所述，在现代电子设计领域，EDA技术是技术发展的重要方向，主要是一种硬件HDL描述语言，对硬件电路功能、信号连接、定时关系的语言描述。因此，EDA技术具有较高的自动化程度，能够实现并行操作，具有较广的语言描述范围，可实现语言公开利用，促使整体设计方案的优化设计。对于EDA步骤的实现，主要包含如下方法：首先，文本图编辑和原理图修改。通过图形编辑器，对文本、图形进行设计，可充分表达设计者的设计意图。其次，编译。通过编译器，对设计描述进行拍错编译，通过设计描述，直接转换成特定的文本形式。第三，综合。在该步骤中，可实现软件设计、硬件实现性的合二为一，由硬件电路代替软件设计，通过HDL综合器，促使网表文件生成。另外，以门级为出发点，可描述门电路结构。只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。第四，行为仿真。通过设计描述网表文件，实现功能仿真，对设计描述和设计意图是否一致进行判定。第五，适配。对于网表文件，利用布局布线适配器，针对某一目标器件进行逻辑映射操作，例如逻辑分割优化，布局布线，以及底层器件的优化配置，等到逻辑映射操作完成之后，EDA软件可形成多项结构，例如适配报告、下载文件。第六，功能仿真。在该步骤中，仿真精度非常高，和真实情况十分接近。第七，下载。如果上述6个步骤能够顺利实现，可将适配器文件下载，直接在目标芯片中转存。
7电子工程设计中EDA技术的应用流程
近些年来，EDA技术在各领域不断深入，涉及医疗、生物、航天、通信等领域，然而，EDA技术在电子工程设计中的运用最为突出，通过EDA技术，利用虚拟仪器进行产品测试，保证技术支持。可以说，EDA技术的运用，主要是电路特性优化和电路设计仿真。EDA技术在电子工程设计中的运用，主要应用流程如下：首先，源程序。在一般情况下，在电子工程设计时，主要是利用EDA器件软件，通过图形编辑器，展示文本、图形。不论是文本编辑器，或图形编辑器，均需依靠EDA工具编译、排错，方可实现文件格式转化，保证了逻辑综合分析。输入源程序之后，即可实现仿真器仿真。其次，逻辑综合。输入源程序之后，利用VHDL格式转化，即可进入逻辑综合分析流程，利用综合器，在电路设计过程中，通过高级指令，实现高级向层次较低语言转化，即逻辑综合。在逻辑综合过程中，可将其看作电子设计的目标优化流程，输入文件到仿真器后，实现仿真操作，确保功效、结果一致性。第三，时序仿真。逻辑综合适配后，进入到时序仿真环节，时序仿真是利用适配器、布线器，通过适当手段，将VHDL文件传输至仿真器内，逐渐开始部分仿真。因VHDL仿真器的使用，需考虑器件特性，在适配之后，时序仿真结果比较精确。第四，仿真分析。明确了电子工程设计方案，通过结构模拟、系统仿真方法，对方案可行性、合理性进行研究分析。通过EDA技术，可实现系统函数传递，建立数学模型开展仿真分析。使用该系统仿真技术，可应用到其他非电专业设计中，在理论验证、方案构思中能够正确运用。
8结语
综上所述，随着科学技术不断发展，现代技术逐渐革新，促使EDA技术领域朝着更高层次推广、开发，且成效非常显著。在本篇文章中，笔者详细分析、研究了EDA技术的基本信息。根据研究表明，在我国电子工程设计领域，EDA技术的运用是一种技术推动和变革，基于EDA技术的电子产品，其使用性能、专业化程度明显高于传统设计方案。因此，在电子工程设计领域，使用EDA技术，可明显提升工作效率，优化电子产品，拓展产品附加值，EDA技术发展方向的高层次自动化设计技术必将取得更辉煌的成绩。无线互联科技•设计分析
作者：陈瑾 单位：徐州工程学院
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