电子产品的结构设计范文

前言：我们精心挑选了数篇优质电子产品的结构设计文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

【关键词】汽车用 电子产品 缓冲包装 结构设计

汽车用电子产品的缓冲包装结构设计是一项系统性的工作。设计人员在进行这一设计时需要提前考虑到设计工作可能面临的难点和要点，才能够在此基础上提升设计的精确程度。

1电子产品缓冲包装结构设计简析

电子产品缓冲包装结构设计包括了诸多内容，以下从设计前提、设计难点、材料选择、设计要点等方面出发，对于电子产品缓冲包装结构设计进行了分析。

1.1设计前提

电子产品缓冲包装结构设计有着基本的设计前提。众所周知缓冲包装结构设计往往是根据产品的性能参数以及几何参数来进行的。在这一过程中设计人员可以在根据产品的具体需要来确定电子产品具体的保护性能和形态包装结构。其次，电子产品缓冲包装结构设计还需要进一步的重视包装结构设计的作用，从而能够以更加合理的包装设计来提升电子产品的整体性能。

1.2设计难点

电子产品缓冲包装结构设计存在着诸多设计难点。通常来说缓冲包装结构的设计工作的主要难点在于其可能牵涉到的材料多数为非线性材料，这实际上导致了结构设计时计算的繁杂性。其次，缓冲包装结构设计工作还需要在满足以上所有条件的基础上进一步的把合适的结构设计图稿摆到桌面上，从而在实际上增强了设计转为产品过程中的整体难度。与此同时，由于在原材料市场上包装材料的价格基本都是透明的，因此这意味着设计人员想要以同质性很高的材料设计出卓越的结构就有着很高的创新难度了。

1.3材料选择

电子产品缓冲包装结构设计的关键在于确保材料的质量过关。设计人员在材料选择的过程中首先需要根据材料实际的性能参数来进行材料性价比的判定，在这一过程中由于不同的材料其性能参数不用，哪怕是同一材料在不同的厚度表具体的动态特性曲线还是不同。因此这意味着与此同时，设计人员在材料选择的过程中应当在保护产品安全的基础上最大限度地降低包装成本，从而能够更加有效的提升电子产品本身的经济效益和使用价值。

1.4设计要点

电子产品缓冲包装结构设计需要设计人员把握住设计要点。一般而言电子产品的缓冲包装结构设计首先需要设计人员着眼于保护产品的功能性及外观安全上，并且这些因素本身也是评价一个缓冲包装结构设计方案最为基本的准则。其次，设计人员在进行电子产品缓冲包装结构设计时应当尽可能的避免因为设计误差而造成电子产品的变形与误差，因此保证产品功能性和外观的安全则成了包装结构设计中最为基本并且也是最为重要的关键所在。

2汽车用电子产品的缓冲包装结构设计策略

汽车用电子产品的缓冲包装结构设计应当有着全面的策略，以下从合理降低设计成本、做好基础设计工作、考虑包装材料特性、提前预估设计难度等方面出发，对于汽车用电子产品的缓冲包装结构设计策略进行了分析。

2.1合理降低设计成本

汽车用电子产品的缓冲包装结构设计首先应当着眼于合理降低设计成本。设计人员在合理降低设计成本的过程中首先应当深刻的了解到成本就是生命这一电子产品设计的最基本原则。因此这意味着设计人员在遵循充分保护产品的原则时应当最大限度地降低包装设计的成本。其次，设计人员在合理降低设计成本的过程中应当努力的避免过度包装现象的存在，从而能够在确保汽车用电子产品的缓冲包装达到产品价值的同时也有效的降低了相应的生产成本。

2.2做好基础设计工作

汽车用电子产品的缓冲包装结构设计需要设计人员做好相应的基础设计工作。设计人员在做好基础设计工作的过程中首先应当考虑到产品实际的安全性能[1]。由于汽车用电子产品在汽车的行驶过程中必然会面临着冲撞、跌落、振动等风险的存在，因此设计人员在汽车用电子产品的缓冲包装结构设计过程中应当以扎实的基础设计工作来避免产品在汽车行驶的过程中受到各种恶劣因素的影响。

2.3考虑包装材料特性

汽车用电子产品的缓冲包装结构设计需要设计人员全面的考虑到包装材料的特性。设计人员在考虑包装材料特性的过程中首先应当考虑到外包装容器的结构、形状、材质及强度。其次，设计人员在考虑包装材料特性的过程中还应当考虑到结构本身的抗震性能和具体的工艺性能。与此同时，设计人员在考虑包装材料特性的过程中还应当考虑到产品的防潮性能、防水性能、防锈性能、防尘能力等重要的因素。在这一系列的因素分析过程这能够涉及到的知识涵盖了力学、物理学、化学等诸多学科，而两者又是建立在数学基础上的，因此一个好的包装结构设计人员必须受过良好的设计培训才能够设计出优秀的结构。

2.4提前预估设计难度

汽车用电子产品的缓冲包装结构设计的关键在于提前预估设计工作的实际难度和难点[2]。设计人员在提前预估设计难度的过程中手续应当考虑到产品的装配问题及包装结构生产流程的操作问题等因素。在这一过程中包装件如果其装配过程相当复杂则很有可能会造成工作人员的误操作或生产线上工作效率的滞后，在这一前提下即使电子产品的保护性能很好也不能称其为优秀的设计作品。其次，设计人员在提前预估设计难度的过程中应当对于结构设计过程中可能面临的难点和问题做到心中有数，从而能够在此基础上提升汽车用电子产品的缓冲包装结构设计的整体效率。

3结语

汽车电子产品的包装结构设计需要在相应的包装机械理论支持下才能够顺利的进行，因此设计人员需要在做好基础设计工作的前提下以更多的设计实践来提升设计工作的整体水平。

参考文献：

第2篇

【关键词】 电子产品 结构设计 设计原理 使用寿命

一、前言

现如今，各行各业运用的电子产品越来越多，电子产品的安全性和使用寿命受到越来越大的重视。而为了保障电子产品的安全性和更长的使用寿命必须保障电子产品的设计原理合理，同时保证结构设计的准确性。本文重点的分析了电子产品结构设计的要求，原则以及影响因素。通过电子产品结构设计要求，原则及影响因素的分析，为以后的电子产品结构设计提供有力的帮助，保障设计出结构更加合理，安全性更高，使用寿命更久的电子产品。

二、电子产品结构设计的要求

第一，功能要求。电子产品归根结底是一件商品，对于使用者来说，满足其功能是其基本的要求。所以，电子产品必须在设计中体现自身的价值。第二，质量要求。电子产品要想有更好的效率和更高的效益，必须质量可靠，同时在结构上必须更加合理，外观美观。第三，结构更加优化。合理优化的电子产品结构主要是从其尺寸，工艺，使用材料等方面体现，通过这些方面的考虑和选择，找到最优化的结构设计方案。第四，结构设计上要满足创新性的要求。现如今，电子产品都能满足自身的功能要求，但要体现其创新性才能有更好的市场，比如多功能的电子产品，外观设计独特，更加吸引人的注意力等等。只有电子产品的创新性做好，产品安全性高，实用性强，外观设计美化，才能有更好的市场。

三、电子产品结构设计的原则

第一，各部分功能满足设计要求的原则。电子产品的基本原则就是设计的各部件，各部分的功能得以满足预先设计，能够满足基本的使用。第二，产品的强度和刚度满足要求的原则。电子产品作为一件商品，其强度和刚度必须满足要求，达到该产品的规范标准要求，只有满足这个原则，才能有更大的使用寿命。第三，工艺和装配上满足要求的原则。电子产品在工艺设计和装配上必须满足电子产品装配的要求，在这个原则满足后，产品才能更好的进行装配使用。第四，满足用户的审美要求的原则。电子产品最终作为商品使用，在满足使用者基本功能需求的基础上，要更加美观，这样才能更好的吸引使用者。

四、电子产品结构设计的影响因素

1、生产和维修方面的因素。电子产品结构设计的过程中，必须考虑后续的生产和维修因素。在设计中必须保障后续的生产更加合理，方便后续的生产，保障后续生产更加流畅合理。同时，在设计时，就必须考虑电子产品的后续维修。因为，一个电子产品不可能在使用中不出现问题，而出现问题后，就必须进行维修，所以在维修上更加方便的电子产品更容易满足要求。这需要设计者在结构设计上就必须考虑好。合理的结构设计，可以在电子产品出现问题进行维修时，能够方便的进行维修，而不破坏电子产品的本体。

2、零部件材料选择方面的因素。电子产品在设计中，零部件材料的选择会直接影响电子产品的使用寿命以及电子产品的安全性。所以，选择合适的材料是非常必要的。这就要求在电子产品零部件材料选择上，必须考虑环保，安全，可回收利用等等因素。在选择材料的时候，不能贪图便宜，要认真选择生产厂家，选择资质齐全，口碑好的材料生产厂家。

3、功能实现方面的因素。功能实现方面因素考虑是保障后续电子产品后续投入使用良好的关键。为了满足功能要求，必须考虑元器件布局、电路板布线、组件部件布局方面的相互影响。保障三者合理的实现功能，同时元器件布局、电路板布线、组件部件布局三者方面不会产生干扰的现象。

4、产品使用寿命方面的因素。电子产品结构设计必须考虑使用寿命的因素。用户购买电子产品首先考虑的就是能够长久使用。所以提升使用寿命，是电子产品设计者必须考虑的重要问题。而为了保障使用寿命更久，就必须设计更加合理，零部件参数选择更加优化，材料选择更加安全等等。

总结：总之，在以后的电子产品设计中，在保障其设计原理合理的基础上，注重其结构设计是非常有必要的，保障结构设计满足国家标准要求，并且根据其应用环境来设计合理的结构，来满足人们的需求，同时保持产品的安全性，保障电子产品使用寿命更长。

参 考 文 献

[1]曹伟智，田野. 产学研背景下的自行车产品设计研究[J]. 美苑. 2015（06）

[2]李晓明，姜红明，任召. 某高密度电子设备结构设计与解析[J]. 科技风. 2016（01）

[3]巫发茂，蒋龙，王健，朱维兵. 基于ANSYS Workbench某机载电子设备随机振动响应分析[J]. 现代电子技术. 2016（10）

第3篇

关键词:模态仿真分析;航天电子产品;结构设计;ANSYS

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。

参考文献