產(chǎn)品結(jié)構設計要求范文

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關鍵詞：電子產(chǎn)品；結(jié)構設計；影響因素

中圖分類號：TH156文獻標識碼：A文章編號：1672-545X（2015）11-0258-02

作者簡介：鄭海航（1987-），男，廣東汕尾人，學士，準備評中級機械工程師，研究方向：產(chǎn)品結(jié)構開發(fā)

電子產(chǎn)品的功效不僅需要通過原理性設計來實現(xiàn)，同樣也需要進行電子產(chǎn)品結(jié)構設計優(yōu)化來實現(xiàn)。電子產(chǎn)品的結(jié)構性設計與原理性設計相輔相成、不可分割，在電子產(chǎn)品設計時要綜合考慮。但是一些電子產(chǎn)品設計人員在產(chǎn)品設計時只側(cè)重于功能性原理設計，忽略了結(jié)構性設計。在對電子產(chǎn)品結(jié)構設計時要充分考慮到電子產(chǎn)品的功能，綜合考慮電子產(chǎn)品生產(chǎn)和維修、產(chǎn)品設計零件材料、產(chǎn)品功效實現(xiàn)、產(chǎn)品用戶使用、產(chǎn)品使用壽命、產(chǎn)品經(jīng)濟效益等影響因素。

1電子產(chǎn)品結(jié)構設計的要求與原則

1.1電子產(chǎn)品的結(jié)構設計要求

電子產(chǎn)品結(jié)構設計的要求一般體現(xiàn)在以下幾個方面：第一是功能要求，電子產(chǎn)品作為一種商品，要在結(jié)構設計中體現(xiàn)自身的使用價值；第二是產(chǎn)品質(zhì)量要求，產(chǎn)品美觀、實用、環(huán)保等質(zhì)量要求決定了產(chǎn)品的價值，有助于實現(xiàn)電子企業(yè)的經(jīng)濟效益；第三是產(chǎn)品結(jié)構優(yōu)化，電子產(chǎn)品結(jié)構設計涉及到工藝、材料、聯(lián)接方式、形狀、位置、尺寸等結(jié)構設計元素，找到結(jié)構優(yōu)化的最佳方案；第四實現(xiàn)結(jié)構設計創(chuàng)新，現(xiàn)代電子產(chǎn)品與信息技術同步發(fā)展，在高速發(fā)展的現(xiàn)代社會，電子產(chǎn)品更新升級速度相當?shù)目焖伲栽趯﹄娮赢a(chǎn)品結(jié)構設計時要運用創(chuàng)造性思維，運用最先進的電子技術和設備，實現(xiàn)電子產(chǎn)品的盈利。

1.2電子產(chǎn)品結(jié)構設計的基本原則

第一，實現(xiàn)各個部件的預期功能的原則，立足結(jié)構設計的整體，協(xié)調(diào)各個結(jié)構之間的關系，簡化電子產(chǎn)品結(jié)構，實現(xiàn)一個結(jié)構多種功能；第二，遵循強度與剛度的要求，通過結(jié)構設計、減小應力集中、改善受力情況來增加強度，對外殼材料進行綜合的檢測，滿足所需要的強度和剛度；第三，滿足制造工藝和裝配要求的原則，在結(jié)構設計中，要簡化電子產(chǎn)品零部件的配置、提升產(chǎn)品裝配性能、合理劃分裝配單元等來實現(xiàn)零部件的合理安裝；第四，滿足用戶審美的原則，電子產(chǎn)品不僅要有實用功能，更不可以忽視電子產(chǎn)品的外在美感[1]。

2結(jié)構設計階段應考慮的主要因素

2.1產(chǎn)品的生產(chǎn)和維修方面的因素

做好電子產(chǎn)品結(jié)構設計生產(chǎn)和維修環(huán)節(jié)，筆者建議從以下幾個方面做起：一是增強元器件布局的安全性、高效性、方便性。做到電路清晰識別，避免波峰焊出現(xiàn)隱蔽效應。產(chǎn)品的生產(chǎn)是做好電子產(chǎn)品的基礎，因此在產(chǎn)品生產(chǎn)階段就應當做好結(jié)構設計，設計好的產(chǎn)品才能投入生產(chǎn)中。電子產(chǎn)品的設計一定要結(jié)合其實用性考慮，將實用性納入到電子產(chǎn)品結(jié)構設計工作中，做到產(chǎn)品的美觀設計和實用設計相結(jié)合。其次，注重組件部件的連接。組件部件的連接要綜合考慮連接線的方式和種類，其對組裝效率和產(chǎn)品檢修有很大的影響，一般來講，排線連接生產(chǎn)效率要高，插拔連接較方便，同時，在維修方面的設計也非常重要，電子產(chǎn)品要做到維修便捷，因此在維修方面的設計要易于打開相應設備，維修的線路和主板能夠直觀地被維修人員看到，及時檢查故障點，快速維護產(chǎn)品性能。產(chǎn)品生產(chǎn)和維修是結(jié)構設計階段應當考慮的首要因素。

2.2產(chǎn)品設計零件材料方面的的因素

對產(chǎn)品設計零件材料的選擇，也將極大的影響到電子產(chǎn)品設計的效果。在零件材料的選擇上，要考慮零件材料是否環(huán)保、可回收再利用、安全等因素。在對電子產(chǎn)品設計零件材料的選擇上，要選擇信譽較好、價格較合適的廠家，不能貪圖低價的便宜，縮減生產(chǎn)成本，采購前要選定產(chǎn)品設計所需要的材料，采購時盡量選擇材料優(yōu)質(zhì)，價格合適的廠家，采購來的零件材料要送到相關的檢測部門，經(jīng)過一系列的檢測程序后，安全合格后方可投入到正式的電子產(chǎn)品設計環(huán)節(jié)中；電子產(chǎn)品的種類不斷增多，電子產(chǎn)品的使用人群增多，電子產(chǎn)品的普及產(chǎn)生了較多的電子污染，對土地資源、水資源等都造成了不可修復性的威脅。可是相關電子技術設計人員卻忽視了對電子產(chǎn)品的后期處理，造成許多電子產(chǎn)品在被使用后沒有得到科學的處理方法，電子設計人員要牢牢樹立環(huán)保意識，要實現(xiàn)電子產(chǎn)品設計各個環(huán)節(jié)的無污染。另外，還要考慮電子產(chǎn)品的可回收利用。

2.3產(chǎn)品功效實現(xiàn)方面的因素

電子產(chǎn)品的功效能否實現(xiàn)很大程度上取決于產(chǎn)品內(nèi)部布局的合理性，因此要想實現(xiàn)電子產(chǎn)品預先設計的功能，就必須要考慮元器件布局、電路板布線、組件部件布局、以及三者之間的相互影響。在元器件布局上要克服電路之間相互干擾的問題，考慮電路板承重限度，避免過重導致電路板的變形甚至是斷裂，對于怕熱的元器件要遠離物源；在電路板布線方面，要考慮公共、高頻線路阻抗、信號、接地等因素對信號的影響，避免分布電容對布線帶來的干擾；在組件部件布局方面，應該考慮到與相關因素的地理位置距離。

2.4產(chǎn)品在用戶使用方面的因素

電子產(chǎn)品設計是為了服務廣大用戶，因此，要考慮到用戶使用方面的因素。電子產(chǎn)品貼近人們生活，所以務必要保證其安全性，完善安全保護接地措施，安裝電子安全設備，比如安全接地、防雷接地等，消除觸電的隱患；杜絕外界因素對電子產(chǎn)品機械零部件損害，延長電子產(chǎn)品機械零部件的壽命；電子產(chǎn)品對外輻射較大，久而久之，對設計人員、用戶等都形成了無形的生命威脅；對電子產(chǎn)品結(jié)構的設計要有可靠的防過熱高溫、防火、防爆措施；同時，不可忽視對電子產(chǎn)品運輸、存儲時的安全，防止引起意外爆炸。

2.5產(chǎn)品使用壽命方面的因素

產(chǎn)品的結(jié)構好壞，對產(chǎn)品使用壽命有著很大的影響。綜合考慮散熱、熱保護、熱機械固定、太陽輻射等溫度對產(chǎn)品使用壽命的影響因素，及時為元器件散熱，對功率性發(fā)熱的元器件實施熱保護，避免長時間的太陽直射，保護元器件，避免電子產(chǎn)品的過早報廢，延長產(chǎn)品使用壽命；保證電氣連接、機械連接的可靠，進行防振動設計，防止連接松動和噪音產(chǎn)生；在結(jié)構設計時既要避免內(nèi)部電路的誤操作，又要避免外部電路的誤操作，避免誤操作對元器件的損害。避免印制線路由于電路板變形過量而斷裂，提高產(chǎn)品的耐用性，提高產(chǎn)品的使用性能[2]。

3結(jié)束語

實現(xiàn)電子產(chǎn)品結(jié)構設計需要綜合考慮很多因素，只要電子設計人員準確把握電子產(chǎn)品結(jié)構設計的影響因素，才能實現(xiàn)電子產(chǎn)品的預期功效，使電子產(chǎn)品更加符合人們的需求，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的使用需要，使電子企業(yè)在激烈的市場競爭中處于不敗之地，獲得長足發(fā)展。

參考文獻：

[1]于龍飛.電子通訊產(chǎn)品結(jié)構設計研究[J].信息技術與信息化，2014，11:47-48.

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關鍵詞：結(jié)構設計；三維CAD技術；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.109

近年來，隨著科學技術水平的逐步提高，信息技術正處于日益發(fā)展中，在電子技術與計算機技術基礎上，產(chǎn)生了三維CAD技術，該技術對結(jié)構設計具有現(xiàn)實意義。但值得注意的是，三維CAD技術更多的被運用在機械類結(jié)構設計中，通過將三維CAD技術合理的運用在結(jié)構設計中，有利于結(jié)構間相互配合，從而增強了產(chǎn)品的質(zhì)量與技術含量，為提高我國現(xiàn)代化工業(yè)水平奠定良好基礎。基于此，在結(jié)構設計期間，應該合理的利用三維CAD技術，通過充分發(fā)揮該技術的作用，從而促進提升結(jié)構設計效果，為優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造有利的條件。

1 三維CAD技術的優(yōu)勢分析

隨著科學技術水平的不斷提升，進而產(chǎn)生了三維CAD技術，對于該技術而言，主要包含了三維造型、機構運動分析和三維設計等內(nèi)容，該技術在諸多領域的運用，通過發(fā)揮虛擬和仿真等的作用，可以滿足性能以及幾何形狀等的要求，能夠讓產(chǎn)品的各個指標更加符合規(guī)范。當前，在結(jié)構設計過程中，通過運用了三維CAD技術，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量與科技含量，比如，在機械結(jié)構設計時，采取三維CAD技術對產(chǎn)品的結(jié)構加以設計，由于三維CAD技術與二維技術相比功能更加強大，所以結(jié)構設計質(zhì)量有所保障，因而在零件加工中也有助于提高機械產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

同時，在結(jié)構設計期間，設計人員不但要完成設計任務，而且要對部分零件予以改裝，確保結(jié)構設計更加具有科W性與合理性，所以結(jié)構設計是個復雜的過程[1]。但是，將三維CAD技術利用在結(jié)構設計中，因為三維CAD技術更加完善，系統(tǒng)的功能更為健全，在具體設計時，設計速度更快，能夠提高到4倍以上，縮短了結(jié)構設計的時間，并且設計質(zhì)量也有所保證。總之，三維CAD技術有很多的優(yōu)勢，將其運用在結(jié)構設計中對提升設計質(zhì)量具有主要作用，也為推動行業(yè)發(fā)展提供了堅實的保障。

2 三維CAD技術在結(jié)構設計中的具體應用

2.1 制作裝配圖

當前，由于三維CAD技術有很多的優(yōu)勢，所以被廣泛應用在諸多領域，以機械行業(yè)為例，在結(jié)構設計過程中，三維CAD技術作為比較核心的輔助工具，將其應用在制作裝配圖中，對最大限度的提高設計質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。在實際運用CAD技術制作裝配圖時，設計人員認真地分析零部件結(jié)構，合理的利用CAD軟件中的三維編輯功能，當鼠標運動到某一具置時，然后將零部件的裝配制定到該坐標處，從而以最快和最準確的方式完成裝配圖的制作，也達到了良好的結(jié)構設計效果。

2.2 制作產(chǎn)品的零件和裝配圖建模

在結(jié)構設計時，為了保證設計質(zhì)量，需要充分發(fā)揮三維CAD技術的重要作用，在制作產(chǎn)品的零件和裝配圖建模階段，通過正確的運用三維CAD技術，將該技術運用在制作產(chǎn)品的零件和裝配圖建模中，從而為提高產(chǎn)品結(jié)構設計整體效果具有現(xiàn)實意義。CAD技術將線框、表面和實體建模作為主要方式，然而，三維CAD技術與其相比有很大的差異性，該技術還兼具圓錐形、立方體和環(huán)狀體等六大建模體系，將三維CAD技術應用在機械產(chǎn)品結(jié)構設計中，對不同類型的零件予以實體建模發(fā)揮了關鍵作用，尤其是在對零件進行分解過程中，采用了交、并和差等布爾運算，能夠更好的對機械零件的三維造型實施實體建模[2]。當對產(chǎn)品的零件進行了實體建模之后，借助于CAD軟件對相關資料予以合理的整理與分許，進而整合出最為科學的機械裝配圖形，不但提高了結(jié)構設計質(zhì)量與效率，而且保證了產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

2.3 檢查零部件設計情況

在將三維CAD軟件運用在結(jié)構設計過程中，設計人員借助于動畫播放或是建模的形式，可以快速、比較直觀的演示機械產(chǎn)品零部件實際裝配狀況，也有利于利用資源查找器修改機械產(chǎn)品中的某部分零件，對產(chǎn)品模型予以重新構建，檢查零部件的設計情況，繼而有效的增強了機械零件間適配的性，也在一定程度上防止零件存在誤差，從而最大程度的降低了機械產(chǎn)品在裝配存在問題。其中設計人員利用三維CAD軟件系統(tǒng)可以對整體裝配予以合理的調(diào)整，所以能夠呈現(xiàn)出不同形狀結(jié)構的實體建模，一旦發(fā)現(xiàn)問題，進而立即對機械零件結(jié)構設計與裝配加以調(diào)增，從而保證了結(jié)構設計的整體質(zhì)量[3]。因此，在結(jié)構設計期間，通過加大三維CAD技術的利用力度，能夠?qū)崿F(xiàn)對零部件設計情況加以檢驗的效果，以自動化的方式對零部件予以檢查，并且直觀的觀察設計狀況，不但縮短了設計的周期，而且也最大程度的提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié)語

我國作為工業(yè)大國，工業(yè)的發(fā)展為社會經(jīng)濟增長發(fā)揮了關鍵作用。在機械、汽車和電子領域，為了優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構，進而創(chuàng)造出高品質(zhì)的產(chǎn)品，必須對結(jié)構進行合理的設計，那么，在結(jié)構設計期間，需要利用到計算機技術與電子技術等，實現(xiàn)對產(chǎn)品結(jié)構的優(yōu)化。在行業(yè)發(fā)展過程中，企業(yè)需要對產(chǎn)品結(jié)構進行設計，進而制造出質(zhì)量更高的產(chǎn)品，繼而滿足市場的需求，那么，在結(jié)構設計期間，應當采取合理的技術，為提高結(jié)構設計效率奠定良好基礎。由于三維CAD技術具有很多的優(yōu)勢，所以需要將三維CAD技術合理的應用在結(jié)構設計中，從而為提高結(jié)構設計質(zhì)量發(fā)揮主要作用。

參考文獻：

[1]倪廣樹.結(jié)構設計中三維CAD技術的應用[J].中國機械，2014（06）：198-199.

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相比美日等發(fā)達國家來說，我國機械工程設計還停留在常規(guī)設計的層面，仍未完全擺脫原有的理論和技術體系，機械工程設計的創(chuàng)新思維方法還處在研究之中，需要不但探索。機械創(chuàng)造思維有自身特征，主要來說，有以下幾點：第一，開放性，傳統(tǒng)的思維方式是相對封閉的，它只局限于自己的狹小范圍；而創(chuàng)新思維方式要求將認識對象作為開放對象來考究，多角度認識對象，暢通信息，煥發(fā)思維優(yōu)勢。第二，獨創(chuàng)性，這指的是創(chuàng)新思維方法要突破常規(guī)思維慣例，以新模式新方法去思考對象，敢于向陳規(guī)陋習挑戰(zhàn)，從新角度思考機械設計。第三，多向性，這指的是機械工程設計要善于從多角度思考問題，對同一問題盡可能探尋多種解決方法。第四，自由性，這指的是現(xiàn)代機械以現(xiàn)代智能為依托，人工智能部分替代人類機械勞動，給思維解放和獨立創(chuàng)造了前提，科學思維在遵循真理發(fā)展的基礎上可以自由思考和自由探索，調(diào)動人類的主觀能動性，獲得機械工程設計創(chuàng)新成果。

2創(chuàng)新思維在機械工程設計中的運用

2.1在機械產(chǎn)品運動方案設計中的運用

機械產(chǎn)品運動方案設計是機械工程設計的重要內(nèi)容，創(chuàng)新思維在產(chǎn)品運動方案設計中運用指的是設計人員對客戶提出的產(chǎn)品各方面需求而提出的初步構思，這是要解決機械工程可能出現(xiàn)的問題和明確機械工程的工作原理。無論是機械產(chǎn)品的原動機、傳動結(jié)構還是機械的整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)方法，必須滿足用戶的產(chǎn)品功能性需求。運動方案是否符合客戶需求與產(chǎn)品的結(jié)構、工藝、成本、性能和使用維護等多方面存在直接關系，這也是影響機械產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關鍵環(huán)節(jié)。機械產(chǎn)品運動方案在機械工程設計中處于基礎階段，對于同一功能產(chǎn)品可以采用不同的工作原理和機構來完成。該階段是機械工程設計的重中之重，設計人員必須充分運用創(chuàng)新思維不斷構架和搜尋設計運動方案，首先產(chǎn)品的最優(yōu)性能。

2.2在機械產(chǎn)品結(jié)構設計中應用

機械產(chǎn)品結(jié)構設計也是機械工程設計的重要內(nèi)容，其包括產(chǎn)品的外形、各部分的配置及其總體結(jié)構。客戶對機械產(chǎn)品的功能需求不同決定了產(chǎn)品結(jié)構設計的差異。機械產(chǎn)品結(jié)構設計的基本要求是保證產(chǎn)品結(jié)構形態(tài)多樣化，運用創(chuàng)造性思維進行產(chǎn)品結(jié)構設計，能夠更好地滿足人們對產(chǎn)品功能要求的增加趨勢。這樣的現(xiàn)實需求要求設計人員在機械產(chǎn)品有限的空間內(nèi)盡可能將產(chǎn)品功能集中于更少的產(chǎn)品。傳統(tǒng)辦公場所中打印機、復印機、掃描儀功能都是單一的，大量占用了辦公室空間，這使得以佳能公司為代表的企業(yè)運用創(chuàng)新思維盡可能將打印、復印和掃描功能集于一體，這其中該公司設計部門采用了“離散及綜合”創(chuàng)新思維方法，改善了辦公條件，提高人們的工作效率。

2.3在機械產(chǎn)品外觀造型設計中應用

機械產(chǎn)品外觀造型設計中的創(chuàng)新思維主要體現(xiàn)在產(chǎn)品外形、色彩、面飾等外觀方面，一般運用現(xiàn)代美學基本原理來構造機械產(chǎn)品的美感和適用性。機械產(chǎn)品外觀造型設計采用創(chuàng)新思維將美學觀點融入進去，利用現(xiàn)代材料和工藝充分體現(xiàn)產(chǎn)品的線條美、色彩美和造型完美，給人身心以美的享受。

2.4在機械產(chǎn)品動力能源設計中應用

隨著機械工程設計的材料加工技術和能源獲取技術不斷被發(fā)現(xiàn)，機械工程設計人員在產(chǎn)品動力系統(tǒng)設計上的選擇也不斷增加，設計人員可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維、觀念和方法，將各種新的潔能源作為機械產(chǎn)品的動力能源運用到機械產(chǎn)品設計中。現(xiàn)代的電動汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，其本身就不會排放出污染大氣的有害氣體，同時也減少了硫和其他微粒污染物，降低對環(huán)境的污染。電動汽車可以在用電低峰期充電，提高電能的利用率和經(jīng)濟效益。

3結(jié)語

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婚姻狀況： 未婚 民族： 漢族

戶籍： 廣東-中山 年齡： 31

現(xiàn)所在地： 廣東-東莞 身高： 177cm

希望地區(qū)： 廣東-東莞、 廣東-深圳

希望崗位： 工業(yè)/工廠類-產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理/主管

工業(yè)/工廠類-RD/研發(fā)工程師

工業(yè)/工廠類-RD/研發(fā)經(jīng)理

機械(電)/儀表類-結(jié)構設計師

尋求職位： 產(chǎn)品設計主管、 產(chǎn)品設計

教育經(jīng)歷

2000-09 ～ 2003-07 廣州工程技術職業(yè)學院 數(shù)控模具設計 大專

**公司 (2007-11 ～ 至今)

公司性質(zhì)： 私營企業(yè) 行業(yè)類別： 貿(mào)易、商務、進出口

擔任職位： 工程主管 崗位類別： 工程經(jīng)理/主管

工作描述： 1.負責部門日常技術管理工作;

2.負責對小組人員的 產(chǎn)品外觀設計 和 結(jié)構設計合理性 進行審核評估;

3.獨立完成 新產(chǎn)品結(jié)構設計 和 舊產(chǎn)品結(jié)構優(yōu)化改進;

4.負責物料確認，BOM制作，編制各種設計輸出文件，裝配圖，零件圖，文件修訂與更改通知及執(zhí)行;

5.負責新產(chǎn)品手板性能測試;

6.跟進新產(chǎn)品由開發(fā)設計到量產(chǎn)過程

7.負責制程中重大的工藝、工程、品質(zhì)問題處理;

8.負責與相關工廠溝通解決生產(chǎn)中的問題.

9.對業(yè)務或客戶，提品技術支持、問題解答;

離職原因： 沒發(fā)展空間

**公司 (2003-07 ～ 2006-08)

公司性質(zhì)： 外資企業(yè) 行業(yè)類別： 機械制造、機電設備、重工業(yè)

擔任職位： 開發(fā)組長 崗位類別： RD/研發(fā)工程師

工作描述： 1. 組織新產(chǎn)品設計,開發(fā)階段的技術評審及工藝路線的評估;

2. 對外與客戶溝通協(xié)調(diào),了解客人要求,根據(jù)客戶要求分解任務給各項目負責人和相關部門;

3. 改善不合理的設計方案/及生產(chǎn)遺留下的歷史問題;

4. 與相關部門統(tǒng)籌項目管理工作和任務分配;

5.從事項目的研發(fā)和專利突破工作,制定研發(fā)和生產(chǎn)工程的項目激勵方案及推動實施.

公司主要生產(chǎn)園林工具類產(chǎn)品：樹枝剪、高空剪、鋸子等.

離職原因： 想換個環(huán)境

技能專長

專業(yè)職稱： 產(chǎn)品設計

計算機水平： 高校非計算機專業(yè)二級

計算機詳細技能： 可以熟練應用AUTO/CAD、solidword/PRO/E、PHOTOSHOP以及WORD、EXCEL等辦公軟件。

技能專長： 熟練應用AUTOCAD、SolidWorks、PRO/E等軟件進行工藝設計.

對金屬材料加工工藝有一定的了解(如沖壓、NC、擠壓、鍛造、壓鑄、脫蠟、粉墨冶金)

對常用塑膠材料特性有一定的了解

對產(chǎn)品表面處理有一定的了解(如染色、涂裝、電鍍、電泳、陽極、噴油)

語言能力

普通話： 流利 粵語： 流利

英語水平：

求職意向

發(fā)展方向： 努力成為既具備扎實的專業(yè)知識又具有豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的全面性產(chǎn)品開發(fā)人才.能夠在公司高層的領導與支持下為公司創(chuàng)造實際的經(jīng)濟效益，同時在職業(yè)道路上不斷成長與進步.

其他要求：

自身情況

自我評價： 1.8年新產(chǎn)品設計經(jīng)驗及團隊管理經(jīng)驗,擅長五金、塑膠類產(chǎn)品結(jié)構設計.多年的研發(fā)設計產(chǎn)品工作經(jīng)驗;

2.熟悉ISO質(zhì)量管理體系及歐美企業(yè)研發(fā)流程;

3.能獨立分析并解決客戶投訴以及產(chǎn)品制造過程中的品質(zhì)問題;

4.能夠獨立完成新材料的導入以及新模具、新供應商的跟蹤及確認;

5.擅長團隊合作,具有良好的溝通協(xié)作能力，能及時有效地與同事或其它部門溝通協(xié)作。

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【關鍵詞】汽車音響；按鍵；導電橡膠；設計

一、引言

隨著社會的進步和科學技術的發(fā)展，汽車音響產(chǎn)品正在演變?yōu)槿藗兩畹囊徊糠郑蔀槠囮P鍵的設備，汽車音響對于汽車整體品質(zhì)以及用戶體驗都有著較為重要的影響，尤其是汽車音響的按鍵設計，將汽車音響的按鍵與面板完美結(jié)合在一起，并保證按鍵手感良好，讓用戶在使用過程中感覺非常舒適，因此汽車音響按鍵的合理分布和設計對提升市場競爭力具有一定的作用。汽車音響中的按鍵設計尤為重要，特別是導電橡膠鍵的設計，要保證其在使用過程中不會出現(xiàn)比如彈力過大，操作費力；彈力過小，出現(xiàn)塌陷，手感差，壽命短、功能失效等缺陷。

二、導電橡膠按鍵的結(jié)構設計

在汽車音響按鍵結(jié)構設計中，為了保證按鍵的平穩(wěn)以及到達按鍵操作力的要求，一般通過兩顆導電橡膠按鍵和塑膠按鍵組合，其中塑膠按鍵為硬塑膠制成，用于操作，導電橡膠鍵用于彈力和導電部件，如圖1所示。對于汽車音響中導電橡膠按鍵的結(jié)構設計，我們首先需要了解其主要的結(jié)構設計要素，包括外形尺寸、行程、回彈壁、導電盤、排氣槽、與塑膠按鍵的預壓量、定位。

（一）導電橡膠按鍵的外形結(jié)構尺寸設計如圖2所示。

1、B為橡膠斜壁下圓的寬度，一般比A大2.0mm至2.5mm。2、C為兩個橡膠斜壁下圓之間的距離，最小值為1.0mm。3、D為定位孔到橡膠斜壁邊緣的距離，最小為1.0mm或者更多。4、E為定位孔的直徑，最小直徑為2.0mm。5、R為鍵頂頂部邊緣最小半徑為0.2mm。6、H為導電膠按鍵連體片的厚度，一般取1.0mm或者1.2mm

（二）導電橡膠按鍵的行程設計

按鍵的行程為導電橡膠按鍵的碳粒表面到PCB的距離，按鍵的行程設計需要考慮其可靠性，手感以及速度，汽車音響中到導電橡膠按鍵的行程設計一般取1.00mm～1.30mm。如果行程設計過大，會導致按鍵手感不好，按鍵操作慢；如果行程設計過小，會降低按鍵的可靠性，手感不良，還會導致誤操作等現(xiàn)象。

（三）導電橡膠按鍵的回彈壁設計

按鍵在按動和復位過程中要求有良好的手感，無阻、滯、澀的感覺，所以在設計按鍵回彈壁時，需要考慮按鍵的手感，按鍵的壽命以及回彈力大小等，按鍵的回彈力主要與按鍵回彈壁的角度、厚度和材料的硬度有關，回彈壁角度的設計一般為45?～60?，通常取50?；壁厚根據(jù)回彈力的要求，一般設計按鍵的壁厚為0.2mm～0.3mm，為保證按鍵的強度，壁厚不適宜小于0.2mm，同時壁厚也不適宜超過0.3mm，壁厚過大會導致按鍵力過大而影響手感；材料的硬度一般取50?～60?

（四）導電橡膠按鍵的導電盤設計

按鍵導電盤的設計，其結(jié)構一般有圓形、方形、橢圓形等，如圖3所示。其導電面工藝通常為：（1）導電碳粒和硅橡膠成型在一起；（2）在硅橡膠面絲印導電油墨。圓形導電盤一般是導電碳粒和硅橡膠成型在一起，其優(yōu)點為附著性好，電阻小；但是受到碳點尺寸及形式的限制，碳點尺寸規(guī)格一般有：?2、?2.5、?3、?3.5、?4、?4.5、?5、?6、?7、?8.0。在汽車音響導電橡膠按鍵中通常取?2.5或?3，碳粒厚度一般取0.5～0.6mm，厚度偏小會使電阻偏高。方形和橢圓形導電盤一般適用于絲印導電油墨，尺寸不受限制，但是其電阻值較大，同時導電油墨易脫落。因此在設計按鍵導電盤時一般優(yōu)先考慮采用圓形盤，其直徑需大于或等于2.0mm。

（五）排氣槽的設計

導電橡膠按鍵與PCB板組裝配合后，按鍵回彈部分的圓錐體就會和PCB板形成一個真空室，如果導電膠按鍵底部未開排氣槽，那么按鍵空腔內(nèi)的空氣無法及時排出，引起按鍵無法回彈。因此按鍵底部需開排氣槽，按鍵才能夠運動自如，同時還能夠改善成型特征，減小成型后產(chǎn)品的變形。排氣槽設計一般為寬2.0mm，深為0.3mm。

（六）導電橡膠鍵與塑膠按鍵的預壓量的設計

在設計導電橡膠按鍵時，必須考慮其與塑膠按鍵配合的預壓量，即導電橡膠受壓部位的高度必須大于塑膠按鍵與PCB板的距離，以使按鍵在常態(tài)時不至于晃動。預壓量需合理設計，若預壓量過大會導致行程偏小，按鍵手感不良；預壓量（下轉(zhuǎn)301頁）（上接299頁）過小，按鍵晃動，異響，手感不良。預壓量的設計一般取0.2mm。

（七）導電橡膠按鍵的定位設計

導電膠按鍵的定位設計，一般常用的有兩種方式：1、采用拉腳固定。將按鍵的拉腳拉入PCB板的定位孔中進行固定，拉腳與PCB板之間采用過盈配合，一般過盈量取單邊0.15mm，拉腳過盈部分高度取2.0mm，如圖4所示。2、采用柱子固定。將導電膠按鍵的定位孔裝入塑膠面板的定位柱，用PCB板將導電橡膠按鍵壓在塑膠面板上。導電橡膠按鍵上的定位孔直徑?A大于或等于2.0mm，與塑膠面板定位柱子的配合采取間隙配合，一般取單邊間隙0.15mm，PCB板相應位置沖孔與定位柱子也采用間隙配合，一般取單邊間隙0.25mm或以上，如圖5所示。

三、結(jié)束語

汽車音響導電橡膠按鍵作為輸入和操作的關鍵部件，其結(jié)構設計對產(chǎn)品的整體質(zhì)量有較大的影響，需要設計者充分了解其結(jié)構設計要素，認真分析，并結(jié)合具體產(chǎn)品的結(jié)構設計特點和要求，在科學設計方法指導下設計出合理的方案，才能設計出一個操作舒適可靠、低成本的導電橡膠按鍵，從而提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量，提高企業(yè)在市場中的競爭力。

參考文獻

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篇6

關鍵詞：機械結(jié)構；設計；創(chuàng)新

引言

機械結(jié)構的整體設計的實現(xiàn)是基于完成了總體設計的前提下，只有把整體的設計完成了才能夠?qū)崿F(xiàn)接卸結(jié)構的調(diào)整。那么這樣做的原因主要是要確定好原有的原理圖方案，這樣才能夠得到一些較為細致的原理結(jié)構圖，只有這樣才能體現(xiàn)出原理圖具體的作用和其功能；要進行機械結(jié)構的設計的主要原因是為了把原來的理論原理變化成為實際中的一些零件或者工具，那么在進行機械設計時就要把零件的參數(shù)標示出來等等，這樣才能夠最后在組裝時得到想要的整體部件。本篇文章主要就針對于機械設計中變元法的運用進行了一些說明和簡單的介紹。

一、機械結(jié)構設計創(chuàng)新設計的重要性

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我們機械制造技術發(fā)展也極為迅速，而且，機械制造是我國重大生產(chǎn)行業(yè)之一，對推動我國經(jīng)濟發(fā)展有著極大的作用。但是，我國作為一個機械制造大國，在機械結(jié)構設計上卻欠缺太多，很多機械制造都是模仿其他發(fā)達國家的機械設計工藝來進行生產(chǎn)的，雖然一些機械結(jié)構設計也發(fā)生了改變，而從本質(zhì)上卻依然沒有太大的變動，缺乏自主創(chuàng)新設計，一直引用技術會造成我國的機械結(jié)構設計會隨著發(fā)達國家的后面走，無法將其真正的超越，而且，很多機械企業(yè)認為創(chuàng)建機械研發(fā)中心較為奢侈，這樣的思想很難為我國的經(jīng)濟發(fā)展、科技發(fā)展帶來更大的推動作用。我國作為一個經(jīng)濟大國、機械制造大國，不能僅將目光停留在機械的生產(chǎn)制造中，更應將目光放在機械結(jié)構設計的創(chuàng)新上，同時，還要注重機械結(jié)構設計創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，這才是機械結(jié)構設計創(chuàng)新發(fā)展的根本。

二、簡要介紹機械結(jié)構設計的七種變元創(chuàng)新

（一）材料變元

現(xiàn)實生活中很多種材料都可以用來設計機械結(jié)構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結(jié)構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結(jié)構模式。比如說：在進行鋼材料的結(jié)構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結(jié)構強度就越大、越硬；在鐵材料的結(jié)構設計中，為了使結(jié)構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結(jié)構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。

（二）數(shù)量變元

機械產(chǎn)品數(shù)量變元，是指考慮到把機械產(chǎn)品整個零件或者零件的每一個輪廓、工作和加工的面、線均視為結(jié)構基本元素，通過改變調(diào)整這些基本元素的數(shù)量，來達到對機械產(chǎn)品結(jié)構改變的實現(xiàn)目的。比如：為達到力求簡單的目標，我們盡量對鑄件結(jié)構的形狀，采用直線形輪廓的設計。又如：為防止螺釘松脫，我們將螺紋連接結(jié)構的螺釘、墊圈等設計成一體化，這樣在減少零件數(shù)量下，實現(xiàn)了防松措施的目標實現(xiàn)。

（三）形狀變元

根據(jù)形狀變元可以看出這一變元法主要就是對于元器件的整體進行調(diào)整變形以后得到一些需要的元器件，這樣就可以達到機械設計的目的要求以及想要的元器件的參數(shù)。來達到最好的優(yōu)化效果。舉個例子：充分利用彈簧的彈簧彈性來進行元器件的安裝，那么在進行安裝時彈簧有很多種類型，那么相應的通過彈簧安裝的元器件也就會有很多種不同的形狀，就好像有圓柱型，平面型等等。那么我們可以充分利用這些元器件的形狀來進行設計和優(yōu)化作用。那么彈簧要考慮它的物理特性不能不起作用也不能過于壓緊，因為前者不能講彈簧的特性發(fā)揮出來，而后者將會使彈簧在以后的使用中失去它的彈性作用。那么彈簧一定要保持穩(wěn)定不能夠輕易的松動，彈簧的特性我們可以充分的利用，因為彈簧不僅體積小而且便于和各個元器件相互進行結(jié)合。

（四）工藝的變元

加工工藝技術對機械結(jié)構設計的創(chuàng)新有著極大的作用，機械的任何結(jié)構在完成理想設計之前，都必須有著可靠的加工工藝作為支持，這樣才能有效的提高機械結(jié)構創(chuàng)新的效果。變元法中所提到的工藝變元主要是根據(jù)工藝技術選擇的不同，來實現(xiàn)對各個元器件產(chǎn)生相應的作用，從而實現(xiàn)對機械整個結(jié)構產(chǎn)生作用。工藝手段與結(jié)構尺寸、材料性能等變元有著很大的差異性，工藝手段選取和使用的合理性，直接影響到機械結(jié)構的質(zhì)量和性能，因此，機械結(jié)構創(chuàng)新設計必須對工藝手段進行創(chuàng)新設計，利用新穎的工藝手段來確保機械結(jié)構設計的創(chuàng)新性。

（五）尺寸的變元

高質(zhì)量的產(chǎn)品，不僅需要好的產(chǎn)品性能，而且還需要滿足用戶對產(chǎn)品外觀、安裝方式、外形尺寸等要求。 這就需要機械設計師，利用科學的方法對機械零件進行推算，找出對零件最佳的設計方案，并通過對零件外形的修正與優(yōu)化，使零件在機械產(chǎn)品運轉(zhuǎn)中達到最好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 我們對液浮式陀螺羅經(jīng)的內(nèi)部零件進行優(yōu)化設計，在滿足強度的同時縮小了部分零件的尺寸，并采用模塊的結(jié)構方式，使液浮式陀螺羅經(jīng)內(nèi)部零件得到更好協(xié)調(diào)，從而大大縮小了產(chǎn)品的外形尺寸，減輕產(chǎn)品的重量。

（六）位置變元

在實際操作過程中，產(chǎn)品結(jié)構的元素之間的位置是可以進行調(diào)換的，這樣可以無形中使結(jié)構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產(chǎn)品的變形。

（七）聯(lián)接變元

機械產(chǎn)品的聯(lián)接變元創(chuàng)新，我們需要考慮應元素的兩層含義：一層是需考慮到對元素連接方式的變化，比如說日常用的鉚接、膠接、焊接、螺紋接等；二是需要考慮到對每一種連接方法不同聯(lián)接結(jié)構的元素創(chuàng)新，從而獲得多種結(jié)構類型方案。

（八）對機械結(jié)構變元創(chuàng)新設計的優(yōu)化評測

對變元創(chuàng)新后的各類機械結(jié)構設計方案，往往我們要給一個綜合評測，通常情況下，采用綜合考慮到設計中的七個變元因素，對新的結(jié)構設計進行模糊評測。在評測過程中，我們要先在腦海中形成一套基本的設計方案，然后通過建立起一些數(shù)學模型，設計者對每一種結(jié)構方案進行綜合分析，并憑借自己掌握的經(jīng)驗及知識能力進行綜合評判。其中，要考慮到一些指標，具體細化為社會效益，工藝性及可操作性、維修性、安全性等方面，同時借助推理、模擬等邏輯方法，最終從多種備用的不同結(jié)構方案中，選取一個具有創(chuàng)造性的作為最后優(yōu)化的創(chuàng)新設計方案。對已確定的結(jié)構方案，也可在采用上述評價變元因素基礎上，在變元之間聯(lián)動配合修改，達到更加優(yōu)化的設計目的。

結(jié)語

機械創(chuàng)新結(jié)構設計對于機械行業(yè)的發(fā)展而言具有舉足輕重的作用，它不僅能夠更好地滿足當前社會對機械設備不斷升高的要求，實現(xiàn)各類機械零件的最佳組合，同時還可以推動機械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此各機械設計企業(yè)理應在機械設備設計過程中充分采用創(chuàng)新設計理念，尋找最佳結(jié)構設計，以設計出更多的結(jié)構方案，推動企業(yè)自身的發(fā)展，最終促進社會的良性發(fā)展。

參考文獻

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篇7

關鍵詞：微矩形；電連接器；絞線插針；MDCF

中圖分類號：TG113.22；TP21 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

電連接器是實現(xiàn)電器終端之間連接與分離功能的一種電子元器件，它在軍事武器、航空航天等領域有著廣泛的應用。近年來，隨著武器系統(tǒng)及航天器電子設備小型化、輕量化的發(fā)展，要求電連接器的體積越來越小，接觸件間距越來越密，且可靠性越來越高。

MDCF壓接式微矩形電連接器是根據(jù)市場需求研制開發(fā)的。產(chǎn)品接觸件間距為1.27 mm，排距為1.1 mm。技術性能指標符合GJB2446A-2011《外殼定位微矩形電連接器通用規(guī)范》。該系列產(chǎn)品是目前間距1.27 mm，排距為1.1 mm微矩形連接器中體積較小的一種。與現(xiàn)有MDM系列微矩形連接器相比，各項電性能指標均未降低，體積卻只是其一半，是一種結(jié)構合理的小型化產(chǎn)品。

1 產(chǎn)品主要技術指標

MDCF系列壓接式微矩形電連接器的主要技術指標見表1所列。

2 設計思路

MDCF壓接式微矩形電連接器要求產(chǎn)品在目前間距為1.27 mm，排距為1.1 mm的型譜基礎上將產(chǎn)品體積盡可能做到最小，并保留原1.27 mm間距系列產(chǎn)品法蘭盤的設計，以更好的滿足用戶的安裝需求。因此該產(chǎn)品設計的關鍵就是在不影響產(chǎn)品性能指標的前提下，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構，縮小產(chǎn)品體積。因此在設計過程中應以外殼為突破口，解決基座及其它零件的設計、工藝等問題。該連接器具有高可靠、體積小、電性能優(yōu)越等特點。產(chǎn)品結(jié)構示意圖如圖1和圖2所示。

3 結(jié)構設計

3.1 外殼設計

外殼的主要作用是支撐絕緣安裝板和接觸件以及保護插孔、插針免受機械損傷。本產(chǎn)品采用全金屬外殼結(jié)構，在材料選擇上，選用了密度小、抗腐蝕性強、易于加工的鋁合金材料，加工后表面采用化學鍍鎳。對插面采用30°梯形防誤差結(jié)構，在插針插孔接觸件嚙合之前，梯形的外殼先實現(xiàn)定位。外殼尺寸比常見的1.27 mm微矩形電連接器縮小不少，且寬度方向尺寸縮小到極致，即法蘭尺寸與梯形對插面的寬度相同，這樣既保證了用戶的安裝需求又縮小了產(chǎn)品體積。MDCF-51PL外殼如圖3所示，MDCF-51S外殼如圖4所示。

3.2 接觸件設計

要實現(xiàn)小型化，就必須減小其接觸件的尺寸。傳統(tǒng)的電連接器彈性插孔尺寸不斷減小，其可靠性也隨之降低，無法保證接觸可靠。因此根據(jù)微矩形產(chǎn)品的特點和成熟工藝，接觸件選用絞線插針。

絞線插針最大的特點是它是一種反極性接觸件，插針為彈性接觸件，插孔為剛性插孔。絞線插針與插孔對插時，插針中部凸起且凸起部分外切圓直徑大于插孔內(nèi)徑，在工作時因受力產(chǎn)生壓縮變形和軸向旋轉(zhuǎn)伸長，插針外圈的七根彈性銅線與插孔形成七線接觸，在各個方向都有接觸點，抗振動性更強。七根彈性銅線構成并聯(lián)系統(tǒng)，大大提高了連接器的固有可靠性，由此可以看出，絞線插針具有尺寸小、抗振動、耐沖擊、接觸電阻小等特點，很適合應用于微矩形連接器。此外，麻花插針的生產(chǎn)和檢驗均能實現(xiàn)自動化，成本較低。絞線插針及其斷面圖如圖5所示，插孔如圖6所示。

3.3 絕緣安裝板的設計

絕緣安裝板不但要支撐和保護接觸件，還要承受和傳遞插拔過程中產(chǎn)生的機械力，因此絕緣基座需要足夠的機械強度，同時，在設計時還要考慮絕緣安裝板與外殼的裝配性。插頭基座設計從下往上裝，而插座基座為了縮小外殼體積，則從上往下裝。絕緣安裝板結(jié)構設計圖如圖7和圖8所示。

在材料選擇方面，常見的絕緣安裝板材料主要有改性聚苯醚（MPPO）、聚苯硫醚（PPS）、玻纖增強PBT、玻纖增強尼龍等，其性能對比見表2所列。

隨著軍工行業(yè)的不斷發(fā)展，安裝環(huán)境對連接器絕緣安裝板的要求也越來越高，從上表可以看出，聚苯硫醚（PPS）具有耐高溫、耐環(huán)境、強度高等特點，且聚苯硫醚（PPS）具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，其機械強度隨溫度升高降低較小，MDC 這些特點正好能滿足連接器對強度和耐高溫等性能的要求，所以我們選擇聚苯硫醚作為本項目產(chǎn)品的基座材料。

此外，根據(jù)產(chǎn)品的外殼、接觸件尺寸以及孔位的排列，本次設計的基座孔壁厚度約為0.4 mm，我們通過計算來驗證其是否滿足連接器的電性能要求。

（1）絕緣電阻

絕緣電阻的計算公式為：

R=PT

公式中R為絕緣電阻（），P為體積電阻率（/mm），T為絕緣材料厚度（mm）。

聚苯硫醚的體積電阻率為2.8×1016 Ω/mm，相臨接觸件的最小絕緣間隔為0.35 mm，則絕緣電阻值為：

R=2.8×1016×0.4=1.12×1010 M

與表1中所列出的電性能指標相比較，絕緣安裝板的設計完全滿足絕緣電阻的要求。

（2）介質(zhì)耐壓

介質(zhì)耐壓的計算公式為：

V=KT

公式中V為絕緣介質(zhì)耐壓（V），K為抗電強度（V/mm），T為絕緣材料厚度（mm）。

聚苯硫醚的抗電強度為6 800 V/mm，相臨接觸件的最小絕緣間隔為0.4 mm，則耐電壓值為：

V=6 800×0.4=2 720 V

與表1中所列的電性能指標相比較，絕緣安裝板的設計完全滿足絕緣電阻的要求。

4 主要試驗及其論證

初樣加工出來后，按Q/MB814-2013《MDCF系列微矩形電連接器詳細規(guī)范》做了結(jié)構試驗，整個試驗過程按照試驗大綱要求進行，在結(jié)構試驗過程中均未發(fā)現(xiàn)指標異常，通過試驗證實了產(chǎn)品的性能達到了GJB2446A-2011《外殼定位微矩形電連接器通用規(guī)范》的要求，并為以后批量投產(chǎn)的可能性和合理性提供了依據(jù)。

5 產(chǎn)品特點及應用

MDCF壓接式微矩形電連接器結(jié)構設計新穎、合理，具有通用性強、體積小、重量輕、分離力小、高可靠、安裝方便等優(yōu)點，是微矩形產(chǎn)品向小型化方向發(fā)展的產(chǎn)品，此產(chǎn)品能充分發(fā)揮微矩形電連接器的優(yōu)勢，在航空航天、武器系統(tǒng)、電子裝備等方面都具有很好的應用推廣價值。經(jīng)鑒定試驗，其各項性能指標均達到標準要求，產(chǎn)品處于國內(nèi)領先地位。MDC-51PL（插頭）連接器如圖9所示，MDC-51S（插座）連接器如圖10所示。

6 結(jié) 語

本文通過介紹MDCF系列微矩形電連接器的結(jié)構設計，闡述了MDCF系列微矩形電連接器的結(jié)構特點。該系列產(chǎn)品體積只有常見1.27 mm系列微矩形連接器的一半，而電性能并未下降，完全滿足連接器小型化、高可靠性的要求，具有很好的市場價值。

參考文獻

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篇8

關鍵詞：機械結(jié)構；變元法；創(chuàng)新設計

1.結(jié)構創(chuàng)新設計變元法

目前機械結(jié)構設計中使用最多的就是變元法，這種方法既科學又便利，在設計的過程中，可以通過變元法將可變的元素梳理的更加邏輯化，大大提高了機械創(chuàng)新的步伐。機械設計中最主要的環(huán)節(jié)就是結(jié)構設計，結(jié)構設計就是將一些機械式的原理通過圖案的方式畫在圖紙上面的過程。變元法的適用范圍非常廣泛，在使用變元法設計設計創(chuàng)新產(chǎn)品時，必須先對設計的產(chǎn)品進行分析，然后選出最優(yōu)的變元法方案進行設計創(chuàng)新。

1.1.位置變元

位置變元就是將產(chǎn)品內(nèi)部的每個基礎元件的位置改變，重新布置，從而得到各種新的結(jié)構方案，它考慮到各個產(chǎn)品的基本元素相互之間的一些位置變換。例如：在有限的空間箱子里面裝配好若干構件零件，如果各個零件的擺放位置不同，就會導致裝配操作后的操作性能的不同。

1.2.材料變元

材料變元主要就是考慮機械設計創(chuàng)新中材料的選擇和一些材料的更替。在機械創(chuàng)新設計的過程中，不同的材料會對應著不同的零件尺寸、結(jié)構類型和加工工藝，如果零件采用不同的材料，那么該零件設計出來的產(chǎn)品的尺寸大小或者結(jié)構也會隨之發(fā)生變化，它的加工時間和加工工藝也會隨之發(fā)生改變，這種變化直接影響著整個產(chǎn)品結(jié)構的改變。例如：在使用鋼材料的結(jié)構設計時，通常在設計的時候故意加大鋼的橫截面積，這樣就起到了剛度和強度的雙增加。因此，如果通過材料變元，可以創(chuàng)新設計出許多類型的方案來。

1.3.尺寸變元

尺寸變元中的尺寸主要是指距離、角度和長度等，它考慮了變元元件中元素之間的距離、長短度和角度等方面的問題，通過改變機械零件和其構件的尺寸大小，使機械的整體結(jié)構發(fā)生變化。就因為尺寸變元的主要內(nèi)容是長度、角度和距離等的變元，這樣便是機械的整體結(jié)構發(fā)生了變化，不同的尺寸對應著一個創(chuàng)新設計，從而起到了改變整體機械構件的效果。例如，在一些彎曲工藝里面會使用到尺寸變元，因為每個材料的彎曲彈性變形不一樣，所以對元件的彎曲程度不同，角度的要求也不相同，需要在彎曲構件成形之后，然后再對所彎曲的構件進行加工和修復，如果在彎曲構件之前直接確定一個角度，并且構件允許小范圍的變形，那么彎曲后就不用再加工修復了。

1.4.數(shù)量變元

在機械產(chǎn)品中有很多的元素，像輪廓面、加工面、輪廓線和工作面等都屬于機械元素，產(chǎn)品的結(jié)構中包括著工作面和加工面兩類基本元素，數(shù)量變元就是從機械產(chǎn)品的每一個面和線等這些元素來考慮，通過改變機械產(chǎn)品中的這些元素的數(shù)量來改變產(chǎn)品的結(jié)構，從而可以得到更多的機械結(jié)構。例如在一些結(jié)構比較簡單、形狀比較單一的情況下，就可以采用不同輪廓的線來改變機械的結(jié)構，但如果是螺釘這類比較復雜的結(jié)構時，因為要防止螺絲的脫落，所以螺絲的邊緣盡量要深陷一下，同時也可以加一個螺絲帽使之更固定。

1.5.聯(lián)接變元

聯(lián)接變元就是一種連接方式，它考慮了每個元素之間的聯(lián)接方式，補一個方式不同，主要有鉚接、焊接、膠結(jié)等，而不同的機械產(chǎn)品有不同的聯(lián)接方式，可以通過改變聯(lián)接方式來改變機械產(chǎn)品結(jié)構方案。例如一些需要經(jīng)常拆卸的元件，就需要在設計的時候考慮到零件的結(jié)構連接是否可靠、拆卸是否方便等這些問題。在生活中也有很多利用聯(lián)接變元的產(chǎn)品，像手機產(chǎn)品的蓋子的拆裝結(jié)構就很方便，利于使用者的方便操作。

1.6.形狀變元

形狀變元主要是通過改變機械結(jié)構零件的表面形和輪廓形狀來改變元件的規(guī)格和類型，從而得到各種各樣的創(chuàng)新方案。例如彈簧可以做成不同種類的，有板簧、壓簧等產(chǎn)品。

1.7.工藝變元

結(jié)構設計與工藝設計是緊密相關的，工藝變元需要考慮零件本身的工藝的變化，工藝的不同也會對結(jié)構設計造成巨大的影響，如果每個機械零件在制造的過程中選擇了不同的工藝，那么制造出來的產(chǎn)品的功能、質(zhì)量等都會不同，這些直接改變著產(chǎn)品整體的結(jié)構和性能。因此，在機械創(chuàng)新時，必須首先做到設計好圖紙，只有擁有了一份優(yōu)秀的圖紙，才能創(chuàng)造出一臺更加優(yōu)質(zhì)的機械設備。

2.機械結(jié)構創(chuàng)新的必要性

在機械方面我們國家雖然是制造大國，但卻不是創(chuàng)造大國，我們國家的很多機械工藝都停留在模仿發(fā)達國家的機械工藝上。中國的制造業(yè)在國民生產(chǎn)總值中占到了40%，正是因為這樣，在機械創(chuàng)新上也更加有必要進步，我們不能一直都是引進國外的技術，引進技術我們是不能進步的，我國的很多企業(yè)，機械制造不搞自主創(chuàng)新，甚至一些知名的機械企業(yè)連研發(fā)中心都沒有。我們對于機械，對于機械結(jié)構的設計太過于死板，很多情況都是在前人基礎上修修改改，沒有實質(zhì)上的改變。機械行業(yè)對于機械結(jié)構和系統(tǒng)的創(chuàng)新，像監(jiān)控設備，測量儀器等一些方面更是需要哪些可以從機械系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構的某些規(guī)律上總結(jié)，創(chuàng)新的人才。

3.機械結(jié)構創(chuàng)新的評價與優(yōu)化

在對每種結(jié)構方案進行綜合分析進行優(yōu)化的時候需要采用模糊綜合評判的方法，我們需要從結(jié)構方案的社會效益、可操作性、經(jīng)濟指標、安全性能等方面來確定評價。我們在這樣的基礎上，也可以根據(jù)需要在結(jié)構中的重要部分例如關鍵性的零部件上面進行數(shù)學模型的建立。之所以建立數(shù)學模型，是因為數(shù)學模型能夠很清晰地反應出結(jié)構特征，這樣我們便可以認識到需要優(yōu)化或者改善的地方，最后便可以達到標準。數(shù)學模型雖然比較麻煩與復雜，但是他在描述數(shù)量變元和材料變元上面有著其他的方式所無法超越的優(yōu)勢。結(jié)構方案是應該與最終的實際的應用效果的好壞來進行評價的，在機械結(jié)構中，轉(zhuǎn)盤的結(jié)構是一個比較常見的結(jié)構，我們在對齒輪傳動和滾動軸承進行流體與的分析，還要對這些零件進行裝配的密封性能的分析，這樣才能完善最后的轉(zhuǎn)盤結(jié)構。機械設備中重中之重便是機械結(jié)構的設計，他關系著機械的功能，機械是否能夠運行，是否能夠達到目的。雖然這些年來科學技術的不斷加強，各種機械設備的設計也在不斷進行著改變和創(chuàng)新，但是我們更需要的是將設計和創(chuàng)新與實踐結(jié)合在一起，只有將智慧投入到實際的機械結(jié)構設計中，才能提高我們的結(jié)構設計能力。

圖（一）是我國早期出現(xiàn)的轉(zhuǎn)盤結(jié)構圖紙，圖（二）是我國機械設計中運用最為廣泛的轉(zhuǎn)盤結(jié)構類型，圖（三）是我國目前國內(nèi)最輕便類型的轉(zhuǎn)盤結(jié)構。如果通過變元法里的位置變元就可以得到圖（一）方案；如果再在圖（一）的基礎上進行形狀變元就得到了圖（二）方案；如果將圖（一）方案進行數(shù)量變元、尺寸變元和位置變元就可以得到圖（三）方案了，比較上面三種方案，圖（二）方案之所以應用最為廣泛，其主要原因在于它在技術、經(jīng)濟等方面的綜合評價比較高。總的來說，這三種方案其實都是通過不同的變元得到不同的結(jié)構，通過變元法，我們可以設計出更多的機械結(jié)構方案出來。

4.總結(jié)

機械創(chuàng)新結(jié)構設計本身具有非常重要的意義，如果想要完美實現(xiàn)機械結(jié)構的創(chuàng)新設計，設計者必須具有非常高的智慧、技術知識、專業(yè)知識，在分析問題上，設計者的頭腦必須高度敏銳，思維創(chuàng)新能力好。變元法在機械結(jié)構設計中起到了關鍵的作用，同時也為設計者在創(chuàng)新時帶來了便捷。目前工程設計者需要在選擇各個構件零件的時候選擇最優(yōu)的組合，這樣可以使機械系統(tǒng)設計方法得到靈活運用。

參考文獻：

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關鍵詞：變壓器；突發(fā)短路

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：

變壓器短路承受能力試驗，俗稱“突發(fā)短路試驗”，是專門用于檢驗變壓器承受短路事故能力的特殊試驗，是對變壓器制造的綜合技術能力和工藝水平的考核，利用試驗中強短路電流產(chǎn)生的電動力檢驗變壓器和各種導電部件的機械強度，其目的是為了考核變壓器的動穩(wěn)定性。因此，突發(fā)短路試驗是保證變壓器抗短路能力的一項十分重要的特殊試驗，近幾年來各變壓器生產(chǎn)廠家紛紛采取各種措施，提高產(chǎn)品的抗短路能力，并將此作為產(chǎn)品宣傳的一個重要方面。

通過對變壓器進行短路試驗，分析有關的數(shù)據(jù)參數(shù)，為完善變壓器的產(chǎn)品結(jié)構以及提升抗短路能力奠定堅實的基礎。變壓器動穩(wěn)定性能差，經(jīng)受不住各種短路，究其原因大致有以下幾點：

1） 變壓器結(jié)構設計存在缺陷。在變壓器結(jié)構設計中，對作用在變壓器線圈上的電動力，僅按靜力學計算是不能正確反映變壓器突發(fā)短路電流沖擊時所承受的各種應力的，只有對動態(tài)過程進行分析，才能使電動力的計算結(jié)果正確反映線圈的實際受力狀態(tài)，確保設計裕度。從目前比較常見的變壓器型號來分析，低損耗變壓器仍然是主流產(chǎn)品。但是如何實現(xiàn)變壓器的低損耗，各個生產(chǎn)商卻沒有形成一個共識。另外，在大容量變壓器的低壓引線設計環(huán)節(jié)中，如果引線支點考慮不充分導致低壓引線形成懸臂梁，此時一旦遇到短路電流的沖擊，就會引發(fā)相間短路故障。

2） 選擇導線不恰當，存在重視熱性能而忽視機械應力的現(xiàn)象。導線本身的許用應力低，裕度小甚至無裕度，自身骨架不硬只得靠上下左右的支撐，選用線圈導線時，尤其是換位導線時，應適當控制其寬厚比且宜采用自粘性導線和硬度較高的導線，以提高線圈自身強度。

3） 線圈軸向壓緊力不夠。發(fā)生這種問題的原因有二，一是設計計算不正確；二是一些變壓器廠沒有根據(jù)國內(nèi)材料和工藝現(xiàn)狀，而是盲目采用同一絕緣壓板結(jié)構。正是因為這些制造工藝問題，不僅使變壓器線圈最終未能達到設計和工藝要求，不能使其始終保持緊固狀態(tài),而且在短路軸向力的作用下，線圈易出現(xiàn)松動或變形，甚至失穩(wěn)。壓板的材質(zhì)和形狀也是影響線圈軸向強度的重要因素。鋼壓板的剛度較大，壓板的支撐力到線圈端部的壓力傳遞比較簡單。但如果采用層壓木(紙)板,情況就要復雜得多，應特別注意壓板本身的機械強度和剛度。

4）材料質(zhì)量不過關。變壓器的絕緣壓板、層壓木板加工質(zhì)量以及機械強度不符合標準要求，也會造成短路故障頻發(fā)的現(xiàn)象。

5）結(jié)構方面存在嚴重問題。變壓器在結(jié)構方面存在嚴重問題也會引發(fā)短路故障，由于變壓器從制造出廠到投入使用要經(jīng)過一系列的運輸、吊裝以及拆卸，因此不可避免地會受到一些撞擊。此時變壓器如果內(nèi)部構造不牢固，就會因撞擊造成繞組位移以及絕緣損傷等結(jié)構問題，這些都會給日后的投入運行埋下巨大的安全隱患

由以上分析可以看出，變壓器的抗短路能力主要取決于結(jié)構設計和制造工藝，為增強變壓器抗短路能力，我們建議采取以下幾點措施：

1）改良變壓器的機械力計算與產(chǎn)品結(jié)構設計。變壓器的物理結(jié)構決定著它的使用性能，因此需要通過對變壓器機械力的計算以及產(chǎn)品結(jié)構的設計進行優(yōu)化改良，使其內(nèi)部線的機械力分配更加符合實際要求，提升其抗短路能力。

2） 采用單獨調(diào)壓線圈的結(jié)構，有利于安匝平衡，提高抗短路能力。

3） 線圈墊塊采用HPB材質(zhì)紙板制造，預密化處理，根據(jù)壓密情況加減墊塊，保證線圈軸向高度符合設計要求。

4） 所有線圈采用內(nèi)外撐條的結(jié)構并用熱縮帶綁扎加固。

5） 只要不是最外一個線圈的其他線圈均稱為內(nèi)線圈（最外一個線圈是調(diào)壓線圈的除外），凡內(nèi)線圈及調(diào)壓線圈均盡可能繞在厚度為5 mm的硬紙筒上，以加強線圈的內(nèi)部支撐。

6） 所有線圈采用半硬銅導線繞制。

7） 螺旋式線圈的端部及所有線圈的出頭均采用收縮帶綁扎牢固。

8）所有線圈端圈為實心紙圈，有利于力的傳遞，增強線圈端部穩(wěn)定度。

9）線圈采用恒壓干燥。

10）器身出爐后用油壓機壓緊線圈，上緊壓釘。

11）套裝完后整體壓緊線圈。

12）相間位置線圈與鐵軛間的空隙用斜板打入填實，保證三相線圈相間位置充分壓緊，防止短路時變形。

13）加強變壓器鐵心夾件結(jié)構的機械強度。

14）盡量減小變壓器分接數(shù)是加強動穩(wěn)定能力的一個措施。運行經(jīng)驗證明絕大多數(shù)變壓器線圈損壞都發(fā)生在調(diào)壓線圈上。特別是主線圈和調(diào)壓線圈在同一心柱上時更容易損壞。

15）在鐵心的梯角處尤其是小級側(cè)適當放置撐條，提高鐵心圓整度，以更好地支撐線圈。

以上措施，從設計及工藝上大大加強了線圈穩(wěn)定性，從而提高了變壓器的短路沖擊能力。

參考文獻

[1] IEC60076-5：2000.電力變壓器第5部分:承受短路的能力[S]

[2]《電力變壓器抗短路能力分析及措施》——楊積久貴州電力試驗研究院

篇10

合肥美菱股份有限公司 安徽 合肥 230601

摘 要：CAE又稱為計算機輔助工程，也就是通過虛擬分析的方法來模擬結(jié)構的性能，從而對結(jié)構設計進行優(yōu)化，能夠解決實際的工程問題，指導產(chǎn)品的研發(fā)。本文對基于CAE的冰箱產(chǎn)品結(jié)構與外包裝方案進行了分析和優(yōu)化，從而有效地提高外包裝對冰箱產(chǎn)品的防護能力，降低產(chǎn)品成本。

關鍵詞 ：CAE；冰箱產(chǎn)品結(jié)構；外包裝方案

使用CAE軟件能夠?qū)a(chǎn)品包裝設計和結(jié)構設計中的不足查找出來，從而有效的對其進行優(yōu)化。在冰箱的總成本中，包裝占了很大的比例，但是卻沒有起到應有的效果。電冰箱的包裝質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的開箱合格率和損壞率，如果能夠?qū)Ρ涞陌b質(zhì)量進行改善，則能夠有效地降低產(chǎn)品的維修成本和運輸損壞率。

1 基于CAE的冰箱左右側(cè)墊包裝結(jié)構優(yōu)化

沖擊和戳穿是冰箱左右側(cè)的主要破壞形式，可以使用橫木撞擊實驗在實驗室對其進行測試。冰箱的外包裝材料為EPS泡沫和紙箱，冰箱的結(jié)構件材料為PU發(fā)泡層、ABS、冷軋鋼板。紙板的耐破強度為1.765MPa，法向E為100MPa；垂直瓦楞的方向E為25MPa，沿瓦楞方向E為10MPa，因此最終E為1.3MPa。冰箱包裝件的包裝板的瓦楞方向和包裝間的結(jié)構方向改變之后，能夠?qū)ν鈦淼臎_擊能力進行抵抗[1]。根據(jù)CAE技術，應該在能夠抵抗外來沖擊的基礎上盡量節(jié)約材料的用量。

①戳穿CAE分析。共有4種方案分析冰箱側(cè)墊結(jié)構的紙板箱結(jié)構：縱向和橫向的瓦楞板配合長圓孔和圓孔。對結(jié)構尺寸參數(shù)進行改變，使用CAE軟件來分析和評價戳穿，從而對結(jié)構進行優(yōu)化。中部開孔部位是測電最薄弱的區(qū)域，分別承受的頂荷載為20×60、20×40、20×20，區(qū)域均布荷載為250N。②橫木撞擊CAE分析。冰箱在遭受橫木撞擊之后不得出現(xiàn)機械變形和損傷，使用100×100的橫木在相距1米處對冰箱進行撞擊。橫向直板和縱向直板都能夠通過撞擊實驗，根據(jù)分析結(jié)果，只要合理的搭配內(nèi)泡沫墊和包裝紙板箱，就能夠承受橫木撞擊，提高產(chǎn)品的抵抗能力，并且節(jié)省材料用量。

2 基于CAE的冰箱前后墊結(jié)構優(yōu)化

改變紙箱瓦楞的縱向方向，將其改為橫向方向。原有的前后墊寬度為400mm，現(xiàn)改進為200mm，原有的厚度為10mm，現(xiàn)在加到18mm，減少了5.7%的材料用量。經(jīng)過CAE分析，改進冰箱前后墊方案之后，其能夠與泡沫進行更好的配合，有效地提高了其抵抗外來沖擊的能力，順利通過了橫木撞擊試驗。以此為基礎分析和改進了抵抗戳穿的能力，改進之后能夠?qū)﹂T體進行更好的保護[2]。

3 基于CAE的冰箱側(cè)板變形加強板結(jié)構優(yōu)化

分析和對比側(cè)板可以發(fā)現(xiàn)，由于生產(chǎn)制造和結(jié)構設計中的不足，側(cè)板在運輸和發(fā)泡的過程中容易出現(xiàn)變形。

①側(cè)板發(fā)泡過程中的受力。以已知條件為根據(jù)，對各邊界條件進行定義。固定側(cè)板底部側(cè)板上端會產(chǎn)生位移，這是由發(fā)泡磨具的精度誤差造成的，位移約為0.5-1mm。將發(fā)泡塑料產(chǎn)生的壓力施加在側(cè)板大平面上，最后產(chǎn)生了0.1mm的最大變形量。這充分說明側(cè)板變形會受到發(fā)泡模具精度的影響。②分析后底板海綿的影響作用。海綿可以避免冰箱發(fā)泡后底板露出泡料，因此，側(cè)板的變形會受到海綿用量的影響。例如單層海綿的情況下，其最大變形量能夠達到0.1275mm，逐漸增加海綿的層數(shù)之后，變形量也會隨之增大，最后達到0.2mm。因此海綿的厚度作用和后底板裝配尺寸鏈都會影響側(cè)板變形。③分析加強鐵不到位裝配的影響。在實際裝配中，加強鐵如果存在裝配不到位的現(xiàn)象，也會對側(cè)板變形造成影響。例如假設側(cè)板下翻邊的間隙為2mm，固定側(cè)板和發(fā)泡層的接觸部位，箱體自重荷載由側(cè)板底部承受。通過計算發(fā)現(xiàn)，側(cè)板壓縮機艙部位會產(chǎn)生0.616mm的變形量。這充分說明側(cè)板變形會受到加強鐵裝配不到位的影響[3]。④分析加強鐵的結(jié)構。通過CAE軟件，對不同結(jié)構的加強鐵和加強板的組合進行棱跌落、角跌落、平跌落分析，能夠?qū)⒑侠淼募訅w結(jié)構確定下來。通過比較發(fā)現(xiàn)，加強鐵如果不能進行可靠的固定，就會造成跌落中的串動，從而引起側(cè)板變形。通過計算發(fā)現(xiàn)加強鐵的最大變形量是1.225mm，因此要抵抗冰箱角跌落的沖擊，就應該在冰箱的后底板上支撐可靠的加強鐵。

要避免冰箱的前角變形的情況，就應該將加強鐵前端的缺口取消，并且對加強鐵進行可靠的裝配，使其能夠抵抗腳跌落的沖擊，保障結(jié)構的可靠性。

4 基于CAE的冰箱底部跌落優(yōu)化

①分析冰箱的底部結(jié)構。在冰箱跌落的過程中，底墊會與壓縮機托板滾輪內(nèi)側(cè)進行接觸，從而產(chǎn)生一定的反力，造成托板的變形。因此，應該設置至少15mm的底墊平面避空。冰箱的前墩角在跌落的過程中會產(chǎn)生大約10mm的底墊壓縮量，并與泡沫產(chǎn)生接觸，從而造成前端腳承受的反作用力較大。②分析冰箱的組合底墊結(jié)構。組合底墊不僅要能夠抵抗冰箱沖擊跌落的能力，而且還要盡量降低底墊成本。根據(jù)CAE軟件的分析，可以適當?shù)脑黾拥讐|泡沫和支撐柱零件組合，支撐柱能夠產(chǎn)生24MPa的應力，從而有效的抵抗冰箱的沖擊跌落。

5 基于CAE的冰箱頂部承載優(yōu)化

使用CAE軟件對冰箱頂部進行分析，主要是為了找出頂部結(jié)構設計的問題。CAE軟件能夠?qū)Ρ涞难b卸、搬運和運輸過程進行模擬，頂部的抗拉強度最小值為18MPa，在運輸和裝卸過程中頂蓋會產(chǎn)生10.95MPa，而在低溫下材料的抗沖擊強度僅為2MPa。因此，如果要在冬天對冰箱進行運輸和裝卸，頂部邊緣很容易出現(xiàn)破損，應該適當?shù)脑黾优菽瓑|。

6 結(jié)語

CAE軟件在家用電器的開發(fā)設計中用的比較普遍，能夠為家電企業(yè)提供有效的技術優(yōu)化方案，通過對冰箱產(chǎn)品結(jié)構與外包裝方案的優(yōu)化，將包裝紙箱的瓦楞方向改為橫向，減少了冰箱外包裝前后墊10%的泡沫材料用量，不僅能夠有效地拓寬原材料的供應渠道、降低對冰箱生產(chǎn)設備的要求，還能夠減少冰箱結(jié)構件的金屬材料用量。

參考文獻：

[1]韓艷艷,于智宏.基于Moldflow的臺面框注塑模冷卻系統(tǒng)分析[J].河南機電高等專科學校學報，2011(05).