時間：2023-07-24 17:05:58
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇產品結構設計要求，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
本課程作為工業工程專業的一門實踐性強的專業核心課程，其主要任務是學習產品功能的設定、常用材料的種類和特性以及加工工藝、產品結構設計的原則以及與產品造型有關的通用結構設計知識，使學生掌握與產品設計相關的基本知識，具有產品結構設計的基本技能，能夠完成簡單產品設計中從功能定義到材料選擇以及最終的結構設計。
1.1本課程的知識模塊包括：①產品材料與表面處理工藝常識；②塑料件結構設計的基本原則；③鈑金類產品結構設計基本原則；④模具基礎知識；⑤產品結構布局設計；⑥產品典型結構。其目的是使學生掌握結構設計的基礎知識，培養學生的三維空間想象能力，在實際應用中養學生的新產品開發以及應用計算機繪圖的能力。
1.2課程的重點內容包括：①常用塑膠材料基本知識；②常用金屬材料基本知識；③常用表面處理知識；④產品結構設計總原則；⑤產品結構關系分析與結構繪圖的基本要求。
2《產品結構設計》課程的教學思路
2.1選用教材。目前還沒有適合工業工程專業使用的《產品結構設計》教材，所以國內普遍做法是選用產品結構設計方面教材，暫定的教材是黎恢來編寫的《產品結構設計實例教程》。該教材將作者十幾年的產品結構設計經驗總結而成，系統、精細、全面地介紹了產品結構設計知識及設計全過程，明確了產品結構設計的概念和崗位職責，并通過講解一款電子產品的全套產品結構設計的整個過程，幫助學生融會貫通，更加高效地學習和掌握實用技巧。
2.2教學內容。依據工業工程專業的整體人才培養方案和教學大綱的具體要求，將《產品結構設計》分為六大模塊，每個模塊里面包括若干的章節，各章節之間既自成體系，又互相有銜接，條理清晰，通俗易懂。
①“產品材料與表面處理工藝常識”模塊，主要介紹注塑工藝理論、常用塑膠材料和金屬材料基本知識，以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類方面，介紹ABS、PS、PP、PVC等的應用范圍、注塑模工藝條件和化學和物理特性，重點是使學生了解注塑件的常見問題分析及解決，比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面，介紹一些金屬的特性和應用范圍，比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識方面，主要涉及塑料二次加工的基本知識，學生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內覆膜等表面處理工藝。
②“塑料件結構設計規范”模塊，重點介紹塑料件在設計和修改階段需掌握的通用設計規范，比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設計，能夠分析塑料件的加強筋、孔、支撐面的使用范圍。在細節部分，應了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設計。
③“鈑金件結構設計規范”模塊，介紹鈑金類產品設計的工藝要求，包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝，并且讓學生了解壓鑄類產品結構設計的工藝要求。在此模塊的教學中，應引入企業實際產品案例進行講解，以便于學生更好地掌握鈑金件的設計規范。
④“塑料模和鈑金模基礎知識”模塊，介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結構，包括模具概述，模具的分類、注塑機介紹等，重點講解的是注塑模結構里面的澆注系統、頂出系統、排氣系統和行位與斜頂，以及二板模和三板模之間的區別和應用，以“實用、夠用”為度，學生只需了解典型的模具結構，不需要進行后期的模具設計。
⑤“產品結構布局設計”模塊，主要介紹殼體形狀結構、密封結構、卡扣結構、螺釘柱結構、螺紋連接結構和嵌件連接結構等知識，以及各個特征的定義、作用和設計原則，特別是特征在使用時的相互配合關系。拓展知識方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設計規則，以及模具設計與產品結構設計之間的聯系。
⑥“典型產品結構”模塊，重點介紹目前國內普遍使用的三大產品（電子產品、家電產品和電動產品）的典型結構設計知識。每類產品選取一款經典的已批量的產品作為藍本，深入解剖結構知識在產品設計的運用。比如電子產品選手機為代表產品，講解手機產品各零部件的結構、前殼與底殼的止口設計、LCD屏限位結構設計和電池固定結構設計，以及內藏攝像頭結構設計。家電產品則以電吹風為例，學生要掌握電吹風的功能、材料、結構工藝性等，了解CAD軟件在電吹風設計中的應用，能對產品塑料件進行結構分析。在此過程中，還要掌握項目管理方面的知識。
2.3教學方法。在教學中，提倡基于工作過程為導向的項目化教學，理論教學與實踐練習相結合，增加實踐課時的比例，培養產品設計的實踐能力。教師引導學生建立實用合理的知識結構，強化學生的自覺體驗和掌握知識的遷移能力，淡化理論和實踐的界限。在基礎知識夠用的前提下，采用任務驅動教學法、項目教學法，通過在具備多媒體教學設施的校內實訓基地開展新產品和新工藝的開發工作，使學生體會具體產品的外觀造型和結構設計過程，提高學生的綜合應用能力和實際應用能力。
3《產品結構設計》在工業工程專業總體實訓的具體應用
關鍵詞：價值工程 產品設計 結構
1、價值工程的基本內容
價值工程是以提高實用價值為目的，以功能分析為核心，以資源的開發與節省為基礎，以科學分析方法為工具，用最少的成本支出實現給定功能的產品開發的科學方法。換言之，即以最低的壽命周期費用，可靠地實現產品的必要的功能，對產品的功能，成本所進行的有組織的分析研究活動。國家標準給出的定義是“價值工程是通過各相關領域的協作，對所研究對象的功能與費用進行系統分析，不斷創新，提高對象價值的思想方法和管理技術”。
價值工程活動中對于問題的分析是圍繞以下7個問題依次展開的：(1)它是什么？(2)它的用途是什么？(3)它的成本是多少？(4)它的價值是多少？(5)有其他方法能實現這個功能嗎？(6)新方案的成本是多少？(7)新的方案能否滿足要求。這7個問題的解答過程，就是價值工程的工作程序和步驟，即：選定對象、收集情報資料、進行功能分析、提出改進方案、分析和評價方案、實施方案、評價活動成果。
2、價值分析的基本方法
價值工程是用功能分析的方法，以最低成本獲得產品的必要功能，從而達到提高價值的目的[1]。在價值工程活動中，功能F(Function)、成本C(Cost)、價值V(Value)三者之間的關系是：
按照價值工程的理論，產品的價值是指功能和成本（包括設計、制造、試驗、使用、維護等成本）的比值。提高產品的價值有五種途徑：
(1)產品功能不變，用降低成本的方法來提高產品的價值；
(2)維持成本不變，通過提高功能來提高產品的價值；
(3)既提高產品功能，同時也降低其成本；
(4)小幅提高成本，大幅提高產品功能）；
(5)小幅減少產品功能，大幅降低產品成本。
分別表達為：，，，，
以上五種方法都是通過對F和C的調整來達到提高產品價值的目的。
3、產品設計的主要工作
產品設計包括很多具體的內容，如：功能設計、運動設計、結構設計、強度、剛度設計、尺寸設計、幾何精度設計、材料設計，以及外觀設計等[2]。
產品結構設計是針對產品內部結構、機械部分的設計。評價一個產品的好壞，最首要的標準是實用，要實現預定的功能，這一要求能否達到，完全取決于結構設計。結構設計是產品形成過程中最重要的內容，也是最復雜的環節。
機器設備的功能要由一系列符合裝配關系的零件和部件來實現，設計過程中需要考慮產品結構緊湊、外形美觀，既要求安全耐用、性能優良，又要易于制造、降低成本。結構設計人員需要各種要求與限制條件尋求對立中的統一，給出協調、合理的設計方案。
4、產品結構設計中的價值工程方法
價值工程是用最低的成本實現必要的產品功能，其核心問題就是尋找功能與成本之間的最佳關系[3]。
產品結構是具象的，它是功能的載體。而功能則是抽象的，是產品的本質屬性。用價值工程的方法對產品的結構設計進行分析，是從結構入手去研究產品的功能，通過功能分析、功能整理、功能評價找出設計方案的改進目標。
用價值工程理論指導改進產品的結構設計，是要以最低的總成本確保產品必要功能（主要功能和次要功能）的實現，同時去掉不必要的功能（亦稱過剩功能）。減少不必要的材料消耗，在保證產品質量的前提下，盡量做到縮小體積，減輕重量，降低單位產品材料消耗量。這與尺寸鏈設計中的最短尺寸鏈原則是一致的。
5、價值工程方法應用實例
本文選擇的價值工程分析方法研究對象為一大型板坯加熱移動翻轉設備系統中的熱板坯移動翻轉裝置。該裝置主要由移動翻轉車、平移油缸、翻轉臂、翻轉油缸及裝在固定支座上的鉸接軸、配重塊等組成，如圖1所示。
圖1 8臂板坯移動翻轉裝置 圖2 6臂板坯移動翻轉裝置
該裝置由水平移動小車2、平移油缸4、翻轉油缸3及裝在固定支座鉸接軸上的翻轉臂1、同步軸5、配重塊6等組成。用翻轉油缸推動翻轉臂轉動、使翻轉臂上起支承作用的鉤頭承接高溫板坯，完成翻轉動作，并用配重塊平衡翻轉力矩；用水平油缸的活塞桿端推動水平移動小車前后移動，并可由同步軸連接二邊車輪以保證同步行走。
板坯移動翻轉裝置中與加熱板坯直接接觸的是翻轉臂。原方案設計了8個翻轉臂，通過強度分析計算，可知左右兩端的翻轉臂受力較小，從結構簡化考慮，對方案進行了改進，成為圖2所示的6臂結構。經驗算，該結構可以滿足強度、剛度方面的要求。
根據價值工程的原理來分析，可以看出，在滿足功能要求的前提下，減少兩臂后，結構簡化了，用料少了，重量減輕了，加工和裝配的難度降低了，符合前述價值工程基本方法中的第一種――產品功能不變，通過降低成本的方法來提高產品和設計的價值。
6、結語
產品設計需要遵循傳統的設計原理與方法。用現代的觀點來看，更要強調設計過程與設計結果的優化。運用價值工程的分析方法對產品的結構設計加以改進，在滿足產品功能的前提下，采用簡化的結構可提高設計乃至產品本身的價值。
參考文獻
[1]李小林,許宏武,張可能等.論價值工程在工程設計中的應用[J].西部探礦工程,2007.10.
關鍵詞：結構設計素描；產品設計；關系；發展
結構設計素描可以凸顯物體的內部構造關系，可以展現物體內部與外部特征之間的聯系與整合規律。在實際的應用過程中，結構設計素描可以將造型基礎轉換為設計基礎，實現具象到抽象的二次創造，以達到產品設計的目的。從本質上看，結構設計素描作為產品設計中的有效手段，可以有效地融合產品內部空間的特點與外形，實現產品設計的最佳效果。對此，在產品設計的過程中，設計人員要根據產品設計的需求，引入相應的結構設計素描方式，不斷優化和完善產品設計體系，進而提升產品設計的綜合水平。在這樣的環境背景下，探究結構設計素描與產品設計的關系具有非常重要的現實意義。
1產品設計
產品設計主要是將設計計劃、設想或解決問題的方式借助具體的載體進行形態表達的過程，在實際應用的過程中一般為立體工業的造型設計，強調產品的實際功能與使用價值。產品設計作為人和自然之間的媒介，對社會的和諧發展具有很大的積極作用。從本質而言，產品設計的本質基于人類使用目的之上，有意識地將自然產物進行加工與創造，得到超越本體之外的物質，這種物質主要是人們實際生活中的必需品，除了要求產品的使用功能之外，還要具備一定的審美價值，滿足社會的動機和用途，進而發揮產品設計的價值。
2結構設計素描的內涵價值
2.1設計手法
素描作為一種視覺藝術語言，可以實現思維視覺化，在實際應用中，主要以造型的表現力為核心，通過對平面中的點、線和面的控制勾勒出物體的基本形態。設計素描即為結構素描，作為素描與設計之間的過渡手法，在實際應用中，以三維空間的觀念為基礎，從比例尺度和透視規律等方面入手，剖析和繪制物體的內部結構。設計人員要具備繪制設計預想的能力，借助物體的外形想象內部結構，以達到設計意圖的目的。從教學領域看，結構設計素描屬于立體設計專業，以透視為設計理念，剖析物體內部結構，并將物體的結構與形體融為一體，在平面上充分地展現，借助角度、比例以及空間變化等元素，通過邏輯分析表現物體看不見的部分。
2.2設計價值
結構設計素描把各種復雜性形態融合在一個立方體中開展設計研究工作，在物質世界中，結構存在于任何一個物理中，并直接決定物體的外在形態。研究物體內在結構與外在形態之間的關系，可以幫助設計人員把握物體整體的結構特點，并將其運用在設計環節中，從而提高產品設計的綜合質量水平。對此，在產品設計的過程中，設計人員要將結構設計素描應用在產品設計的過程中，借助對產品內部結構的剖析，掌握內部結構與外部形態之間的變化規律，并在二維平面上展示物體的三維空間機構，凸顯產品內在結構和外在形體之間的聯系，清晰透視關系與比例關系，進而達到產品空間結構的設計效果。
3結構設計素描與產品設計的關系解析
3.1藝術性
結構設計素描作為平面設計、環境設計以及工業產品設計等專業的基礎課程，在繼承傳統繪畫素描文化內涵的基礎上，把造型基礎和專業設計有機地結合起來，服務于專業設計領域，進而提高產品設計的綜合質量水平。但從本質而言，結構設計素描與產品設計間具有一定的差異性，同時在實際應用中存在內在聯系與變化規律。結構設計素描是設計人員繪畫技巧的升級，要求設計人員具備極高的觀察能力、思維創新能力以及分析能力。在實際繪制的過程中，可以對產品的內部結構進行邏輯性分析，并結合自身的審美能力，實現對產品的感性認識與理性掌握，強化設計產品的藝術性，進而達到產品設計的目的。
3.2形態性
在產品設計領域中，結構設計素描主要的功能是表達設計意圖，強調對產品結構的設計與展示，結構要求重于效果要求，并借助繪制流程和步驟描述設計人員的創作思維過程，將設計意圖直觀地展現出來。其繪制流程為分析、理解、思考、領悟、推理，并保持思路清晰，進而充分地理解和表達產品形體結構。結構作為產品形態在內在表達上，其形態主要由產品內部結構控制，而對物象研究的最終目的是超越物象本身進行內部結構的理解。從產品設計的角度上看，設計人員在產品設計的過程中，要了解和掌握產品結構，并不斷訓練透視能力，樹立三維空間意識，發揮結構設計素描的設計價值和設計作用，進而為產品設計打下堅實的基礎。
3.3審美性
在形態層面，結構設計素描與產品設計具備相同的形態構成要素，強調二維平面上的點、線、體、面等元素的結合，進而提高產品的美感和藝術欣賞性。在表現手法方面，主要利用設計圖展現設計的創意與想法，這種技法不屬于單純的繪畫方式，但又與繪畫存在某種聯系，對產品進行預想，達到從無到有、從外形到整體的設計目的，在此過程中，結構設計素描具有一個極為復雜的思維活動過程。從造型形式方面，結構設計素描要根據產品的形態變化規律進行產品設計，考慮產品內外部結構的統一性與變化性，并結合節奏、韻律、比例等設計元素，實現對產品造型規律的統一辯證。因此，在實際設計的過程中，為了提高產品的造型美感，設計人員要掌握點、線、面、體、色、質、空間、環境等元素，在變化中尋求統一，在統一中創造變化，進而達到產品最佳的藝術效果。
3.4創造性
創造性是結構設計素描的主要特征，突破產品本身而追求客觀事物以外的審美特質，進而創造出產品獨特的視覺形式，落實產品設計中的人性化設計理念。產品設計中更加傾向于系統的整體創新，綜合考慮技術、藝術以及人文等相關因素，重視人與自然的完美融合，處于科學、人文和藝術的交集，進而實現產品設計的創造特色。結構設計素描的設計過程就是在困難與希望、片面與全面、傳統與現代的沖突中實現創造，作為一種復雜化的系統行為，啟發設計人員的思維，進而為產品設計提供創造性的思維環境，提升產品設計的質量水平。思維決定行為，為了提高產品設計的內在表現力，設計人員要借助思維方式進行產品形態表達，對產品外形特點和內在結構進行深入的分析，明確產品的結構空間和明暗關系，借助虛實、光影等表達技巧，對產品視覺組合中的位置、大小、比例、形狀等構圖關系進行設計和展現，發揮結構設計素描的作用，提高產品設計的局部效果與整體視覺效果。
4結語
本文通過對結構設計素描與產品設計關系的研究，在分析產品設計與結構設計素描內涵價值的基礎上，提出藝術性、形態性、審美性以及創造性的關系因素，發揮結構設計素描的設計價值，進而提升產品設計的質量水平。
參考文獻：
［1］…任遠.淺談素描與產品設計的關系［J］.大眾文藝（理論），2015（06）：61.
［2］…韓超艷，王肖燁.結構設計素描與產品設計的關系［J］.寶雞文理學院學報（自然科學版），2015（03）：77-78.
［3］…程金霞，曹巨江.論設計素描在產品設計中的作用［J］.安防科技，2016（01）：58-59.
［4］…趙福華.產品造型設計項目對于素描能力的研究［J］.美術教育研究，2016（17）：88.
工業經濟雖然在知識經濟時代的來臨和沖擊之下，逐漸走向了式微的發展階段，但這并非意味著在社會生活和經濟生產中，已經失去了往昔的主導地位，仍舊存在著不可忽略的價值和功能，并在國家復興的進程中，具有強大的助推作用。作為傳統工業部門中的代表，機械制造業不但在經濟發展的助推中，作用絕非可有可無，而且在當前科技創新的研究領域中，其平臺作用也是不可小覷。在機械結構的設計原理中，運動力學在其中的干預作用最大，在物理學的實驗活動中，也最受研究人員的重視和關注。
1機械結構設計的在應用中的技術要素
作為機械結構設計環節中的重要組成部分，結構設計中的關鍵要素，正是促進技術革新的重要手段之一。伴隨著科研活動中的理論基礎的日益夯實和技術應用范圍的日趨擴大，物理學中的相關原理也逐漸擁有了充足的用武之地，在實際機械結構的設計中，不斷滿足著機械結構的符合要求，并促進生產水平的解放和提升。在機械結構設計層面的幾何要素上進行分析，機械結構的設計原理，秉持著其精密的設計技術的指導和應用，在零部件之間能夠實現咬合力的提高，并實現位置關系的明確定位和精密確定。在這種幾何要素的關系體系之內，機械結構設計中最為關鍵的因素，便是不同的面，在這些不同的面上，通過完善和優化的考量，來保證在零件的不同接觸面上，都可以進行合理的安排。
2運動力學在機械結果設計中的應用
運動力學在機械結構設計中的應用價值，主要體現在2個方面：
（1）在零部件的鏈接方面。在這一環節中，誠如上文中論述的那樣，存在著直接鏈接和間接鏈接的差別，由于存在著應用方面的差別，所以在運動力學的應用潛力上，也存在著截然相異的表現。但是作為機械設計中的核心要素，運動力學所產生的抽象指導上，從根本上也是如出一轍。例如，利用力矩的變化，通過計算不同聯接點的摩擦力和壓力，從而可以了解到不同的節點的壓力和零件的材料選擇等。在力學計算和相應的選擇性指標的衡量下，構成決定零件的選材和位置的排列組合等等，都體現出這一點。
（2）在機械零件的操作過程中，一旦發生損耗等相關問題，運動力學的理念和技術原理同樣存在著必要的指引作用，特別是在行動與摩擦之后產生的損耗之后，借助運動力學的相關理論，便能夠依照運動做工，實現計算機的損耗系數，并且對零件的損耗程度進行相應的預定，還能夠在根本上實現材質遴選的科學性。總之，充分利用運動力學，是保證機械結構設計的基礎，也是未來的發展方向。
3運動力學在機械結構中的設計準則
3.1滿足力學要求的設計準則
在進行機械產品結構設計過程中，必須要考慮到材料力學、彈性力學、疲勞力學等相關的力學準則，并且在此基礎上，通過相應力學的強度計算法則，實現設計合格化的機械產品，積極引用在生產活動之中。在運動力學的物理學術體系中，疲勞力學便是一個值得參照的對象。由于其與軸承、齒輪以及軸的使用壽命等存在著直接的關聯，因此在設計過程中，研究人員通常會依據不同機械零件的載荷變化，實現力學計算的靈活化處理，進而實現產品結構的優化，并延長機械產品的使用壽命和利用周期。由于零件的截面尺寸的變化，能夠帶動其內應力變化適應能力的提高，這便能夠使得各截面的強度相等。而按等強度原理設計的結構，材料才可以得到充分的利用，提高經濟效益。
3.2創新機械結構的設計理念
如今的機械結構創新設計活動，大體是指采用機械結構設計變元法，通過針對機械結構設計中相關因素的遴選和改變，以實現機械結構在實用層面上的技術革新和理念創新，以便滿足于應用上的諸多需求。在這種呼之欲出的科研背景之下，創新型結構在便利性和經濟性等多方面上均能夠優于傳統設計結構的主要原動力，就是近年來推出的變元法。這種機械結構的設計法則主要包括多種裝配原理，例如數量變元、形狀變元、材料變元、位置變元以及裝配聯接變元等等，在變元中實現機械結構設計方案的革新，并在數學模型的引導和助推下，計算和測試其結構性能，便能夠選擇出最優化的機械結構設計。
4結語
關鍵詞：運動力學；機械結構；設計應用
0 引言
工業經濟雖然在知識經濟時代的來臨和沖擊之下，逐漸走向了式微的發展階段，但這并非意味著在社會生活和經濟生產中，已經失去了往昔的主導地位，仍舊存在著不可忽略的價值和功能，并在國家復興的進程中，具有強大的助推作用。作為傳統工業部門中的代表，機械制造業不但在經濟發展的助推中，作用絕非可有可無，而且在當前科技創新的研究領域中，其平臺作用也是不可小覷。在機械結構的設計原理中，運動力學在其中的干預作用最大，在物理學的實驗活動中，也最受研究人員的重視和關注。
1 機械結構設計的在應用中的技術要素
作為機械結構設計環節中的重要組成部分，結構設計中的關鍵要素，正是促進技術革新的重要手段之一。伴隨著科研活動中的理論基礎的日益夯實和技術應用范圍的日趨擴大，物理學中的相關原理也逐漸擁有了充足的用武之地，在實際機械結構的設計中，不斷滿足著機械結構的符合要求，并促進生產水平的解放和提升。在機械結構設計層面的幾何要素上進行分析，機械結構的設計原理，秉持著其精密的設計技術的指導和應用，在零部件之間能夠實現咬合力的提高，并實現位置關系的明確定位和精密確定。在這種幾何要素的關系體系之內，機械結構設計中最為關鍵的因素，便是不同的面，在這些不同的面上，通過完善和優化的考量，來保證在零件的不同接觸面上，都可以進行合理的安排。
2 運動力學在機械結果設計中的應用
運動力學在機械結構設計中的應用價值，主要體現在2個方面：（1）在零部件的鏈接方面。在這一環節中，誠如上文中論述的那樣，存在著直接鏈接和間接鏈接的差別，由于存在著應用方面的差別，所以在運動力學的應用潛力上，也存在著截然相異的表現。但是作為機械設計中的核心要素，運動力學所產生的抽象指導上，從根本上也是如出一轍。例如，利用力矩的變化，通過計算不同聯接點的摩擦力和壓力，從而可以了解到不同的節點的壓力和零件的材料選擇等。在力學計算和相應的選擇性指標的衡量下，構成決定零件的選材和位置的排列組合等等，都體現出這一點。（2）在機械零件的操作過程中，一旦發生損耗等相關問題，運動力學的理念和技術原理同樣存在著必要的指引作用，特別是在行動與摩擦之后產生的損耗之后，借助運動力學的相關理論，便能夠依照運動做工，實現計算機的損耗系數，并且對零件的損耗程度進行相應的預定，還能夠在根本上實現材質遴選的科學性。總之，充分利用運動力學，是保證機械結構設計的基礎，也是未來的發展方向。
3 運動力學在機械結構中的設計準則
3.1 滿足力學要求的設計準則
在進行機械產品結構設計過程中，必須要考慮到材料力學、彈性力學、疲勞力學等相關的力學準則，并且在此基礎上，通過相應力學的強度計算法則，實現設計合格化的機械產品，積極引用在生產活動之中。在運動力學的物理學術體系中，疲勞力學便是一個值得參照的對象。由于其與軸承、齒輪以及軸的使用壽命等存在著直接的關聯，因此在設計過程中，研究人員通常會依據不同機械零件的載荷變化，實現力學計算的靈活化處理，進而實現產品結構的優化，并延長機械產品的使用壽命和利用周期。由于零件的截面尺寸的變化，能夠帶動其內應力變化適應能力的提高，這便能夠使得各截面的強度相等。而按等強度原理設計的結構，材料才可以得到充分的利用，提高經濟效益。
3.2 創新機械結構的設計理念
如今的機械結構創新設計活動，大體是指采用機械結構設計變元法，通過針對機械結構設計中相關因素的遴選和改變，以實現機械結構在實用層面上的技術革新和理念創新，以便滿足于應用上的諸多需求。在這種呼之欲出的科研背景之下，創新型結構在便利性和經濟性等多方面上均能夠優于傳統設計結構的主要原動力，就是近年來推出的變元法。這種機械結構的設計法則主要包括多種裝配原理，例如數量變元、形狀變元、材料變元、位置變元以及裝配聯接變元等等，在變元中實現機械結構設計方案的革新，并在數學模型的引導和助推下，計算和測試其結構性能，便能夠選擇出最優化的機械結構設計。
1機械產品結構創新設計
一般而言，在對機械產品的結構進行設計時，其主要就是對產品的總體結構、各部分的配置以及產品的外形進行設計。一般由于客戶對機械產品的功能會有不同的要求，因此對機械結構方案的設計也不盡相同。對機械產品結構進行設計時，其根本要求就是要能設計出不同結構形態的產品，從而設計出新型的機械產品結構形狀[2]。社會經濟的發展，使得人們對機械產品功能以及結構需求有了更高的要求，對機械產品結構設計的要求也隨之提高，因此設計人員必須要滿足客戶的使用功能以及安裝，要能充分利用有限的空間，盡量將機械產品的功能進行集中設計。如傳統的辦公室，其環境無法有效改善的原因就是不同類型的復印機、掃描設備以及打印機等，無法對文檔設備進行一體化處理。為了滿足人們的需求，辦公廠家開始改進和設計辦公機械設備，采用綜合和離散的創新思維模式，在有效保證產品的基本形狀和構造的前提下，設計并制造出多功能一體機，將復印、掃描以及打印等文檔處理功能集中于一體，使辦公環境得到有效改善。
2機械產品運動方案創新設計
對機械產品運動方案進行設計時，設計人員必須要以客戶對產品功能的需求為依據，從機械產品結構的原理出發，構思和設計機械產品功能原理。運動方案的設計是一個系統運動方案的設計，主要包括原動機、執行部件以及傳動機構等設計，從而來有效滿足機械產品結構功能的運動性能，其能有效解決機械產品在實際過程中存在的問題[3]。一般來說，機械產品運動方案設計的好壞對產品的使用性能、工藝、成本以及結構等方面的能力有著直接的影響，運動方案的設計是對產品的社會效益、環境、經濟性、性能以及整體質量的確定，機械產品設計過程使用過程以及后續產品制造的基礎就是運動方案的設計。就機械產品結構來說，可以采用不同的運動方案來實現機械產品的具體功能，當然不同的功能需要不同的機構來實現，因此機械產品運動方案的設計是整個設計工作的關鍵，設計人員必須要從產品功能的實際需求進行具體分析，充分利用創新思維，從而來優化設計產品的活動架構，使產品運動方案更具可行性。如對汽車前驅和后驅的運動方案進行設計，一般傳統的后驅運動方案由于存在動力效率較低、牽引力不足、車內空間小、安裝復雜、驅動部件多以及較高的生產制造成本等問題，已經無法適應時展的需求。汽車生產廠商為了滿足人們對汽車機動性以及舒適性的要求，不斷對汽車的運動方案進行創新設計，采用逆反和移植的創新思維方式，前置發動機，促使汽車前輪的傳動機構與發動機的輸出軸直接相連，從而驅動汽車前輪的運動。這樣的驅動方式雖在一定程度上增加了前輪的負載，使得輪胎的磨損量加大，但是能明顯簡化汽車的驅動機構，減少零部件數量，有效降低汽車的造價，且能有效下降汽車整車的重量，有效改善汽車的加速性能，縮短剎車的距離，降低油耗；另外將發動起前置，能使車內的空間得到大量釋放，提高汽車的舒適性。
3機械產品動力能源創新設計
隨著能源應用技術、材料加工技術以及制造技術的不斷發展和進步，設計人員在選擇機械產品動力能源的過程中，一般選擇不同的能源，包括太陽能、電能、天然氣以及石油等能源。在設計的過程中，設計人員可以將自身的創造性思維進行充分有效的發揮，改進或者重新設計機械產品的各個系統，在機械產品的動力能源中應用更多更好的清潔能源[4]。如以汽車為例，現今公共交通工具中應用較為廣泛的就是電動汽車，電動汽車主要使用的就是電能，其相較于傳統的燃油汽車，電動汽車不會排放有害氣體造成大氣污染，在單位電能生產過程中，電動汽車所排放的污染物與傳統燃油汽車相比較，電動汽車造成的污染也能得到明顯控制。電動汽車的有效使用，能降低大氣污染的程度，且其能充分利用晚間用電低谷時出現的富余電力，有效提高發電設備使用效率，降低能耗，達到節能減排的目的，提高其經濟效益。電動汽車的應用是創新思維在機械產品動力能源設計中的具體體現。
4結束語
文章論述了現代機械設計中創新思維的具體體現，在現代機械產品設計中創新思維的應用主要包括機械產品的結構設計、機械產品的動力能源設計以及機械產品的運動方案設計三方面。創新思維在現代機械產品設計中的具體應用，能為復雜的機械產品設計提供很好地理論依據，能有效降低機械產品的制造和設計成本，提高自身的創新意識和創新能力，提高機械產品的自動化程度以及操作性能，使機械更為節能環保，促進我國機械行業的健康穩定發展，推動我國國民經濟的平穩發展。
作者：王召煜 單位：國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心
結構設計的前題是要理解該產品的相關標準，包括國標及出口國家的標準，使參數設計符合要求。結構設計最重要，基本上就是定型產品了，包括各個零部件的材料、質量及加工工藝，可以預計產品的價格、功能情況。同時，好的結構設計可以節約能源和原材料，提高勞動生產率，并使得裝配容易等。例舉產品的機頭內部圖如圖2所示。
1.1產品結構設計遵循自頂向下的裝配思路，通常畫出裝配草圖。先簡單畫出零件功能造型，經裝配后再修改成實際形狀。創建標準零件庫，可重復地使用庫里的零件，也可通過修改參數做出一個新零件，提高了設計效率。
1.2干涉檢查是三維設計軟件最大的優點，非常實用與方便，其目的是減小設計過程中的疏忽。運行干涉檢查，可在本裝配中以警告色顯示干涉處，也可在不同的剖切面直觀顯示，檢查移動零件有無碰撞情況，修改好零部件直到沒有出現干涉。
1.3按設計要求模擬出機構的動作，提高設計的成功率。通過運動模擬，可以擺脫大量的復雜計算，避免了重復的制圖，減少了設計人員的勞動。曲軸與給進刀架簡化運動分析結果如圖3所示。圖中的曲軸以500r／min的轉速旋轉，進刀架按水平方向做往返運動。通過運動分析及綜合模擬情況的反饋，進一步地調整結構，使產品設計更合理。
1.4靜態應力分析，其歸屬于有限元分析，是軟件的高級應用。如圖4所示為數控插針機上部的圓盤支架中心軸靜態應力分析配置圖。指定中心軸為普通碳鋼（屈服強度為220MPa，密度為7800kg／m3），固定好約束面，對中心軸施加1000N的靜態壓力，網格化分析零件（網格尺寸5mm×5mm，網格公差±0．25mm）。圖5所示為分析的結果圖，最大應力處在中心軸的根部為32．7MPa，最大位移處在中心軸的頭部0．02mm處。分析結果符合使用要求。工程材料的力學性能有屈服強度、塑性性能、硬度等參數，他們是設計結構與選用材料的主要依據，關系到產品的質量與使用壽命。在實際設計中設計人員時常是通過對相同材料、形狀相近的樣件與設計件進行比較，記錄好數據，來提高對結構的判定能力與選擇材料的經驗。
2知識擴展
知識擴展對設計人員也很重要，只有學到這方面的知識，才能設計出真正的產品，才能正確加工設計件，使結構設計得以成功實現。工業產品設計中常用的知識如下。
2.1鈑金知識鈑金歸屬于沖模，如圖6所示為機床前蓋的外形與鈑金展開圖。在實際應用中，可通過修改折彎系數（K因子）與軟件內置計算表，來提高展開尺寸的準確度，通過調整鈑金件的形狀，來改善實際生產中的合理排料。級進模設計有Logopress插件，UG為Pro－gressive、Die、Wizard，軟件中的模擬程序可方便地計算沖模的中心重力點、材料的使用率及需要的沖床壓力噸位。特別是Logopress插件，正確裝配好模具零件后，在軟件中設定好進料步距、沖頭行程、卸料行程，可以模擬出沖孔、翻邊、拉深等各個工位狀態的動畫。
2.2模具知識模具廣泛應用于汽車、家用電器等領域。工程塑料具有質量輕，耐化學腐蝕等優點，設計合理的塑料件可代替復雜加工的金屬件。隨著高分子工程塑料的性能提高，更多的金屬零件被塑料零件所代替。如圖7所示是本機器內部電器盒的模具分解圖，在圖中可以看到產品、已分開的靜模腔、動模芯、銅極及側抽芯。此產品的材料為阻燃聚碳酸酯，可順利脫模，模具工藝正確，設計件符合注塑加工。注塑模、壓鑄模設計有Imold插件，UG為Moldwizord，包括設計初始化、模具修補、分型、標圖7電器盒的模具分解圖準模架的添加、標準件的添加和管理、澆注系統和冷卻系統的設計等。
2.3測量知識測量要依據機械制圖的繪圖原理，合理選擇基準面與參照點。在測量各零部件的尺寸中，遇到難以測量的配合尺寸，要制作專用量具或必要時剖切產品來測量。對高精度的曲面可借助三坐標測量儀。
3結語
關鍵字：住宅 混凝土結構鋼筋混凝土含量標準
中圖分類號：TV331文獻標識碼： A
一、問題提出：
隨著國家房地產政策的持續收緊，公司對項目設計階段的成本控制的越來越重視，這就對結構專業的產品標準化設計提出了更高的要求。如何在滿足結構安全的前提下，優化用鋼筋砼含量是結構設計需要解決的問題。
二、研究目標及方法：
我們首先在集團范圍內，從已建和在建項目中選出進行結構鋼筋混凝土含量分析的若干項目。最終選的項目按區域分為：南京棲霞項目（多層，7度抗震）、三橋項目（小高層、高層，7度抗震）；蘇州運河項目（高層，6度抗震）；上海南匯項目（多層、小高層，7度抗震）；武漢項目（高層，6度抗震）。將項目按業態分類，分別對鋼筋砼預算指標進行統計和比較，接著，我們將鋼筋砼指標與行業標桿企業萬科的同類業態進行了縱向比較，最后我們并對鋼筋砼含量影響因素進行分析。
(一)、多層住宅分析
1、鋼筋砼含量
2、設計主要參數
單方差異說明：地下室主要原因是建筑構造不同。同為2層地下室，指標分析時，棲霞項目按單層面積計算，南匯項目按2層地下室面積計算。上部結構的墻地比對指標的的影響比較明顯，棲霞項目為0.796，南匯項目為0.667。
(二)、小高層住宅分析（18層）
1、鋼筋砼含量指標
2、設計主要參數
單方差異說明：地下部分人防地庫要比非人防地庫高出45kg/左右。上部結構戶型差異的因素小戶型住宅，單方略高。
(三)、高層住宅分析（＞18層）
1、鋼筋砼含量指標
2、設計主要參數
單方差異說明：地下部分情況況較為復雜，由于受面積劃分區域以及滿足結構受力計算要求等因素，鋼筋混凝土含量指標有較大波動。上部結構戶型差異的因素小戶型住宅，單方略高。
三、公司住宅與萬科項目結構鋼筋混凝土含量的對比
多層住宅項目比較
差異比較：除去公司項目恒溫恒濕特點因素外，項目結構設計的混凝土底板過厚，底板配筋也比較大。
四、影響鋼筋砼含量分析
1、影響因素
1.1、地區：風壓、雪載、抗震等級（地震加速度、地質）、規范差異等；
1.2、建筑：體型（平面、高寬比）、層數、層高、拐角窗等；
1.3、結構：結構方案是否轉換、厚板、基礎形式、結構構造等
2、影響因素排序
2.1、地下室結構較為復雜:
2.1.1.
2.1.1建筑構造不同。如同為2層地下室，指標分析時，有的按單層計算，有的可按雙層面積計算。
2.1.2地下室的使用功能對含鋼量的影響較大，人防結構，與非人防結構相比，含鋼量超出40kg/左右
2.1.3從各項目地下室鋼筋砼含量統計數據說明，受力工況較為復雜，即使是同一結構類型的建筑,其含鋼量也有多有少,差值可達一兩倍。
2.2建筑方案對含鋼量影響主要表現在建筑物的規則性上，具體體現在開間、進深、層高、平面形狀的凹凸、豎向立面的縮進、懸挑等等。
三、結論
通過對各項目鋼筋混凝土含量實際數據的比較，各影響因素大小的分析，可以看出，除項目所在區域的以及項目業態類別等客觀因素外，我們可以通過優化建筑方案（體型、戶型、立面等方面）和選擇恰當的結構方案（基礎方案、是否轉換、構件尺寸等方面）來降低項目鋼筋混凝土含量指標。結合公司產品的特點，我們得出混凝土結構住宅的鋼筋砼含量參考值（如下表），以此作為以后公司產品結構設計的參考標準。
[關鍵詞]關 重特性 關重件 口框梁 結構設計
中圖分類號：TG423 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0051-02
引言
在型號產品研制過程中，需要著重識別出產品的關鍵特性和重要特性，并在產品的圖樣和技術文件中標識出來。只有正確識別和標識出來，才能在產品的試制和加工過程中采取措施，保證這些特征的實現，確保產品能正常完成其任務使命[1]。飛機結構是飛機的支撐構架、維持機體的外形、為機載設備提供安裝位置，同時需滿足飛機的承載、氣動性、氣密性等要求。產品關重特性分析是指設計員通過對產品進行相關特性分析，并提出特性分析報告，將產品實施關鍵件、重要件以及一般件特性分類的過程。其目的是：
1）有利于設計員對結構件在所屬系統的功能、可能出現的故障模式以及對飛行安全的影響、維修性等作出綜合評判，進而對結構的選材、制造工藝、裝配關系等作出更加合理的設計，提高設計質量；
2）便于生產部門了解結構設計的意圖，在質量控制過程中分清主次、控制重點，保證質量的穩定性和可追溯性；
3）便于合理安排檢驗力量和訂貨方對結構質量實施檢查和監督。
1 關重特性分析的標準要求和邏輯決斷過程
1.1 關重特性分類
根據產品特性的重要程度，可分為關鍵特性、重要特性和一般特性。
關鍵特性是指如有故障，可能危及人身安全、導致武器系統或完成所要求使命的主要系統失效的特性，特性類別代號為G；重要特性是指如有故障，可能導致最終產品不能完成所要求使命的特性，代號為Z；一般特性是指與產品質量有重要關系，如有故障，一般不會影響產品的使用性能。
1.2 產品關重特性分析的主要內容
產品關重特性分析包括技術指標分析、設計分析和檢驗單元的選取三個方面內容。
技術指標分析主要是對產品在執行任務期間在所屬系統中所需完成的功能、維修性、失效形式以及與系統安全性的關系作出總體判斷；設計分析是對特性分類對象本身的制造與工藝、受力情況以及經濟性的分析過程；檢驗單元的選定是確定特性分類對象的過程。
1.3 關重特性分析邏輯決斷過程
根據產品關重特性分析的主要內容，參照GB190-86和HB 5842-1990標準，航空產品特性分類的邏輯決斷程序如圖1所示：
2 某型教練機左口框梁結構的關重特性分析
教練機因任務和使用特點，其機體結構對使用壽命和安全性要求更高，因此在教練機結構研制中開展關重特性分析研究具有重要的現實意義。按照GB190-86和HB 5842-1990標準中產品特性分析的內容和邏輯決斷程序，某型教練機左口框梁結構關重特性分析過程如下：
2.1 左口框梁的關重特性分析
2.1.1左口框梁的技術指標分析
某型教練機的座艙口框梁（又稱上大梁）是飛機在該段部位的重要受力構件，它用來承受座艙蓋傳來的集中載荷，同時作為該段的上大梁參與總體受載；持續工作時間為連續工作；工作溫度為座艙溫度，工作環境介質為空氣；維修性為可檢查、可修理，但不可更換；失效對整體結構的影響嚴重。口框梁結構如圖2.所示。
2.1.2左口框梁的結構設計分析
（1）材料：某型飛機左口框梁采用2024-T351-δ70，具有良好的綜合性能和機械加工性能，可較好地滿足該零件的承載要求，但其耐腐蝕性能較差，對應力腐蝕比較敏感，且短橫向應力引起最大的敏感性。
（2）制造與工藝：選用合適的熱處理工藝可提高材料的綜合性能和機加性能，降低耐應力腐蝕敏感性，采用數控機加成形保證制件的加工精度，滿足與座艙蓋的安裝配合精度。
（3）互換性與協調性：零件無互換性要求，零件與座艙蓋骨架貼合面的吻合性影響座艙蓋的氣密效果。
（4）壽命：材料耐應力腐蝕敏感特性對零件壽命有一定影響。
（5）安全防護：無安全防護要求。
（6）受力情況：該零件為重要受力構件，承受座艙蓋傳來的集中載荷，參與座艙段總體受載，受拉應力影響較大，存在交變應力。
（7）裕度：該零件為單余度結構，出現破壞沒有其它傳力路徑替換。
（8）經濟性：選用常規材料和加工方法，同時該零件較容易檢測，但維修性一般，經濟性一般。
分析結論：該零件選用常規材料和加工方法，存在交變應力，可通過適當加大安全系數，控制應力水平，采用合適的工藝降低耐應力腐蝕敏感性，保證零件與機體同壽命要求；為滿足左口框梁傳載及與座艙蓋的吻合性要求，保證飛行任務順利完成，需嚴格保證左口框梁與座艙蓋配合表面的設計要求；同時需要嚴格控制材料狀態的選用并采用相應的檢測手段保證其壽命。
2.1.3檢驗單元的選定
左口框梁在較高級裝配后能檢驗、修理，但不可更換，故可選定為特性分類的檢驗單元。
2.2 左口框梁的關重特性邏輯決斷
參照圖1所示的航空產品特性分類邏輯決斷程序，對左口框梁結構的特性進行分析，邏輯決斷過程如下：
（1）左口框梁與座艙蓋配合表面形狀公差：平面度0.8 。
該表面平面度特性主要是保證左口框梁與座艙蓋的吻合性要求；主要故障模式為左口框梁與座艙蓋配合表面形狀公差不滿足要求，與座艙蓋的貼合效果下降，從而影響座艙蓋的氣密效果；該特性與飛行安全有關且在飛機上為多余度系統；邏輯決斷程序過程為A1B1：
邏輯決斷結論：該特性為重要特性，在產品結構數模中的標記如圖3所示。
（2）零件無損檢測要求為100%熒光檢查。
該特性主要是檢查材料制件露出表面的裂紋、分層、冷隔及疏松等缺陷，從而保證零件質量和壽命；主要故障模式為左口框梁零件表面存在的裂紋、疏松、分層等缺陷降低左口框梁的安全穩定性，影響其工作壽命；該特性與飛行安全有關且在飛機上為單余度系統，該特性發生故障后無保證安全飛行的其它措施，該特性發生故障的可能性為極不可能發生；邏輯決斷程序過程為A1B2C2D1：
邏輯決斷結論：該特性為重要特性，在產品結構數模中的標記如圖4所示。
（3）材料狀態選取要求：保證材料縱向為零件的傳載方向。
該特性主要是為了避免短橫向應力引起最大的應力腐蝕敏感性，保證零件壽命；主要故障模式為短橫向應力引起的應力腐蝕，影響零件壽命；該特性與飛行安全有關且在飛機上為單余度系統；該特性發生故障無其他措施保證飛行安全；該特性發生故障的可能性為極不可能發生；邏輯決斷程序過程為A1B2C2D1：
邏輯決斷結論：該特性為重要特性，在產品結構數模中的標記如圖5所示。
通過在產品結構數模中作出相應的關重特性標記并提出分析報告，生產制造、檢驗部門及訂貨方將對具有關重特性的左口框梁結構提高質量把控力度和監督力量。
本文提到的關鍵件、重要件，可稱為質量關鍵件、重要件，與可靠性文件中提到的“可靠性關鍵件、重要件”既有區別又有關聯。可靠性關鍵件、重要件的根本目的是發現產品的各種缺陷與薄弱環節，并采取有效的改進與補償措施，以提高產品的可靠性水平。而由特性分析得出的質量關鍵件、重要件，要求在產品圖樣和技術文件中作出標識，便于在設計、生產、檢測過程中實施重點質量控制，保證產品質量的穩定性。前者是按產品約定層次從單元件入手進行分析，后者是從特性入手分析出關鍵特性時再定位到單元件上，它們均以“是否影響安全及任務完成為判斷準則”[2]。
3.結論
本文中對某型教練機口框梁結構開展的關重特性分析及邏輯決斷過程清晰、準確，可嚴格控制整機結構中的關重件數量。可有效避免因關重件數量過多導致增加重點控制的工作量從而分散或減弱控制力量并提高成本或因數量過少出現該嚴不嚴的失控狀態。
同時，可以看到本文中分析方法是基于結構設計人員給出的結構特性，結合以往機型實際使用經驗進行的關重特性校核。如能在今后的飛機結構設計過程中，形成一套有效的主動判別關重特性的邏輯分析方法，將能夠更加有效地提高設計效率和準確率。
參考文獻：
關鍵詞：本安電纜的特征；結構設計；性能及參數
中圖分類號：TM726.4 文獻標識碼：A
1 概述
隨著世界微電子技術、信息技術的飛速發展，相關行業產品的技術和含量也在不斷提高。石油、化工、冶金、煤炭等行業的工業過程自動化產品主要用于具有爆炸性危險的環境和可靠性要求極高的工業生產中實現過程控制，其使用的電纜除具有一般工業過程自動化使用的電纜的特性外，還必須要通過防爆、防靜電和防電磁干擾等適合惡劣環境的嚴格等級檢驗，即要求具有低電容、低電感和極高的可靠性。因此，用于生產環境惡劣的石油、化工、冶金、煤炭等行業的本安電纜，將伴隨對工業過程自動化產品的可靠性要求的綜合化、網絡化、智能化裝置的發展，成為電纜行業產品發展的又一增長點。
2 本安電纜的特征
本安電纜是本質安全電纜的簡稱。它主要用于石油化學工業本質安全電路中的各種自動化檢測設備，電子計算機處理控制系統，數字信號檢測儀以及控制電路中。另外對于非本安電纜的類似設備和系統也同樣適用。由于本安電纜具有低電容和低電感，且屏蔽性能和抗干擾性能極佳，在化學工業和石油化學工業中其防爆性能優于一般控制電纜，故稱之為本安電纜。本安電纜分為本安控制電纜和本安信號電纜。
3 項目產品的試制依據
本安控制電纜和本安信號電纜沒有現成的國際和國內標準，可參照英國BS5308標準或根據用戶提供使用方面的技術要求。編制企業標準。
4 電纜結構設計
4.1電纜在特定環境中運行，技術要求高
本安電纜主要用于石油化學工業本質安全電路中的各種自動化檢測設備電子計算機處理控制系統，數字信號檢測儀以及控制電路中。這給電纜結構設計帶來諸多困難。比如：既要求電纜屏蔽性能和抗靜電、抗干擾性能好，還要具有低電容和低電感，且電磁兼容性要好。這對于電纜結構的布局、節距的規定及絕緣屏蔽護套等各種材料的選擇有較高要求。由于同一根電纜要完成輸電、信號傳輸、控制等多種功能，為確保電纜安全可靠運行。因此，在電纜結構設計上采取了一系列措施。
4.2 材料選擇
絕緣材料采用進口的聚乙烯絕緣料,它具有良好的電氣絕緣性能，長期工作溫度可達到70℃。該材料還具有良好的機械性能和工藝性能。屏蔽材料采用鋁/塑復合薄膜，并在其金屬面下放入鍍錫銅線或鍍錫銅絞線，使其具有優異的屏蔽性能和抗靜電、抗干擾性能。護套材料采用70℃阻燃型護層級軟聚氯乙烯塑料，氧指數為33%，物理機械性能良好，滿足使用要求。
4.3 電纜結構設計
在本安電纜的結構設計中，絕緣、屏蔽、護套材料選擇之后，主要考慮的是電纜總體結構設計問題。由于電纜既要求低電容和低電感，還要求具有良好的屏蔽性能和抗靜電、抗干擾性能。在電纜的結構設計中解決了絕緣厚度問題，絞組節距選擇問題，分屏總屏問題及不同線芯相互信號干擾問題。
5 技術要求
5.1 導體：導體采用符合GB/T 3956-2008中的第1種單根實芯銅導體或第2種絞合銅導體。根據使用場合，在保證電纜的彎曲性的同時使導體易加工不斷線，傳輸性能優異。
5.2 絕緣標稱厚度根據電纜規格從小到大為0.6mm～0.8mm。絕緣厚度的平均值應不小于標稱值，其最薄處厚度應不小于標稱值的90%。
5.3 屏蔽采用分屏和總屏。選用具有高導電和高導磁性能的金屬復合帶作為電磁屏蔽材料，其屏蔽層為重疊繞包，重疊率不小于20%。放入相應規格的引流線。
5.4 外護套最小厚度不小于1.5mm，護套平均厚度應不小于標稱值，其最薄點厚度應不小于標稱值的85%mm。
5.5 研制產品結構圖
以本安信號電纜為例，其本安信號電纜結構圖見圖1所示
6 研制產品主要工藝流程
以本安信號電纜為例，研制本安信號電纜主要工藝流程見圖2
7 產品主要性能
7.1 20℃時導體直流電阻Ω/km。
7.2 20℃時絕緣電阻MΩ?km。
7.3 工作電容(芯-芯) (1kHz)pF/m。
7.4 對-對 電容不平衡(1kHz) pF/m。
7.5 分布電感（1kHz）μΗ/m。
7.6 L/R 感阻比μΗ/Ω。
7.7 電磁干擾感應電壓(干擾磁場400A/m)。
7.8 靜電感應電壓(靜電電壓15kV)。
7.9 輻射場透入強度(干擾場200MHz,200dB)。
7.10 試驗電壓kV
7.11 絕緣線芯應經受50Hz，最小為4kV交流有效值的火花試驗，作為中間檢查，應無絕緣損壞。
7.12 電纜外觀：表面應光滑，色澤均勻。無氣泡，無裂紋和明顯劃傷。
8 主要問題及解決方法
為保證電纜良好的屏蔽性能和抗靜電、抗干擾性能，采用了分屏和總屏，并且分屏是雙層鋁/塑復合薄膜結構，分屏和總屏金屬面下還放入引流線，從而實現了電纜的本質安全性。電纜在15kV靜電作用下，其性能非常優異。因為電纜在15kV靜電作用下是破壞性試驗，而我們的電纜卻完好無損，受到國家級儀器儀表防爆安全監督檢驗站的好評。由于分屏的纜芯比較細，我們公司從未生產過這種電纜，再加上鋁/塑復合薄膜在繞包過程中易翻面，可以說工藝難度大生產比較困難。初試車時幾乎開不起來車，經過對設備進行改裝調整，制備相應的工裝，克服了許多預想不到的困難。特別是在進行金屬編織時，由于要求的鋼絲編織金屬層的履蓋率比較高達82%，我們在試車中通過不斷摸索，在摸索中積累經驗，最終解決了這一工藝難題。
9 技術分析與總結
本安電纜產品技術要求較高，工序繁多，生產有一定的難度。電纜具有低電容和低電感，優異的屏蔽性能和抗靜電、抗干擾性能。電纜在本質安全系統中可靠運行。電纜經國家級儀器儀表防爆安全監督檢驗站檢驗，產品完全滿足技術條件和使用要求。該電纜研制成功，在技術和工藝上具有一定的先進性。有較好的經濟和社會效益。
參考文獻
[1]英國標準BS 5308 供內部安全系統用檢測儀器電纜.
LLPC產品工業設計中需要滿足加工效率高、安全性、良好人機與操控、良好維護性等要求。因此，對應地，設計過程中考慮分析加工各個功能模塊的布局，獲得高效率的加工方式;考慮在設備加工過程中操作人員的安全性問題;考慮人員操作的易用性，獲得良好的精確操作及監視需要;考慮使用后的定期維護需要，需要將控制模塊進行獨立布局，而不影響其他模塊。概括地，該產品的特點有:(1)體量大;基于計算機輔助設計的設計方法容易造成尺度把握不當而造成裝配誤差。同時該產品的人機尺度與交互關系成為設計要點，設計過程中應注重計算機數據對人機尺度的檢測與驗證。通過分析確定的人機尺寸數據輸入前期的模塊化設計中，為后期造型與結構設計作重要參考。(2)零件多;大型機床功能較繁瑣，實現功能的零件多，設計過程中需要利用計算機輔助設計軟件基于零件的三維數據構建三維模型，佘月明等人對復雜層次關系的造型做了研究［5］，必要時候采用逆向工程方法進行三維數據采集。(3)構造復雜，需要提前進行產品布局設計;大型機床產品功能模塊多，因此構造必然復雜，零件裝配點多而連接關系復雜，因此，在計算機輔助設計時，應先構建主體零件，次要零件的尺寸、位置及裝配關系。(4)生產方式與材料特性對造型風格影響大;確定功能模塊的布局后，則需要導入生產方式的考慮，以建立造型設計的基本工程要求。魏專等人研究的造型比例關系在數控機床造型設計中的應用［6］，提供了一定參考。
2LLPC產品的多目標體系構建
針對該產品的多個特點及設計的要求，在產品計劃階段我們對該產品的要求進行目標化，構建出多目標的體系，如圖1所示，通過目標體系對產品設計的指導，加強產品的設計的方向和過程控制。(1)整體性:該部門要求產品具有整體感的結構與外觀設計。產品的復雜性與零件數量多，要求在產品設計過程中，對整體結構進行統一規劃，避免產生多個零件群的鏈接關系，及產品設計裝配時考慮都與一個共同體進行鏈接。另外對產品的外觀需要保持整體性，避免結構零件的外露而破壞整體性。(2)維護性:該目標要求是產品應具有靈活的維護性，產品構造上可采用模塊化裝配方式，每個模塊相對獨立，如果某個部件出現故障需要維修，只需在對局部該模塊進行修理和維護，不改變其他模塊的鏈接關系，無需拆解整體結構，這與傳統整體式結構相比體現出了高效性、便利性和較低的成本。著名奧運場館水立方的外墻設計采用了模塊化的結構，整體造型的局部每塊覆膜都是獨立裝嵌的，如果某一個模塊受損壞，只需要根據該模塊編號更換該模塊的一個覆膜即可，維護非常方便。這種理念是設計師在整體風格與系統性因素分析所獲得的。導入維護性目標，在大型激光加工中心產品結構上，系統分析功能模塊與布局。(3)外觀品質:該目標要求是產品外觀風格設計具有一定品質感，框架式構造與外殼的加工方式對外觀風格影響明顯，可利用加工方式獲得的造型特點進行整體造型設計，通過外觀主型面的造型分割形成設備品質感較強的風格。(4)可靠性:該目標要求是研發流程可控性好，風險低;基于框架式構造的產品設計流程穩健可靠，屬于比較規范合理的產品設計流程，通過對功能布局、整體結構、框架結構等幾個關鍵環節的質量控制，確定了整體結構后，該產品設計即可定型，后期的可變因素很小，大大降低了設計風險。在產品周期中，如果那個部件出現問題，可更換或者局部改良，不影響其他零部件品質。(5)拓展性:該目標要求產品的更新換代可行性。對于大型機床產品，產品的系列化與延續性對于品牌的戰略尤其重要，單一的產品系列勢必導致片面的市場格局。在保證產品品質的基礎上可根據市場細分，基于同一平臺拓展出不同功能定位的產品。這一策略在汽車品牌的車型開發中常見。模塊化結構形式有助于功能的模塊化定義，對于影響終端界面的模塊可進行更新換代，而共用的基礎部分保持不變，即可根據產品的系列化定位進行基于平臺架構的不同功能組合延展，在不增加太多成本的基礎上實現不同產品系列的拓展。(6)易用性:該目標要求整體產品在人機交互過程中，保證操作人員從尺寸、操作范圍、操作過程等方面便于使用。對于體量大的LLPC產品，人機易用性是產品設計重要的目標。
3多目標作用下的產品框架方式創意
在產品設計的工程結構中，一般會采用單體式結構，即每個主體零件都成為結構的一部分，結構上并沒獨立承重與支持的單體，這種結構方式簡單實用。另一種整體式結構是框架式結構，當需要考慮產品的穩定性和擴展性時，可采用這種設計理念，它對產品起整體支撐作用，其他零件則只需設計與它的裝配關系。框架式結構的產品具有便于拆卸、維護、更換、重組、升級等優點。LLPC產品設計開發過程將面臨著模塊布局、人機界面、安全性、操作性、維護性等多個目標要求，多重因素的疊加促使該產品的結構主體成為重要的關鍵點。提出框架式設計理念對以上目標問題進行整合規劃設計，以求獲得實用功能布局、友好人機關系、便利功能維護、高效操作性的設計結果，提高產品的品質與形象。
4框架式結構應用的可行性對比分析
基于以上初步討論，我們需要將兩者進行對比性分析，尋找框架式理念的優勢與LLPC產品多目標要求的吻合度，同時對比傳統單體式結構。大型激光加工中應用框架式結構設計的可行性是LLPC產品自身的產品特點分別與應用框架式與單體式結構設計對比分析，尋找其多元性系統性的關系，根據對比結果評估其應用的對應情況，見表格1。從上表對比可見，框架式結構理念對于LLPC產品的工業設計具有較好的優勢，符合多個目標的要求，此對比情況對于產品開發初期的規劃與設計定位具有重要的指導作用。
5設計過程驗證———框架式結構的應用過程
基于多目標體系的構建，我們綜合了相關的產品設計方法，應用該結構形式對LLPC產品進行了工業設計的過程應用，進一步驗證其作用，以多個目標為導向，我們應用了功能定量優化設計、人機交互設計、外觀特征造型設計、計算機輔助設計等多種設計方法，研究過程包括:(1)產品規劃設計初期，我們對所需完成的工作作出一個計劃性安排，流程的規劃主要包括:功能定量優化法優化功能分區與結構機構———基于結構優化的框架搭接———基于布局方案與品牌形象外化的外觀造型設計———基于裝配與維護的細節設計———基于計算機輔助評價方法———基于基礎零件標準化的生產監控。(2)產品結構機構設計在LLPC產品設計前期，以整體性目標導向，導入框架式理念，對產品進行模塊化布局設計，根據優化的模塊方案，進行了產品框架結構與機構的設計，設計結果見圖2。(3)外觀創意設計完成產品整體框架構建后，以外觀品質、易用性目標導向，導入生產方式與框架式特指進行外觀創意設計。主要完成內容有外觀造型的風格化、色彩方案、人機界面、觀察門的開合方式等。其中重點是在框架范圍內根據合理的人機關系進行功能細化的設計;然后根據生產方式及產品風格進行外觀造型特征營造設計，設計結果如圖3所示。(4)零件標準化完成外觀方案設計及三維數據建立后，則進行結構設計階段。考慮到產品裝配過程中涉及到較多的裝配位置及裝配誤差問題，以可靠性目標導向，基于簡化原則。結構零件中的連接零件采用統一標準設計，僅在鏈接孔位預留裝配余地，大大減少了零件數量簡化了生產工序與裝配流程。連接零件的設計采用可調式設計方案，裝配時可根據零件尺寸誤差進行局部調整。(5)三維數據的評估完成LLPC產品整體外觀結構數據構建后，即可基于計算機輔助軟件進行零件裝配，圖4所示，裝配的順序應根據零件的重要性與尺寸從大到小分別裝配。完成產品整體零件模擬裝配后即可進行結構分析與裝配干涉分析，以驗證數據的可靠性與可行性。分析檢查過程中，如發現零件的干涉(裝配過盈)，則根據零件的重要性進行逐級調整參數。(6)設計完成的產品實物將生產完成的產品結構、外觀零件根據預先設計的裝配流程進行裝配工裝。完成裝配的產品實物如圖5所示，最后根據產品實物進行人機操作驗證，見圖6。根據系列設計方法的指導與輔助，完成了多目標導向的框架式結構在LLPC產品工業設計中的應用研究與實踐，有效驗證了多目標作用的效果與框架式結構在大型產品機床設備中的應用設計可行性。
6結束語
【關鍵詞】電磁干擾；電子通信設備；機箱機柜；結構設計
前言：
近年來，在通信技術不斷發展的環境背景下，通信技術的產品種類也在不斷的增多，其在發展的過程中，也面臨著很大的競爭壓力和更高的設計要求。針對于電子通訊設備的設計，我們不僅要保證其外形的美觀，更要保證其在應用過程中的信號穩定性，以及較強的抗干擾能力。為此，相關的人員必須對電磁干擾與電子通信設備機箱機柜的結構設計進行認真的研究和分析。
1.電子通信設備機箱機柜的機械結構設計
眾所周知，美國是最早開發電子控制裝置機箱機柜的國家，其逐步發展和完善，并日趨成熟。隨著電子行業的日益發展，中國的電子控制裝置結構設計也面臨著急需更新的局面。骨架主體是機柜構成的重要組成部分，骨架也是其主要的荷載受力者。其整個強度和整個裝置的剛度直接影響設備的長期使用效果，其對設備使用的安全性和耐久性具有重要的意義和作用。通常情況下，機柜的骨架基本上在靜態的使用過程中不會出現問題，但是如果在起重、運輸以及突然的外部沖擊的過程中，其剛性就會大大的降低，進而產生不穩定和變形的效果，這樣就會對元器件造成了很大的損壞，在一定程度上，阻礙了電路的正常工作[1]。
2.機箱機柜的電磁干擾相關設計研究
首先，我們在設計的過程中，應該加強對屏蔽體材料厚度的有效控制，我們為了有效的保證其屏蔽的效果，我們就需要對屏蔽體材料的厚度進行有效研究，并且通過合理的公式來對其進行科學的估算。通常情況下，我們將材料的厚度取值確定為鍍鋅鐵板相對導電率和鍍鋅鐵板相對導磁率的乘積。屏蔽材料的導磁率和導電率的成績越大，其干擾頻率也就及越強，其屏蔽的效果也就更好。通過材料的合理設計，我們就能夠更好的確定金屬屏蔽的厚度，進而加強對電子設備的有效保護[2]。
其次，我們要能夠對濾波進行合理的設計，我們要能夠對電源線的引出和引入信號線的傳導干擾進行合理的設計。信號線和電源線是一個重要的載體類的干擾，其很容易通過兩個通道進入機箱的內部。因此，電源線的干擾應該能夠根據頻率范圍的大小，按照相應的規格和要求，有效實現對電路的保護。而且，電子設備的機箱接地是非常重要的，機箱本身是個掉電的物體，如果其干擾了發射體和接受體，就會直接嚴重的影響電子設備的運行。
最后，我們還應該對電磁兼容性的設計給予完善，電子通信產品的結構設計工作組成部分包含很多，影響其性能的因素也有很多。一方面，電路模塊本身具有較強的抗干擾能力，抗電磁干擾屏蔽能力強。另一方面，電磁泄露的部分主要是在房屋的連接結構處進行集中。
我們要想處理好相應的設備，使其能夠具有良好的電磁兼容性，那么我們就應該加強對相關設計參數的有效和合理的控制[3]。
3.加強對電子通信產品結構的散熱設計
我們在實際的設計過程中，應該選擇具有較大的熱導率材料，有效的增大其傳熱的面積，這樣就能夠更好的縮短熱導傳出的路徑。其次，我們要能夠根據的實際的情況，設計具有一個特殊的通道，實現有效的通風。我們主要采用的方法就是在機箱的相對面或者溫差較大的面上開設熱控裝置，通過這樣的方式，有效的增加風扇的強制散熱能力。最后，我們可以采用一些鋁合金或者金屬材料，這樣能夠更好的提高熱輻射效率，使其具有更好的散熱效果。
4.機箱機柜的減震設計
我們在實際的設計過程中，還應該對震源的強度進行合理和有效的控制，為了有效的保證動態平衡，我們可通過對降低整體設備的不平衡，提高其阻尼能力，對于天線的部分，我們應該對相關的設計進行優化，實現有效的減震目的。針對于一些會產生摩擦的零部件，我們應該其進行一些緩沖設計，采用精密的軸承，有效的減少摩擦，更好的降低震源的強度。并且在設計的過程中，我們還要能夠對相應的性能指標參數給予合理的優化，這樣就能夠對計算的方法和數據進行合理的治療，進而實現良好的設計效果[4]。
5.機箱機柜整體造型的設計
機柜的框架對于整體形狀是非常重要的，櫬耍我們也要對結構形式進行合理的設計。當對相應的結構進行設計時，也要能夠充分的意識到工作的重點，合理的處理前門操作和人際交互，這也是機柜設計的核心。門前結構是非常復雜的，我們通過對統一的顏色特征和分割功能的顏色設計的使用，能夠更好的實現對相應造型的首要設計。
6.加強對機箱機柜的環境設計
我們在實際的環境設計的過程中，應該加強對室內環境和室外環境的設計，針對于室內的環境，我們要保證電子設備能夠正常工作，任何電子設備應該能夠有效的抵抗一些電磁波，這樣才能夠減少對其它電子設備的電磁干擾。與此同時，我們還應該意識到電子設備在戶外，其面臨的環境更加惡劣，我們在對其進行使用的過程中要考慮雨水、陽光照射等多種因素的影響，這樣均能夠有效的降低損壞，更好的抵御惡劣的環境。如果外部的環境的較為惡劣，我們要能夠對其給予特殊的保護，根據不同的環境對電子設備進行防塵處理，使其更好的適應環境的變化，從而在一定程度上，提高相關設備的可靠性。
結語：
綜上所述電子通訊設備的結構設計，能夠有效的保證相關產品的可靠性和適用，為人們的生產和生活提供便利的條件，使其更好的符合社會現代化的發展進程。為此，相關的人員在研究和設計的過程中，應該對相關的問題環節給予合理的完善和優化，更好的提高產品的電磁兼容性和散熱能力，協調產品設計的結構，促進電子產業更快更好的發展。
參考文獻：
[1]葉志紅. 電子設備電磁干擾分析的高效時域算法研究[D].西南交通大學，2016.
