整機設計
關注創建者：楊銘 創建時間：2015-08-20
整機設計的實例教程
三、電子產品整機結構設計的基本原則
電子產品的整機結構設計是一個復雜的系統工程，需要考慮的要素很多，不僅要考慮單一要素設計的合理性，更要考慮各種設計要素的整體性。有些情況下，不同要素的設計要求甚至是相互矛盾的，這就要求根據產品的總體性能要求采用折中設計方法。
電子產品的整機結構設計一般應遵循以下基本原則：
(1)保證產品技術指標的實現
電子產品的性能體現為產品的技術指標，實現這些技術指標是研制與生產的最終目標。要實現產品性能指標，一方面依賴于電路設計，另一方面則依靠整機結構設計。在有些情況下，某些技術指標(與電路無關的)必須依賴于整機結構設計來解決。技術指標的實現應以電子產品的總體技術指標為主，不應盲目追求個別指標的先進性，給設計、制造工作帶來額外困難。
(2)保證產品可靠性指標的實現
可靠性是電子產品的一項重要指標。電子產品的可靠性包括元器件可靠性和整機(或系統)可靠性兩個方面。整機(或系統)可靠性是建立在元器件可靠性基礎上的。為了提高產品可靠性，在整機結構設計時，要注意整機電路系統的可靠性和整機機械結構的可靠性。在結構設計時，應進行載荷和應力分析，充分估計工作時的最惡劣情況，精心設計和試驗驗證，這樣可靠性才有保障。
(3)保證產品使用要求的實現
電子產品的最終價值體現是滿足使用要求。因此在整機結構設計時，必須保證產品滿足使用要求。一般來說，使用要求包括產品的體積、質量、產品的可維修性和產品的操縱控制性能等，具體要求如下：
① 盡量做到體積小、質量輕。對于一些需要在對空間位置和產品質量有嚴格要求的場合下使用的產品，減小其體積和質量具有重要意義。減小產品的體積和質量還可以節約材料，有利于加工和運輸;載荷產品質量輕，結構緊湊，可以減小慣性，降低能耗。
展開 一、電子產品整機結構設計簡介
電子產品的設計通常包括電路設計和結構設計。
電路設計就是根據產品的功能要求和技術條件，確定總體方案并設計原理框圖，并在此基礎上進行必要的計算和試驗，最終確定詳細電路設計圖紙并選定元器件及其參數。
圖： 整機結構設計流程
視頻來源：站酷Kujiral
1.2 具體應用方法
熱設計在結構設計的最初就必須參與其中，它跟結構設計相符相成。CFD軟件中前處理模塊是整個熱分析的過程中的前期準備階段模塊，它的功能是3D建模，相當于solidworks、proe等軟件的3D建模；熱分析求解模塊是在繪圖模塊的基礎上進行細化，包括環境溫度的設定、重力、結構材料的設定和其它一些重要數據的設定，這部分很關鍵，是整個熱設計成功與否的關鍵；后處理模塊是后期設計的改進，它能幫助我們更準確的了解整個系統的熱流走向和內溫的高低。
2、CFD軟件在變流器系統中的實際應用
2.1 散熱方案選擇
當采用自然對流冷卻和強迫風冷無法滿足電子設備的溫控要求時，就必須借助于外部水系統來提供強制冷卻，對于采用液冷的電子設備，其熱設計應著重考慮多個問題：
① 選用合適的冷卻介質和冷卻設備；
② 選用的合適的液冷散熱器件；
③ 設計合適的熱流風道；
2.2 應用實例
2MW全功率變流器是通過CFD流體動力學軟件在實際中獲得的應用案例，整柜分為并網柜、網側功率柜和機側功率柜，內部采用功率單元水冷設計，柜內其余部件的余熱利用水風換熱器降低整柜溫度，整體柜內溫度較低且熱流流線合理，結構設計和電器接線也很合理。下面是具體的分析。
2.3.1 結構初稿設計
a) 機柜暫定為三柜，總外形尺寸為：3000（W）×650（D）×2200（H）,整柜密閉并采用水風交換和水冷交換散熱。
b) 機柜從左到右為并網柜1個，寬度800mm；功率柜2個，寬度1100mm+1100mm。
c) 并網柜設計為單開門，功率柜都設計為雙開門。
展開 依靠全耦合一體化的高精度整機模型，風機廠商可以得到精確的動態載荷和結構響應，從而優化風機結構和控制系統設計。而對于認證機構而言，利用更加精確的動態載荷和結構響應分析可以對現有的認證規范進行更好的評估和改善，從而設定更加合理的安全系數，從而使整個風機行業都為之受益。
風機作為承受瞬態空氣動力學激勵的大型柔性機電系統，存在高度動態效應，要掌握風機真實的動態行為，就必須充分考慮氣動彈性、機械系統及控制系統的各種耦合效應。S4WT創新性地采用基于非線性有限元理論模擬柔性多體動力學系統和基于動量一葉素理論來表征空氣動力學、并與控制系統相聯的全耦合、一體化方法，來構建包含部件柔性、非線性及部件之間（包含機電系統之間）相互作用的高精度整機模型，從而準確模擬風機動態行為，提高風機設計可靠性。
圖2 全耦合一體化方法構建參數化高精度整機模型
一、參數化建模。高精度整機模型的參數化建模方式，可以幫助設計者可以非常方便地對不同設計方案進行對比驗證，或基于原有設計進行風機改型設計，而無需進行繁雜的模型重構，從而可以大幅縮短產品開發周期，并降低開發成本。此外通過模型參數化和報告模板定制，還可以大大減少認證機構的手工勞動并提升效率。
為快速模擬不同結構的風機或使風機的高精度整機模型能應用于結構優化的循環過程，S4WT中提供標準參數化模型庫供用戶選擇，用戶只需直接調用并依據實際情況調整參數，再結合特殊的用戶自定義部件，即可輕松實現參數化高精度整機建模。另外，用戶還可根據企業實際機型訂制開發參數化高精度模型，從而更加方便進行優化設計及風機改型的需要，只需一次投入，即可長期受益。
如下圖采用參數化建模方法，在S4WT中用戶可以輕松實現不同傳動系統設計方案的轉換、對比分析及優化設計。
展開 在一體機的設計階段采用 CAE 技術對一體機在運輸及使用過程中發生的沖擊情況進行仿真，可以使設計人員方便的觀測到設計對產品性能的影響。在設計階段就可以預知設計缺陷，并進行改進，加快了研發進度。
通過對一體機做仿真分析和實際實驗的對比，我們得到了沖擊過程中的細節信息，驗證了 Abaqus/Explicit 對一體機進行沖擊分析的可行性。也為我們驗證結構設計可行性提供了一定的依據。
整機設計的相關專題、標簽、搜索
整機設計的最新內容
防護等級：整機設計符合IP54或IP55防護標準，能夠有效防止灰塵侵入和液體飛濺，適應多雨、多塵的戶外作業環境。
抗沖擊能力：設備通過了MIL-STD-810G軍用標準的墜落測試，能夠承受從1.2米（4英尺）高度跌落至混凝土地面的沖擊。這種堅固性極大地降低了設備在高空作業或崎嶇地形中意外損壞的風險。
整機設計強調人機工學：機身重量接近一支圓珠筆，配合可選延長手柄，便于長時間穩定握持；圖像實時顯示于三防智能觸控終端，支持多角度擺放，減輕操作疲勞。即便插入管輕微受損，CMOS傳感器仍能維持圖像傳輸穩定性，確保檢測過程不中斷。
使用工具
Ansys Motion
最終成果
利用Ansys Motion滿足了結構件與柔性件耦合的仿真需求，前處理方面更加的專業實現的設備可以滿足剛柔耦合仿真需求，求解效率也高；通過剛柔耦合仿真優化了整機結構件的設計，同時通過優化分析解決了柔性顯示屏幕與整機配合應力集中問題。最終完成了360°折疊顯示技術的開發。
我們相信，半導體產業的自主化不僅僅體現在設備整機設計上，更依賴于整個供應鏈的協同發展。
從設備到零部件，從材料到工藝，只有全產業鏈的緊密配合，才能構建起真正自主可控的中國半導體產業體系。
面對半導體技術不斷向前發展的趨勢，一鑫精密將持續投入先進加工設備，提升工藝技術水平和質量管理能力。
我們立志成為中國半導體設備可信賴的合作伙伴，以精工之技，筑芯時代長城。
目前，在風電機組的設計中廣泛使用CAE仿真技術，實現全三維數字設計和整機特性的有限元分析。</p><h3 class="ql-align-justify"> 1.葉片設計</h3><p class="ql-align-justify"> 風輪葉片是風電機組的關鍵部件，其氣動性能直接影響到風能轉換效率。
18:00-19:00
現場形式
視頻展示、現場講解/Demo演示、問答環節
電磁
創新仿真驅動的電子設計：從芯片到系統
Innovative Simulation-Driven Electronic Design: From Silicon to System
隨著 5G/6G、人工智能等技術的爆發式發展，電子系統正加速向高密度集成、跨域協同方向突破，從硅基芯片到復雜整機的設計復雜度呈指數級增長
其大中空結構便于布線布板，輕量化設計提升整機靈活性，同時具備低噪音、低振動和高可靠性等優勢。RD系列中空驅動器支持多種通訊方式，集成多重保護功能，適配FMK及FMC系列電機，滿足高集成度與安全性要求。
該系列產品將于2025年第三季度正式接單，廣泛應用于協作機器人、人形機器人、四足機器人等場景，助力具身智能產品性能提升與成本優化。
9.
2.性能極致釋放
-300W 整機散熱設計實現 “滿功耗不降頻”，對比通用服務器，CFD計算效率提升 2-3 倍。
-IST網格技術與硬件并行算法結合，大幅度壓縮千萬級網格計算時間。
3.場景深度適配
-面向航空航天、核電能源、石油化工、水利水務、氣象環境、汽車、家電等行業提供解決方案。
通過我們團隊的合作，能夠創建用于整機設計和分析一體化的解決方案。
海克斯康一體化組合解決方案
海克斯康的解決方案，涵蓋了從部件到子系統、再到整機系統完整的解決方案。比如對動力系統的分析，從傳動系統的設計數據，亦或加上電磁模型，建立Romax傳動系統仿真模型，結合控制模擬，則可以進行轉子動力學、瞬態響應、傳動系統噪聲預測、熱分析、傳動元件疲勞壽命，流體流動和空氣動力學分析等。
根據《規劃》，杭州將以“最優本體+最強大腦”為重點，加快構建人形機器人整機研發、設計、制造、應用的一體化創新體系和全產業鏈生態。
在《規劃》牽引下，杭州的人形機器人產業將形成技術創新和生態集聚的正向循環，促進產業鏈上下游企業的深度合作與資源共享，加速科技成果向現實生產力轉化。相對完善的產業鏈條、充沛活躍的科研力量將讓杭州人形機器人產業的創新生態“土壤”更加肥沃。
