产品设计策划怎么写
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一、设计概述
通过结构设计概述,文档阅读者能快速产生直观印象,把握产品的设计理念。因此在进行详细设计说明前,需要对基本结构设计思想做出阐述:
分析该产品的结构需求,以及硬件、工业设计对结构设计的限制和定位;
说明结构的基本设计思路和环保要求,包括可拆卸性、可回收性和节能要求;
简要说明通过何种结构形式实现硬件、工业设计等方面的基本需求。
二、性能设计
1. 热设计
硬件产品在使用时总是会发热的,热量主要来自于电流。通电器件上的导体,其内阻虽然很小但总是客观存在的。因此,电流通过导体时会消耗一部分的电能,转化为热能使导体温度升高,并加热周围的其余物质。
产品正常的发热是允许的,但即便是正常运行的设备,如果没有做好热设计,使得热量累集不散,温度持续升高,一定条件下会导致过热,影响产品性能,甚至导致产品损坏。
主要有以下影响:
电子元器件:高温可使半导体元件热击穿,可使电子元器件的性能变劣;
绝缘材料:温度过高,有机绝缘材料将会变脆老化,绝缘性能下降,材料的使用寿命也将缩短;
电接触:温度过高,电接触两导体间接触电阻明显增加,温度迅速升高,甚至会使触头发生熔焊。
不过,设计正确、生产正确、正常运行的设备,其最高温度和周围环境温度之差(即最高温升)总是处于允许范围内的。系统内不同模块的允许温升有一定差别,产品热设计的最终目的就是保障系统的温升始终处于合理范围内。而这需要做到两点,模块级别的散热和系统级别的散热。
所以在撰写热设计方案时,需要从以下三点着手:
模块的散热要求:明确模块对散热流量/流速及散热环境的要求。特别是对于外购模块,若其本身不具备散热能力,需系统为其提供散热,则需要将该项作为鉴别验证项目,必要时可以要求供应商提供分析测试报告(用于对该模块散热需求的合理性和正确性进行分析);
系统的散热或加热方式:给出系统应采用的散热方式和保证低温启动的加热方式,散热方式有自然散热、强迫风冷、热交换器等;加热方式主要有薄膜加热片;
系统散热保障性要求:包含冗余设计和维护安全性设计两点说明。冗余设计是指散热系统在局部性故障时,其余部分仍能保证产品的散热安全;维护安全性设计,是指散热系统整体或部分失效时,在允许的维护时间内保证产品安全运行的措施。
2. 噪声控制设计
部分硬件产品因其内部包含噪声源,运行时并不总是安安静静的。机械手表的齿轮啮合音,无人机的风翼呼啸音,AGV的电机旋转音等,大小不一。有的噪音在使用时很难察觉,完全融入环境底噪;而有的产品,因为没有做好噪声控制,时常给用户体验带来负面影响。
机械噪声按机理的不同分为以下三类:
空气动力性噪声:由气体振动产生,主要来源是风扇;
机械性噪声:由固体振动产生,主要来源是齿轮、轴承和壳体振动;
电磁性噪声:由电磁振动产生,主要来源是电动机、发电机和变压器。
对于一般消费级产品而言,风扇是主要噪声源。噪声常以分贝(dB)来作为评价标准,每升3dB噪声就约扩大一倍,超过50dB就会使人心烦意乱。噪声控制设计的最终目的就是保障产品的噪声始终处于能被用户接受的门限值以下。
而这需要重点说明以下三点:
噪声上限标定:参考《噪声控制设计规范》,并根据产品使用环境、相关噪声标准(如ISO7779)及国内外竞品的综合分析,来确定产品的噪声上限;
噪声源的控制:从风扇选型、风扇转速控制和风扇本身噪声等方面进行设计与分析(以空气动力性噪声为主进行分析);
噪声传播的控制:主要是从风道的设计出发进行分析,风道的优劣直接决定了风阻的大小。风阻极大影响了风扇叶片的振动及其产生的噪音,同时影响了空气流经阻碍物表面时气流分离引起压力变化而产生的噪音。
3. 三防(防霉、防潮、防盐雾)设计
严酷的环境条件会引起硬件产品中金属和非金属材料发生腐蚀、老化、性能显著下降等各方面的破坏。现在的“三防”是以提高产品的环境可靠性为目标,包括防霉、防潮、防盐雾、防老化等各种内容,其最终目的是防止腐蚀。
霉菌、潮湿和盐雾对于产品的影响存在一定的区别:
霉菌:对于绝缘材料和工程塑料结构件的影响最大,易损坏底材,改变材料绝缘性能;
潮湿:对于产品整体的影响都很大,易全面提高各种腐蚀的强度;
盐雾:对于金属电镀结构件的影响最大,易产生电化学腐蚀,导致锈蚀。
结构件根据应用环境不同可分为Ⅰ型和Ⅱ型,前者是指直接暴露在自然环境中并受到雨、雪、日光和风沙直接作用,后者恰好相反。产品可能包含一种或两种结构件,三防设计需要完成各结构件材料及其表面防护层的设计选用方案,并对其可行性进行分析。三防设计的最终目的是提高产品的可靠性并延长产品使用寿命。
总的来说需要涵盖以下两个方面:
材料及加工工艺选用:需分别说明各型结构件所要求使用的材料种类,对于非金属材料应注意选用防霉型材料,不了解材料防霉性能时应要求提供厂家防霉实验报告。一般来说,不锈钢材料较铁合金材料有较高的耐候性;防锈铝LF6较一般的硬铝有更高的耐腐蚀性;FR-4型覆铜板性能优于一般PCB印刷板材;硅橡胶比丁晴橡胶耐候性更好……
各材料的表面防护措施:分别说明不同材料的Ⅰ型和Ⅱ型结构件应采用的表面处理方式;同时应提供各种表面防护方法所应达到的防护性能指标。一般来说,金属材料有阳极氧化、表面发黑等转化膜防护方法,也有电镀金属、喷涂金属、搪瓷、喷漆等覆层防护方法;PCB需要印制阻焊膜,组装调试完成后两面喷涂“三防漆”;电缆在连接处灌胶或套上热缩套管
通过结构设计概述,文档阅读者能快速产生直观印象,把握产品的设计理念。因此在进行详细设计说明前,需要对基本结构设计思想做出阐述:
分析该产品的结构需求,以及硬件、工业设计对结构设计的限制和定位;
说明结构的基本设计思路和环保要求,包括可拆卸性、可回收性和节能要求;
简要说明通过何种结构形式实现硬件、工业设计等方面的基本需求。
二、性能设计
1. 热设计
硬件产品在使用时总是会发热的,热量主要来自于电流。通电器件上的导体,其内阻虽然很小但总是客观存在的。因此,电流通过导体时会消耗一部分的电能,转化为热能使导体温度升高,并加热周围的其余物质。
产品正常的发热是允许的,但即便是正常运行的设备,如果没有做好热设计,使得热量累集不散,温度持续升高,一定条件下会导致过热,影响产品性能,甚至导致产品损坏。
主要有以下影响:
电子元器件:高温可使半导体元件热击穿,可使电子元器件的性能变劣;
绝缘材料:温度过高,有机绝缘材料将会变脆老化,绝缘性能下降,材料的使用寿命也将缩短;
电接触:温度过高,电接触两导体间接触电阻明显增加,温度迅速升高,甚至会使触头发生熔焊。
不过,设计正确、生产正确、正常运行的设备,其最高温度和周围环境温度之差(即最高温升)总是处于允许范围内的。系统内不同模块的允许温升有一定差别,产品热设计的最终目的就是保障系统的温升始终处于合理范围内。而这需要做到两点,模块级别的散热和系统级别的散热。
所以在撰写热设计方案时,需要从以下三点着手:
模块的散热要求:明确模块对散热流量/流速及散热环境的要求。特别是对于外购模块,若其本身不具备散热能力,需系统为其提供散热,则需要将该项作为鉴别验证项目,必要时可以要求供应商提供分析测试报告(用于对该模块散热需求的合理性和正确性进行分析);
系统的散热或加热方式:给出系统应采用的散热方式和保证低温启动的加热方式,散热方式有自然散热、强迫风冷、热交换器等;加热方式主要有薄膜加热片;
系统散热保障性要求:包含冗余设计和维护安全性设计两点说明。冗余设计是指散热系统在局部性故障时,其余部分仍能保证产品的散热安全;维护安全性设计,是指散热系统整体或部分失效时,在允许的维护时间内保证产品安全运行的措施。
2. 噪声控制设计
部分硬件产品因其内部包含噪声源,运行时并不总是安安静静的。机械手表的齿轮啮合音,无人机的风翼呼啸音,AGV的电机旋转音等,大小不一。有的噪音在使用时很难察觉,完全融入环境底噪;而有的产品,因为没有做好噪声控制,时常给用户体验带来负面影响。
机械噪声按机理的不同分为以下三类:
空气动力性噪声:由气体振动产生,主要来源是风扇;
机械性噪声:由固体振动产生,主要来源是齿轮、轴承和壳体振动;
电磁性噪声:由电磁振动产生,主要来源是电动机、发电机和变压器。
对于一般消费级产品而言,风扇是主要噪声源。噪声常以分贝(dB)来作为评价标准,每升3dB噪声就约扩大一倍,超过50dB就会使人心烦意乱。噪声控制设计的最终目的就是保障产品的噪声始终处于能被用户接受的门限值以下。
而这需要重点说明以下三点:
噪声上限标定:参考《噪声控制设计规范》,并根据产品使用环境、相关噪声标准(如ISO7779)及国内外竞品的综合分析,来确定产品的噪声上限;
噪声源的控制:从风扇选型、风扇转速控制和风扇本身噪声等方面进行设计与分析(以空气动力性噪声为主进行分析);
噪声传播的控制:主要是从风道的设计出发进行分析,风道的优劣直接决定了风阻的大小。风阻极大影响了风扇叶片的振动及其产生的噪音,同时影响了空气流经阻碍物表面时气流分离引起压力变化而产生的噪音。
3. 三防(防霉、防潮、防盐雾)设计
严酷的环境条件会引起硬件产品中金属和非金属材料发生腐蚀、老化、性能显著下降等各方面的破坏。现在的“三防”是以提高产品的环境可靠性为目标,包括防霉、防潮、防盐雾、防老化等各种内容,其最终目的是防止腐蚀。
霉菌、潮湿和盐雾对于产品的影响存在一定的区别:
霉菌:对于绝缘材料和工程塑料结构件的影响最大,易损坏底材,改变材料绝缘性能;
潮湿:对于产品整体的影响都很大,易全面提高各种腐蚀的强度;
盐雾:对于金属电镀结构件的影响最大,易产生电化学腐蚀,导致锈蚀。
结构件根据应用环境不同可分为Ⅰ型和Ⅱ型,前者是指直接暴露在自然环境中并受到雨、雪、日光和风沙直接作用,后者恰好相反。产品可能包含一种或两种结构件,三防设计需要完成各结构件材料及其表面防护层的设计选用方案,并对其可行性进行分析。三防设计的最终目的是提高产品的可靠性并延长产品使用寿命。
总的来说需要涵盖以下两个方面:
材料及加工工艺选用:需分别说明各型结构件所要求使用的材料种类,对于非金属材料应注意选用防霉型材料,不了解材料防霉性能时应要求提供厂家防霉实验报告。一般来说,不锈钢材料较铁合金材料有较高的耐候性;防锈铝LF6较一般的硬铝有更高的耐腐蚀性;FR-4型覆铜板性能优于一般PCB印刷板材;硅橡胶比丁晴橡胶耐候性更好……
各材料的表面防护措施:分别说明不同材料的Ⅰ型和Ⅱ型结构件应采用的表面处理方式;同时应提供各种表面防护方法所应达到的防护性能指标。一般来说,金属材料有阳极氧化、表面发黑等转化膜防护方法,也有电镀金属、喷涂金属、搪瓷、喷漆等覆层防护方法;PCB需要印制阻焊膜,组装调试完成后两面喷涂“三防漆”;电缆在连接处灌胶或套上热缩套管
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