2004,年,12,月,18,日,电子产品（设备）结构设计与制造工艺,电子产品（设备）结构设计与制造工艺,电子设备的减振与缓冲,2019年12月18日,电子产品（设备）结构设计与制造工艺电子设备的减振与缓冲2,电子设备的减振与缓冲,第四章 电子设备的减振与缓冲,4.1,振动与冲击的危害,4.2,减振缓冲的基本原理,4.3,常用减振器的选用,4.4,电子设备减振缓冲的结构措施,2019年12月18日,电子设备的减振与缓冲第四章 电子设备的减振与缓冲2019年,电子设备的减振与缓冲,第四章 电子设备的减振与缓冲,4.1,振动与冲击的危害,一、机械力的作用,1,、周期性振动,振幅、频率,2,、冲击和碰撞,波形、峰值加速度、持续时间、次数,3,、离心加速度,4,、随机振动,2019年12月18日,电子设备的减振与缓冲第四章 电子设备的减振与缓冲2019年,二 振动与冲击的危害,1,、元器件或材料机械破坏：疲劳损坏、强度破坏；,2,、结构变形或松动；,3,、电气参数变化；,4,、接触不良等。,电子设备的减振与缓冲,2019年12月18日,二 振动与冲击的危害电子设备的减振与缓冲2019年12月1,具体表现在：,1,接插装置会从插座中跳出来，并碰撞其他元器件而造成破坏。,2,电真空器件的电极变形、短路、折断；或者由于各电极作过多的相对运动而产生噪声，不能正常工作。,3,振动引起弹性元件产生变形，使具有触点的元件（电位器、波段开关、插头座等）产生接触不良或开路。,4,指示灯忽亮忽暗，仪表指针不断抖动（或指针脱落），使观察人员读数不准，视觉疲劳。,5,当零部件的固有频率和激振频率相同时，会产生共振现象。,电子设备的减振与缓冲,2019年12月18日,具体表现在：电子设备的减振与缓冲2019年12月18日,6,安装导线变形及位移，使其相对位置改变，引起电感量和分布电容发生变化，从而使电感电容的耦合发生变化。,7,机壳和基础变形，脆性材料（如玻璃、陶瓷、胶木、聚苯乙烯）断裂。,8,防潮和密封措施受到破坏。,9,锡焊和熔焊处断开，焊锡屑掉落在电路中间而造成短路故障。,10,螺钉、螺母松开甚至脱落，并撞击其它零部件，造成短路和破坏。有些用来调整电气特性的螺丝受振后会产生偏移。,电子设备的减振与缓冲,2019年12月18日,6安装导线变形及位移，使其相对位置改变，引起电感量,减振缓冲的基本原理,4.2,减振缓冲的基本原理,一、减振的基本原理,1.,振动系统的组成,振动物体,m,和弹性物体,k,，又称为,m-k,系统,固有频率：,0,=,k/m 1/S,f,=,k/m,/2 H,Z,2019年12月18日,减振缓冲的基本原理4.2 减振缓冲的基本原理2019年1,减振缓冲的基本原理,2.,隔振,原理,(,减振原理,),隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置，隔离或减少它们与外界间的机械振动传递,2019年12月18日,减振缓冲的基本原理2.隔振原理(减振原理)2019年12月1,主动隔振,主动隔振,:,隔振对象是振源,在振动物体与安装基础之间安装隔振器，减少机器振动力向基础的传递量,。,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,主动隔振减振缓冲的基本原理2019年12月18日,（,2,）被动隔振,被动隔振,:,隔振对象是设备,在仪器设备与基础之间安装隔振器，以减少基础的振动对仪器设备的影响,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,（2）被动隔振减振缓冲的基本原理2019年12月18日,（,3,）隔振系数,主动隔振：,传到基础上的力与原振力之比,被动隔振：,x,O,/U,O,被隔离的物体振幅与基础振幅之比,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,（3）隔振系数 减振缓冲的基本原理2019年12月18日,2,（,f,fo,）,（,f,fo,）,2,（,f,fo,）,隔振系数曲线：,隔振系数,与频率比（,f,f,o,）及阻尼比,关系曲线,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,2（ffo）（ffo）,减振缓冲的基本原理,当,f,fo,1,时,当,f,fo=1,时,当,f,fo=,2,=1,2019年12月18日,减振缓冲的基本原理当ffo 1时当 ffo=1,当,f,f,o,1,时，隔振系数,=1,；,当,f,f,o,=1,时，隔振系数,为最大，振动力被放大，此时系统处于共振状态；,当,f,f,o,=,2,时，隔振系数,=1,，振动力等值传递，此时系统无隔振效果；,当,f,f,o,2,时，隔振系数,1,，振动力减值传递，此时系统有隔振效果。,隔振必要条件，频率比,f,f,o,2,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,当ffo 1时，隔振系数=1；减振缓冲的基本原理2,在电子设备的减振设计中一般取频率比,f,f,o,为,2.54.5,，也就是说要获得满意的隔振效果，应该使隔振支承系统的固有频率为振动力频率的,1/2.51/4.5,。,f,f,o,=,2.54.5,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,在电子设备的减振设计中一般取频率比ffo为2.,刚度,k,隔振器的刚度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越好。,质量,m,被隔离物体的质量,m,使支承系统保持相对静止，物体质量越大，在确定振动力的作用下物体振动越小。,阻尼比,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,刚度k隔振器的刚度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越好,阻尼的作用：,在放大（共振）区内，阻尼可以抑制传递的幅值，在共振区减小共振峰值，抑制共振振幅，使物体的振幅不至于过大；在隔振区，阻尼反而使传递增大,，,随着,的增大，,也变大，隔振效果变差。,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,阻尼的作用：减振缓冲的基本原理2019年12月18日,共振区要考虑增大阻尼：,对于不同的阻尼比,，曲线明显分开，表明阻尼对共振的影响大，,值随,增大而减小，所以，对于启、停频繁的设备，为防止设备在启动或停机过程中经过共振区域时产生过大的共振，减振器选用时应考虑阻尼大一些的。,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,共振区要考虑增大阻尼：减振缓冲的基本原理2019年12,二、,隔冲的基本原理,冲击是一种急剧的瞬间作用,分为主动隔冲与被动隔冲,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,二、隔冲的基本原理减振缓冲的基本原理2019年12月18日,隔冲的基本原理：,在支撑基座与电子设备之间装一减振器进行冲击隔离，当外界冲击力作用在支撑基座上时，由于减振器中的,弹性元件和阻尼元件,产生变形，吸收能量并延长冲击力作用的接触时间，使传递给设备的冲击力减小了很多，达到缓冲的目的。,冲击减振器实际上是一个储能装置。,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,隔冲的基本原理：减振缓冲的基本原理2019年12,减振器的刚度越小，阻尼越大，则冲击力的作用接触时间愈长，减振器的变形愈大，设备受到的冲击力也就愈小，缓冲的效果愈好。,刚度很小的弹性体在吸收冲击能量时，会产生相当大的位移，而电子设备的安装条件是否允许。,阻尼的存在会使系统在变形时消耗能量，因此，在缓冲设计中增大减振器的阻尼，对有效地控制冲击十分有利。,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,减振器的刚度越小，阻尼越大，则冲击力的作用接触,常用减振器的选用,4,3,常用减振器的选用,减振器的类型,橡胶,-,金属减振器、,金属弹簧,减振器,1.,橡胶,-,金属减振器,优点：阻尼比,较高,(0.020.13),，不能长时间承受较大的变形，能承受冲击作用，隔冲性能好；,缺点：怕高温、油污、酸、光照等,2019年12月18日,常用减振器的选用43常用减振器的选用2019年12月18日,常用减振器的选用,2019年12月18日,常用减振器的选用2019年12月18日,2.,金属弹簧减振器,金属弹簧减振器用弹簧钢板或钢丝绕制而成。,优点：对环境条件反应不敏感，耐高温、高寒、油污等；工作性能稳定，不易老化；刚度变化范围宽，可以制作很软，也可很硬,缺点：阻尼比很小（,0.005,），共振时很危险。因此必要时还应另加阻尼器。,常用减振器的选用,2019年12月18日,2.金属弹簧减振器常用减振器的选用2019年12月18日,3.,阻尼材料,利用阻尼材料的粘弹性将机械能动转变为热能，从而起到减振、降噪的作用。,常用的阻尼隔振材料有两种形式：,自由阻尼结构,将阻尼材料覆盖（粘贴或喷涂）在需要减振的结构物表面，当结构件发生变形时，阻尼材料能将机械振动或声振动转变为热能消耗。,被覆盖的结构物称为基层，阻尼层可以是单面或双面。,常用减振器的选用,2019年12月18日,3.阻尼材料常用减振器的选用2019年12月18日,约束阻尼结构,在自由阻尼层面上再覆盖一层材料，就构成约束阻尼结构，而这一覆盖层称为约束层。,根据需要也可作成多层，基层与约束层统称为结构层，它为阻尼结构提供强度，阻尼层则吸收能量。,常用减振器的选用,2019年12月18日,约束阻尼结构常用减振器的选用2019年12月18日,0 f,1,f,2,f,a,设备强度极限,振动环境,振动环境、设备强度与频率关系曲线,减振缓冲的基本原理,2019年12月18日,0 f1 f2,减振缓冲设计步骤：,1,、确定已知条件,设备使用场合、使用环境，机械力的形式及强度；,设备的结构尺寸、重量等；,设备及内部元器件的耐振冲能力。,2,、设计计算,隔振系数：,max,设备强度极限,/,振动环境峰值强度,确定减振系统的固有频率：,频率比,f,fo,fo,减振系统的刚度：,f,=k/m/2,K,每个减振器的承载,每个减振器的刚度,3,、选择减振器,2019年12月18日,减振缓冲设计步骤：2019年12月18日,max,设备强度极限,(3g),/,振动环境峰值强度,(10g)=,0.3,取,=,0.05,频率比,f,fo,=,2.,+,(2.06),2019年12月18日,max设备强度极限(3g)/振动环境峰值强度(10g)=,减振缓冲设计步骤：,1,、确定已知条件,设备使用场合、使用环境，机械力的形式及强度；,设备的结构尺寸、重量等；,设备及内部元器件的耐振冲能力。,2,、设计计算,隔振系数：,max,设备强度极限,/,振动环境峰值强度,确定减振系统的固有频率：,频率比,f,fo,fo,减振系统的刚度：,f,=k/m/2,K,每个减振器的承载,每个减振器的刚度,3,、选择减振器,2019年12月18日,减振缓冲设计步骤：2019年12月18日,二 减振器的选用原则,选用减振器时主要应考虑以下问题,1.,使用条件,振源性质、环境温度、外形尺寸和元器件耐振抗冲击能力,2.,参数条件,阻尼比、刚度（或频率）、额定负荷。,常用减振器的选用,2019年12月18日,二 减振器的选用原则常用减振器的选用2019年12月18日,阻尼比：,减振时阻尼应小些，为防止共振适当加大；,缓冲时选较大阻尼。,刚度（或频率）：,减振器的刚度要等于或小于计算刚度,。,额定负荷：,减振器额定负荷应大于实际承载,。,常用减振器的选用,2019年12月18日,阻尼比：常用减振器的选用2019年12月18日,三 减振器的合理布置,1.,应使各减振元件受力均匀，静压缩量基本一致；,2.,将减振器安装在设备底部四角较为方便，但为了提,高稳定性，减振器的安装平面应尽可能提高，最好是,在设备重心所在的平面；,3.,同一设备的减振器最好选用同一型号的产品。,常用减振器的选用,2019年12月18日,三 减振器的合理布置常用减振器的选用2019年12月18日,电子设备减振缓冲的结构措施,4,4,电子设备减振缓冲的结构措施,一、电子设备的总体布局,重量均布，,重心靠近几何中心,降低重心,2019年12月18日,电子设备减振缓冲的结构措施44电子设备减振缓冲的结构措施2,二 元器件的布置和安装,1.,导线和电缆,用线夹分段固定；,采用软导线比单股硬导线好；,单股导线不要绷紧，同时套绝缘套；,电子设备减振缓冲的结构措施,2019年12月18日,二 元器件的布置和安装电