第四章电子设备减振和缓冲.doc

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1、第四章电子设备的减振与缓冲4．1振动与冲击对电子设备的危害4.1.1机械作用的分类电子设备在使用和运输过程中，不可避免地会受到振动、冲击等机械力的作用，具体有以下四种类型。1.周期性振动这是指机械力的周期性运动对设备产生的振动干扰，并引起设备作周期性往复运动。表征周期性振动的主要参数有：振动幅度和振动频率。2.非周期性干扰——碰撞和冲击这是指机械力在作非周期性扰动对设备的作用。其特点是作用时间短暂，但加速度很大。根据对设备作用的频繁程度和强度大小，非周期性扰动力又可分为：（1）碰撞设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力。这

2、种冲击作用的特点是次数较多，具有重复性，波形一般是正弦波。（2）冲击设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性的、非重复性的冲击力。。其特点是次数较少，不经常遇到但加速度大。表征碰撞和冲击的参数：波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间、碰撞时间、碰撞次数等。3.离心加速度这是指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。4.随机振动这是指机械力的无规则运动对设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示，只能用概率和统计的方法来描述其规律。随机振动主要是外力的随机性引起的，4.1.2振动与冲击对电子设备的危害上述四种机械

3、作用均会对电子设备造成影响，其中危害最大的是振动与冲击，如果结构设计不当，就会导致电子设备的损坏或无法工作。它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。振动和冲击电子对电子设备造成的危害具体表现在：1．没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出来，并碰撞

4、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。例如，可变电容器极片共振时，会使电容量发生周期性变化等。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（

5、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。由此看出，振动与冲击对电子设备的影响是多方面的，一般振动引起的是元器件或材料的疲劳损坏，而冲击则是由于瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强度破坏；振动引起的故障约占80%，冲击引起的故障约占20%。4．2减振和缓冲基本原理为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，通常采取两种措施：a)通过材料选用和合理的结

6、构设计，增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力；b)在设备或元器件上安装减振器，通过隔离振动与冲击，有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。4.2.1隔振的基本原理1.振动系统的组成机械振动是物体受交变力的作用，在某一位置附近作往复运动。如电动机放在一简支梁上，当电动机旋转时，由于转子的不平衡，质量的惯性力引起电动机产生上下和左右方向的往复运动，当限制其左右运动时，就构成最简单的单自由度自由振动系统，其组成有振动物体m和弹性物体k，故又称为m-k系统。2.隔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

7、。（1）主动隔振与被动隔振主动隔振——在振动物体与安装基础之间安装弹性支承即隔振器，减少机器振动力向基础的传递量，使振动物体的振动得以有效的隔离；这种对振动物体采取隔离的措施称为主动隔振。一般情况下，风机、水泵、压缩机及冲床的隔振都是主动隔振。被动隔振——在仪器设备与基础之间安装弹性支承即隔振器，以减少基础的振动对仪器设备的影响程度，使仪器设备能正常工作或不受损坏；这种对仪器设备采取隔离的措施，称为被动动隔振。一般情况下，仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。（2）隔振系数真正危害电子设备正常工作的是受到的外部持续不停的机械作用，因为这

8、种持续不停的机械作用补充了阻尼消耗的能量，使振动一直持续。因此，必须采取隔振措施，使这种持续不停的机械作用对设备的影响降到最小。主动隔振系数：设外力Ｆ０＝sin(ωt)垂直作用在物体Ｍ上，通过弹性与阻尼作用使基础同时受到弹簧力及阻尼力