电子设备的抗振动设计

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1、!$$!年第"*卷第"期电子机械工程!$$!H-3=H"*O3H"01)’$%,+2)’3&45’&104654))%546·,"·###############################################################电子设备的抗振动设计!李朝旭（中国雷华电子技术研究所，江苏无锡!"#$%&）摘要：通过对电路板、元器件的固有频率和模态的分析，讨论了电子设备的振动问题。通过结构的优化设计，提高设备的抗振动强度以及环境适应性和可靠性。关键词：电子设备；振动；结构优化中图分类号：’("%"文献标识码：)文章编号

2、："$$*+,&$（$!$$!）$"+$$,"+$,-./012.34567.721486967.:43;<=682034.8<>?.@A642!"#$%&’(（!"#$%&’#"(%)’*’%+,"-$*.#.(.’/012’,.+/$#,*3’,"$/2/45，6(7#!"#$%&，!"#$%）!"#$%&’$：B176C34141=D7.73;412?01=;06>?648D14CE./012.34A3C6=3;@0.426C8.08?.2/310C14C.2783A@3F4642，2G6E./012.343;6=682034.86>?.

3、@A642.7C.78?776CH’G63@2.A1=C67.:43;720?82?06.71C3@26C23.48061762G6E./012.34067.72148614C2G61C1@21/.=.2D3;64E.034A64214C2G606=.1/.=.2D3;6=682034.86>?.@A642H()*+,%-#：<=682034.86>?.@A642；-./012.34；I20?82?063@2.A.J.4:称其为倍频法则。但在宽带振动环境中，这是做不"引言到的，只能做到降低共振峰值、传递率和相关耦合率。因此，需要对系统及内部构件

4、的固有频率和模电子设备在振动环境下，由于振动的疲劳效应态进行分析，来优化结构设计。及共振现象，可能出现电性能下降、零部件失效、疲劳损伤甚至破坏的现象。据统计，在引起机载（弹!电子设备的模态分析载）电子设备失效的环境因素中，振动因素约占!KL。所以，对结构进行优化设计，提高设备的抗振.H/元器件的固有频率动能力，是保证产品性能和可靠性的重要手段。!H"H"小型器件电子设备受到振源传输来的强迫振动，不同的对一般的两脚型悬空安装元件，如图"（1）所振源、不同的振动环境，对产品的影响是不相同的。示，可简化为简支梁和均布质量。车载设备及运输中的振动环境是

5、中低频的随机振如图（"/）所示，该系统是一个单自由度自由振动，垂直方向的振动占优势，水平方向的振动量值远动系统，管脚质量不计，采用静变形法计算固有圆频小于铅垂轴。在喷气式飞机及导弹上，其振源是发率：动机和气动扰流，以及着陆、滑行时机体的振动，其!8"9:;8"4:"振动环境是宽带随机振动，垂直方向与水平方向的<%&!&"8（2=%2:!>%:*）激励量值相当。舰船的主要振源是螺旋桨产生的低#*1-频周期振动。8"#*1-4:<%（2&=%!2:!>%&:*）一般来说，为了避免共振现象，电子设备的固有（"）频率应避开振动激励的频率，两者比值应大于

6、!H,，其中：1———杨氏模量；-M#?#N%#———惯矩。!收稿日期：!$$"+$&+!!·6"·电子机械工程第!7卷###############################################################0#"/0""&/!1!.（1）悬臂梁绕2轴的扭转自由振动，其自由运动方程为："!""$"$"&#""%"2其频率方程为："3!4%#34�%"3!用作图法，即："3!5!&34%%&{#（.）图!小型元器件5"&4%"0%%"#!#"法兰型器件曲线5!、5"的交点坐标即为"3的值。对大型器件，如变

7、压器、波导等，都采用法兰盘!#!电路板的模态连接。印刷电路板的结构形式一般分两种：插件锁紧当!"#$!时，按刚性质点处理；型和螺钉紧固型，以前者居多。当!"#%"时，按均质悬臂梁简化（见图"）。"#"#!插件锁紧型电路板当!$!"#$"时，刚度密度比值高的按质点考两个楔形夹及一个矩形插头可视为三边固定分虑（如铝、钛），刚度密度比值低的（如铜、非金属）按析模型，如图.所示。悬臂梁处理。图"法兰连接的器件（&）按图"的模型，梁作横向自由振动的振型函数。$（%）&’’()!%()*+’!%(*’,!%(+*,!%’、)、*、+是取决于边界条件的常数。

8、对悬臂梁的弯曲振动，其频率方程为：’()!,*,!&-!其中图.插件型电路板电路板上的元器件按均布质量考虑；杨氏模量!"".!&5按基材的量值，如使用