电子设备减振缓冲课件

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：ω0=√k/m1/S

f０

=√k/m/2πHZ

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1⑴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⑴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：η＝ＦＴ／ＦＯ传到基础上的力与原振力之比

被动隔振：η＝xO/UO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η＝｛［１＋４ξ2（f／fo）２］／［１－（f／fo）２］２＋４ξ2（f／fo）２｝０．５隔振系数曲线：隔振系数η与频率比（f／fo）及阻尼比ξ关系曲线

减振缓冲的基本原理2019年12月18日η＝｛［１＋４ξ2（f／fo）２］／［１－（f／fo）２］２减振缓冲的基本原理①当f／fo＜＜1时②当f／fo=1时③当f／fo=√2η=12019年12月18日减振缓冲的基本原理①当f／fo＜＜1时②当f／fo=1①当f／fo

＜＜1时，隔振系数η=1；②当f／fo=1时，隔振系数η为最大，振动力被放大，此时系统处于共振状态；③当f／fo=√2时，隔振系数η=1，振动力等值传递，此时系统无隔振效果；④当f／fo＞√2时，隔振系数η＜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／fo＞√2减振缓冲的基本原理2019年12月18日①当f／fo＜＜1时，隔振系数η=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／fo为2.5~4.5，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1/2.5~1/4.5。

f／fo=2.5~4.5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f／fo为2.①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。

②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。

③阻尼比ξ

减振缓冲的基本原理2019年12月18日①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ξ的增大，η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ξ，曲线明显分开，表明阻尼对共振的影响大，η值随ξ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ξ较高(0.02~0.13)，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4．3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（ξ≤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：⑴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⑵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⑵约束阻尼结构常用减振器的选用2019年12月18日0f1f2fa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0f1f2减振缓冲设计步骤：1、确定已知条件⑴设备使用场合、使用环境，机械力的形式及强度；⑵设备的结构尺寸、重量等；⑶设备及内部元器件的耐振冲能力。2、设计计算⑴隔振系数：ηmax＝设备强度极限/振动环境峰值强度⑵确定减振系统的固有频率：频率比f／fo→fo⑶减振系统的刚度：f０

=√k/m/2π

→K⑷每个减振器的承载⑸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ηmax＝设备强度极限(3g)/振动环境峰值强度(10g)=0.3取ξ=0.05频率比f／fo

=2.+(2.06)2019年12月18日ηmax＝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⑴设备使用场合、使用环境，机械力的形式及强度；⑵设备的结构尺寸、重量等；⑶设备及内部元器件的耐振冲能力。2、设计计算⑴隔振系数：ηmax＝设备强度极限/振动环境峰值强度⑵确定减振系统的固有频率：频率比f／fo→fo⑶减振系统的刚度：f０

=√k/m/2π

→K⑷每个减振器的承载⑸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4．4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子设备减振缓冲的结构措施2

2.继电器在用一个继电器的地方，使用两个固有频率不同的继电器。舌簧型继电器，应该使触点的动作方向和衔铁的吸合方向尽量不要同振动方向。

电子设备减振缓冲的结构措施2019年12月18日2.继电器电子设备减振缓冲的结构措施201

3.晶体管用螺钉固定在底座或散热器上；采用压紧装置（如各种压紧弹簧、帽盖和帽罩等）安装在管座上，并压上护圈、护圈用螺栓固定在底板上；焊在印制板上，管脚引线不能长，并加套管或用胶接固定。

电子设备减振缓冲的结构措施2019年12月18日3.晶体管电子设备减振缓冲的结构措施2019

4.变压器应尽量安装在设备的底层，其位置不宜偏离设备形心太远，为了提高变压器的安装牢固性，应采用刚性较好的支架，并利用变压器铁心的空心螺栓将支架和铁心牢固地固定在底座上，其螺栓应有防松装置。

电子设备减振缓冲的结构措施2019年12月18日4.变压器电子设备减振缓冲的结构措施2019年1

5.电容器和电阻器一般采用剪短引线；或用（硅橡）胶封装固定；对较大的电容器和电阻器，用螺钉或螺栓、专门支架固定在底座上。

电子设备减振缓冲的结构措施2019年12月18日5.电容器和电阻器电子设备减振缓冲的结构措

6.印制电路板

（1）增加PCB刚度（厚度或附加加强筋）；（2）用