电子组装工艺与设备大二下学期第4章振动冲击的隔离

• 设计资料：产品的物理数据 环境条件 减振器资料
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• 隔振系统设计 ：
1）根据产品结构选择减振器的支承位置和方式； 2）根据非耦合条件选择减振器支承的布置方式； 3）根据产品能够承受的振动量级，选择隔振系 统的固有频率； 4）求弹簧刚度； 5）选用或设计减振器； 6）试验验证
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A Ai
2）当 f 时f，γ<1，则
i
0
A A i
3）当
f i
时f，0 γ=1，如果ξ
越小，则
A A i
当ξ→0时，则 A→∞，系统产生共振现象
4）当 fi 时2，f0
5）当 f 时2，f
i
0
6）当 f 时2，f
i
0
，则 2 ，则 2 ，则 2
A A i
A A i
A A i
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➢ 减振的基本原理
• 采取措施将被干扰对象与振源进行隔离， 使振源传递给被干扰对象的振动得以减弱 甚至消除。这种将被干扰对象与振源进行 隔离的方法称为隔振。
• 当机器或产品本身是振源时，将其与支撑 基础隔离开，以减少它对基础的影响，称 为主动隔振。如果振源来自基础运动，将 产品与基础隔离，以减少对产品的影响， 称为被动隔振。
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• 金属弹簧减振器的设计
对环境条件反应不敏感，适用于恶劣环境，如 高温、高寒和油污等； 工作性能稳定，不易老化； 刚度变化范围宽，不但能做得非常柔软，亦能 做得非常钢硬。 缺点是阻尼比很小，因此必要时还应另加阻尼 器或在金属减振器中加入橡胶垫层、金属丝网 等。
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➢隔振系统的设计
• 当电子产品采用减振器，通常将产品与 减振器所组成的力学模型看作是一个单 质体多自由度隔振系统。
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•
通过以上的分析已知，只有当
f i
2时f ， 0
强迫振动系统的振幅才能小于外激力的
振幅，从而起到减振的作用。
• 电子产品的隔振通常属于被动隔振。在
电子产品上安装减振器，使其构成弹性
系统，从要求系统减低或隔离振动的需
要出发，使 f ，2就f 能得到良好的减振
i
0
效果。
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• 在I区 当激振频率比减振系统的固有频率小很多时， 没有必要装减振器。
ξ表示弹性系统的阻尼情况。 ξ值越近于1表示阻尼作用越强。
对于某个确定的弹性系统，其阻尼比是 确定的。
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➢单自由度系统的强迫振动 在实际中所见到的持续振动，是靠外 来的激振力对弹性系统作功，即输入 能量以弥补阻尼所消耗的能量。这种 在激振力作用下使系统产生的振动称 为有阻尼的强迫振动。
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
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• 无阻尼自由振动 对于物体只能在一个方向上产生振动位 移的系统，我们可用最典型而简单的正 弦振动曲线来描述其位移z与时间t的关 系：
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• z和t的关系式为 z A0 sin t
• •
振动某一瞬时的速度为v
振动某一瞬时的加速度为
z'
A0
cost
a z'' A0 2 sin t
最大加速度为
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
在激振力作用下，系统产生有阻尼的强迫振
• 橡胶减振器 以橡胶作为减振器的弹性元件，以金属作为支
撑骨架，也称为橡胶-金属减振器。 1）取型和制造比较方便； 2）具有较大的阻尼，对高频振动的能量吸收 有显著效果； 3）阻尼比随橡胶硬度的增大而增加； 4）橡胶的动刚度比静刚度大； 5）天然橡胶的性质受环境条件影响大 。
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• 金属弹簧减振器 用弹簧钢板或钢丝绕制制成弹簧而制成
a max
A2 0
4
2
f
A2 0
在工程上对某一加速度常用相当于重力加
速度g的多少倍来衡量
ama x
4 2 f 2 A0
g
g
4 2 f 2 A0
9.8
g
f 2 A0 0.25
g
如令Ka=f2A0/0.25，则amax=Kag
பைடு நூலகம்
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振动系统的固有频率
当弹性系统作自由振动时，其振动频率只与系
统本身的质量及弹簧的刚度有关，该频率称为 弹性系统的固有频率。
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橡胶减振器的选用原则：
1）由电子产品的使用场合及运载工具，可以明 确其所承受机械因素的性质和大小，如振动频 率、加速度和冲击加速度等。
2）由电子产品的使用温度条件，可以明确所需 减振器的工作条件。如一般橡胶减振器的工作 温度为一40～80℃。过冷橡胶硬化，过热则橡 胶软化。 3）由电子产品的外形、尺寸、重量和重心位 置等，可以决定布置减振器的位置，并确定支 承点数量。
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有阻尼的自由振动角频率为：
1 0
2
c 2m
2
ω1—有阻尼自由振动时的角频率； c—阻尼系数
由上式看出：阻尼系数c越大，ω1越小。 当c/(2m)=ω0时，ω1=0，这时振动将停止。 我示们。把ω1=0时的c值称为临界阻尼系数，用c0表
c0 2m0 2m
K m
4Km
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阻尼比 一切弹性系统的阻尼系数c都介于0~c0之 间。将c与c0之比定义为阻尼比ξ ξ =c/c0
f0
1
2
K m
m—电子产品的质量
K—弹性元件的刚度系数(N/m)，也称为静刚度。 其定义为:使系统产生单位静变形(或静位移)所 需的作用力。
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➢单自由度系统的阻尼振动 实际系统在运动中不可避免地存在阻力， 随着时间的延长，振动将逐渐衰减直至 停止。振动中的阻力有各种形式，这些 阻力在振动中统称为阻尼。任何弹性系 统在起振后，经过一定时间，都要被逐 渐衰减，这是因为阻尼总是存在的。且 阻尼力越大，则振动衰减得越快。
第三章 振动和冲击的隔离
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❖第一节 机械环境 ❖第二节 单自由度系统的振动 ❖第三节 隔振和缓冲设计
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电子产品在使用和运输过程中所经受的机 械作用可分为两类： 1）电子产品工作时运动造成的机械摩擦 和磨损； 2）产品在运输过程中和在工作时，受到 外界的动力作用，虽然是随机性地产生， 但终将可能对产品造成严重破坏性后果。 对电子产品构成影响和干扰的机械力通常 统称为机械环境。
的，常用的弹簧有圆柱形弹簧和圆锥形 弹簧，是以金属作为弹性材料的减振器。 1）材料的性能稳定； 2）动刚度和静刚度基本相同； 3）材料自身几乎无阻尼；
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➢减振器设计和选用
• 设计、选用的原则
1）根据对隔振系统固有频率和减振器刚度的要 求，决定减振器的形状和几何尺寸。 2）根据对系统通过共振区的振幅要求，决定阻 尼系数或阻尼比。 3）根据隔振系统所处的环境和使用期限，选取 弹性元件的材料以及阻尼材料。 一般原则是：结构紧凑、材料适宜、形状合理、 尺寸尽量小以及隔振效率高。
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• 惯性力和离心力 惯性力是运载工具变速运动时所产生的 加速度引起的。加速度越大，电子产品 所承受的惯性力也越大。离心加速度是 电子产品作旋转或作曲线运动时所产生 的加速度，离心加速度越大，电子产品 所承受的离心力也越大。
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➢单自由度系统的无阻尼自由振动 • 单自由度振动系统
机械振动是物体受交变力作用，在某一 位置附近做往复运动。 机械振动系统通常由质量、刚度和阻尼 各元素组成。 在任意瞬间仅需要一个坐标就可确定其 位置的系统称为单自由度振动系统。
• 在II区 当激振频率接近系统的固有频率时，若阻尼比 ξ很小，振幅可能增加很大，使系统产生共振 现象。显然在共振时减振系统起了助振作用， 在设计时应尽量避免。
• 在III区 当 f 时 ，2不f 论阻尼比ξ的大小，隔振系数均小 于1，i减振器0 只有处在这一区域才能起减振作 用。
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➢减振器的类型
动间， 的其 关强 系迫 为振动的振幅A与外1激4振 2动 的2 振幅Ai
A Ai 1 2 2 4 2 2
A——系统强迫振动的振幅； Ai——外激振动的振幅； ξ——阻尼比； γ——频率比，表示外激振动频率与系统固有 频率之比
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A Ai
1 4 2 2 1 2 2 4 2 2
1）当 fi 时 ，f0 γ→0，则
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➢机械环境的种类
• 周期性振动 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。 物体受重复交变力（激振力）作用即产 生振动，这时物体作周期性往复运动。
主要振源:发动机振动、电动机、风机 和泵产生的振动等等。
主要参数:振动幅度和振动频率。
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• 非周期性干扰 这是指机械力做非周期性扰动对电子产 品的作用。其特点是作用时间短，但加速 度大。 冲击和碰撞是一种不规则的瞬间外力作 用于电子产品的现象。如果这种外力随机 出现，作用时间极短，加速度大，称为冲 击。如这种外力具有重复性，作用时间较 冲击长且加速度不大，称为碰撞。