抗振设计基础及要点

减振与缓冲基本原理
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：
1.增强设备及元器件的耐振动、耐冲击能力
材料选用和合理的结构设计来实现。如增加结构尺寸，提 高设备及元器件的强度与刚度，从而增强设备及元器件的 耐振动、耐冲击能力。
2.安装减振器来隔离振动与冲击对电子设备的影响
振动系统的组成
(5)安装导线的变形及位移，使其相对位置改变，引起电 感量和分布电容发生变化，使得电感电容的耦合发生变化； (6)机壳和基础变形，脆性材料断裂(如玻璃、陶瓷等)； (7)防潮和密封措施受到破坏； (8)吸汗和容焊处断开，锡膏屑掉落在电路中间而造成短 路故障； (9)螺钉松动甚至脱落，并撞击其他零部件，造成短路和 破坏。有些用来调整电气特性的螺钉受振后会产生偏移。
被动隔离是指在仪器设备与基础之间安装弹性支撑即减振 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，被动隔振对仪器设备采取隔离措施。 一般情况下，仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。
(2)隔离系数 图(b)是一质量为m、刚度为k、黏性阻尼系数为c的单自由 度振动系统(被动隔振)。 与图(a)相比，该系统多了一个阻尼器，阻尼器是指发生 变形时能产生能量消耗的装置。
抗振设计基础及要点
振动与冲击对电子设备的危害 减振与缓冲基本原理 电子设备抗振隔冲常规措施
振动与冲击对电子设备的危害
机械作用的分类
电子设备在使用和运输过程中，不可避免地收到振动、冲击 等机械力的作用，具体有一下四种类型：
1.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，并引起做 周期性的往复运动。 产生这一干扰的主要原因是：运载工具发动机的振动，例 如汽车、舰船、飞机、导弹等发动机工作时产生的强烈振 动；设备内部的发动机、风机、泵产生的振动等。 周期性振动的主要参数有振动幅值和振动频率。
上述四种机械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 备损坏或无法工作。 他们造成的破坏主要由两种形式。 其一是强度破坏，指设备在某一激振频率下产生振幅很大 的共振，因最终振动或冲击所引起的应力超过设备所能承 受的极限强度而导致破坏。 其二是疲劳破坏，指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。
碰撞和冲击的参数有波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持 续时间、碰撞次数。
3.离心加速度
指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。 例如，飞机在急剧转弯时，除受到振动、冲击等机械力作用 外，还受到离心加速度的作用。
离心力造成的破坏是严重的。 例如，具有电接触点的电器产品，如继电器、开关等，当 离心力作用方向恰好与电路接触点的开、合方向一致时， 若离心力大于电接触点的接触压力，接触将自动脱开或闭 合，造成系统误动作，信号中断或电气路线等故障。
机械振动是指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，质量的惯性力将引起电动机的产生上下 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，其组成有振动体m和弹性 体k，故又称为m-k系统，见下图所示。
减振原理
2.非周期性干扰—碰撞和冲击
指机械力作非周期性扰动时对设备的作用， 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 又分为： (1)碰撞，指设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的 一种冲击力，例如车辆在坑洼不平的道路上行驶，飞机的 降落、船舶的抛锚等，这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。
如空气阻尼、弹性体变形时的阻尼等，都会引起能量损失， 由于有能量消耗，上述振动很快就会停下来，这种可以及 时停歇的振动对电子设备的影响不大。
真正危害电子设备正常工作的是受到外部持续不停的机械 作用，因为这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，将这种 作用对设备的影响降到最小。
4.随ห้องสมุดไป่ตู้振动
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。
随机振动主要由外力的随机性引起。 例如，路面的凸凹不平使汽车产生随机运动，大气湍流使 机翼产生随机振动，波浪使船舶产生随机振动以及火箭点 火时由于燃烧不均匀引起部件的随机振动等。
减振就是通过在设备或器件上安装隔振装置，隔离或减少 他们与外界间的机械振动传递。 包括：主动隔振和被动隔振 (1)主动隔离与被动隔离 主动隔离是指在振动体与安装基础之间安装弹性支撑即减 振器，减少机器振动方向的传递量，使振动体的振动得以 有效的隔离。 一般情况下，风机、水泵、压缩机及冲床的隔振都是主动 隔振。
物体变形时的能量消耗多少用阻尼系数c来表示，c越大， 表明该物体变形时的能量消耗越多，反之就越少。
图(b)中的物体若没有阻尼作用，即阻尼系数c=0，就成为 图(a)的无阻尼单自由度振动。
只要碰一下(给一个初始能量)，根据能量守恒定理，由于 运动过程中没有能量损失，它将永远上下振动下去。
实际上，振动过程中不可能没有阻尼，即没有能量损失。
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，并碰 撞其他元器件而造成破坏； (2)振动引起弹性元件变形，使具有触点的元件(电位器、 波段开关、插头座)接触不良或开路； (3)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； (4)当零部件的固有频率和激振频率相同时，会产生共振；
(2)冲击，指设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经 常性、非重复性的冲击力，例如撞车或急刹车，舰船触礁， 炸弹爆炸，设备跌落，其特点是次数较少，不经常遇到但 加速度大，例如，舰船在一般环境条件下收到的加速度并 不大，但在炸弹或鱼雷爆炸时，它受到的冲击加速度可达 1000g ～ 5000g（g为重力加速度）。