抗震防震设计

机械振动的危害和抗振防振设计的原理

1机械振动的危害和抗振防振设计的原理

1.1机械振动对电子仪器造成的危害

（1）容易使电子元器件的结构部件因机械疲劳而损坏；

（2）使电器的开关或触头产生抖动，易产生误动作，引起测量误差大或测量失败；

（3）引起可调，可动部分产生机械位移或使紧固部分松动，从而破坏其正常工作。

1.2抗振防振设计的基本原理

为了使设备在外激振动下不受或少受影响，就要对设备采取抗振防振设计。一般采取使系统的粘性阻尼比>1，即式（5）中f>fc，就能得到良好效果。

2电子类教学仪器的抗振防振设计措施

振动的产生与仪器设备的基本结构，制造质量及配合精度密切相关，电气驱动元件自身的振动往往是造成整机振动的重要根源。防止机械振动的对策根本是要消除振动源，最大限度地降低电子元器件的自身振动，因此在设备的设计制造中应尽量选取低振动，低噪声的电气驱动元件。此外还要注意以下方面：

2.1抗振防振设备材料选择

（1）橡胶弹性材料。橡胶是一种高分子物质，具有很好的弹性，它的弹性是由于受力后体积发生形变的结果。由于容易成型，加工方便，具有较大阻尼而被较多使用。

（2）金属弹性材料。金属弹性材料主要以构成金属弹簧为主的抗振设备具有力学性能稳定，可以有较大变形量而减振抗振效果好。主要用于仪器设备重量相对较重，外界机械振动较强的环境中使用的电气设备。

（3）乳胶海棉。乳胶海棉刚度较低，阻尼大，富有弹性，应用乳胶海棉装置的抗振系统的自振频率一般在5Hz以下。由于它承载能力较小，容易老化，适于小型仪器的抗振防振。

（4）软木。采用软木的抗振系统的共振频率一般在20Hz以上。

2.2采取适当的防振设计

（1）在设计仪器的机箱部分时要针对不同仪器所工作的环境而选用合适的材料以便能抗振，保护机箱内元器件安全。在机械振动较大的工作环境中机箱材料要选用钢质等刚性材料。从材料力学知道，构件的材料一定时，则抗扭刚度取决于构件的截面形状和尺寸，所以对机箱材料板材要选择合理的截面形状和尺寸，增加机箱壁缘也可有效提高刚度，因此在满足结构要求，工艺性，重量指标的情况下，选择截面惯性矩较大的截面形状，是提高弯曲刚度的有效措施。其次，提高机箱各部分的连接刚度。

（2）加厚电路安装结构材料的强度（如电路PCB板），在满足强度的条件下，尽量选用刚性好质量轻的材料。

（3）注意元器件的安装位置。对于振动强烈的电子设备，电气控制部分最好独立安装。在无法独立安装时，应尽可能地远离振动源；以使振动的影响减小到最低限度。强度较大元器件可放在电路板中心，起加强筋的作用。元器件尽量分布在靠围框近的地方，尤其是对大

质量的器件。要尽量减少倒悬结构的安装，对倒悬的结构在其根部要强化支撑，以减少悬臂粱的影响。

（4）采取必要的减振措施。对于印制板电路进行加固设计，采用在印制板四周用压接装置固定，使印制板的固有频率提高，从而提高抗冲击，抗振动能力。对于印制板上的易损元器件采用柔性胶体材料固定处理。将电气元件或部件与振动机体的刚性连接改为柔性连接，即利用机械阻尼，把机械波最大限度地衰减，给电气元件加装防振弹簧，垫上防震垫圈等。

3防振设计实例

THPLC-2型可编程控制器模拟实验箱（天煌教仪）防振设计。该实验仪其主要振动源来自其电源部份和继电器，设计中主要采取了以下措施：（1）仪器机箱采用了2~3mm 厚度的钢质材料，在机箱下部设置四个具有很好弹性的橡胶垫。（2）将电源部份单独安装于实验箱的最下边，并且用角钢条将其单独固定。（3）印制线路板采用厚度1~2mm，质量很好的PCB板，在其上元器件布局合理，并在其CPU部份用钢条进行固定。（4）该仪器所有螺钉均加装绝缘圈和防振弹簧圈。

电子精密测量实验平台设计。电子精密测量实验平台使用在对于测量要求很高的环境中，该实验平台上放置各种测量仪器。

因此要提高电子类教学仪器设备的抗振性能，必须改进设备防振装置的动态特性，增强其刚性，按非刚体隔振理论进行设计。采用多种抗振方式，使施加在教学设备上的各种振动都能有效的给予抑制，防止电子设备因振动受损而产生误动作或测量失误，保证电子设备正常的工作。