振動(dòng)沖擊的隔離

振動(dòng)沖擊的隔離第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一節(jié)機(jī)械環(huán)境第二節(jié)單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)第三節(jié)隔振和緩沖設(shè)計(jì)第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三

電子產(chǎn)品在使用和運(yùn)輸過程中所經(jīng)受的機(jī)械作用可分為兩類：

1）電子產(chǎn)品工作時(shí)運(yùn)動(dòng)造成的機(jī)械摩擦和磨損；

2）產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中和在工作時(shí)，受到外界的動(dòng)力作用，雖然是隨機(jī)性地產(chǎn)生，但終將可能對(duì)產(chǎn)品造成嚴(yán)重破壞性后果。對(duì)電子產(chǎn)品構(gòu)成影響和干擾的機(jī)械力通常統(tǒng)稱為機(jī)械環(huán)境。

第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三機(jī)械環(huán)境的種類周期性振動(dòng)指機(jī)械力的周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)干擾，并引起設(shè)備作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。物體受重復(fù)交變力（激振力）作用即產(chǎn)生振動(dòng)，這時(shí)物體作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

主要振源:發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)和泵產(chǎn)生的振動(dòng)等等。主要參數(shù):振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率。第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三非周期性干擾這是指機(jī)械力做非周期性擾動(dòng)對(duì)電子產(chǎn)品的作用。其特點(diǎn)是作用時(shí)間短，但加速度大。沖擊和碰撞是一種不規(guī)則的瞬間外力作用于電子產(chǎn)品的現(xiàn)象。如果這種外力隨機(jī)出現(xiàn)，作用時(shí)間極短，加速度大，稱為沖擊。如這種外力具有重復(fù)性，作用時(shí)間較沖擊長(zhǎng)且加速度不大，稱為碰撞。

第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三慣性力和離心力

慣性力是運(yùn)載工具變速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的加速度引起的。加速度越大，電子產(chǎn)品所承受的慣性力也越大。離心加速度是電子產(chǎn)品作旋轉(zhuǎn)或作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的加速度，離心加速度越大，電子產(chǎn)品所承受的離心力也越大。第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三單自由度系統(tǒng)的無阻尼自由振動(dòng)單自由度振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)是物體受交變力作用，在某一位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)通常由質(zhì)量、剛度和阻尼各元素組成。在任意瞬間僅需要一個(gè)坐標(biāo)就可確定其位置的系統(tǒng)稱為單自由度振動(dòng)系統(tǒng)。

第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三無阻尼自由振動(dòng)

對(duì)于物體只能在一個(gè)方向上產(chǎn)生振動(dòng)位移的系統(tǒng)，我們可用最典型而簡(jiǎn)單的正弦振動(dòng)曲線來描述其位移z與時(shí)間t的關(guān)系：第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三z和t的關(guān)系式為振動(dòng)某一瞬時(shí)的速度為振動(dòng)某一瞬時(shí)的加速度為最大加速度為在工程上對(duì)某一加速度常用相當(dāng)于重力加速度g的多少倍來衡量

第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三

振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率

當(dāng)彈性系統(tǒng)作自由振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率只與系統(tǒng)本身的質(zhì)量及彈簧的剛度有關(guān)，該頻率稱為彈性系統(tǒng)的固有頻率。

m—電子產(chǎn)品的質(zhì)量

K—彈性元件的剛度系數(shù)(N/m)，也稱為靜剛度。其定義為:使系統(tǒng)產(chǎn)生單位靜變形(或靜位移)所需的作用力。

第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三單自由度系統(tǒng)的阻尼振動(dòng)

實(shí)際系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中不可避免地存在阻力，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，振動(dòng)將逐漸衰減直至停止。振動(dòng)中的阻力有各種形式，這些阻力在振動(dòng)中統(tǒng)稱為阻尼。任何彈性系統(tǒng)在起振后，經(jīng)過一定時(shí)間，都要被逐漸衰減，這是因?yàn)樽枘峥偸谴嬖诘?。且阻尼力越大，則振動(dòng)衰減得越快。

第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三有阻尼的自由振動(dòng)角頻率為：

ω1—有阻尼自由振動(dòng)時(shí)的角頻率；

c—阻尼系數(shù)由上式看出：阻尼系數(shù)c越大，ω1越小。當(dāng)c/(2m)=ω0時(shí)，ω1=0，這時(shí)振動(dòng)將停止。我們把ω1=0時(shí)的c值稱為臨界阻尼系數(shù)，用c0表示。第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三

阻尼比

一切彈性系統(tǒng)的阻尼系數(shù)c都介于0~c0之間。將c與c0之比定義為阻尼比ξ

ξ=c/c0

ξ表示彈性系統(tǒng)的阻尼情況。

ξ值越近于1表示阻尼作用越強(qiáng)。對(duì)于某個(gè)確定的彈性系統(tǒng)，其阻尼比是確定的。

第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)

在實(shí)際中所見到的持續(xù)振動(dòng)，是靠外來的激振力對(duì)彈性系統(tǒng)作功，即輸入能量以彌補(bǔ)阻尼所消耗的能量。這種在激振力作用下使系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)稱為有阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng)。第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三

在激振力作用下，系統(tǒng)產(chǎn)生有阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng)，其強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅A與外激振動(dòng)的振幅Ai間的關(guān)系為

A——系統(tǒng)強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅；

Ai——外激振動(dòng)的振幅；

ξ——阻尼比；

γ——頻率比，表示外激振動(dòng)頻率與系統(tǒng)固有頻率之比

第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三1）當(dāng)時(shí)，γ→0，則2）當(dāng)時(shí)，γ<1，則3）當(dāng)時(shí)，γ=1，如果ξ越小，則當(dāng)ξ→0時(shí)，則A→∞，系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象4）當(dāng)時(shí)，，則5）當(dāng)時(shí)，，則6）當(dāng)時(shí)，，則

第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三

減振的基本原理

采取措施將被干擾對(duì)象與振源進(jìn)行隔離，使振源傳遞給被干擾對(duì)象的振動(dòng)得以減弱甚至消除。這種將被干擾對(duì)象與振源進(jìn)行隔離的方法稱為隔振。當(dāng)機(jī)器或產(chǎn)品本身是振源時(shí)，將其與支撐基礎(chǔ)隔離開，以減少它對(duì)基礎(chǔ)的影響，稱為主動(dòng)隔振。如果振源來自基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)，將產(chǎn)品與基礎(chǔ)隔離，以減少對(duì)產(chǎn)品的影響，稱為被動(dòng)隔振。

第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三通過以上的分析已知，只有當(dāng)時(shí)，強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)的振幅才能小于外激力的振幅，從而起到減振的作用。電子產(chǎn)品的隔振通常屬于被動(dòng)隔振。在電子產(chǎn)品上安裝減振器，使其構(gòu)成彈性系統(tǒng)，從要求系統(tǒng)減低或隔離振動(dòng)的需要出發(fā)，使，就能得到良好的減振效果。

第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三在I區(qū)

當(dāng)激振頻率比減振系統(tǒng)的固有頻率小很多時(shí)，沒有必要裝減振器。在II區(qū)當(dāng)激振頻率接近系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，若阻尼比ξ很小，振幅可能增加很大，使系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。顯然在共振時(shí)減振系統(tǒng)起了助振作用，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。在III區(qū)當(dāng)時(shí)，不論阻尼比ξ的大小，隔振系數(shù)均小于1，減振器只有處在這一區(qū)域才能起減振作用。第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三減振器的類型橡膠減振器

以橡膠作為減振器的彈性元件，以金屬作為支撐骨架，也稱為橡膠-金屬減振器。

1）取型和制造比較方便；

2）具有較大的阻尼，對(duì)高頻振動(dòng)的能量吸收有顯著效果；

3）阻尼比隨橡膠硬度的增大而增加；

4）橡膠的動(dòng)剛度比靜剛度大；

5）天然橡膠的性質(zhì)受環(huán)境條件影響大。

第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三金屬?gòu)椈蓽p振器用彈簧鋼板或鋼絲繞制制成彈簧而制成的，常用的彈簧有圓柱形彈簧和圓錐形彈簧，是以金屬作為彈性材料的減振器。

1）材料的性能穩(wěn)定；

2）動(dòng)剛度和靜剛度基本相同；

3）材料自身幾乎無阻尼；第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三減振器設(shè)計(jì)和選用

設(shè)計(jì)、選用的原則

1）根據(jù)對(duì)隔振系統(tǒng)固有頻率和減振器剛度的要求，決定減振器的形狀和幾何尺寸。

2）根據(jù)對(duì)系統(tǒng)通過共振區(qū)的振幅要求，決定阻尼系數(shù)或阻尼比。

3）根據(jù)隔振系統(tǒng)所處的環(huán)境和使用期限，選取彈性元件的材料以及阻尼材料。

一般原則是：結(jié)構(gòu)緊湊、材料適宜、形狀合理、尺寸盡量小以及隔振效率高。

第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三橡膠減振器的選用原則：

1）由電子產(chǎn)品的使用場(chǎng)合及運(yùn)載工具，可以明確其所承受機(jī)械因素的性質(zhì)和大小，如振動(dòng)頻率、加速度和沖擊加速度等。

2）由電子產(chǎn)品的使用溫度條件，可以明確所需減振器的工作條件。如一般橡膠減振器的工作溫度為一40～80℃。過冷橡膠硬化，過熱則橡膠軟化。

3）由電子產(chǎn)品的外形、尺寸、重量和重心位置等，可以決定布置減振器的位置，并確定支承點(diǎn)數(shù)量。

第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三金屬?gòu)椈蓽p振器的設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境條件反應(yīng)不敏感，適用于惡劣環(huán)境，如高溫、高寒和油污等；工作性能穩(wěn)定，不易老化；剛度變化范圍寬，不但能做得非常柔軟，亦能做得非常鋼硬。缺點(diǎn)是阻尼比很小，因此必要時(shí)還應(yīng)另加阻尼器或在金屬減振器中加入橡膠墊層、金屬絲網(wǎng)等。

第二十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

當(dāng)電子產(chǎn)品采用減振器，通常將產(chǎn)品與減振器所組成的力學(xué)模型看作是一個(gè)單質(zhì)體多自由度隔振系統(tǒng)。設(shè)計(jì)資料：產(chǎn)品的物理數(shù)據(jù)環(huán)境條件減振