電子產品緩沖防振設計

日期:2018-05-26 / 人氣: / 來源:www.colemanluck.com

振動對電子產品的主要損害:

因振動產生共振而使電子產品的振幅越來越大,最后超過電子產品的極限加速度而破壞;

振動、沖擊加速度雖然未超過電子產品所承受的極限加速度值,但由于長期振動、沖擊的結果而使電子產品因疲勞而破壞ag娱乐棋牌。

為了保證電子產品的可靠性ag娱乐棋牌,使其適應各種振動和沖擊環境,一般可采取以下防振設計技術措施:

印制電路板及元器件

印制電路板上的導熱條不僅是起熱傳導作用,同時也有加強印制電路板的作用。有時為了進一步提高其防振ag娱乐棋牌、抗沖擊能力,在印制電路板背面中間加裝橫向加強筋,以提高印制電路板自身的整體剛度,減小印制電路板在振動ag娱乐棋牌、沖擊條件下的彎曲。另外,若采用模塊化結構形式ag娱乐棋牌,印制電路板分別用緊固件固定在各模塊盒體上,其緩沖防振能力會得到進一步加強。

元器件在印制電路板上的安裝和布置在滿足電性能和散熱要求的前提下,還應考慮抗振動、沖擊的要求ag娱乐棋牌。不同的元器件承受振動、沖擊的能力是不同的,概括地講:其耐振動ag娱乐棋牌、沖擊能力取決于元器件自身尺寸、印制板的固有頻率、外界作用力的大小、安裝方法ag娱乐棋牌、安裝位置和焊接質量等ag娱乐棋牌。處在印制電路板中間位置的元器件在應力作用下產生的位移最大(指兩端固定的印制電路板),所以,耐振動ag娱乐棋牌、沖擊性能差的元器件盡量靠近印制電路板兩端支架ag娱乐棋牌,即撓度最小位置ag娱乐棋牌。安裝時,元器件跨騎在導熱條上,同時在元器件和導熱條之間涂導熱脂,這樣既起到導熱作用又起到緩沖防振作用,大體積元器件用導熱硅膠固定ag娱乐棋牌,必要時對個別抗振性能差的元器件局部灌封ag娱乐棋牌。大部分元器件直接焊接于印制電路板上ag娱乐棋牌,需改寫的可編程芯片插座采用插拔力很強的圓孔插座,以保證其接觸可靠。

機芯的緩沖防振

機芯由支撐個多個功能模塊組成,各模塊又由印制電路板和盒體組成,機芯又和機箱模塊連接在一起,因而,他們所構成的振動系統是相當復雜的,每個模塊和支撐架都有各自的振動特性ag娱乐棋牌,兩個結構件裝配在一起又會呈現第三振動特性,組裝方式不同其振動特性也各異。為了防止上述現象產生,必須采用倍頻定律ag娱乐棋牌,倍頻定律指出:在串聯的彈簧-質量系統中ag娱乐棋牌,任何一組彈簧-質量系統的固有頻率至少是前一組彈簧-質量系統固有頻率的兩倍ag娱乐棋牌,例如,假設機箱模塊的固有頻率是100Hz,那么機芯的固有頻率應該在200Hz以上,才能防止因機芯的共振放大從而引起機箱模塊發生共振。為達到上述要求,可采用以下兩種緩沖防振措施:一是增加機芯剛度;二是用機械方法加大機芯邊緣與支承界面之間的接觸壓力。

專用緩沖防振模塊

橡膠模塊和金屬彈簧在專用隔振和緩沖模塊電子產品設計中被經常采用。

橡膠模塊的特點如下:

電子產品防振橡膠

  • 取型和制造比較方便,根據需要可隨意選擇三個互相垂直方向上的剛度,改變橡膠的內部構造,可以大幅度改變其剛度ag娱乐棋牌;
  • 橡膠自身具有較大的阻尼ag娱乐棋牌,對高頻振動(50~60Hz以上)的能量吸收有顯著效果;
  • 阻尼比隨橡膠硬度的增大而增加。長時間處于共振狀態時ag娱乐棋牌,橡膠會發生蠕變而使阻尼失效,故橡膠模塊適合于偶發共振情況,也適合于靜位移小而瞬時位移可能很大的沖擊。
  • 在動載荷下的彈性模量比在靜載荷下的大,兩者比值一般在1~2之間。隨著硬度的增加以及頻率的升高,動態彈性模量也會變大;
  • 天然橡膠的性質受環境條件影響大,當溫度低至-50~-60℃時,橡膠硬度顯著增加,失去隔振作用;當溫度高于+60℃,表面產生裂紋并逐漸加深ag娱乐棋牌ag娱乐棋牌,最后失去強度。此外,天然橡膠耐油性差,對酸、臭氧和光等的反應敏感,容易老化,故天然橡膠制作的模塊要定期更換ag娱乐棋牌。

金屬彈簧的特點如下:

電子產品緩沖彈簧

  • 材料的性能穩定,對環境條件反應不敏感ag娱乐棋牌,可在油污、高低溫等惡劣環境下工作ag娱乐棋牌,不易老化ag娱乐棋牌;
  • 動剛度和靜剛度基本相同ag娱乐棋牌,而且剛度的取值范圍很大ag娱乐棋牌,故適用于靜態位移要求較大的隔振;彈簧不但能做得很柔軟(小于2Hz),亦能做得非常硬ag娱乐棋牌。當工作應力低于屈服應力時,彈簧不會產生蠕變。但是ag娱乐棋牌,應力超過屈服應力時,即使是瞬時,也會使彈簧產生永久變形,因此使用時應保證動態應力不超過彈性極限ag娱乐棋牌;
  • 材料自身幾乎無阻尼,容易傳遞高頻振動,或者由于自激振動(例如在150~400Hz之間)而傳遞中頻振動。在經過共振區時,設備會產生過大的振幅,有時需要另加阻尼器、橡膠墊層和金屬絲網(作為摩擦元件ag娱乐棋牌,不承受載荷)等,以克服這一缺點;
  • 彈簧的設計與計算資料比較成熟,剛度可以制造得相當準確。金屬彈簧種類很多ag娱乐棋牌,如圓柱形彈簧、板形彈簧ag娱乐棋牌、圓錐形彈簧ag娱乐棋牌、盤形彈簧等,其中圓柱形彈簧應用最廣。

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作者:電子產品設計


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