振動沖擊的隔離

振動沖擊的隔離第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)機械環(huán)境第二節(jié)單自由度系統(tǒng)的振動第三節(jié)隔振和緩沖設計第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

電子產品在使用和運輸過程中所經(jīng)受的機械作用可分為兩類：

1）電子產品工作時運動造成的機械摩擦和磨損；

2）產品在運輸過程中和在工作時，受到外界的動力作用，雖然是隨機性地產生，但終將可能對產品造成嚴重破壞性后果。對電子產品構成影響和干擾的機械力通常統(tǒng)稱為機械環(huán)境。

第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月機械環(huán)境的種類周期性振動指機械力的周期性運動對設備產生的振動干擾，并引起設備作周期性往復運動。物體受重復交變力（激振力）作用即產生振動，這時物體作周期性往復運動。

主要振源:發(fā)動機振動、電動機、風機和泵產生的振動等等。主要參數(shù):振動幅度和振動頻率。第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月非周期性干擾這是指機械力做非周期性擾動對電子產品的作用。其特點是作用時間短，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品的現(xiàn)象。如果這種外力隨機出現(xiàn)，作用時間極短，加速度大，稱為沖擊。如這種外力具有重復性，作用時間較沖擊長且加速度不大，稱為碰撞。

第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月慣性力和離心力

慣性力是運載工具變速運動時所產生的加速度引起的。加速度越大，電子產品所承受的慣性力也越大。離心加速度是電子產品作旋轉或作曲線運動時所產生的加速度，離心加速度越大，電子產品所承受的離心力也越大。第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月單自由度系統(tǒng)的無阻尼自由振動單自由度振動系統(tǒng)機械振動是物體受交變力作用，在某一位置附近做往復運動。機械振動系統(tǒng)通常由質量、剛度和阻尼各元素組成。在任意瞬間僅需要一個坐標就可確定其位置的系統(tǒng)稱為單自由度振動系統(tǒng)。

第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月無阻尼自由振動

對于物體只能在一個方向上產生振動位移的系統(tǒng)，我們可用最典型而簡單的正弦振動曲線來描述其位移z與時間t的關系：第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月z和t的關系式為振動某一瞬時的速度為振動某一瞬時的加速度為最大加速度為在工程上對某一加速度常用相當于重力加速度g的多少倍來衡量

第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

振動系統(tǒng)的固有頻率

當彈性系統(tǒng)作自由振動時，其振動頻率只與系統(tǒng)本身的質量及彈簧的剛度有關，該頻率稱為彈性系統(tǒng)的固有頻率。

m—電子產品的質量

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)產生單位靜變形(或靜位移)所需的作用力。

第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月單自由度系統(tǒng)的阻尼振動

實際系統(tǒng)在運動中不可避免地存在阻力，隨著時間的延長，振動將逐漸衰減直至停止。振動中的阻力有各種形式，這些阻力在振動中統(tǒng)稱為阻尼。任何彈性系統(tǒng)在起振后，經(jīng)過一定時間，都要被逐漸衰減，這是因為阻尼總是存在的。且阻尼力越大，則振動衰減得越快。

第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月有阻尼的自由振動角頻率為：

ω1—有阻尼自由振動時的角頻率；

c—阻尼系數(shù)由上式看出：阻尼系數(shù)c越大，ω1越小。當c/(2m)=ω0時，ω1=0，這時振動將停止。我們把ω1=0時的c值稱為臨界阻尼系數(shù)，用c0表示。第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。對于某個確定的彈性系統(tǒng)，其阻尼比是確定的。

第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月單自由度系統(tǒng)的強迫振動

在實際中所見到的持續(xù)振動，是靠外來的激振力對彈性系統(tǒng)作功，即輸入能量以彌補阻尼所消耗的能量。這種在激振力作用下使系統(tǒng)產生的振動稱為有阻尼的強迫振動。第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

在激振力作用下，系統(tǒng)產生有阻尼的強迫振動，其強迫振動的振幅A與外激振動的振幅Ai間的關系為

A——系統(tǒng)強迫振動的振幅；

Ai——外激振動的振幅；

ξ——阻尼比；

γ——頻率比，表示外激振動頻率與系統(tǒng)固有頻率之比

第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1）當時，γ→0，則2）當時，γ<1，則3）當時，γ=1，如果ξ越小，則當ξ→0時，則A→∞，系統(tǒng)產生共振現(xiàn)象4）當時，，則5）當時，，則6）當時，，則

第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月

減振的基本原理

采取措施將被干擾對象與振源進行隔離，使振源傳遞給被干擾對象的振動得以減弱甚至消除。這種將被干擾對象與振源進行隔離的方法稱為隔振。當機器或產品本身是振源時，將其與支撐基礎隔離開，以減少它對基礎的影響，稱為主動隔振。如果振源來自基礎運動，將產品與基礎隔離，以減少對產品的影響，稱為被動隔振。

第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月通過以上的分析已知，只有當時，強迫振動系統(tǒng)的振幅才能小于外激力的振幅，從而起到減振的作用。電子產品的隔振通常屬于被動隔振。在電子產品上安裝減振器，使其構成彈性系統(tǒng)，從要求系統(tǒng)減低或隔離振動的需要出發(fā)，使，就能得到良好的減振效果。

第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月在I區(qū)

當激振頻率比減振系統(tǒng)的固有頻率小很多時，沒有必要裝減振器。在II區(qū)當激振頻率接近系統(tǒng)的固有頻率時，若阻尼比ξ很小，振幅可能增加很大，使系統(tǒng)產生共振現(xiàn)象。顯然在共振時減振系統(tǒng)起了助振作用，在設計時應盡量避免。在III區(qū)當時，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20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月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，對高頻振動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）橡膠的動剛度比靜剛度大；

5）天然橡膠的性質受環(huán)境條件影響大。

第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬彈簧減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）動剛度和靜剛度基本相同；

3）材料自身幾乎無阻尼；第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月減振器設計和選用

設計、選用的原則

1）根據(jù)對隔振系統(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：結構緊湊、材料適宜、形狀合理、尺寸盡量小以及隔振效率高。

第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月橡膠減振器的選用原則：

1）由電子產品的使用場合及運載工具，可以明確其所承受機械因素的性質和大小，如振動頻率、加速度和沖擊加速度等。

2）由電子產品的使用溫度條件，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，并確定支承點數(shù)量。

第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬彈簧減振器的設計對環(huán)境條件反應不敏感，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。缺點是阻尼比很小，因此必要時還應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27頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月隔振系統(tǒng)的設計

當電子產品采用減振器，通常將產品與減振器所組成的力學模型看作是一個單質體多自由度隔振系統(tǒng)。設計資料：產品的物理數(shù)據(jù)環(huán)境條件