最新電子產(chǎn)品振動(dòng)沖擊設(shè)計(jì)資料

1、精品文檔前言任何產(chǎn)品都處于一定的環(huán)境之中，在一定的環(huán)境條件下使用、運(yùn)輸和貯存。 因此都逃脫不了這些環(huán)境的影響。 特別惡劣的條件下工作的產(chǎn)品更是如此。 產(chǎn)品 環(huán)境適應(yīng)性水平高低的源頭是環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)， 因此要研制出一個(gè)環(huán)境適應(yīng)性好 的產(chǎn)品，首先抓的是環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)奠定了產(chǎn)品的固有環(huán)境適應(yīng)性。（一）電子產(chǎn)品振動(dòng)沖擊設(shè)計(jì)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)兩大標(biāo)準(zhǔn)體系 ：1、民（商用）標(biāo)準(zhǔn)體系 - （國際電工委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)體系 當(dāng)今國內(nèi)外在環(huán)境適應(yīng)性規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)上有許多標(biāo)準(zhǔn)和方法 , 但歸納起來為二 大體系：一類是以 IEC（國際電工委員會(huì)）為主體的國際通用的民用 （ 商用 ） 產(chǎn)品的 環(huán)境適應(yīng)性規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系 ,它是國際

2、貿(mào)易中民用 （ 商用） 產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性水 平要求的共同語言、 統(tǒng)一準(zhǔn)則， 它是以歐洲資本主義國家為主導(dǎo)制訂的， 可以說 它是歐洲資本主義國家環(huán)境適應(yīng)性現(xiàn)狀和水平的反映。我國自 80 年代開始采用等效或等同的方法先后將 TC50（環(huán)境試驗(yàn)）、 TC75（環(huán) 境條件）制訂（轉(zhuǎn)化）成環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)國標(biāo)（ GB/T2423系列標(biāo)準(zhǔn)）與環(huán)境適 應(yīng)性條件國標(biāo)（ GB/T4798系列標(biāo)準(zhǔn)）。國標(biāo)與 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)是：環(huán)境適應(yīng)性 條件系列化、模擬試驗(yàn)方法（程序）經(jīng)典、試驗(yàn)再現(xiàn)性高、不確定度好。 2、軍標(biāo)體系另一類是軍用產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系， 最有代表性為美國的 MIL 標(biāo)準(zhǔn)和英國國防部 07-

3、55 標(biāo)準(zhǔn)。我國自 80 年代開始采用等效或等同的方法先后 將相同專業(yè)的美國 MIL 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為我國軍標(biāo)，美國軍標(biāo)的特點(diǎn)是工程應(yīng)用性好， 特別是標(biāo)準(zhǔn)中的環(huán)境條件要求來自同類產(chǎn)品的平臺(tái)環(huán)境條件。（二）環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計(jì)內(nèi)容電子設(shè)備在運(yùn)輸、 儲(chǔ)存和使用過程中要經(jīng)受到多種多樣的、 錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境 條件。按對(duì)影響產(chǎn)品的環(huán)境因素來分，有下面幾種環(huán)境因素： 氣候條件；機(jī)械條件；生物條件；輻射條件；化學(xué)活性物質(zhì)； 機(jī)械活性物質(zhì)。1、按對(duì)環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)專業(yè)可分為：耐高低溫設(shè)計(jì)； 防潮設(shè)計(jì)； 抗振與緩沖設(shè)計(jì) 防生物侵害設(shè)計(jì)； 防腐蝕設(shè)計(jì)； 防塵、 防雨（ 水） 設(shè)計(jì)； 防太陽輻射設(shè)計(jì)。2、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)步驟（1）

4、確定產(chǎn)品壽命期的環(huán)境剖面（2）明確產(chǎn)品的平臺(tái)環(huán)境條件 精品文檔精品文檔 （3）制訂環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（4）環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)輸入驗(yàn)證（5）環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)評(píng)審（三）設(shè)計(jì)方法 任何電子產(chǎn)品都是有眾多的元器件、模塊、組件、單元等組成，無論它們是 大是小，都是要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將其安裝起來， 才能形成所需的功能和性能。 對(duì)此 就需解決三個(gè)問題。其一：選用符合抗振緩沖要求的元器件、模塊、組件、單元 其二：進(jìn)行抗振緩沖擊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 其三：采用符合抗振緩沖擊要求的安裝工藝1、采用符合抗振緩沖要求的結(jié)構(gòu)與工藝a、材料的選用對(duì)抗振緩沖而言 , 材料的選用除考慮靜態(tài)應(yīng)力外 , 更主要根據(jù)振動(dòng)與沖擊對(duì) 結(jié)構(gòu)及支撐所產(chǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)

5、力和動(dòng)態(tài)變形來考慮， 若所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)力和動(dòng)態(tài)變形 在材料允許的安全工作應(yīng)力范圍， 則不需特別設(shè)計(jì)，若超過則要采取措施， 例如： 加強(qiáng)、減低慣性矩與彎曲矩效應(yīng)、 或者更進(jìn)一步的加上支撐構(gòu)件。 假如這些方法還不能將應(yīng)力減低至安全要求以下，更進(jìn)一步的辦法是減低應(yīng)力的方法是采用減b、緊固件的選用對(duì)要經(jīng)受振動(dòng)與沖擊的緊固件， 不能單考慮靜態(tài)安裝。 更主要的是考慮動(dòng)態(tài) 強(qiáng)度。c、元器件的安裝從國內(nèi)外元器件失效分析資料表明， 有近一半元器件失效并非由于元器件本身固 有質(zhì)量不高，而是由于使用者對(duì)元器件選擇不當(dāng)或缺乏抗振緩沖安裝知識(shí)造成的1 振動(dòng)與沖擊對(duì)元器件的影響振動(dòng)與沖擊對(duì)元器件的影響主要表現(xiàn)在三方面：（

6、a）振動(dòng)沖擊的作用力超過了元器件的極限承受能力；（b）由于設(shè)計(jì)不當(dāng)引起共振，造成元器件過高的響應(yīng)而導(dǎo)損傷；（c）疲勞損壞，即雖然振動(dòng)和沖擊加速度未超過極限值， 但在長(zhǎng)時(shí)間的作用下， 產(chǎn)品及其元器件，零部件因疲勞作用而降低了強(qiáng)度，最后導(dǎo)致?lián)p壞。不同的電子元器件對(duì)耐沖擊振動(dòng)性能是不一樣，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師應(yīng)充分了解精品文檔精品文檔2 安裝方式、方法及位置 元器件的抗振動(dòng)與沖擊的強(qiáng)度隨安裝方式、方法及位置不同而有很大差別， 在電子設(shè)備的初步設(shè)計(jì)階段， 就應(yīng)當(dāng)明確振動(dòng)與沖擊的要求， 以便合理的確定電 路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案， 選擇合適的電子元器件 （包括了解和計(jì)算元器件的固有頻率 等）及其安裝方法，正確確定機(jī)械結(jié)構(gòu)

7、的強(qiáng)度、剛性、質(zhì)量分布和阻尼大小等。1）分離元器件的安裝 元器件臥式安裝 元器件臥式安裝可以提高其固有頻率，臥裝抗振能力強(qiáng)，為提高抗振 與緩沖能力，臥裝可緊貼安裝板，也可墊上橡皮、塑料、纖維、毛氈安裝等；還 可用環(huán)氧樹脂固定。 對(duì)于小型電阻、 電容器盡可能臥裝， 并在元器件與底版間填 充橡皮或用硅橡膠封裝分離元器件的安裝 - 元器件豎直安裝方式 元器件豎直安裝方式 有些小型設(shè)備為了充分利用空間，提高組裝密度，如彈載設(shè)備，多采 用豎直安裝方式， 用這種安裝方式， 抗振與緩沖能力比緊貼印制板臥式安裝要差 許多，若用于惡劣環(huán)境條件，必須采用固定措施，為了提高其抗振能力，立裝應(yīng) 盡量剪短引線。（1）分

8、離元器件的安裝 - 元器件價(jià)加固安裝 元器件價(jià)加固用固封材料固封將元器件部分或全部固封起來，例如環(huán)氧樹脂、硅膠 等，可以較大的提高元器件抗振動(dòng)與沖擊的能力晶體管的安裝 功率晶體管一般采用立裝，為了提高其本身能抗沖擊和振動(dòng)能力，可以 臥裝、倒裝，并用彈簧夾、護(hù)圈或粘膠（如硅膠、環(huán)氧樹脂）固定在印刷板上。 大功率晶體管應(yīng)與散熱器一起用螺栓固定在底板或機(jī)殼上。精品文檔精品文檔（2）集成電路、半導(dǎo)體器件的安裝（a）失效率低又無需調(diào)整的集成電路，應(yīng)直接焊在印制板上，這樣不僅 抗振性能好，而且減少了接插件，提高了整機(jī)可靠性。（b）需要經(jīng)常調(diào)整的模擬電路，在調(diào)整中容易損壞的，可以采用插座， 如用于惡劣環(huán)境條

9、件中，應(yīng)用適當(dāng)?shù)卣忱?，避免振?dòng)時(shí)脫落。（c）集成電路元件，一定要注意貼面安裝，降低集成電路的安裝高度， 安裝高度應(yīng)控制在 79 之內(nèi)。（d）對(duì)于不同的半導(dǎo)體器件，安裝方法應(yīng)不同，對(duì)于帶插座的晶體管和 集成電路應(yīng)壓上護(hù)圈， 護(hù)圈用螺拴緊固在底座上。 對(duì)于有焊接引線的晶體管， 可 以采取臥裝，專用彈簧夾，護(hù)夾、護(hù)圈或涂料（如硅橡膠）固定在印制板上。（3）其它元件的安裝 - 大質(zhì)量元器件安裝（a）重量大于 15g 的元器件，對(duì)大的電阻、電容器則需用附加緊固裝置。 變壓器、繼電器、電位器、晶體等；較重的元器件應(yīng)盡量靠近支架安裝；并盡量 安裝在較低的部位， 變壓器應(yīng)盡量安裝在產(chǎn)品的底層， 利用變壓器鐵心

10、的穿心螺 栓將框架和鐵心牢固地固定在底板上，其螺栓應(yīng)有防松裝置。（b）對(duì)活動(dòng)裝置，如接插件、組合件、門等應(yīng)有可靠的緊固裝置； 4）引線要求（c）盡量將幾根導(dǎo)線編扎在一起， 并用線夾作分段固定， 以提高其固有頻率， 降低振動(dòng)的慣性力， 提高抗沖擊振動(dòng)能力。 但單線連接有時(shí)是不可避免的， 這時(shí) 使用多股導(dǎo)線比單股硬導(dǎo)線好， 跳線不能過緊也不能過松。 若過緊， 在振動(dòng)時(shí)由 于沒有緩沖而易造成脫焊或拉斷。 為提高離散的的電器元件的安裝剛性， 盡量縮 短引線的長(zhǎng)度，注意貼面的焊接，并用環(huán)氧樹脂膠或聚氨脂膠點(diǎn)封在安裝板上。 為避免電阻器和電容器諧振， 在安裝時(shí)一般采取用剪短引線來提高其固有頻率使 之遠(yuǎn)離干

11、擾頻譜。（5）襯墊與距離（ d）安裝因振動(dòng)易損壞的元件時(shí)， 如陶瓷等較脆元件及其他較脆弱的元件和 金屬件聯(lián)接時(shí)， 應(yīng)有減振裝置，與金屬件連接時(shí)，要墊上橡皮，塑膠、毛毯等 減震襯墊材料；（ e） 元器件之間應(yīng)有足夠的距離，以免振動(dòng)時(shí)發(fā)生短路或互相磨擦致?lián)p；（6）冗余與制動(dòng)裝置（f ）可調(diào)元件如電位器等應(yīng)有緊固措施；即所有調(diào)諧元件應(yīng)有固定制動(dòng)裝 置，使調(diào)諧元器件在振動(dòng)和沖擊時(shí)不會(huì)自行移動(dòng)。（g）繼電器類元件的安裝，應(yīng)使觸點(diǎn)的動(dòng)作方向，盡量不要同振動(dòng)方向一 致，如有必要，可安裝兩個(gè)互相垂直的繼電器并聯(lián)使用，以防止縱向、橫向振動(dòng) 失效, 即采用冗余設(shè)計(jì)；（h）質(zhì)量較大、有一定懸臂的器件應(yīng)加機(jī)械固定或用

12、膠灌封，以免其局部 共振引起電氣焊點(diǎn)受力較大而斷裂拉開。（i ）對(duì)于插接式的元器件，其縱軸方向應(yīng)與振動(dòng)沖擊方向一致，同時(shí)，應(yīng) 加設(shè)蓋帽或管罩壓緊防止振動(dòng)與沖擊過程中的松動(dòng)。（7）加固安裝（j ）質(zhì)量較大、有一定懸臂的器件應(yīng)加機(jī)械固定或用膠灌封，以免其局部 共振引起電氣焊點(diǎn)受力較大而斷裂拉開。精品文檔精品文檔(k)對(duì)于插接式的元器件，其縱軸方向應(yīng)與振動(dòng)沖擊方向一致，同時(shí)，應(yīng) 加設(shè)蓋帽或管罩壓緊防止振動(dòng)與沖擊過程中的松動(dòng)。4 印制 電路板設(shè)計(jì)印制電路板較薄，易于彎曲，所以印制板應(yīng)盡量采用小板結(jié)構(gòu)，電路板最 佳形狀為矩形，長(zhǎng)寬比為 32 或 43。電路板面尺寸大于 200x150mm時(shí)應(yīng)考 慮電路板

13、所受的機(jī)械強(qiáng)度， 即尺寸較大的應(yīng)有中間加強(qiáng)措施。 印制板四周邊應(yīng)盡 量無自由邊，以提高印制組件的固有頻率，避免低頻諧振。 (a)印制電路板上元器件的安裝位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于 2mm。焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊，受到振動(dòng) 與沖擊后會(huì)產(chǎn)生接觸不良。焊盤外徑 D一般不小于 (d+1.2)mm，其中 d 為引線孔 徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取 (d+1.0)mm。 印制電路板上元器件的安裝重量超過 15g 的元器件、或每一引頭重量 超過 7 克及直徑超過 1.3 厘時(shí)應(yīng)夾 緊或用其它方法固定在印制電路板上，然后焊接，以防止振動(dòng)而引起疲勞

14、斷裂。印制電路板上元器件的安裝還可見上面有關(guān)元器件、集成電路、半導(dǎo)體器 件的安裝等的安裝要求。印制電路板緩沖設(shè)計(jì)只要要考慮兩個(gè)方面問題，一是印制電路板的尺寸， 二是印制電路板安裝固定方式。印制電路板尺寸印制電路板尺寸越大，其諧振頻率就越低，防振特性也越差。如板面尺寸過 大，必須對(duì)其進(jìn)行加固設(shè)計(jì)， 如增設(shè)肋條并將大而中的元器件盡可能安置在印制 電路板的近固定端，以提高裝配板固有頻率，增加防振能力。但也并非尺寸越小越好，還要兼顧其它特性，進(jìn)行權(quán)衡設(shè)計(jì)，如果印制電 路板尺寸過小，不能安裝下整個(gè)完整電路，對(duì)裝調(diào)會(huì)帶來困難，不便維修更換。 同時(shí)，還會(huì)增加板數(shù)和接插件， 從而減低印制電路板的抗振緩沖性能，