车载电子设备的抗振设计

　　引言

　　随着现代军事技术的飞速发展, 移动或车载装备也越来越普遍, 电子设备频繁地受到振动、冲击、碰撞等机械环境的损害, 这样就对车载电子设备的可靠性提出了越来越高的要求。电子设备在振动和冲击环境下造成的危害表现在以下两个方面:

　　a.设备在某个激振频率下发生振幅较大的共振;b.长期的振动和冲击, 易使电子设备产生疲劳破坏。

　　因而, 对车载电子设备的抗振动冲击问题应加以足够重视。车载电子设备的抗振设计主要采取下面两个措施:

　　a.加固设计。提高电子设备结构上的薄弱环节, 对薄弱环节进行加固, 提高设备的固有频率, 使其容许的冲击应力和疲劳极限高于其实际响应值, 保证电子设备的正常工作。b.采用隔振缓冲系统。对电子设备整机进行隔振缓冲设计, 使外部激励通过隔振缓冲系统的减弱后, 传递给设备的实际作用力, 小于设备的许用值。

　　1 电子设备的加固设计

　　电子设备的加固设计应遵循层次结构和二倍频规则。如: 电子设备机柜, 机架为主层次结构, 插箱为次层结构, 则安装在插箱内的印制板、电源模块等设备则为第三层次结构,按线性系统振动理论, 下层次结构的一阶固有频率与其安装的上层次的一阶固有频率的比值β=fi+1/fi≥2, 则其基础的激振力不放大, 此时可将这两个层次结构视为刚性连接。这就是倍频法则, 在此情况下各层次结构可保证不发[CM(22)生局部共振。但实际上实现所有层次结 构 频 率 比 β≥2 在 工 程 上 很 难 , 一 般 取β≥1.5。此时, 局部共振的放大因子 λ 必须满足 λ≤3 的要求。下面分别讨论这几个层次的刚性设计。

　　1.1 机柜的刚性设计。

　　机柜是设备的承载体, 一般包括上下围框和与之相联的四根立柱, 立柱一般有铝型材立柱和钢型材及钢板折弯等形式, 各分机通过钢质导轨与机架相连。可见, 机架立柱的刚性好坏直接影响到机架的刚强度大小, 首先选择合理的截面形状和尺寸, 从材料力学知道, 构件的材料一定时, 则抗扭刚度, 抗弯刚度取决于构件的截面形状和尺寸, 同等截面积的情况下, 空心截面立柱的刚度几十倍于实心立柱的刚度, 另外, 增加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, 提高机柜各部分的连接刚度, 一般车载机柜立柱与上下围框采用螺栓联接, 只是同等焊接连接效果的 1/3,为了提高机柜的联接刚度, 应加强左、右侧板、面板与框架的连接刚度。侧板应有加强筋, 螺钉的直径、数量、布局方式应有利于结构加强。