tan

G co s
拉伸损耗因子，剪切损耗因子 图表示振动时材料的能量关系，损耗因子表征阻尼能与最大弹性变形 能之比，反映了材料耗散振动能量的能力，阻尼越大，损耗因子越大
4
阻尼减振技术
阻尼减振基本原理
结构阻尼：材料运动中存在内摩擦，结合面之间存在摩擦，导致的阻力 简谐运动时，其幅值=弹性力×损耗因子，也是复数，复阻尼 运动方程：
仪器与设备
工作原理： 被测物体振动时，传感器将感受的 运动信号转化为电信号，经放大后， 通过分析仪器显示
5
振动测试技术
传感器
感知和传输运动信号是测量系统的重要环节，传感器是核心装置 目前广泛使用的是电测传感器，可以将位移、速度、加速度和力等 物理量转化为电信号，便于传输、处理和存储 位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器，速度-位移，加速度-速度 电感型、电动型、涡流型、压阻型、压电型 压电：某些晶体材料在压力作用下会产生电荷，压电效应 压电式加速度计的工作原理： 基座固定于被测物体上，压电元件受到 惯性质量块的作用，由于压电效应在两 个电极上产生电荷，其大小与受力变形 成正比。 压电元件即是传感元件又是弹簧元件， 与质量块一起组成“质量-弹簧”传感器
z e A sin p t z e v sin p t e a sin p t z
2
隔振原理
主动隔振
运动方程：
m cz kz U sin pt z
传递给设备的激振力变成两个， 弹簧+阻尼器，且相差90° 系统的稳态响应：
z A sin p t
第十一章
1 2 3 4 5 概述 隔振原理
隔振设计
减振器设计 阻尼减振技术 振动测试技术
2
隔振原理
隔振
最好的办法是消除振源：载具的发动机，电子设备的散热风扇，不现 实 只能设备与振源隔离，使振动在传递图中减弱甚至消除 根据振源的不同，主动隔振与被动隔振 主动：设备本身在振动，将其与基础隔离，振动不传递到基础 被动：基础振动，将设备与基础隔离，振动不影响设备
粘弹性材料
其动态特性：弹性模量，损耗因子
复弹性模量： E c E co s j sin 剪切弹性模量： G c G co s j sin
E sin E co s

G sin tan
损耗因子：粘性材料的正交弹性模型与同相弹性模量之比

第十一章
1 2 3 4 5 概述 隔振原理
隔振设计
减振器设计 阻尼减振技术 振动测试技术
1
概述
系统振动特性的三个参数：质量、阻尼和刚度 隔振系统中，质量指电子设备的，刚度和阻尼则由支撑结构提供
隔振器：用于减弱振动和冲击传递的支撑装置，也叫减振器
隔振器设计难点：对干扰频带的适应性 干扰频段很窄，或在共振区时间很短，容易设计 反之，设计难点的二重性，共振区和非共振区减振器的作用相反 共振导致很大的加速度，此时减振器起反作用，可用阻尼 阻尼也有二重性，大阻尼可降低振幅，过阻尼导致隔振效率降低
双层隔振
单层隔振的隔振系数不能取得过小时，可考虑使用双层隔振，也叫二次隔振 有两个隔振系数： 1
2
Z1 A0 Z2 A0

0
2 2 0
2 2 0
a
2

2
b
2

0 b
22 11 2 11
, a ,
1 11
1 1
u为质量比，取值0.2~1
在计算出另一个刚度，有相应公式
第十一章
1 2 3 4 5 概述 隔振原理
隔振设计
减振器设计 阻尼减振技术 振动测试技术
3
减振器设计
减振器的选用原则
设计时主要考虑： 1、根据对隔振系统固有频率和减振器刚度要求，决定其形状和几何尺寸 2、根据对系统通过共振区的振幅要求，决定阻尼系数或阻尼比 3、根据隔振系统所处的环境和使用期限，选取弹性元件和阻尼的材料 一般原则：结构紧凑、材料适宜、形状合理、尺寸尽量小、隔振效率高 需注意的因素： 1、载荷特点：结构一般是几何对称的，但设备重心往往偏离几何对称轴， 因此减振器不能完全相同 2、减振器总刚度应满足隔振系数要求，减振器刚度应对称于系统惯性主轴 3、减振器总阻尼要综合考虑通过共振区的振幅要求，也要考虑隔振区的隔 振效率
第十一章
1 2 3 4 5 概述 隔振原理
隔振设计
减振器设计 阻尼减振技术 振动测试技术
4
阻尼减振技术
电子设备不是理想刚体，减弱的振动仍然可能引起某些部件的共振， 特别是无法二次隔振的微小器件 目前应用：阻尼材料涂覆或黏贴在振动体上，粘弹性材料作为芯层镶 嵌在基层与约束层之间，利用阻尼消耗大量机械振动能
卫星上使用的继电器板 将原2.3mm厚的加强筋铝板 更换为阻尼结构 低密度泡沫垫高的自由阻尼 大大降低动力放大因子
4
阻尼减振技术
防振动、冲击的措施
1、消除振源，无法消除时，应想办法减弱振动，例如改善 转子偏心率 2、结构刚性化，增加结构刚度，提高设备及器件的固有频 率与激振频率之比，线缆捆扎，缩短器件引脚 3、隔离，激振频率高，增加刚度困难，使用减振器 4、去耦，电路板上器件多，各自的固有频率不同，因此共 振频率区间较大，封装以后成为一个整体，区间大大减小 5、利用阻尼减振技术 6、其它
被动隔振
牛顿第二定律得运动方程
m cz kz kz e cz e z
传递给设备的激振变成两个， 弹簧+阻尼器，且相差90° 响应振幅与激励振幅之比：隔振传递率， 隔振系数 2 1 2 D 2 2 2 1 2 D
2
隔振原理
隔振器的弹簧决定刚度，分为承载型和非承载型 承载型：提供刚度的同时，还有支撑和平衡的作用 非承载型：主要提供弹性恢复力
这里主要是指承载型，以金属弹簧和橡胶两种为主 工艺成熟，成本低，适用性强，可靠性高
1
概述
橡胶作减震器的弹性材料，特点： 1、取型和制造比较方便，改变内部构造可大幅改变三个方向刚度 2、自身阻尼较大，高频振动(>50Hz)能量吸收较好，过共振区无需阻尼器 3、阻尼比随橡胶硬度变化，长期共振时，蠕变使阻尼失效 4、动态载荷的弹性模量大于静态时，比值1~2，还是频率的函数 5、易受环境条件影响，低温-50°，高温60°，老化显著，易受化学腐蚀
p
,
0
2 0
a
2

2 0
b
2
11
r接近0，两个系数均接近1 r增大，隔振系数也增加 [0,ra]区间，两个系数均为正 r=ra时，一阶共振 r>ra时，系数均为负值 r=rb时，二阶共振 r>rb时，系数趋近于0 进而得出弹簧刚度：
k1 m1 p
2
两个的曲线图
1 2
ce We
pB
2
非粘性阻尼
流体阻尼：物体以较大速 度在较小粘性流体中运动
比例常数
结构阻尼：材料自身内摩 擦力导致的
比例常数
库伦阻尼：固体表面的干 摩擦阻尼
摩擦系数、摩擦力
ce
We
pB
2

8 p B 3
ce
WeLeabharlann pB2 p
ce
We
pB
2

4 N
pB
2
隔振原理
金属弹簧作减震器的弹性材料，特点： 1、材料稳定性好，对环境不敏感，抗油污、高低温，不易老化 2、动态和静态刚度基本相同，软硬皆可，无蠕变，但有最大应力要求 3、自身几乎无阻尼，容易传递高频振动，可能自激振动(150-400Hz), 过共振区时，设备会有大振幅，需另加阻尼器 4、设计与计算资料齐备，制造和加工精度高，刚度准确
综合损耗因子与 阻尼材料和厚度有关 垫高可增加变形 导致损耗因子加大
4
阻尼减振技术
阻尼减振基本原理
自由阻尼结构，工艺简单，但受温度影响大，不适合恶劣环境使用
约束阻尼结构：结构+阻尼材料+结构，多的一层即为约束层
基层和约束层提供结构强度，阻尼层吸收振动能量 也可根据需要做成多层结构 主要参数为三层结构的厚度和材料
约束阻尼结构的设计
基本设计要点： 1、根据使用场合和激振情况，确定预期的减震目标 2、确定结构振型，找到应变加大的部位，进行约束阻尼处理 3、在结构重量、刚度许可的条件下，尽量采用对称夹心结构 4、依据相关公式，进行详细的参数设计
4
阻尼减振技术
阻尼减振的应用
振动和噪声控制的四种处理方法： 隔振、阻尼、吸收、封闭
2
A0 k / m
增加阻尼或减小刚度都可抑制加速度
阻尼减振主要指增加自身的结构阻尼——基本原理
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阻尼减振技术
阻尼减振基本原理
结构阻尼：系统阻尼+材料内摩擦阻尼 系统阻尼：结合面之间的摩擦，由高压界面的相对运动引起， 损耗因子0.01~0.05 材料内摩擦阻尼：材料内耗引起的，损耗因子镁铝10-4， 铅10-3，铸铁10-2 材料内摩擦阻尼过小，难以达到减振的要求，因此需外加阻尼 阻尼橡胶，高聚合物材料，损耗因子可达2~3，共同构成复合材料， 金属提供强度、橡胶提供阻尼，综合损耗因子0.1~0.5 包括两种结构：自由阻尼结构，约束阻尼结构 自由阻尼结构：阻尼材料在结构表面
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减振器设计
橡胶减振器设计
简单形状直接得到 复杂形状先分解成 简单形状 再复合起来
金属弹簧减振器
搞清载荷后 查阅机械设计手册
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减振器设计
重心和转动惯量
设备重心往往偏离几何对称轴 重心： 1、计算法，算出每个部件的重心和重量，进而计算整体的重心 2、称重法，先称出总重量，分别确定重心的x，y，z坐标