电子设备的隔振技术及减振器选型
1、概述
电子设备受到的机械力的形式有多种，其中危害最大的是振动和冲击，它们引起的故障约占80%它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。系统的振动特性受三个参数的影响，即质量、刚度和阻尼。对于电子设备的振动和冲击隔离来说，隔振系统的质量一般是指电子设备的质量，而刚度和阻尼则由设备的支撑装置提供。在机械环境的作用下，尤其是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中，设备及其内部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。
表1各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数
为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，通常采取两种措施：a）通过材料选用和合理的结构设计，增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力；b）在设备或元器件上安装减振器，通过隔离振动与冲击，有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。
2、隔振技术
2.1隔振
隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置，隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。
在电子设备与基础之间安装弹性支承即减振器，以减少基础的振动对电子设备的影响程度，使电子设备能正常工作或不受损坏；这种对电子设备采取隔离的措施，称为被动隔振。一般情况下，仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。
被动隔振系数：
振动来自基础，其运动用U=Usin（31）表示，也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数n表示其隔振效果，它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比（或是振动速度幅值、加速度幅值的比值），可用下式计算：
n = x o/ U O
={[1+4 E 2（ f / f o ）2]/[l-（ f / f o）2「+4E 2（ f / f o）2}“（1）式中x o——物体的垂向振幅（m）；
电子设备的隔振技术及减振器选型 1、概述 电子设备受到的机械力的形式有多种，其中危害最大的是振动和冲击，它们引起的故障约占80%。它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。系统的振动特性受三个参数的影响，即质量、刚度和阻尼。对于电子设备的振动和冲击隔离来说，隔振系统的质量一般是指电子设备的质量，而刚度和阻尼则由设备的支撑装置提供。在机械环境的作用下，尤其是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中，设备及其内部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。 表1各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数 2
为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，通常采取两种措施：a) 通过材料选用和合理的结构设计，增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力；b) 在设备或元器件上安装减振器，通过隔离振动与冲击，有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。 2、隔振技术 2.1 隔振 隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置，隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。 在电子设备与基础之间安装弹性支承即减振器，以减少基础的振动对电子设备的影响程度，使电子设备能正常工作或不受损坏；这种对电子设备采取隔离的措施，称为被动隔振。一般情况下，仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。 被动隔振系数： 振动来自基础，其运动用U=U o Si n(? t)表示，也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数n表示其隔振效果，它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比(或是振动速度幅值、加速度幅值的比值) ，可用下式计算： n = X。/ U O ={[1+4 E 2(f / f o) 2 f / f o) 2 ] 2 + 4 2(f/f o) 2} °'5 (1) 式中X O——物体的垂向振幅(m); U o——基础的垂向振幅(m)。 式中f――振动力的频率(H z); f o――隔振系统的固有频率（H Z）； k——隔振器的刚度（N/ m）;
汽车减振器的选型设计 东风汽车工程研究院陈耀明 2010年11月12日
目录 一、汽车减振器的作用和功能---------------------------4 1、减振器的作用--------------------------------------4 2、减振器的功能--------------------------------------4 （1）对自然振动--------------------------------------4 （2）对强迫振动--------------------------------------6 二、汽车减振器选型设计的任务-------------------------8 三、汽车减振器额定阻力和工作缸直径的选择-------------9 1、线性减振器的阻尼特性------------------------------9 2、实际减振器的非线性--------------------------------9 3、减振器示功试验的标准规范-------------------------10 4、悬架系统相对阻尼系数与减振器阻尼系数的关系-------11 5、计算额定阻力-------------------------------------12 6、选择减振器工作缸直径-----------------------------13 四、验算悬架系统在各种工况下的振动特性--------------14 五、减振器行程和长度的确定--------------------------14 1、减振器最大压缩（上跳）行程-----------------------14
汽车减振器的选型设计
目录 一、汽车减振器的作用和功能---------------------------4 1、减振器的作用--------------------------------------4 2、减振器的功能--------------------------------------4 （1）对自然振动--------------------------------------4 （2）对强迫振动--------------------------------------6 二、汽车减振器选型设计的任务-------------------------8 三、汽车减振器额定阻力和工作缸直径的选择-------------9 1、线性减振器的阻尼特性------------------------------9 2、实际减振器的非线性--------------------------------9 3、减振器示功试验的标准规范-------------------------10 4、悬架系统相对阻尼系数与减振器阻尼系数的关系-------11 5、计算额定阻力-------------------------------------12 6、选择减振器工作缸直径-----------------------------13 四、验算悬架系统在各种工况下的振动特性--------------14 五、减振器行程和长度的确定--------------------------14 1、减振器最大压缩（上跳）行程-----------------------14
4.7减振器机构类型及主要参数的选择计算 4.7.1分类 悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。 根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5～5MPa ，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。 设计减振器时应当满足的基本要求是，在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。 4.7.2相对阻尼系数ψ 减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F 与减振器振动速度v 之间有如下关系 v F δ= (4－51) 式中，δ为减振器阻尼系数。 图4—37b 示出减振器的阻力－速度特性图。该图具有如下特点：阻力－速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力－速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数v F /=δ，所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数Y Y Y v F /=δ与伸张行程的阻尼系数S S S v F /=δ不等。 图4—37 减振器的特性 a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性 汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为 s cm 2δ ψ= (4－52)
减振器选型设计计算书 一、减振器阻力的计算 1. 相对阻尼系数Ψ的选择 对于空气悬架，取Ψ=0.25～0.35，取Ψ=0.3 2. 减振器阻力系数γ的计算 CM ψ=2γ= 14181 式中：C 悬架系统垂直刚度（为： 139667 N/m ） M 悬架的簧载质量（为： 4000 Kg ） 3. 减振器阻力F 的计算 n v F ?=γ= 7374 N 式中：v=0.52m/s 减振器活塞运动速度,(通常在v=0～1.0m/s 的范围内取n=1) 为了减小路面不平传递给车身的冲击，减振器拉伸行程和压缩行程的阻力Fr 和Fc 取值有所不同，一般按下式计算： F F F c r =+ 拉伸行程阻力F Fr 8.0~7.0==0.8F = 5899 N , 压缩行程阻力F Fc 2.0== 1475 N 减振器的复原阻力P f =5899±1160 N ，压缩P y =1475±276N 二、减振器结构参数的计算 1、缸筒的设计计算 根据拉伸行程的最大阻力Fr 计算工作缸直径D []) 1(42λπ-=p F D r = 47～57 （1.1） 式中，[]p 为工作缸最大允许压力，取3～4Mpa ；λ为连杆直径与缸筒直径之比，双筒式减振器取λ＝0.40～0.50; 减振器的工作缸直径D 有20、30、40、（45）、50、65mm 等几种。选取时应按标准选用。取D=Φ50mm ，壁厚取为,2.5mm ，工作缸外径为Φ55mm, 材料选35#冷拔精密无缝钢管 贮油缸直径c D ＝（1.35～1.50）D ，壁厚取为3mm ，材料选Q235直缝焊管。 c D =Φ70mm ，贮油缸外径取Φ76mm
脉动阻尼器 脉动阻尼器是一种用于消除管道内液体压力脉动或者流量脉动的压力容器。可起到稳定流体压力和流量、消除管道振动、保护下游仪表和设备、增加泵容积效率等作用。 脉动阻尼器的原理主要有两种。 1.气囊式：利用气囊中惰性压缩气体的收缩和膨胀来吸收液体的压力或者流量脉动， 此类脉动阻尼器适用于脉动频率小于7Hz的应用，因为如果频率太高则膜片或气囊来不及响应，起不到消除脉动的效果； 2.无移动部件式：利用固体介质直接拦截流体从而达到缓冲压力脉动或流量脉动的效果，此类脉动阻尼器适用于高频脉动的应用。 脉动阻尼器分类： 1.按照缓冲介质分类： 分为压缩惰性气体缓冲式和无移动部件式，其中压缩惰性气体缓冲式又分为膜片式和气囊式等，无移动部件式分为金属结构式和陶瓷结构式等： 分为三元乙丙橡胶、丁纳橡胶、氟橡胶、聚四氟、金属、陶瓷等内部材质类型； 分为单孔式和双孔式； 分为直通式和非直通式； 消除管道振动；减小压力脉动；减小流量浮动；保护下游仪器和设备；装在泵的前端，增加泵的容积效率，提高输出功率。 选择适合的脉动阻尼器，应首先根据现场实际情况和工艺要求确定所需达到的脉动消除率指标，然后根据此技术指标进行定量选型。 准确的脉动阻尼器选型应根据流量、压力、泵类型、泵转速、泵缸数、泵相位差（多级泵）、脉动消除率、应用目的、管道流体成分、管道流体密度、管道流体粘度、管道流体温度等参数综合计算和分析后确定。 通过以上参数，关键需要计算出流体的脉冲量（即1次脉冲所输送的液体体积）和脉动频率。再结合脉动消除率指标，即可初步计算出所需要的脉动阻尼器类型和容积。
例如，要求残余脉动控制在10%以内、脉冲量为1升/次、脉动频率为2次/秒，则脉动阻尼器可选用膜片式或气囊式，容积至少为10升。 根据客户不同的实际应用，最高可以达到99.9%以上的脉动消除率，即残余脉动控制在0.1%以内。 例如：用于消除管道振动推荐残余压力脉动控制在3%以内； 用于保证涡街流量计精度则推荐残余流量脉动控制在0.75%以内。 脉动阻尼器是一种压力容器，由于材料、制造技术及实际应用的限制，脉动阻尼器一般承压在500公斤/平方厘米左右（特殊应用也可以更高），耐温大约数百摄氏度。
减振器设计选型与质量检验标准规范实用手册作者：刘俞铭 出版社：北方工业出版社2006年10月出版册数规格：全二卷16开精装 定价：￥568元优惠价：￥280元 详细目录 第一篇减振器基础知识 第一章减振概述 第二章减振试验 第三章减振器性能描述 第二篇减振器设计选型概论 第一章减振器参数设计的基本理论 第二章减振器阻尼参数的设计基础 第三章减振器阻力特性的计算与分析 第四章减振器的选型设计 第三篇橡胶减振器设计选型 第一章橡胶减振器特性 第二章简便橡胶减振器设计选型 第三章组合式橡胶减振器设计选型
第四篇弹簧减振器设计选型 第一章螺旋弹簧减振器设计选型 第二章异形弹簧减振器设计选型 第五篇流体减振器设计选型 第一章油液减振器设计选型 第二章空气减振器设计选型 第六篇转子减振器设计选型 第一章平衡减振器设计选型 第二章阻尼减振器设计选型 第七篇轴承减振器设计选型 第一章弹性轴承减振器设计选型 第二章油膜轴承减振器设计选型 第八篇铁路机车车辆液压减振器设计选型第一章液压减振器设计选型 第二章柯尼减振器设计选型 第三章迪斯潘减振器设计选型 第四章萨克斯减振器设计选型 第五章国外其他减振器设计选型 第六章国产减振器设计选型
第九篇导管和螺栓的减振和抗振 第一章导管的减振 第二章螺栓的减振 第十篇减振器的性测试 第一章测试系统的组成 第二章测试内容和方法 第三章减振器试验台 第十一篇减振器的检修 第一章提高检修质量的重要性和措施 第二章减振器检修方法 第三章柯尼减振器的检修 第四章迪斯潘减振器的检修 第五章萨尼斯减振器的检修 第十二篇减振器质量检修标准规范 第一章GB/T14654－1993弹性阻尼簧片减振器 第二章GB/T16305－1996扭转振动减振器 第三章GB/T13437－1992扭转振动减振器特性描述 第四章JG/T60－1999振动压路机用橡胶减振器技术条件 第五章JB/T8582.5－2001农用运输车减振器 第六章JB/T8132－1999弹簧减振器 第七章QC/T491－1999减振器汽车筒式尺寸系列及技术条件
减震器结构分析 一、设计背景 随着科技的进步，机器人逐渐的进入了我们的生活，机器人节省了很多人力，成为了非常方便的家庭助手。机器人是一种可以输入编程控制其运动和多功能的，机器人可以用来搬运材料、一些零件、使用工具的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门执行系统。它是人工智能控制技术的综合试验机器，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究机器人它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。不过机器人毕竟是机器，运动过程中会出现一些颠簸的状态，长时间会影响其工作效率。所以在机器人运动会的对话要考虑到在其运动过程中在利用机器人的时候要考虑它的减震效果，在考虑减震效果的同时，还要保证不能影响机器人的正常运动，不能给机器人增加载荷，通过对现在科技的考虑，并且还有机器人运动过程中所会产生的一些不定性因素，系统错误，外观损坏等，考虑这些因素，本次设计了一种减震机构，可以减少机器运动时的损坏，很好的保护机器人的运动状态，降低维修成本。本文设计了一种避震机构，可以有效的减少机器人工作时的颠簸状况，节省下维修机器人的人力与物力。 二、设计思路 机器人是一个可以通过输入程序自主运动的机器，机器人的运动具有很大的灵活性，并且机器人的运动有时可以像人一样自由，对
于一些情况下非常方便使用，不过机器人结构比较复杂，如果损坏维修也比较困难，机器人的损坏包括内在因素和外部与因素，内在因素无非就是一些系统出错，外部因素是摔倒，颠簸等。对于外部因素，可以考虑让机器人运动更加稳定和减少颠簸，所以就想出了设计一种假期人减震器。在本次的避震器结构设计中，同时设计避震器时要考虑到不能干涉机器人的正常工作，所以对于机器人的驱动装置的选择尤为重要。现代机器人普遍使用和人类一样的过不来的方式，两手两脚。但是人类的灵活性是机器人模仿不来的，机器人的关节多，控制系统就越复杂，运动反应就会相对来说迟缓一点，并且损坏率也大一点。通过这些因素，可以想到轮子的来代替机器人的双脚，现在社会轮子产品很流行，因为轮子运动相对来说平稳，即使受到大的颠簸也可以保持正常的运动状态。通过搜索资料，可以发现全向轮适合机器人，所以本次的运动机构选择全向轮。接下来分析全向轮的一些特性及选择依据，全向轮不仅能够在愈多不同的地方移动和许多不同的方向移动，可以发现左右车轮的小光盘将全力推出，但也将极大的方便横向滑动。全方位轮移动距离和旋转方向，这种方法是很容易的方向控制和跟踪，并尽可能快地转动。全方位轮有种好处，它的优势就是无需润滑或现场维护和安装选项是非常简单和稳定，在避震机构中加入万向轮可以保证机器人运动的灵活性和平稳性。全向轮的材料为钢材，其减震效果需要进行改善，所以要在全向轮的机构处增加一个减震机构，减震机构的回弹效果不能太明显，要尽量在小范围的伸缩回弹范围内实现减震效果。减震少不了弹簧，同时也要考虑到弹簧的压
减振器类型及主要参数的选择计算 分类 悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时,减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力,将振动能量转变为热能,并散发到周围空气中去,达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行,则把这种减振器称之为单向作用式减振器,反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。 根据结构形式不同,减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa条件下工作,但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5~5MPa ,但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点,在轿车上得到越来越多的应用。 设计减振器时应当满足的基本要求是,在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。 4.7.2相对阻尼系数ψ 减振器在卸荷阀打开前,减振器中的阻力F 与减振器振动速度v 之间有如下关系v F δ= (4-51 式中,δ为减振器阻尼系数。 图4—37b 示出减振器的阻力-速度特性图。该图具有如下特点:阻力-速度特性由四段近似直线线段组成,其中压缩行程和伸张行程的阻力-速度特性各占两段;各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数v F /=δ,所以减振器有四个阻尼系数。在没有特
别指明时,减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数Y Y Y v F /=δ与伸张行程的阻尼系数S S S v F /=δ不等。 图4—37 减振器的特性 a 阻力一位移特性 b阻力一速度特性 汽车悬架有阻尼以后,簧上质量的振动是周期衰减振动,用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为 s cm 2δψ= (4-52 式中,c 为悬架系统垂直刚度;s m 为簧上质量。 式(4-52表明,相对阻尼系数ψ的物理意义是:减振器的阻尼作用在与不同刚度c 和不同簧上质量s m 的悬架系统匹配时,会产生不同的阻尼效果。ψ值大,振动能迅速衰减,同时又能将较大的路面冲击力传到车身;ψ值小则反之。通常情况下,将压缩行程时的相对阻尼系数Y ψ取得小些,伸张行程时的相对阻尼系数S ψ取得大些。两者之间保持Y ψ =(0.25~0.50 S ψ的关系。
减振器设计和选用 (1)设计和选用的原则在电子设备的隔振设计中，应尽量选用已颁布的标准产品，对于一些有特殊要求而又无标准的产品，则可根据需要自行设计减振器。 设计减振器要考虑的主要因素是：①根据对隔振系统固有频率和减振器刚度的要求，决定减振器的形状和几何尺寸。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，选取弹性元件的材料以及阻尼材料。 设计和选用减振器的一般原则是：结构紧凑、材料适宜、形状合理、尺寸尽量小以及隔振效率高。具体设计和选用时，还应注意以下因素： ①载荷特点。例如，电子设备的支撑大多采用几何对称布置，而设备的重心却往往偏离几何对称轴。在设计和选用减振器时，不仅要考虑总重量，还应考虑各支撑部位的重力大小，以确定每个减振器的实际承载量，使产品安装减振器后，其安装平面与基础平行。 ②减振器的总刚度应满足隔振系数的要求。此外，无论产品的支撑布置是否与几何中心对称，均应使各支撑部位的减振器刚度对称于系统的惯性主轴。 ③减振器的总阻尼既要考虑系统通过共振区时对振幅的要求，也要考虑隔振区隔振效率，尤其是在频率较高时对振动衰减的要求。 (2)橡胶减振器是以橡胶作为减振器的弹性元件，以金属作为支撑骨架，故称为橡胶一金属减振 器。这种减振器由于使用橡胶材料，因而阻尼较大，对高频振动的能量吸收尤为显著，当振动频率通过共振区时，也不至产生过大的振幅。橡胶能承受瞬时的较大形变，因此能承受冲击力，缓冲性能较好。这种减振器采用天然橡胶，受温度变化大，当温度超过60 aC，表面会产生裂纹并逐渐加深，最后失去强度。此外，天然橡胶耐油性差，对酸性和光等反应敏感，容易老化。近年来化工技术的发展，人工橡胶使其工作性能大大提高，如有多种可在油中使用的改性橡胶，出现了使用温度可在1 00℃以上的改性橡胶。 常用的橡胶减振器有JP型和JW型，性能基本相同，仅结构外形上有区别。这两种减振器额定载荷范围是45～1 5 7.5 N，在常温和额定负荷下，垂直方向静压缩位移为1.2～2.0 mm，其固有频率可查表求出。 ①硬度：用于减振器的橡胶肖氏硬度范围为30 - 700 胶的疲劳现象不明显。实验表明，经3 0万次振动后，其 弹性模量几乎没有变化。 ②温度：橡胶材料对温度比较敏感，在不同的温度下橡胶的弹性模量会发生变化。当电子设备及其隔振系统的温度变化范围较宽时，尤其要注意当弹性模量改变时对隔振性能的影响。橡胶材料的弹性模量通常是在常温下给出的，如果产品的环境温度交化较大，在计算弹性模量或刚度时，应将求得的参数乘上温度影响系数，，所得修正参数才是橡胶材料在实际环境中的性能参数。．然后根据材料受温度影响的程度，判断其是否适应产品在不同环境中的使用要求。 ’③形状系数：弹性模量与橡胶的相对变形和外形尺寸有关。根据橡胶的使用状态，将其表面分为约束面与自由面。约束面为加载面，在加载过程中，该面不变形；自由面是非加载面，该面在加载时产生变形。约束面积与自由面积两者的比值称为形状系数。 相同的橡胶材料，形状系数不同其性才量也不同。在实验中，将测量所得的与形状系数有关的弹性模量称为表观弹性模量。 形状系数越大，则橡胶的总硬度越大。当橡胶减振器形状不太复杂时，其弹簧刚度可直接用计算方法求得。当形状复杂时，一般是将其分解成若干简单形状，分别求出各简单形状的刚度值，然后组合成减振器的刚度。 橡胶减振器的选用原则为：①由电子设备的使用场合及运载工具，可以明确其所承受机械因素的性质和大小，如振动频率、加速度和冲击加速度等。②由电子设备的使用温度条件，可以明确所需减振器的工作条件。如一般橡胶减振器的工作温度为一40～80℃。过冷橡胶硬化，过热则橡胶软化。③由电子设备的外形、尺寸、重量和重心位置等，可以决定布置减振器的位置，并确定支撑点（设备上固定减振器的点）数量。 (3)金属弹簧减振器金属弹簧减振器对环境条件反应不敏感，适用于恶劣环境，如高温、高寒和油污等；工作性能稳定，不易老化；刚度变化范围宽，不但能做得非常柔软，也能做得非常刚硬。其缺点是阻尼比很小，因此，必要时还应另加阻尼器或在金属减振器中加入橡胶垫层和金属丝网等。金属弹簧减振器一般未标准化，需要时可参考相关技术资料根据具体条件来设计。
减振器设计原则 常用的减震器有金属弹簧减振器和橡胶减振器。前者特点是，性能稳定、承载力大、固有频率低（小于５Ｈｚ）、阻尼系数小、水平刚度小、可传递高频噪声；后者阻尼系数大、利于越过共振区、对三方向均有吸收、降低高频噪声较好、成型简单、加工方便、承载能力低、适用温度－４０℃—７０℃，寿命五年左右。装载机普遍采用的是橡胶减振器。 减振器设计一般原则 ①确定减震器刚度的原则 发动机的振动具有前后、左右、上下、横摆、俯仰和侧倾（沿Ｘ、Ｙ、ｚ方向位移及绕三轴的旋转）等６个自由度，弹性支承布置应考虑６个自由度，在弹性支承（减振垫）布置时，主要应考虑干扰力的方向、设备的重心及弹性支承布置的几何尺寸。当干扰力通过设备的重心，且方向为垂直时，只要将弹性支承（减振垫）布置按重心对称布置，使弹性支承布置受力相等。当干扰力频率大于设备与弹性支承布置组成的隔振系统的固有频率时，设备周围的环境就获得了良好的隔振效果。当被支承物质量分布不均匀、弹性支承布置无法按重心对称分布时，可以采用同一型号但刚度不同的减振垫，使离重心近的减振垫有较大的刚度，离重心远的减振垫有较小的刚度，而使各个减振垫产生的合反力与被支承物的重心一致。 ②发动机和变速器总成减振垫的稳定性也是选择减振垫设计方案的一个重要因素，确保系统稳定的依据是系统振动模态的最小固有频率小于某一频率值。 ③为确保减振垫有足够的静承载能力以满足装载机动力传动系统对其使用寿命的要求，在选择减振垫合适的刚度的同时，还必须要保证其额定静承载能力。 分享转向架悬挂系统的结构和参数对机车车辆运行平稳性有着决定性的影响，因此，悬挂系统的设计就成为转向架设计中的一项重要内容。客车转向架悬挂系统通常由弹性元件（各种型式的弹簧）和减振器两部分组成。其中减震器结构和参数设计的主要内容如下：（1）阻尼特性的选择。根据减振器的安装部位和被衰减振动的性质来确定其阻尼特性：通常对一系和二系悬挂（垂向和横向）选用对称的线性阻尼特性；对抗蛇行减震器和车体间的纵向减振器选用摩擦型阻尼特性。 （2）端部弹性连接结构的选型。根据减震器两端相对运动的形式和受力大小选择端部连接结构的型式和规格。 （3）活塞行程及外部尺寸的确定。根据减振器所在的部位，考虑最不利的运动工况，对其两端作运动学分析从而来确定活塞的最大行程，再根据所选用减震器的品牌、型号及其固定结构尺寸来确定减振器的安装长度，其直径则从系列尺寸中选取。根据这些尺寸可进行减震器空间位置的布置。 （4）阻尼率（系数）的设计计算。悬挂系统设计中有两项参数最重要：一是弹簧
车载电子设备减振和冲击的危害以及减震器的选择 电子装备收到的机械力的形式有多种，其中危害最大的是振动和冲击，它们引起的故障约占80%。设备主要破坏的形式在某一激振频率作用下产生共振，超出装备所能承受的极限值。 车载电子设备一般安放在机柜内，主要依靠机柜减震系统的减震缓冲作用。目前对高1.2米以上机柜，减震器的安装方式已经标准化，即在设备底部安装四只减震器，后背上部安装两只背架式减震器，如下图所示： 背架式机柜减振系统存在偶联自由度，抗共振设计和解耦设计是背架式减振系统要解决的两大问题。 1、机柜减振系统 抗共振设计和解耦设计是背架式机柜减振系统要解决的两大问题。为防止减振系统过大的共振传递率对设备的损坏，在实际应用中，我们应优先选用振动传递率小、固有频率低的减震器来抑制机柜的共振 对机柜减震器采用重心安装方式，可避免耦合振动。但在实际工作中，这种安装方式难以实现。为使机柜减振系统具有较好的减振效果，要求减振系统的垂向刚度近似为零，且其水平刚度与底部减振器的水平刚度匹配。 减振器的选择： 目前常用的车用机柜减振器有四类：E型减振器，钢丝绳减振器，无谐峰减振器，复合阻尼减振器，优缺点如下： a)E型减振器：静变形较小，安装方便，比较适合方舱和厢体内部安装，但固有频率高（需 要做抗共振） b)钢丝绳减振器：刚度具有渐软的非线性特性，传递率低，能适应多种受力状态，主要适 合壁式安装。
c)无谐振峰减振器：减振及隔冲效果好，无共振放大，寿命长，但载荷必须在减振器的额 定载荷的20%以内，否则效果会差些。 d)复合阻尼减振器：耐冲击性好，但所需要安装空间 背部减振器的选择： 车载电子设备机柜受到的角加速度较大，底部承受减振器对于水平方向的刚度都较弱，选用背部减振器应遵循以下原则： a)背架减振器的垂向刚度应近似为0，保持机柜垂直方向解耦。 b)水平刚度应关于机柜静平衡位置对称，以消除偶联共振 c)背架减振器应与底部减振器刚度阻尼特性相匹配 试验测试表明： 1、E型减振器安装方便，使用简单，减振效果尚可，适用于一般的振动环境 2、无谐振峰减振器减振效果较好，在有较高要求或振动环境较恶劣时，建议优先选用，但 其价格相对要贵；其阻尼调节较困难，不易掌握，低频共振现场不容忽视，。 振动和冲击对电子设备的危害 1、没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出，并碰撞其他元器件而造成破坏 2、电真空器件的电极变形、短路、这段；或者由于各电极做过较多的相对运动，产生噪声、 使设备不能正常工作 3、振动引起的弹性元件变形，使具有触电的元件接触不良或开路（电位器，波段开关，插 头） 4、指示灯忽亮忽暗， 5、机壳和基础变形 减振和缓冲的一般措施 1、安装减振器。电子产品的减振和缓冲主要是依靠安装减振器。目前在电子工业中，应用 标准化的橡胶—金属减振器和金属弹簧减振器 2、增强产品和元器件的耐振耐冲击能力
5.2转向器的结构型式选择及其设计计算 根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。常见的有齿轮齿条式、 循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。 对转向其结构形式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定， 并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿 命、制造工艺等。中、小型轿车以及前轴负荷小于1.2t 的客车、货车，多采用齿轮齿条式 转向器。球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛用在轻型和中型汽车上，例如：当前轴轴荷不大于 2.5t 且无动力转向和不大于4t 带动力转向的汽车均可选用这种结构型式。循环球式转向器 则是当前广泛使用的一种结构，高级轿车和轻型及以上的客车、货车均多采用。轿车、客车 多行驶于好路面上，可以选用正效率高、可逆程度大些的转向器。矿山、工地用汽车和越野 汽车，经常在坏路或在无路地带行驶，推荐选用极限可逆式转向器，但当系统中装有液力式 动力转向或在转向横拉杆上装有减振器时，则可采用正、逆效率均高的转向器，因为路面的 冲击可由液体或减振器吸收，转向盘不会产生“打手”现象。 关于转向器角传动比对使用条件的适应性问题，也是选择转向器时应考虑的一个方面。 对于前轴负荷不大的或装有动力转向的汽车来说，转向的轻便性不成问题，而主要应考虑汽 车高速直线行驶的稳定性和减小转向盘的总圈数以提高汽车的转向灵敏性。因为高速行驶 时，很小的前轮转角也会导致产生较大的横向加速度使轮胎发生侧滑。这时应选用转向盘处 于中间位置时角传动比较大而左、右两端角传动比较小的转向器。对于前轴负荷较大且未装 动力转向的汽车来说，为了避免“转向沉重”，则应选择具有两端的角传动比较大、中间较 小的角传动比变化特性的转向器。 下面分别介绍几种常见的转向器。 5.2.1循环球式转向器 循环球式转向器又有两种结构型式，即常见的循环球-齿条齿扇式和另一种即循环球- 曲柄销式。它们各有两个传动副，前者为：螺杆、钢球和螺母传动副以及落幕上的齿条和摇 臂轴上的齿扇传动副；后者为螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的销座与摇臂轴的锥销或 球销传动副。两种结构的调整间隙方法均是利用调整螺栓移动摇臂轴来进行调整。 循环球式转向器的传动效率高、工作平稳、可靠，螺杆及螺母上的螺旋槽经渗碳、淬 火及磨削加工，耐磨性好、寿命长。齿扇与齿条啮合间隙的调整方便易行，这种结构与液力 式动力转向液压装置的匹配布置也极为方便。 5.2.1.1循环球式转向器的角传动比w i 由循环球式转向器的结构关系可知：当转向盘转动?角时，转向螺母及其齿条的移动 量应为 t s )360/(?= （5－21） 式中t ——螺杆或螺母的螺距。 这时，齿扇转过β角。设齿扇的啮合半径w r ，则β角所对应的啮合圆弧长应等于s ， 即 s r w =?πβ2)360/( （5－22） 由以上两式可求得循环球式转向器的角传动比w i 为
减振器机构类型及主要参数的选择计算
4.7减振器机构类型及主要参数的选择计算 4.7.1分类 悬架中用得最多的减振器是内部充有液体的液力式减振器。汽车车身和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和液体的粘性摩擦形成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的耗散仅仅是在压缩行程或者是在伸张行程进行，则把这种减振器称之为单向作用式减振器，反之称之为双向作用式减振器。后者因减振作用比前者好而得到广泛应用。 根据结构形式不同，减振器分为摇臂式和筒式两种。虽然摇臂式减振器能够在比较大的工作压力(10—20MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和工作温度变化的影响大而遭淘汰。筒式减振器工作压力虽然仅为2.5～ 5MPa，但是因为工作性能稳定而在现代汽车上得到广泛应用。筒式减振器又分为单筒式、双筒式和充气筒式三种。双筒充气液力减振器具有工作性能稳定、干摩擦阻力小、噪声低、总长度短等优点，在轿车上得到越来越多的应用。 设计减振器时应当满足的基本要求是，在使用期间保证汽车行驶平顺性的性能稳定。 4.7.2相对阻尼系数ψ 减振器在卸荷阀打开前，减振器中的阻力F与减振器振动速度v之间有如下关系 = (4－51) Fδ v 式中，δ为减振器阻尼系数。
图4—37b 示出减振器的阻力－速度特性图。该图具有如下特点：阻力－速度特性由四段近似直线线段组成，其中压缩行程和伸张行程的阻力－速度特性各占两段；各段特性线的斜率是减振器的阻尼系数v F /=δ，所以减振器有四个阻尼系数。在没有特别指明时，减振器的阻尼系数是指卸荷阀开启前的阻尼系数而言。通常压缩行程的阻尼系数Y Y Y v F /=δ与伸张行程的阻尼系数 S S S v F /=δ不等。 图4—37 减振器的特性 a) 阻力一位移特性 b)阻力一速度特性 汽车悬架有阻尼以后，簧上质量的振动是周期衰减振动，用相对阻尼系数ψ的大小来评定振动衰减的快慢程度。ψ的表达式为 s cm 2δ ψ= (4－52) 式中，c 为悬架系统垂直刚度；s m 为簧上质量。 式(4－52)表明，相对阻尼系数ψ的物理意义是：减振器的阻尼作用在与不同刚度c 和不同簧上质量s m 的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。ψ值大，振动能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；ψ值小则反
减振器选型设计计算书 一、减振器阻力的计算 1. 相对阻尼系数Ψ的选择 对于空气悬架，取Ψ=～，取Ψ= 2. 减振器阻力系数γ的计算 CM ψ=2γ= 14181 式中：C 悬架系统垂直刚度（为： 139667 N/m ） M 悬架的簧载质量（为： 4000 Kg ） 3. 减振器阻力F 的计算 n v F ?=γ= 7374 N 式中：v=0.52m/s 减振器活塞运动速度,(通常在v=0～1.0m/s 的范围内取n=1) 为了减小路面不平传递给车身的冲击，减振器拉伸行程和压缩行程的阻力Fr 和Fc 取值有所不同，一般按下式计算： F F F c r =+ 拉伸行程阻力F Fr 8.0~7.0== = 5899 N , 压缩行程阻力F Fc 2.0== 1475 N 减振器的复原阻力=5899±1160 N ，压缩=1475±276N 二、减振器结构参数的计算 1、缸筒的设计计算 根据拉伸行程的最大阻力Fr 计算工作缸直径D []) 1(42λπ-=p F D r = 47～57 （） 式中，[]p 为工作缸最大允许压力，取3～4Mpa ；λ为连杆直径与缸筒直径之比，双筒式减振器取λ＝～; 减振器的工作缸直径D 有20、30、40、（45）、50、65mm 等几种。选取时应按标准选用。取D=Φ50mm ，壁厚取为,，工作缸外径为Φ55mm, 材料选35#冷拔精密无缝钢管 贮油缸直径c D ＝（～）D ，壁厚取为3mm ，材料选Q235直缝焊管。 c D =Φ70mm ，贮油缸外径取Φ76mm 2、活塞杆的设计计算 活塞杆直径g d 可按下式计算经验数据： g d ＝（～）D ，则g d ＝Φ20mm.