- [ИРТ Одесса]

Содержимое файла "курсовик.doc" (без форматирования)

_____________________________________________________________________________

Кафедра ____________________________________________________________________

Дисципліна _________________________________________________________________

Спеціальність _______________________________________________________________

Курс________ Група __________ Семестр ______________________________________

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект (роботу) студента

_____________________________________________________________________________

1.Тема проекту (роботи) _____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.Строк здачі студентом закінченого проекту (роботи)_______________________

3.Вихідні дані до проекту (роботи) __________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань,які підлягають

розробці) _________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5.Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових крес-

лень)_____________________________________________________________

__________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.Дата видачі завдання ______________________________________________

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№

п/п

Назва етапів курсового проекту (роботи)

Строк виконання

етапів проекту (роботи)

Примітки

Студент ________________________

Керівник _______________________ _______________________

____ __________________ 2007 р.

1. Вступ.

Електронні апарати (ЕА) різного призначення під час експлуатації і транспортування знаходяться в умовах динамічних впливів вібрацій, ударних та лінійних перевантажень, акустичних шумів, частотний і амплітудний діапазони яких вельми широкі.

Стійкість апаратів до механічних навантажень високих рівнів повинна бути забезпечена на протязі усього їх терміну служби. Для вирішення задачі їх розробники мусять вміти знаходити параметри впливів, щоб уявляти ступінь небезпеки і мати можливість забезпечити потрібну стійкість на стадії проектування.

Для захисту несучих конструкцій, друкованих плат, електричних з'єднувачів і ЕРЕ електронних апаратів (ЕА) широке застосування знайшли способи, направлені на зменшення чи повне усунення резонансних коливань. Одним з шляхів рішення проблеми є покращення демпфруючих властивостей конструкцій, тобто зменшення розсіювання енергій коливань за рахунок сил тертя

Вельми ефективними є заходи, що дають можливість підвищувати жорсткість конструкції. За допомогою цього вдається зміщувати спектр власних коливань конструктивних елементів в більш високочастотну область.

Дуже часто для захисту ЕА від механічних впливів застосовують спеціальні пристрої - амортизатори, вибір яких є завданням курсового проектування.

2. Завдання №1.Розрахунок частоти власних коливань елементів

конструкції.

Індивідуальне завдання:

Вид конструкції

Матеріал

Розміри , см

Закріплення

Маса , кг

Пластина

Склотекстоліт СТЕ

12x8x1.22

8

0.7

Теоретичні відомості.

Розрахунок частоти власних коливань прямокутних пластин випадків здійснюється по формулі:

де а - довжина пластини, см; h - її товщина, см; - циліндрична жорсткість пластини; - коефіцієнт Пуассона; g - прискорення вільного падіння, ; - безрозмірний коефіцієнт, залежний від способу закріплення сторін пластини і визначається як результат рішення диференцїнних рівнянь, що описують процес коливань прямокутної пластини при заданих крайових умовах.

Для наближених розрахунків використовують таку формулу:

(1)

де називають частотною постійною, значення якої в залежності від співвідношення сторін пластини.

Закріпленою стороною пластини можна вважати установлення ячейки в електричному з'єднувачі. Бокові сторони друкованої плати, вставлені в напрямні, можуть розглядатися як такі, що лежать на опорах. Якщо пластина виготовлена не зі сталі, а з іншого матеріалу, то в формулу вводиться поправковий коефіцієнт на матеріал:

(2)

де .3 HYPER14HYPER15 - модуль пружності і густина сталі; - модуль пружності і густина матеріалу, який застосовується.

Значення с табл. 5 відносяться до ненавантажених пластин. У випадку рівномірного навантаження пластин масою змонтованих на них елементів необхідно ввести поправковий коефіцієнт на їх масу:

(3)

де - маса елементів, що рівномірно розміщені на пластині; - маса пластини.

Рішення.

Для знаходження частоти власних коливань скористаємось формулою (1), згідно з якою:

По відношенню сторін пластини а/b = 12/8 = 1,5 з табл. 5 для варіанта закріплення 8, знайдемо С =135,4. Тоді:

Ця частота справедлива для ненавантаженої сталевої пластини. Тому треба увести поправковий коефіцієнт на масу. По формулі (3) знайдемо:

Пластина виготовлена не зі сталі, а з іншого матеріалу, тому вводиться поправковий коефіцієнт на матеріал:

Густина сталі = ;

Модуль пружності для сталі

Густина склотекстоліту СТЕ

Модуль пружності для склотекстоліту СТЕ

uation.3 HYPER14HYPER15

З урахуванням знайденого значення та остаточно одержимо:

3. Завдання №2. Забезпечити втомну довговічність елементів конструкції при вібраційних впливах.

Індивідуальне завдання:

fзбудж, Гц

Q

40

24

Теоретичні відомості.

Втомні відмови друкованих плат найчастіше проявляються у вигляді обриву провідників, зруйнування паяних з'єднань, порушення контактів в з'єднувачах. Такі відмови можна відвернути, забезпечив різні частоти власних коливань для плат і несучих конструкцій. Втомна довговічність плат забезпечується вибором частоти по формулі:

де пп - вібраційне перевантаження в одиницях g; b - розмір короткої сторони плати, мм; А - коефіцієнт, який залежить від частоти коливань і величини прискорень, що впливають на плату. При перевантаженнях nn = (3…10) g значення А такі:

, Гц

50…100

100…400

400…700

А

17,5

25,0

35,0

Значення вібраційного перевантаження чи граничнодопустимого прискорення при вібраційних навантаженнях задається в технічних умовах на елементи конструкції і на ЕА. Крім того, воно може бути знайдено по формулі:

де - руйнівне прискорення в одиницях g; .3 HYPER14HYPER15 - коефіцієнт запасу міцності, враховуючий неоднорідність матеріалу конструкції елемента, його геометричні розміри; значення рекомендується приймати рівним 2; - коефіцієнт динамічності; для ударів він обирається рівним 1,8, для лінійних навантажень -рівним 1, для вібраційних навантажень коефіцієнт динамічності визначається по формулі:

де - частота власних коливань елемента, Гц; - частота збуджуючих коливань, Гц;

Якщо частота збуджуючих коливань близька до частоти власних коливань, , то:

,

де - механічна добротність системи.

Значення руйнівного прискорення ED Equation.3 HYPER14HYPER15, при якому з'являються напруження, що дорівнюють границі міцності матеріалу елемента для ударних і лінійних навантажень і границі витривалості при симетричному динамічному навантаженні для вібрації розраховують по формулах, наведених у табл. 9. Значення границі міцності і границі витривалості деяких матеріалів наведені у табл. 10. Орієнтовні значення власних частот коливань і добротності деяких конструктивних елементів і вузлів наведені у табл. 11.

Якщо виявилося, що для умов ТЗ на проектування знайдена частота власних коливань менша за , треба її підвищити шляхом конструктивних змін, у даному випадку - зміною розмірів плати чи варіанту сторін. Контрольний розрахунок повинний засвідчити, що нова власна частота перевищує .

Рішення.

Знайдемо руйнівне прискорення для склотекстоліту СТЕ по характеру моделі прямокутної пластини з двобічною заділкою:

BED Equation.3 HYPER14HYPER15

Границя міцності склотекстоліту СТЕ

Висота h=1.22 см.

Густина =1,98*;

Довжина l=8 см.

Коефіцієнт динамічності :

Значення вібраційного перевантаження чи граничнодопустимого прискорення при вібраційних навантаженнях:

Втомна довговічність плат забезпечується вибором частоти:

4. Завдання №3. Вибір амортизатора для блока ЕА.

Індивідуальне завдання:

Частота збуджуючої вібрації, Гц

Число амортизаторів

Вага , Н

Координати , см

X1

Y1

22

4

470

16

10

Теоретичні відомості.

Види систем амортизації.

Відрізняють статично визначувані і невизначувані системи. До статично визначуваних відносять системи, складені з трьох амортизаторів, точки кріплення яких розміщені не на прямій лінії. Кращім є розміщення по колу під кутами 120. Центр кола повинен співпадати з проекцією центра ваги блока на горизонтальному площину. У цьому випадку реакція амортизаторів однозначно визначається з трьох рівнянь статиці.

До статично невизначуваних відносяться системи навантаження, в яких кількість амортизаторів перевищує три. В таких випадках на реакцію амортизаторів накладаються N-3 додаткових умов, де N - кількість амортизаторів. Розміщення точок кріплення при цьому задане. Реакція амортизаторів і їх деформації статично невизначуваних системах залежать від жорсткості амортизаторів і умов їх монтажу.

По значенню частоти власних коливань амортизатори розподіляються на низькочастотні, середньо частотні, високочастотні. Частоти власних коливань номінально навантаженого амортизатора уподовж осі не повинні перевищувати: для низькочастотних 3...4Гц, для середньо частотних 8...10Гц, для високочастотні 20...25Гц.

Діапазон частот збуджуючих впливів, у якому амортизатори спроможні віброізолювати апаратуру, складає: для низькочастотних 5...600Гц, для середньо частотних 15...600 Гц, для високочастотних 35...2000Гц.

Реальні віброізолюючі системи спроможні послаблювати тільки дуже короткі і різкі удари (з прискоренням 50…100g і тривалістю 1 мс) або тривалі, але слабі (5... 10g тривалістю 10 мс). Складно вибрати амортизатори, які б захищали одночасно від вібрацій і ударів. Це обумовлено тим, що при обмеженому ході амортизатора з малою жорсткістю (з низькою власною частотою коливань) сильний удар може довести його до упору. Ще більше перешкоджає роботі амортизаторів одночасна дія вібрацій, ударів і лінійних прискорень. Так, лінійне прискорення після досягнення усталеного значення призводять до додаткової деформації амортизаторів і може довести їх до упору. У такому випадку віброізолюючі властивості системи амортизаторів зникають і ЕА сприймає зовнішні ударні і вібраційні впливи без захисту з боку амортизаторів.

Статистичний розрахунок систем амортизації

Крім розрахунку власних частот необхідно проводити статичний розрахунок системи амортизацій, у результаті якого визначаються навантаження, які діють на кожний амортизатор, і його статичний прогін.

Щоб провести статичний розрахунок системи амортизації блока ЕА у разі дії вертикальних гармонійних вібрацій, потрібні такі початкові данні:

Р - вага блока, Н:

- координати центру ваги блока, м;

N - кількість амортизаторів;

- частота збуджуючої вібрації, Гц;

- власна частота коливань блока, Гц;

- коефіцієнт динамічності при заданої частоті вібрації ;

- допустима амплітуда вібрації блока, м;

- максимальне прискорення при вібрацій, .

У разі правильно підібраних амортизаторів амплітуда вібрації мало залежить від жорсткості k амортизаторів. Ця умова виконується, коли:

де т - маса амортизованого блока, кг.

Максимальне значення амплітуди коливань блока можна знайти по

формулі:

Значення повинно бути менше допустимої амплітуди . Якщо ця умова не виконується, слід збільшувати , тобто проміжку між блоками, або масу амортизованого блока. Потрібна вага Р блока, яка відповідає , визначається по формулі.

де - амплітуда сил збуджуючої вібрації.

Коефіцієнт динамічності при малому демпфіруванні

(1)

де - амплітуда збуджуючої вібрації.

У цьому випадку блок розглядається як тверде тіло, тобто резонансні частоти усіх елементів блока значно більше власної частоти системи блок-амортизатори. Чисельно ефективність системи амортизування визначається коефіцієнтом ефективності

(2)

Резонансні частоти елементів блока не збуджуються, коли 95%. Власні частоти елементів блока повинні відповідати умовам:

Власна частота системи амортизування визначається за формулою:

В однонаправлених системах статичне навантаження і реакція амортизаторів складають систему паралельних сил. Приклад такої системи показан на рис. 1

у

-х х

-у

Рис. 1

Статичне навантаження, рівне вазі блока, направлено паралельно осі Z.

З прийнятих умов сума сил (реакції амортизаторів) дорівнює статистичному навантаженню на Р (вазі амортизуємого блока). В умовах рівноваги суми моментів сил - реакцій відносно осей X і Z дорівнюють нулю:

(3)

де - реакція і-того амортизатора на навантаження;

- координати і-того амортизатора в горизонтальній площині.

У разі статично визначуваної системи (Рис. 1) з трьома опорними амортизаторами, розміщеними у точках 1(), 2(), 3(), реакцію амортизаторів Р; на статичне навантаження Р знайдемо з такої системи рівнянь: (4)

Розв'язуючи цю систему відносно невідомих одержуємо:

де - визначник третього порідку системи рівнянь. У даному випадку він дорівнює:

Координати точок кріплення амортизаторів задаються таким чином, щоб проекції точок на площину не лежали на одній прямій. У такому випадку .

У статично визначуваної системи реакції амортизаторів не залежать від їх пружних властивостей.

Жорсткість амортизаторів визначається по формулі

Розрахункова жорсткість кожного амортизатора:

(6)

де N - число амортизаторів. Потрібна статична деформація амортизаторів:

(7)

У разі статично не визначуваних систем на реакції амортизаторів накладаються додаткові умови, у відповідності до яких виходять різні варіанти аморти