岳超

摘 要隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，車載電子設(shè)備的發(fā)展也倍受人們關(guān)注。由于汽車在行進過程中，承受來自發(fā)動機工作和運輸過程中等多種形式產(chǎn)生的機械力，倍受振動和沖擊的作用，對車載電子設(shè)備的危害極大。根據(jù)調(diào)查顯示，由于振動引起的電子設(shè)備故障占到電子設(shè)備總故障率的百分之八十以上。如此高的占比說明了振動對于車載電子設(shè)備的危害是最大的，必須加以重視。本文通過對車載電子設(shè)備的工作環(huán)境進行分析，進行車載電子設(shè)備的隔振系統(tǒng)設(shè)計，希望對促進我國車載電子設(shè)備的安全可靠和發(fā)展做出積極貢獻。

【關(guān)鍵詞】車載電子設(shè)備 隔振系統(tǒng) 設(shè)計

車載電子設(shè)備由于受到來自于各方面的機械力，對其本身的危害是巨大的。危害方式主要是由于設(shè)備在某一個激振頻率下產(chǎn)生振幅很大的共振，這樣的情況最終會導(dǎo)致因為振動加速度超過設(shè)備所能承受的極限加速度而損壞，直接導(dǎo)致車載電子設(shè)備的損壞。所以在進行車載電子設(shè)備的隔振系統(tǒng)設(shè)計時，要充分考慮車載電子設(shè)備在各激振頻率下的響應(yīng)值小于設(shè)備所能承受的極限，對電子設(shè)備進行最大意義上的保護，使其更加安全可靠。

1 車載電子設(shè)備隔振器的設(shè)計原理

通常來講，對車載電子設(shè)備進行隔振系統(tǒng)設(shè)計，就是通過在車載電子設(shè)備上加裝隔振器來實現(xiàn)減振。將電子設(shè)備與隔振器看成是一個系統(tǒng)，在車體傳來振動信號與頻率時，首先經(jīng)過減振器的作用，對振動信號進行減弱，之后再傳遞給車載電子設(shè)備，這樣經(jīng)過減振器的作用，傳到電子設(shè)備上的振動信號和振動頻率都會降低，從而達到保護電子設(shè)備的目的。在電子設(shè)備上加裝減振器不但對于車載電子設(shè)備的性能和安全是一個保護，同時也是對于整車的性能和安全是一個保護，能夠提高乘車的安全性和舒適性，通過減弱振動信號與頻率，保護車體不受振動困擾，使整車的安全可靠得到一個保障。

隔振就是通過在設(shè)備或器件上安裝減振裝置，隔離或減少它們與外界間的機械振動傳遞。在電子設(shè)備與基礎(chǔ)之間安裝彈性支承即減振器，以減少基礎(chǔ)的振動對電子設(shè)備的影響程度，使電子設(shè)備能正常工作或不受損壞；這種對電子設(shè)備采取隔離的措施，稱為被動隔振。一般情況下，儀器及精密設(shè)備的隔振都是被動隔振。

被動隔振系數(shù)：振動來自基礎(chǔ)，其運動用U=Uosin（ωt）表示，也是周期振動。被動隔振也可用隔振系數(shù)η表示其隔振效果，它的含義是被隔離的物體振幅與基礎(chǔ)振幅之比（或是振動速度幅值、加速度幅值的比值），可用下式計算：

η=xo/Uo

={[1+4ξ2（f/fo）2]/[1-（f/fo）2]2+4ξ2（f/fo）2}0.5

（1）

（1）式中xO——物體的垂向振幅（m）；

UO——基礎(chǔ)的垂向振幅（m）；

f——振動力的頻率（HZ）；

fo——隔振系統(tǒng)的固有頻率（HZ）；

k——隔振器的剛度（N/m）；

m——物體的質(zhì)量（kg）；

g——重力加速度（ 9.8m/s2）；

ξ——減振器的阻尼比（橡膠減振器的阻尼比為0.02～0.15）。從η的表達式可以看出，隔振系數(shù)η與頻率比（f/fo）及阻尼比ξ有關(guān)。

當(dāng)f/fo<<1時，隔振系數(shù)η=1。此時振動力變化緩慢，且其幾乎等值傳遞到基礎(chǔ)上。

當(dāng) f/fo=1時，隔振系數(shù)η為最大，振動力有放大現(xiàn)象，此時系統(tǒng)處于共振狀態(tài)；η值隨ξ增大而減小，所以，對于啟、停頻繁的設(shè)備，為防止設(shè)備在啟動或停機過程中經(jīng)過共振區(qū)域時產(chǎn)生過大的共振，減振器選用時應(yīng)考慮阻尼大一些的。

當(dāng)f/fo=2時，隔振系數(shù)η=1，振動力等值傳遞，此時系統(tǒng)無隔振效果；

當(dāng)f/fo>2時，隔振系數(shù)η<1，振動力減值傳遞，此時系統(tǒng)有隔振效果。

因此，要使隔振系統(tǒng)有效果，必須使η<1，即必須使頻率比f/fo>2。在電子設(shè)備的減振設(shè)計中一般取頻率比f/fo為2.5～4.5，也就是說要獲得滿意的隔振效果，應(yīng)該使隔振支承系統(tǒng)的固有頻率為振動力頻率的1/2.5～1/4.5。

2 車載電子設(shè)備隔振器的設(shè)計過程

2.1 設(shè)計準(zhǔn)備階段

在車載電子設(shè)備減振器的設(shè)計準(zhǔn)備階段，首先要了解車載電子設(shè)備的工作數(shù)據(jù)、車輛和隔振器三種的詳細資料，知道各部分之間的組合聯(lián)系，確保對所要設(shè)計的減振器的工作環(huán)境、工作狀態(tài)和性能有個整體的把握。

（1）充分對車載電子設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)進行嚴(yán)格意義上的掌握，了解安裝圖紙和安裝尺寸。對于車載電子設(shè)備的質(zhì)量、重心和性能有個整體的了解，了解車載電子設(shè)備的支撐點的位置和數(shù)量，對于減振器的安裝有個整體的布局和規(guī)劃，充分了解車載電子設(shè)備的工作環(huán)境和工作狀態(tài)。

（2）對電子設(shè)備的使用及工作環(huán)境有個整體的把握，了解設(shè)備的工作溫度極限，對于濕度的要求、對于油污、太陽輻射的要求等等。還要掌握車載電子設(shè)備受到振動的方向、頻率，實際工況、產(chǎn)生的位移和振幅加速度等方面的要求，知曉各個頻率值的產(chǎn)生與傳播。

（3）了解隔振器的工作環(huán)境，根據(jù)車載電子設(shè)備的大小尺寸和安裝位置，確定隔振器的尺寸，確保采用科學(xué)合理的安裝方式進行隔振器的安裝和使用。對隔振器的靜剛度和動態(tài)性能有個整體的了解與把握。比如與溫度、頻率、載荷等變化的關(guān)系。對隔振器的壽命包括疲勞極限等有個充分的了解，在具體的工作中，知曉車載電子設(shè)備的使用條件，并且應(yīng)該設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的電子設(shè)備所承受的條件和等級指標(biāo)。在合適的隔振系統(tǒng)選用合適的隔振器，對于車載電子設(shè)備的保護達到一個標(biāo)準(zhǔn)合理的范圍。

2.2 設(shè)計的具體方法和步驟

在對車載電子設(shè)備隔振器的設(shè)計過程中，鑒于此系統(tǒng)的隔振必須綜合考慮多種情況在內(nèi)的狀況，尤其是包括耦合振動在內(nèi)的情況，所以隔振系統(tǒng)設(shè)計頗為復(fù)雜。車載電子設(shè)備的隔振系統(tǒng)，是具有六個度的隔振系統(tǒng)，也就是沿三個坐標(biāo)軸的平移振動和繞三個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)振動。通過此類振動幅度與振動信號，隔振器要進行充分的試驗以滿足多種情況在內(nèi)的綜合減振需求。endprint

2.2.1 電子設(shè)備隔振器合理支撐布局的設(shè)計

對車載電子設(shè)備隔振器的安裝位置和設(shè)備的最佳支撐點進行充分的實驗論證，確保設(shè)備在動靜載荷狀態(tài)下不會發(fā)生彎曲變形等情況，并且隔振器的布置間距不易與電子設(shè)備過大，應(yīng)與車載電子設(shè)備密切接觸，才能充分發(fā)揮減振器的作用，使電子設(shè)備的振動降低到最小。同時，考慮到安裝減振器的支撐點的載荷如果相差比較多，那么在選擇減振器的時候，就要選擇同一型號不同剛度的減振器，來滿足車載電子設(shè)備的減振需求。

同時，在減振器的安裝方式上也要避免耦合的布置，將減振器的布置方式選擇為在電子設(shè)備的重心平面。當(dāng)配置分別于xoz、yoz兩個慣性主軸平面對稱時，那么電子設(shè)備減振系統(tǒng)就會沿著z軸運動，也就是耦合運動。這種情況出現(xiàn)的時候，可以通過改變剛度布局來實現(xiàn)解耦。當(dāng)兩支點的間距過小時，可以通過對a、c或者b、c進行減弱耦合運動，改善車載電子設(shè)備的在行駛中的穩(wěn)定性。把平時電子設(shè)備的激振充分考慮到內(nèi)，為獲得理想的減振效果，就要在減振設(shè)計過程中采用2.5～4.5，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)遠離激振頻率。

2.2.2 電子設(shè)備隔振器載荷設(shè)計

在對車載電子設(shè)備選擇隔振器的時候，首先要對車載電子設(shè)備的工作狀態(tài)有個全面充分得了解，對于需要滿足的要求進行研究論證，確保隔振器的使用能夠解決車載電子設(shè)備的振動問題。其次對于隔振器的額定載荷的選擇應(yīng)該大于電子設(shè)備的質(zhì)量。一般比例在百分之五飯百分之十之間。再次車載電子設(shè)備隔振器的布局安排應(yīng)該科學(xué)合理，讓隔振器的各向剛度關(guān)于設(shè)備各向質(zhì)心平面對稱。并且電子設(shè)備在車輛正常使用過程中，主要來自于垂直方向上的振動，所以車載電子設(shè)備隔振器的承載能力和布局安排主要來自于垂直方向的隔振與緩沖。

首先對電子設(shè)備所受的載荷要進行全面的分析，試驗在最大振動下電子設(shè)備減振器所要承受的振動，并且對其工作性能進行合理分析，為減振器的載荷設(shè)計積累經(jīng)驗，不斷讓減振器在真實情況下進行試驗，檢查它在真實狀況中的表現(xiàn)，使其符合實際要求，滿足車載電子設(shè)備的實際需要。

3 車載電子設(shè)備隔振器設(shè)計注意事項

任何新事物都是在不斷發(fā)展中解決問題從而繼續(xù)發(fā)展的，電子設(shè)備隔振器也是如此。只有在不斷創(chuàng)新的過程中，本著使用方面、安全第一的原則，不斷對隔振器進行創(chuàng)新，提高其實用性能與安全系數(shù)。不斷在隔振器領(lǐng)域創(chuàng)造屬于我們的輝煌。同時隔振器的研發(fā)設(shè)計和使用還要注意以下事項。

首先隔振器對于元件的精度要求比較高，必須保證隔振器的正常使用，同時帶來的技術(shù)要求和安裝也是難度較大，維護起來也相對復(fù)雜。所以一定要在前期準(zhǔn)備階段做好準(zhǔn)備工作，為隔振器的設(shè)計起到積極的促進作用。由于其工作的復(fù)雜性和特殊性，對其要求也比較高。所以要加強元件的質(zhì)量，為隔振器的整體性能的提升和安全工作做好基礎(chǔ)和保證。

其次在隔振器的工作狀態(tài)中，對液壓油的要求也比較高，尤其是當(dāng)油液中混入空氣或水，就會引起液壓油的變質(zhì)，這對于隔振器系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性也是一個巨大的考驗，會直接影響隔振器得工作可靠性。對于提高電子設(shè)備隔振器的使用，保障車載電子設(shè)備的安全使用性能具有非常重要的意義。同時，隔振器的工作狀態(tài)要求獨立，不能與其他工作混淆，保證減振工作的獨立性，確保隔振器的工作質(zhì)量始終如一，為車載電子設(shè)備的安全使用保駕護航。

再次車載電子設(shè)備隔振器的安裝設(shè)計時，考慮到與車架之間的特殊作用，要使用聚氨酯緩沖塊。聚氨酯緩沖塊的作用就是在電子設(shè)備隔振器與路面形成的沖擊力之間形成緩沖，相當(dāng)于一個輔助彈簧，能夠減小路面對于車載電子設(shè)備的振動作用，使乘車的舒適性大大提升。鑒于目前隔振器的設(shè)計水平參差不齊，像橡膠件、油料等質(zhì)量經(jīng)常出問題，導(dǎo)致隔振器的工作經(jīng)常出問題。無法形成保障。所以在隔振器的設(shè)計上要加強質(zhì)量把控，細到每個元件都要質(zhì)量過關(guān)，確保隔振器的整體工作性能有個保證和提高，減少隔振器的事故率，為隔振器的正常工作提供可靠的質(zhì)量保證。

4 未來隔振器系統(tǒng)的發(fā)展

隨著車載電子設(shè)備的越來越廣泛的使用和普及，越來越多的電子設(shè)備進駐車輛的裝配上車載電子設(shè)備隔振器的發(fā)展一定是向著結(jié)構(gòu)設(shè)計更加優(yōu)化，布局更加科學(xué)合理，使用更加安全方便，使用材料也量更加新型同時成本也會更加便宜的方向上發(fā)展。同時車載電子設(shè)備隔振器在結(jié)構(gòu)方面也將會更加高效，采用可調(diào)阻尼的減振器，以用來適應(yīng)在不同路況條件下，實現(xiàn)減振保護車載電子設(shè)備的目的。目前車載電子設(shè)備隔振器的發(fā)展阻礙主要是于整車匹配方面，無法做到整體合一的境界。尤其是車體的輪胎、發(fā)動機、變速器等都可以作為振動源，影響車載電子設(shè)備的正常運行和工作，所以鑒于情況的復(fù)雜性，隔振器的使用一定要滿足復(fù)雜條件下的車輛減振需求，使車輛在使用過程中更加安全可靠，電子設(shè)備的工作不會受到外在的影響和干預(yù)，保持自身的穩(wěn)定性，為提高車輛的安全駕駛系數(shù)，提高乘車的舒適性提供保障。未來在車載電子設(shè)備隔振器的研發(fā)上，會重點對于復(fù)雜條件下的隔振器的工作性能進行測試，滿足人們的需求，為車載電子設(shè)備在振動很大的情況下依然能夠正常工作進行減振處理，使車載電子設(shè)備隔振器的適用性得到提高，符合車載電子設(shè)備的發(fā)展趨勢，為使更多的更先進的電子設(shè)備安裝在車輛上提供了可能。

5 結(jié)論

通過以上研究論證，對車載電子設(shè)備減振系統(tǒng)進行了充分的設(shè)計說明，只有嚴(yán)格按照設(shè)計原則，按照設(shè)計要求和步驟，科學(xué)合理的對減振器進行設(shè)計，并用之于車載電子設(shè)備減振系統(tǒng)上，對車載電子設(shè)備進行減振，保護車載電子設(shè)備不受各種機械力的困擾，減少振動與共振，保障車載電子設(shè)備的使用性能與安全性能。提高車輛的行駛安全系數(shù)，提高人們乘車和駕駛的安全系數(shù)，都是具有非常現(xiàn)實的意義。在對車載電子設(shè)備隔振器的設(shè)計過程中，要加強試驗論證，不斷在新的高度上實現(xiàn)更高的技術(shù)含量。為實現(xiàn)隔振器的適用性和科學(xué)性提供堅實的保障，為車載電子設(shè)備的安全有效的使用進行充分的保護，使車載電子設(shè)備隔振器的發(fā)展提升到一個新的高度。我們只有充分對車載電子設(shè)備隔振器進行實驗論證，才能獲得更多的實驗數(shù)據(jù)，才能掌握其中的規(guī)律，為實現(xiàn)車載電子設(shè)備隔振器的科學(xué)合理的使用，提高我國車載電子設(shè)備的安全可靠做出積極探索與努力。

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