CN111654993B - 一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块,解决现有通用化电子设备会发生有害谐振,影响其工作可靠性和使用寿命的问题。本发明方法和模块在不改变重量和结构形式的条件下,使其能够适应各种机载振动环境条件,频率能够躲避各种危险振动频带,避免发生有害谐振,增加器件的可靠性。本发明等质量变刚度模块包括模块加固框和至少一个可调节加强筋;模块加固框设置在印制板上,可调节加强筋安装在模块加固框内,且可调节加强筋能够在模块加固框内上下移动或转动。
Description
技术领域
本发明属于航空电子设备领域,具体涉及一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块。
背景技术
航空电子设备的振动环境复杂,振动频带较宽,一般频率范围为5Hz~2000Hz,不同机型或不同安装区域的振动谱型不同,一般为随机、随机+窄带或随机+正弦振动模式,从而导致电子设备无法避免谐振。若电子设备的固有频率在振动能量大的频带内(窄带或正弦),会发生有害谐振,从而降低了器件的使用寿命。此外,现有电子设备要求通用化,有可能在不同机型或不同安装区域中使用,设计时很难保证其固有频率能够准确躲避各种危险频带的使用环境,从而影响了电子设备的工作可靠性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是解决现有通用化电子设备会发生有害谐振,影响其工作可靠性和使用寿命的问题,提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块。本发明在不改变电子设备重量和结构形式的条件下,使其能够适应各种机载振动环境条件,频率能够躲避各种危险振动频带,从而避免发生有害谐振,增加了工作可靠性。
为实现以上发明目的,本发明的技术方案为:
一种模块等质量变刚度方法,包括以下步骤:
步骤一、在设置有电子元器件的印制板上安装模块加固框;
步骤二、在模块加固框内安装至少一个可调节加强筋,所述印制板、模块加固框和可调节加强筋组成等质量模块;
步骤三、将可调节加强筋在模块加固框内上下移动或转动,满足等质量模块不同频率的设计要求。
进一步地,步骤三中,等质量模块为平板结构,则等质量模块的频率fn为:
式中:
ρ-面密度;
h-板厚;
a-板长;
b-板宽;
μ-泊松比;
E-弹性模量。
进一步地,步骤二中,在模块加固框内安装可调节加强筋具体为:模块加固框的两侧设置有腰形限位槽,可调节加强筋的两端设置有安装孔,紧固件穿过腰形限位槽和安装孔,将可调节加强筋安装在模块加固框内。
进一步地,步骤三中,可调节加强筋在模块加固框内上下移动或转动,满足不同频率的设计要求具体包括:当可调节加强筋安装在模块加固框靠上的位置,且加强筋大平面垂直印制板时,得到较高的模块刚度;当可调节加强筋安装在模块加固框靠下的位置,且加强筋大平面平行于印制板时,得到较低的模块刚度。
同时,本发明还提供一种等质量变刚度模块,包括模块加固框和至少一个可调节加强筋;所述模块加固框设置在印制板上,所述可调节加强筋安装在模块加固框内,且可调节加强筋能够在模块加固框内上下移动或转动。
进一步地,所述模块加固框为框架结构,其两侧设置有腰形限位槽;所述可调节加强筋的两端设置有安装孔,紧固件穿过腰形限位槽和安装孔,将可调节加强筋安装在模块加固框内。
进一步地,所述安装孔在可调节加强筋的横截面偏心布置,保证可调节加强筋有较大的旋转半径。
进一步地,所述可调节加强筋的两端设置有安装凸台,所述安装孔设置在安装凸台上。
与现有技术相比,本发明技术方案具有以下优点:
本发明提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块,将可调节加强筋在模块加固框内上下平移或旋转,改变其相对印制板的高度,进而改变模块的刚度,此种方法在不增重的条件下方便调节模块的固有频率,适用于宽频振动环境下模块固有频率需要躲避各种危险频带的场合。
附图说明
图1为本发明等质量变刚度模块的结构示意图;
图2为本发明等质量变刚度模块的局部结构图;
图3为本发明等质量变刚度模块中高刚度可调节加强筋的安装示意图;
图4为本发明等质量变刚度模块中低刚度可调节加强筋的安装示意图。
附图标记:1-模块加固框,2-可调节加强筋,3-紧固件,4-印制板,5-腰形限位槽,6-安装孔,7-安装凸台。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。
本发明提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块,能够在不改变模块重量和结构形式的条件下,使模块能够适应各种机载振动环境条件,频率能够躲避各种危险振动频带,避免发生有害谐振,增加器件的可靠性。
如图1和图2所示,本发明提供的等质量变刚度模块包括模块加固框1和至少一个可调节加强筋2;电子元器件设置在印制板4上,模块加固框1固定设置在印制板4上,可调节加强筋2安装在模块加固框1内,且可调节加强筋2能够在模块加固框1内上下移动或转动,通过调节可调节加强筋2的位置,调节整个模块的刚度,从而满足不同频率的设计要求。
本发明等质量变刚度模块中,可调节加强筋2可通过不同的安装方式安装在模块加固框1内,只要可调节加强筋2能够在模块加固框1内上下移动或转动即可。在本发明具体实施例中,模块加固框1为框架结构,其两侧设置有腰形限位槽5,腰形限位槽5能够保证可调节加强筋2上下移动或旋转。可调节加强筋2可为梁结构,其两端设置有与腰形限位槽5配合的安装孔6,紧固件3穿过腰形限位槽5和安装孔6,将可调节加强筋2安装在模块加固框1内。该紧固件3具体可采用螺钉,在调节可调节加强筋2位置时,将螺钉旋出,然后将可调节加强筋2上下移动或旋转,可调节加强筋2位置调整完成后,拧紧螺钉,将可调节加强筋2固定在某一位置保持不动,获得稳定的模块刚度。当然,也可通过其他的方式将可调节加强筋2安装模块加固框1内,例如,可调节加强筋2的两端设置有安装柱,模块加固框1的侧边设置有多个由上至下的调节孔,将安装柱安装在不同高度的调节孔内,实现可调节加强筋2位置的调整。
为了使得该等质量变刚度模块具有较大范围的刚度,可将安装孔6在可调节加强筋2的横截面偏心布置,保证可调节加强筋2有较大的旋转半径,进而可满足不同频率要求。
本发明在可调节加强筋2的两端设置有安装凸台7,安装孔6设置在安装凸台7上,使得可调节加强筋2在模块加固框1内的安装更加可靠和方便,同时,也使得安装孔6的偏心布置更加方便。
本发明模块加固框1可以同时安装多个可调节加强筋2,每个可调节加强筋2可单独在限位槽内上下移动或转动,进而可满足不同频率要求。
如图3所示,当可调节加强筋2安装在限位槽靠上的位置,加强筋大平面垂直印制板4向外时,可以得到较高的模块刚度;如图4所示,当可调节加强筋2安装在限位槽靠下的位置,加强筋大平面平行于印制板4时,可以得到较低的模块刚度;极端情况可以拆除可调节加强筋2获得更低的模块刚度,模块刚度的调节需保证模块的固有频率躲避危险振动频带,避免有害谐振。
同时,本发明还提供了一种模块等质量变刚度方法,包括以下步骤:
步骤一、在设置有电子元器件的印制板4上安装模块加固框1;
步骤二、在模块加固框1内安装至少一个可调节加强筋2,印制板、模块加固框和可调节加强筋组成等质量模块;
步骤三、将可调节加强筋2在模块加固框1内上下移动或转动,改变模块的刚度,满足不同频率的设计要求。
等质量模块可视为四边简支平板结构,其固有频率fn为:
式中:
ρ-面密度;
h-板厚;
a-板长;
b-板宽;
μ-泊松比;
E-弹性模量;
可看出,当模块材料固定(ρ、μ、E固定),长宽一定时(a、b固定),固有频率与模块厚度h3/2正相关,调节加强筋的高低和转角,目的是改变模块高度参数h,进而调节频率。当等质量模块为其他形状或结构时,模块在长、宽方向的尺寸不变时,其调节频率同样与高度有关。
本发明提供了一种模块等质量变刚度设计方法,使得可调节加强筋在模块加固框1内上下平移或旋转,改变其相对印制板4的高度,进而改变模块的刚度,此种方法在不增重的条件下方便调节模块的固有频率,适用于宽频振动环境下模块固有频率需要躲避各种危险频带的场合。
Claims (7)
2.根据权利要求1所述的模块等质量变刚度方法,其特征在于,步骤二中,在模块加固框内安装可调节加强筋具体为:模块加固框的两侧设置有腰形限位槽,可调节加强筋的两端设置有安装孔,紧固件穿过腰形限位槽和安装孔,将可调节加强筋安装在模块加固框内。
3.根据权利要求2所述的模块等质量变刚度方法,其特征在于,步骤三中,可调节加强筋在模块加固框内上下移动或转动,满足不同频率的设计要求具体包括:当可调节加强筋安装在模块加固框靠上的位置,且加强筋大平面垂直印制板时,得到较高的模块刚度;当可调节加强筋安装在模块加固框靠下的位置,且加强筋大平面平行于印制板时,得到较低的模块刚度。
5.根据权利要求4所述的等质量变刚度模块,其特征在于:所述模块加固框(1)为框架结构,其两侧设置有腰形限位槽(5);所述可调节加强筋(2)的两端设置有安装孔(6),紧固件(3)穿过腰形限位槽(5)和安装孔(6),将可调节加强筋(2)安装在模块加固框(1)内。
6.根据权利要求5所述的等质量变刚度模块,其特征在于:所述安装孔(6)在可调节加强筋(2)的横截面偏心布置。
7.根据权利要求4或5或6所述的等质量变刚度模块,其特征在于:所述可调节加强筋(2)的两端设置有安装凸台(7),安装孔(6)设置在安装凸台(7)上。
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