де E і ρ - модуль пружності застосовуваного матеріалу підставу друкованої плати; E с і ρ с - модуль пружності і щільність сталі, E з = 2,1 ∙ 10 листопада Н / м 2; ρ с = 7,85 ∙ 10 3 кг / м 3. Характеристики матеріалів друкованих плат товщиною 1 мм наведені в табл.4 Таблиця 4 Матеріал підстави | модуль пружності Е ∙ 10 10 Н / м 2 | Щільність ρ ∙ 10 3 кг / м 3 | Коефіцієнт Пуассона e | Гетинакс ГФ -1 Склотекстоліт СТЕ "Стефен "НДФ "Стефен-1 "СФ -2 | 2,7 3,5 3,3 3,45 3,02 5,7 | 1,45 1,98 2,47 2,32 2,05 2,67 | 0,21 0,214 0,279 0,238 0,22 0,24 |
Дані табл. 4 наведені для навантажених пластин. Якщо плата рівномірно навантажена, то формулу (3) вводять поправочний коефіцієнт на масу ЕРЕ: | (5) |
де m - маса плати; M - маса ЕРЕ. З урахуванням (4) і (5) формула для наближеного визначення власної частоти основного тону коливань рівномірно навантаженої друкованої плати приклад вигляд: | (6) |
За формулою (6) можна оцінити і власну частоту коливань будь рівномірно навантаженої пластини. Приклад 2. Визначити власну резонансну частоту друкованої плати, защепленную по короткій стороні і Перт по іншим сторонам. Вихідні дані: габаритні розміри плати, м: а = 0,1; в = 0,1; h = 1.10 -3; матеріал плати - склотекстоліт Стефен - 1 з параметрами: Е = 3,02 · 10 10 Н / м 2; ρ = 2,05 · 10 3 кг / м 3; ε = 0,22; маса елементів М = 0,1 кг. РІШЕННЯ: Знаходимо масу плати
кг, 2. Розраховуємо поправочний коефіцієнт 3. З таблиці. 4 (варіант 3) знаходимо С = 55; 4. За формулою (4) розраховуємо коефіцієнт Підставляючи отримані дані у формулу (6), визначаємо частоту власних коливань плати
Гц. 2.2 Розрахунок частот власних коливань багатошарових друкованих плат При розрахунку частоти власних коливань багатошарової друкованої плати неоднорідну по товщині пластину призводять до однорідної наступним чином. Розраховують коефіцієнт поперечного стиску
| (7) |
де - Ефективний модуль пружності i - го шару; Е i - модуль пружності матеріалу i - го шару; ε i - коефіцієнт Пуассона i - го шару; h i - товща i - го шару; n - кількість шарів багатошарової плати. Визначають наведену згинальну (циліндричну) жорсткість плати
| (8) |
де z 0-відстань нейтральній поверхні плати від верхньої граничної поверхні, | (9) |
Визначають наведену щільність плати
| (10) |
де ρ i - щільність матеріалу i - го шару. Визначають наведене значення модуля пружності
| (11) |
де - Товщина плати. За (4) визначають поправочний коефіцієнт на матеріал. Визначають частоту власних коливань плати за (6): частотна постійна знаходиться для пластини з параметрами a, в, h коефіцієнт маси розраховується по (5), в якій - Маса плати.
Приклад 3. Розрахувати власну резонансну частоту двосторонній друкованої плати, виготовленої з стеклотекстолита СФ-2-50, встановленої в конструкції РЕА з заміщенням по короткій стороні (варіант 20). Вихідні дані: габаритні підстави плати, м: а = 0,1; в = 0,1; h 2 = 9.10 -4; матеріал підстави плати - склотекстоліт СТЕ з параметрами Е 2 = 3,5 · 10 10 Н / м 2; ρ 2 = 1,98 · 10 3 кг / м 3; ε 2 = 0,214; матеріал плакіровкі - мідна фольга, завтовшки h 1 = h 3 = 5.10 -5 м з параметрами Е 1 = Е 3 = 13,2 · 10 10 Н / м 2; ρ 1 = ρ 3 = 8,9 · 10 березня кг / м 3; ε 1 = ε 3 = 0,3; маса елементів m = 0,1 кг. РІШЕННЯ Розрахуємо значення ефективних модулів пружності
Н / м 2; Н / м 2. 2.Пріведенний коефіцієнт поперечного стиску 3. Розраховуємо відстань до нейтральної зони, враховуючи симетричність структури м. визначаємо значення наведеної жорсткості по (2.8) з урахуванням Ē 1 = Ē 3 та h 1 = h 3: 5.Определяем наведену щільність плати за (10): кг / м 3 6.Определяем наведене значення модуля пружності з (11): Н / м 2. 7.Определяем за (4) коефіцієнт 8.Определяем по (5) коефіцієнт 9.По табл3 (варіант 20) знаходимо С = 8,2. 10.Рассчітиваем частоту власних коливань плати Гц. 2.2 Розрахунок механічний в платі Згинальний момент у центрі плати в режимі вібраційних коливань | (12) |
де М - маса встановлених на платі ЕРЕ, кг; g - прискорення вільного падіння -9,8 м / с 2; П П - коефіцієнт вібраційної перевантаження; ξ - коефіцієнт динамічності. Момент опір вигину Умова віброміцності плати | (13) |
Приклад 4. Перевірити умова віброміцності друкованих плат, розглянутих у прикладах 2 і 3, для умов використання в автомобільній РЕА (приклад 1). Вихідні дані: діапазон частот вібрацій Δ f = (10 - 70) Гц; коефіцієнт віброперегрузкі П П = 4; час випробувань Т = 2700 с; габаритні розміри плат, м: а = 0,1; в = 0,1; h = 1.10 -3; частоти власних коливань плат, Гц: f 1 = 153; f 2 = 60; боковий вівтар пружності для стеклотекстолита σ в = 130.10 6 Н / м 2; логарифмічний декремент затухання δ = 0,2; запас міцності n = 10,4. 1.Рассчітаем коефіцієнт динамічності для обох варіантів, при цьому для першого варіанта приймаємо як збудливою верхнє значення частоти f B = 70 Гц, а для другого - найгірший випадок - рівний частоті власних коливань f = 60 Гц. η 2 = 3,14 / 0,2 = 15,7. 2.Допускаемие напруги визначимо із співвідношення (17), оскільки Tf <10 7 для обох випадків: σ -1 = 0,3 · σ в = 39.10 6 Н/м2; σ N 1 = 39.10 6 +0,167 (130.10 6 - 39.10 6) 16 - lg 2700 +153 = 39,1 · 10 6 Н / м 2; t N 2 = 51.10 6 Н/м2; [σ -1] = 3,8 · 10 6 Н / м 2; [Σ 2] = 4,9 · 10 6 Н / м 2. 3.Расчетние напруги в центрі плати Н/м2; Н/м2. Таким чином, перший варіант кріплення плати задовольняє вимогам ТЗ, а другий - ні. 2.3 Розрахунок перевантажень у будь-якій точці плати Для визначення зусиль, що докладаються до висновків ЕРЕ, необхідно знати віброперегрузкі в будь-якій точці плати з координатами х, у. Форму коливань плати на першій відповідної частоті в напрямку осей х, у можна представити у вигляді Z (X) = Z 1 sin (πx / a); Z (y) = Z 1 sin (πy / в), |
(14) |
де Z 1 - прогин плати в центрі. Коефіцієнти передачі на першій власній частоті розраховується за формулою | (15) |
де γ - коефіцієнт механічних втрат; К (х, у) - коефіцієнт форми коливань, | (16) |
тут К (х, у) = К (ξ х) · К (ξ у), Коефіцієнти К (ξ х) · К (ξ у), визначаються з табл. 5, а проміжних точках - інтерполяцією. Таблиця 5 Коефіцієнти форми коливань Умови закріплення | ξ х = х / а, ξ = у / в |
| 0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 | | 0 | 0,39 | 0,75 | 1,03 | 1,21 | 1,27 | 1,21 | 1,03 | 0,75 | 0,39 | 0 | | 0 | 0,16 | 0,51 | 0,91 | 1,21 | 1,32 | 1,20 | 0,91 | 0,51 | 0,16 | 0 | | 0 | 0,49 | 0,9 | 1,19 | 1,31 | 1,26 | 1,05 | 0,73 | 0,39 | 0,12 | 0 | | 0 | 0,03 | 0,1 | 0,21 | 0,36 | 0,53 | 0,72 | 0,92 | 1,14 | 1,35 | 1,57 |
Коефіцієнти механічних втрат | (17) |
де f 0 - перший частота власних коливань плати, Гц. Кут повороту перерізів плати | (18) |
Прогин в центрі плати | (19) |
де Z 0 - амплітуда вібрацій, що передається від місць кріплення плати, м: | (20) |
Приклад 5. Розрахувати віброприскорення і вибропрочность в точках кріплення резистора МЛТ - 0,5 (приклад 1), встановленого в центрі друкованої плати (приклад 4). Вихідні дані: маса резистора m = 3.10 -3 кг; довжина виводу l = 2.10 -3 м; висота установки резистора h = 1,5 · 10 -3 м; модуль пружності висновків E = 1,23 · 10 листопада Н / м 2; модуль зсуву G = 4,8 · 10 10 Н / м 2; коефіцієнт Пуассона ε = 0,28; боковий вівтар міцності σ в = 1.10 -3 Н / м 2; діаметр виведення d = 1.10 -3 м; розміри друкованої плати, м: a = 0,1; в = 0,1; h = 1.10 -3; власна частота коливань плати f 0 = 60 Гц; діапазон частотних вібрацій Δƒ = (10 - 70) Гц. коефіцієнт віброперегрузкі П П = 4; час випробувань Т = 2700 з. РІШЕННЯ. За (17) знаходимо амплітуду коливань
За (17) визначаємо коефіцієнт механічних втрат
3.Прогіб в центрі плати знаходимо за (19): м. 4.Коеффіціент динамічності в точці з координатами х = 45.10 -3 м; у = 50.10 -3 м визначаємо за (14): 5.Віброускореніе у вибраній точці Z (x, y) = 4 g · 2,05 = 8,2 g. 6. Кут Q визначаємо за (18) радий 7.Определяем Δ Z як різницю переміщень 8.По (2.2) розраховуємо згинальні моменти Н · м; Н · м; Н · м. Для найбільшого згинального моменту в точці С знаходимо
Н / м 2. порівнюючи розрахункове значення σ з допускаються [σ] (приклад 1), приходимо до висновку, що даний варіант кріплення резистора не задовольняє вимогам ТЗ.
2.4 Перевірка правильності вибору товщини стінки корпусу РЕА Товщина стінки корпусу h, при якій виконується міцнісні вимоги, визначаються за формулою де q = P / a в - навантаження, розподілена за площею, Н / м 2; a, в - розміри стінки корпусу, м; Δ - допустимий прогин, м. Навантаженням Р необхідно задаватися або визначати по 2; допустимий прогин визначається по (5). 2.5 Розрахунок на міцність панелі шасі Руйнування шасі спостерігається по перетинах, ослабленим отворами для встановлення елементів конструкції. Монтажна панель шасі найбільш ослаблена в поперечному перерізі робочою довжиною де у - ширина панелі; d i - діаметр i - го отвори, послабляє розтин. Висота перерізу дорівнює товщині панелі Δ. Припускаючи багаторазовий вигин апнелі під дією знакозмінних вібраційного навантаження і, розглядаючи її як прямокутну пластину на двох опорах, використовуємо управління згинальної міцності . Згинальний момент у режимі резонансних коливань де М - маса встановлених по шасі елементів конструкції; η - коефіцієнт динамічності; П П - коефіцієнт вібраційної перевантаження. Момент опір вигину Тоді міцність панелі шасі слід оцінити співвідношенням Розрахунки на міцність нероз'ємних з'єднань
З'єднання склеюванням, паянням і зварюванням перевіряють по першому рівнянню міцності: , де Р - зусилля, яке сприймає з'єднанням, Н; S - площа склеювання (пайкою, зварювання), м 2; [σ] р - допустиме нормальне напруження розриву. Умова міцності пресового з'єднання циліндричних деталей номінальним діаметром d, довжиною запресовкі l, навантаженого крутним моментом М £ Мт, де Мт - момент тертя в пресувальної з'єднанні , Тут q - питомий тиск на поверхні запресовкі; К - коефіцієнт тертя. Питомий тертя, виражений через натяг Δ, номінальний діаметр сполучення d, діаметр d A , D B і міцнісні характеристики пов'язаних деталей , де ; ; тут ε А і ε В - коефіцієнти поперечної деформації (коефіцієнти Пуассона); Е А і Е В - модуль пружності матеріалу деталей, що сполучаються. Слід вказати, що розрахунок міцності з'єднання заклепками зводитися до спільного рішення рівняння міцності для: а) стержня заклепки, що працює на зріз ; б) листа, ослабленого отворами під заклепками і працює на розрив в) листа, що розрізається по двох паралельних площинах стрижнем заклепки ; г) листа, м'ятих стрижнем заклепки . У цих рівняннях: Р - розтягувальне зусилля, Н; n - число заклепок; l - Напуск листа, м; d - діаметр заклепки, м; t - крок заклепок, м; δ - товщина листа, м; [τ] cp , [Σ] р, [σ] см - допустимі напруження зрізу заклепки, розтягування і зминання листа, Н / м 2. Розрахунки на міцність рознімних з'єднань
При оцінці ефективності кріпильних з'єднань (болтових, гвинтових), можна використовувати рівняння міцності для сполук заклепками. При цьому найчастіше користуються співвідношенням , де d В - внутрішній діаметр гвинта (болта), d У = 0,8 d. Розглянуті в методичних вказівках методи оцінки статичної, вібро - і удароміцності конструкцій РЕА дозволяють на ранніх етапах проектування оцінити якість і ефективність прийнятих конструктором РЕА рішень. Похибка оцінки параметрів механічних впливів становить (20 - 30)%. Якщо в результаті розрахунків механічні напруги в небезпечних перерізах деталей конструкцій РЕА виявляться сумірними, слід не зміцнювати розрахунок, а вживати заходів щодо підвищення жорсткості і міцності конструкцій. Список використаних джерел Основи теорії кіл: Методичні вказівки до курсової роботи для студентів - заочників спеціальності 23.01 "Радіотехніка" / Укл. Коваль Ю.О., Праги О.В. - Харків: ХІРЕ, 2001. - 63 с. Зернов Н.В., Карпов В.Г. "Теорія електричних ланцюгів". Видання 2-е, перероб. і доп., Л., "Енергія", 2002.
Додати в блог або на сайт
Цей текст може містити помилки. Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова 101.3кб. | скачати
Схожі роботи: Загальна методика виконання розрахунків на міцність Методика виконання економічних розрахунків Розрахунок елементів залізобетонних конструкцій Технологія виготовлення НВЧ елементів конструкцій РЕЗ Розрахунок на міцність стійкість і стійкість елементів Розр т на міцність стійкість і стійкість елементів Осесиметричні коливання дискретно підкріплених оболонкових елементів конструкцій на пружній основі Аналіз композиційних елементів конструкції одягу Розробка модельних конструкцій жіночої Сучасні теорії мотивації і виконання їх елементів у вітчизняної науки та практиці
|