CN113840513A - 一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子设备减振、锁紧技术领域，旨在解决现有技术中的减震装置减震频率不可调，对不同设备通用性较差的问题，提供一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置，包括锁紧装置本体，锁紧装置本体底部设置有弹性导热垫；锁紧装置本体上设有多个弹性减振块，每个弹性减振块内部均设有减振弹性部件；锁紧装置本体上设有调节部件，通过调节所述调节部件能够使得不同的弹性减振块组合与机箱导轨接触，从而调节锁紧装置的减振频率；本发明有益效果是：针对不同模块的减振频率需求，使得不同组合的弹性减振块与机箱导轨接触，对减振频率进行调节，改善模块的力学环境，提高模块在振动条件下的环境适应性，可靠性高，通用性好，同时利用弹性导热垫导热。

Description

一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置

技术领域

本发明涉及电子设备减振、锁紧技术领域，具体而言，涉及一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置。

背景技术

在雷达，电子战设备中，阵列系统的应用越来越广泛，不同功能模块的标准化程度越来越高，采用标准化模块可快速实现功能集成，组成雷达、电子战功能系统。同时，雷达，电子战设备振动环境恶劣，并且具有较高的散热要求。因此，对雷达、电子战设备在振动、高温环境中的稳定度提出了更高的要求。

目前行业内广泛采用橡胶垫、钢丝绳、弹簧等材料对电子设备进行减振设计。行业传统的减振材料和方法虽然具有一定的振动与噪声控制作用，但减振材料或结构的刚度、阻尼不可调，仅对模块、器件在一定频率附近的振动才具有较好的减振抗噪效果。对于不同目标的电子模块，其减振频率调控能力差，自适应的能力相对比较弱。

目前行业内另一种对模块减振思路主要依靠提高模块的器件的安装强度来提高器件的固有频率，以达到不同器件的谐振频率远离随机振动频率，避免共振，该方法使得模块结构复杂以及重量增加。另外，通常在机箱等电子设备采用减振器进行隔振，但目前减振器也仅对特定频率范围具有较好的效果，针对不同设备通用性较差。

通过现有的模块(器件)减振方法对阵列系统中的模块级、器件级的抗振设计已经不能满足航空航天电子装备在极端振动环境的使用要求。需要针对不同的功能模块的内部关键器件(例如，对频率比较敏感的晶振)对不同减振频率范围的要求，调节减振器减振频率，达到减振和避振功能。

电子设备模块另一个比较突出的问题是散热，目前对于有一定散热需要的模块通常方法是通过锁紧条将模块与散热机箱紧贴导热将热量扩散。模块与机箱几乎是刚性接触安装，无法对模块敏感的特定频率范围有较好的减振。

综上所述，目前的雷达、电子战设备的阵列模块亟需一种具有一定散热能力的，减振频率可调的减振锁紧装置。

CN201910302869.4尤其涉及一种采用频率可变的电流变液来减振的夹层薄板结构，用以解决减振降噪材料或结构可调控性低、自适应性较弱的问题。

CN111642057A提出一种具备阻尼减振功能的新型电路板锁紧装置，包括阻尼锁紧条和阻尼安装板两大部分，均为橡胶金属一体化结构。采用高阻尼橡胶作为减振材料，其可以与PCB板直接安装使用，也可以配合锁紧条安装使用。针对不同减振频率需求，如果需要调节其刚度，需要使用不同的阻尼橡胶的锁紧条。

CN107396587B提出一种电子设备导热减振插装锁紧组件，用于电子设备机箱插槽安装电子模块、PCBA组件快速锁紧固定。其内部采用异性弹性片进行减振，但其减振频率无法根据模块的不同减振频率要求进行调节。

发明内容

本发明旨在提供一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置，以解决现有技术中的减震装置减震频率不可调，对不同设备通用性较差的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置，

包括锁紧装置本体，所述锁紧装置本体底部设置有弹性导热垫；

所述锁紧装置本体上设有多个弹性减振块，每个所述弹性减振块内部均设有减振弹性部件；

所述锁紧装置本体上设有调节部件，通过调节所述调节部件能够使得不同的弹性减振块组合与机箱导轨接触，从而调节所述锁紧装置的减振频率。

由于设置有调节部件，调节部件能够改变与机箱导轨接触的弹性减振块，针对不同模块、器件的减振频率需求，使得不同组合的弹性减振块与机箱导轨接触，对减振频率进行调节，改善模块(器件)的力学环境，提高模块(器件)在振动条件下的环境适应性，提高可靠性，并且具有良好的通用性；由于所述锁紧装置本体底部设置有弹性导热垫，因此本发明所述的锁紧装置具有一定散热能力，在模块减振的同时将内部热量通过弹性导热垫导热，满足电子模块的散热需求。

在一种实施方式中：

所述锁紧装置本体的两端为斜面，且两端的斜面关于所述锁紧装置本体的中线对称。

在一种实施方式中：

所述调节部件包括螺杆和滑块，所述滑块设置于所述锁紧装置本体的斜面上，所述螺杆贯穿所述锁紧装置本体、所述滑块以及所述弹性减振块设置，所述螺杆的端部设有紧固件，通过调节所述紧固件与所述螺杆的相对位置，能够挤压带动所述滑块在所述斜面上滑动，进而改变与机箱导轨接触的弹性减振块的数量。

通过转动所述螺杆，改变旋进或旋出所述紧固件的长度，从而挤压所述滑块使其在所述斜面向上或向下滑动，同时带动所述弹性减振块上下运动，改变与机箱导轨接触的弹性减振块的数量，使不同组合的弹性减振块与机箱导轨接触，随着螺杆转动角度的增加或者减小，使更多或者更少的弹性减振块与机箱导轨接触，从而调节所述锁紧装置的减振频率。

在一种实施方式中：

所述滑块包括分别设置于所述锁紧装置本体两个斜面上的滑块一和滑块二。

对称设置的滑块一和滑块二，可以在螺杆的作用下同步上滑或下滑，并且当螺杆锁紧到位时，滑块一和滑块二固定在斜面上，不会发生下滑，因此，各个弹性减振块也被确定，所述锁紧装置的减振频率也随之确定。

在一种实施方式中：

所述滑块一和所述滑块二为楔形块，所述滑块一和所述滑块二与所述锁紧装置本体的斜面相适配。

便于滑块一和滑块二在斜面上滑动。

在一种实施方式中：

所述锁紧装置本体包括条形底座，所述弹性导热垫固定于所述条形底座的底部。

在一种实施方式中：

所述弹性导热垫通过粘接或者硫化方式固化在所述条形底座的底部。

在一种实施方式中：

所述弹性导热垫为导热橡胶垫。

在一种实施方式中：

所述条形底座上部间隔设置有多个凹槽，每个所述凹槽内安装一个所述弹性减振块，所述弹性减振块能够在所述凹槽内上下滑动。

所述条形底座内的凹槽作为弹性减振块的滑动限位结构，弹性减振块能够在所述凹槽内上下滑动，便于配合所述滑块在斜面上下滑动，改变与机箱导轨接触的弹性减振块的数量，使得不同组合的弹性减振块与机箱导轨接触，对减振频率进行调节。

在一种实施方式中：

所述弹性减振块的数量为2n+1个，其中：n≥1。

在一种实施方式中：

所有所述弹性减振块对称布置在所述条形底座上。

将弹性减振块在条形底座对称布置，可以获得较好的稳定性。

在一种实施方式中：

相邻两个所述弹性减振块的高度不同。

在一种实施方式中：

所有所述弹性减振块关于位于正中间的弹性减振块对称分布，位置对称、相对应的两个弹性减振块高度相同。

在一种实施方式中：

位于正中间的弹性减振块高度最低，弹性减振块的高度向两端依次增加，位于两端的弹性减振块高度最高。

因此，通过螺杆带动滑块以及弹性减振块上下移动，可以使得不同组合的弹性减振块与机箱导轨接触，具体的，由于位于两端的弹性减振块高度最高，因此，在螺杆的旋进过程中，由于位于两端的弹性减振块最先与机箱导轨接触，得到第一种减振频率，随着螺杆继续旋进，又有对称的两个弹性减振块与机箱导轨接触，得到第二种减振频率，依次类推，直至位于中间的弹性减振块与机箱导轨接触，即所有的弹性减振块均与机箱导轨接触，又得到另一种减振频率。

在一种实施方式中：

每个所述弹性减振块、所述滑块、以及所述条形底座内部设有通腔，所述螺杆贯穿所述通腔设置，且所述通腔的直径与所述螺杆的直径相适配。

保证所述螺杆还能在通腔内转动，进而调节所述弹性减振块、所述滑块的位置，进而调节减振频率。

在一种实施方式中：

所述弹性减振块包括外支撑座和限位台阶，所述限位台阶能够在所述外支撑座的限位凹腔内限位滑动，所述减振弹性部件设置在所述外支撑座和所述限位台阶之间，所述螺杆穿过所述限位台阶内部通腔，且能够在所述外支撑座腰形通腔内活动。

由于所述螺杆穿过的是所述限位台阶内部的通腔，因此所述螺杆能够带动所述限位台阶上下滑动，由于所述限位台阶能够在所述外支撑座的限位凹腔内限位滑动，且二者之间设有减振弹性部件，因此，当所述限位台阶抬升时，所述外支撑座会随之发生抬升，所述外支撑座的顶面与机箱导轨接触，继续旋转所述螺杆，所述减振弹性部件发生压缩，其他的弹性减振块的外支撑座继而与机箱导轨接触，依次类推，在此过程中，可以得到多种弹性减振块的组合与机箱导轨接触，从而改变减振频率。

在一种实施方式中：

所述减振弹性部件为减振弹簧，所述减振弹簧设置在所述外支撑座和所述限位台阶之间，并预留一定的压缩空间。

便于在螺杆旋进的过程中，所述外支撑座的顶面与机箱导轨接触，继续旋转所述螺杆，所述减振弹性部件发生压缩，其他的弹性减振块的外支撑座继而与机箱导轨接触，从而实现多种减振频率的切换。

在一种实施方式中：

不同弹性减振块的减振弹簧的长度不一致，减震弹簧的弹性系数也可以不一样，因此，不同的弹性减振块组合与机箱导轨接触，从而可以调节锁紧装置的减振频率。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

由于设置有调节部件，调节部件能够改变与机箱导轨接触的弹性减振块，针对不同模块、器件的减振频率需求，使得不同组合的弹性减振块与机箱导轨接触，对减振频率进行调节，改善模块(器件)的力学环境，提高模块(器件)在振动条件下的环境适应性，提高可靠性，并且具有良好的通用性；

由于所述锁紧装置本体底部设置有弹性导热垫，因此本发明所述的锁紧装置具有一定散热能力，在模块减振的同时将内部热量通过弹性导热垫导热，满足电子模块的散热需求。

附图说明

图1为所述减振频率可调的减振、散热锁紧装置的结构示意图。

图2为所述减振频率可调的减振、散热锁紧装置的剖面图。

图3为所述弹性减振块的结构示意图。

图4为所述弹性减振块的剖面图。

图5为所述减振频率可调的减振、散热锁紧装置的应用示意图。

图6为所述减振频率可调的减振、散热锁紧装置的散热示意图。

图7为所述减振频率可调的减振、散热锁紧装置的参数设计示意图。

图标：1-条形底座；2-滑块一；3-滑块二；4-螺杆；5-弹性导热垫；6-弹性减振块一；601-外支撑座；6011-外支撑座腰形通腔；602-限位台阶；6021-限位台阶内部通腔；603-减振弹簧；7-弹性减振块二；8-弹性减振块三；9-模块；10-机箱；101-导轨；11-器件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1-图2，本实施例提出一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置，包括锁紧装置本体，所述锁紧装置本体包括条形底座1，所述条形底座1的底部设置有弹性导热垫5，在本实施例中，所述弹性导热垫5为导热橡胶垫，橡胶垫具有一定刚度，而且具有导热性能，所述弹性导热垫5通过粘接或者硫化方式固化在所述条形底座1的底部；

所述条形底座1的两端为斜面，且两端的斜面关于所述条形底座1的中线对称，在本实施例中，所述斜面均是从上至下倾斜的面，形如生活中斜坡的倾斜方向。所述条形底座1的两个斜面上分别设置有滑块一2和滑块二3，所述滑块一2和所述滑块二3为楔形块，所述滑块一2和所述滑块二3与所述条形底座1的斜面相适配，相适配是指，倾斜程度相同，倾斜面恰好能够合上，所述滑块一2和所述滑块二3可以在所述条形底座1的斜面上顺利上滑或者下滑。具体的，所述条形底座1两个端面设计一定角度的斜面α，所述滑块一2和所述滑块二3设置与所述条形底座1端面斜面相同角度的斜面α，所述滑块一2和所述滑块二3可以在条形底座1的斜面上一起滑动。

所述条形底座1上部阵列化设置有5个凹槽，每个所述凹槽内安装有一个弹性减振块，所述条形底座1内的凹槽作为所述弹性减振块的滑动限位结构，所述弹性减振块能够在其所在的凹槽内上下滑动。

所有所述弹性减振块对称布置在所述条形底座1上，具体的，位于中间的凹槽里安装有弹性减振块一6，所述弹性减振块一6的两边分别安装弹性减振块二7，位于两端的凹槽内安装有弹性减振块三8。所述弹性减振块一6高度最低，弹性减振块的高度向两端依次增加，位于两端的弹性减振块三8高度最高，形成一个三段式的锁紧装置。

每个所述弹性减振块、所述滑块一2、所述滑块二3以及所述条形底座1内部设有通腔，所述通腔内贯穿设置有螺杆4，且所述通腔的直径与所述螺杆4的直径相适配，并设置公差保证松配合，保证所述螺杆4能够在所述通腔内发生转动。

所述螺杆4的端部设有紧固件，通过旋转所述螺杆4，改变旋进或旋出所述紧固件的长度，可以调节所述紧固件与所述螺杆4的相对位置，能够挤压所述滑块一2和所述滑块二3在所述斜面上向上或向下滑动，同时带动所述弹性减振块上下运动，进而改变与机箱导轨101接触的弹性减振块的数量，使得不同的弹性减振块组合与机箱导轨101接触，随着螺杆4转动角度的增加或者减小，使更多或者更少的弹性减振块与机箱导轨101接触，从而调节所述锁紧装置的减振频率。

参见图3-图4，所述弹性减振块包括外支撑座601和限位台阶602，所述限位台阶602能够在所述外支撑座601的限位凹腔内限位滑动，所述外支撑座601和所述限位台阶602之间设有减振弹簧603，并预留一定的压缩空间。所述螺杆4穿过所述限位台阶内部通腔6021，且能够在所述外支撑座腰形通腔6011内活动。

本发明提出的一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置方案设计构思为：

第一步：通过转动螺杆4将旋转运动转化为弹性减振块沿锁紧方向的直线运动；

第二步：根据模块9(器件11)对不同减振频率的需求，调节螺杆4转动角度，从而组合弹性减振块，进行减振频率的调节。

具体的，在使用时，参见图5-图6，将本发明所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置安装在模块9的两侧，插入机箱导轨101槽中，旋转所述螺杆4，挤压所述滑块一2和所述滑块二3沿着所述锁紧装置本体的斜面发生上滑，位于两端的弹性减振块三8与机箱导轨101相接触，得到第一种减振频率，随着螺杆4继续旋进，又有对称的两个弹性减振块二7与机箱导轨101接触，得到第二种减振频率，此时，弹性减振块三8内部的减震弹簧被压缩，依次类推，继续旋进，位于中间的弹性减振块一6与机箱导轨101接触，即所有的弹性减振块均与机箱导轨101接触，得到第三种减振频率，此时，所述弹性减振块三8和所述弹性减振块二7内部的减震弹簧均被压缩。针对不同的模块9的不同目标减振频率，转动螺杆4，调节组合弹性减振块与机箱导轨101接触锁紧、散热。

在上述过程中，通过不同的弹性减振块组合与机箱导轨101接触，从而调节所述锁紧装置的减振频率，改善了模块9(器件11)的力学环境，提高了模块9(器件11)在振动条件下的环境适应性，提高了可靠性，并且具有良好的通用性。

其中，图6中的箭头方向为传热方向。模块9内部发热器件11的热量可以通过模块9壳体进行传导，并通过导热橡胶垫将热量传导到机箱10，通过机箱10进行散热，满足电子模块9的散热需求。

不同弹性减振块的减振弹簧603的长度不一致，减震弹簧的弹性系数也可以不一样，因此，不同的弹性减振块组合与机箱导轨101接触，从而可以调节锁紧装置的减振频率。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

所述弹性减振块的数量为2n+1(n≥1)个，其中第n个布置在中心位置，其余每两个相同的弹性减振块对称布置在第n个弹性减振块的两侧。参见图7，初始状态下，第1个弹性减振块、第2个弹性减振块、…、第n个弹性减振块顶部相对于机箱10上导轨101面的距离为A1、A2、…、An。

一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置设计相关参数如下：

设定各参数符号如下：

α：锁紧装置条形座滑动斜面与底面角度；

P：锁紧螺杆4螺距；

B：锁紧螺杆4旋转角度；

X：螺杆4旋转深度；

Y：滑块一2在锁紧装置厚度方向的相对行程；

S：滑块一2在条形底座1斜面上的相对运动行程；

K₀：导热橡胶垫弹性系数；

S₀：导热橡胶垫压缩行程；

K_n：第n个长度的弹性减振块内弹簧的弹性系数；其中，假定k1的弹性减振块高度最高(最先与机箱10的导轨101面接触)；

K：弹性减振块组合后的弹性系数；

A_i：初始状态下，第i个弹性减振块上端面距离机箱10上导轨101面的距离；

m：模块9质量；

那么：

1.锁紧螺杆4的旋转角度B与螺杆4旋转深度X之间的关系为：

2.滑块一2在条形底座1斜面上的相对运动行程S，螺杆4旋转深度X，滑块一2在模块9厚度方向行程Y，之间的关系为：

Y＝S·sinα

X＝S·cosα

根据上面可以知道：滑块一2在锁紧装置厚度方向行程Y与B之间的关系：

3.第i个弹性减振块弹簧的压缩量S_i：

S_i＝Y-A_i-S₀

根据平衡条件和胡克定律得出如下公式：

即：

导热橡胶垫压缩行程S₀：

4.当A_i＜Y-S₀＜A_i＝1时，对应的弹性减振块组合的弹性系数K：

上述公式是锁紧装置旋转角度与弹性减振块组合的弹性系数之间的变换关系。

本实施例所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，设置了2n+1(n≥1)个弹性减振块，可以获得更多减振频率段以及较好的稳定性。并且本实施例也详细说明了调节螺杆4转动角度，从而组合弹性减振块，调节减振频率的原理。

所形成的锁紧装置不限于实施例1所述的三段式锁紧装置，可以类推到五段、七段……等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

包括锁紧装置本体，所述锁紧装置本体底部设置有弹性导热垫；

所述锁紧装置本体上设有多个弹性减振块，每个所述弹性减振块内部均设有减振弹性部件；

所述锁紧装置本体上设有调节部件，通过调节所述调节部件能够使得不同的弹性减振块组合与机箱导轨接触，从而调节所述锁紧装置的减振频率。

2.根据权利要求1所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所述锁紧装置本体的两端为斜面，且两端的斜面关于所述锁紧装置本体的中线对称。

3.根据权利要求2所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所述调节部件包括螺杆和滑块，所述滑块设置于所述锁紧装置本体的斜面上，所述螺杆贯穿所述锁紧装置本体、所述滑块以及所述弹性减振块设置，所述螺杆的端部设有紧固件，通过调节所述紧固件与所述螺杆的相对位置，能够挤压带动所述滑块在所述斜面上滑动，进而改变与机箱导轨接触的弹性减振块的数量。

4.根据权利要求3所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所述滑块包括分别设置于所述锁紧装置本体两个斜面上的滑块一和滑块二。

5.根据权利要求3所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所述锁紧装置本体包括条形底座，所述弹性导热垫固定于所述条形底座的底部。

6.根据权利要求5所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所述条形底座上部间隔设置有多个凹槽，每个所述凹槽内安装一个所述弹性减振块，所述弹性减振块能够在所述凹槽内上下滑动。

7.根据权利要求6所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所述弹性减振块的数量为2n+1个，其中：n≥1。

8.根据权利要求7所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所有所述弹性减振块对称布置在所述条形底座上。

9.根据权利要求6所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

每个所述弹性减振块、所述滑块、以及所述条形底座内部设有通腔，所述螺杆贯穿所述通腔设置，且所述通腔的直径与所述螺杆的直径相适配。

10.根据权利要求9所述的减振频率可调的减振、散热锁紧装置，其特征在于：

所述弹性减振块包括外支撑座和限位台阶，所述限位台阶能够在所述外支撑座的限位凹腔内限位滑动，所述减振弹性部件设置在所述外支撑座和所述限位台阶之间，所述螺杆穿过所述限位台阶内部通腔，且能够在所述外支撑座腰形通腔内活动。

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