Расчет на вибропрочность печатной платы

Вибропрочность платы определяется его собственной частотой (Гц), определяемой по формуле (4):

,  (4)

где а – длина пластины, см;

h – толщина пластины, см;

с – частотная постоянная.

Значения частотной постоянной в зависимости от варианта закрепления и от отношения длин сторон платы определяются по таблице 4.1 [2].

В качестве варианта установки разрабатываемого узла будем использовать вариант установки путем закрепления винтами по углам. Схема закрепления платы приведена на рисунке 17.

Рис. 17. Вид закрепления платы

Имеет отношение длин сторон а/b=1,0. Тогда по таблице 4.1 [3] частотная постоянная с=45,8.

Формула (4) используется для расчёта стальных ненагруженных пластин. Если пластина изготовлена не из стали, а из другого материала, то в формулу вводится поправочный коэффициент на материал:

, (5)

где Е_СФ и ρ_СФ - модуль упругости (3.45×10⁵ кг/см²) и плотность (2,5 г/см³) стеклотекстолита фольгированного; Е_с и ρ_c - модуль упругости (21*10⁵ кг/см²) и плотность (7,35 г/см³) стали.

Тогда К_м=0,69.

Если пластина равномерно нагружена, то вводится поправочный коэффициент на массу элементов:

, (6)

где М_Э – масса элементов, равномерно размещенных на пластине, равна 15 г;

М_П – масса пластины, при толщине 2мм и размерах 43,8*47,6 мм его масса будет около 13,76 г.

Тогда К_мас=0,710.

Таким образом, формулу для определения собственной частоты колебаний равномерно нагруженной пластины можно записать в следующем виде:

=0,710*0,69*45,8*150000/43,8²=1754

При подстановке данных в формулу (7) получится f_c=1754 Гц. Внешняя верхняя частота из технического задания равна 15 Гц. Так как отношение внешней частоты к собственной равна двум, то виброзащита данной платы удовлетворительна.

Заключение

В данной курсовой работе было проведено проектирование функционального узла на печатной плате. При разработке функционального узла были произведены работы по выбору элементной базы, соответствующей техническому заданию и схеме электрической принципиальной; определены необходимые тип, класс точности, метод изготовления и размеры печатной платы, а так же необходимые размеры для установки элементов. Кроме того, произведен выбор необходимых покрытий для маркировки, обеспечения влагозащиты платы и паяемости контактных площадок.

Требования технического задания были полностью учтены. Особое внимание обращалось на обеспечение высокой надежности и массогабаритные характеристики разрабатываемой печатной платы, что необходимо при разработке носимой аппаратуры. Вариант компоновки и соответствующий ему вариант трассировки являются достаточно удачным. Проведенные проверочные расчеты показали состоятельность конструктивных решений, применяемых при проектировании.