內容簡介
電子設備振動環境適應性設計本書共6章，主要介紹了電子設備所處的各類工作環境及環境適應性設計的核心問題，即振動等環境對電子設備電性能的可靠性和長壽命影響機理。
本書詳細介紹了環境平台、環境適應性平台的建立準則及環境控制技術的設計方法，並較全面地介紹了振動、衝擊等環境試驗方法及評價準則。
結合工程套用實例，本書介紹了提高電子設備抗振動、抗衝擊設計的理論及典型隔振系統的力學特點、常用隔振器特性和新型隔振器設計方法。
目錄
第1章 電子設備振動衝擊適應性設計概論 （1）
1.1 引言 （1）
1.2 電子設備環境平台研究 （2）
1.2.1 環境平台的含義 （3）
1.2.2 環境平台的組成 （3）
1.2.3 環境平台研究的主要內容 （3）
1.2.4 環境平台設計的內容與步驟 （8）
1.3 電子設備環境適應性平台研究 （9）
1.3.1 環境適應性（脆值）平台的組成 （9）
1.3.2 建立環境適應性平台的研究方法 （10）
1.3.3 提高環境適應性平台的技術措施 （11）
1.4 電子設備環境控制技術及其設計準則研究 （12）
1.4.1 無源環境控制技術 （12）
1.4.2 有源環境控制技術 （13）
1.5 電子設備環境適應性設計準則 （13）
前言
序
電子機械工程主要研究電子裝備機械結構設計與製造等，其特點在於如何使系統或裝備在複雜的機械環境、電磁環境以及熱環境中滿足對其電性能的要求，並具有高的可靠性。飛速發展的電子信息技術已成為我國現代化建設的一個關鍵技術。電子信息技術的實現依賴於電子裝備的性能，包括電磁性能和機械結構性能。機械結構不僅是電性能實現的載體和保障，而且往往制約著電性能的實現。隨著電子裝備向高頻段、高增益；高密度、小型化；快回響、高指向精度方向的發展，這種制約作用愈加凸顯。電子機械工程即專門研究為實現電子裝備性能，進行機械結構設計與製造的學科，是一門多學科相交融的學科。具體可分為如下四個方面：
一 機械結構因素對電性能的影響：如天線伺服驅動系統的結構諧振頻率限制了控制系統的頻寬；摩擦、間隙、彈性變形等對控制系統性能的影響；天線結構變形和反射面誤差影響天線的效率；微波器件的加工精度與表面粗糙度對微波器件的影響等；實際上微波器件的結構設計與電氣設計已經密不可分。因此必須清楚透析這些影響的機理與規律，才能正確設計結構，確保電子裝備的性能優良。這是一個多種物理場的耦合問題，可歸結為機械、電子、控制的耦合理論以及耦合問題的建模和求解。
二 電子設備對各種惡劣環境的防護：包括電子設備在強烈的振動與衝擊下可靠工作，防止失效；在嚴酷環境下電子設備的溫度控制，使電子元、器件溫度不超過允許值；電子設備抵禦外界電磁干擾的能力和避免自身對環境的電磁污染等。其特點在於使系統或裝備在複雜的機械環境、電磁環境以及熱環境中滿足對其電性能的要求，並具有高的可靠性。此外，還有防潮、防霉、防鹽霧腐蝕以及防原子、防生物化學武器等。涉及機械學、傳熱學、電磁場理論、環境科學、化學、材料學等多門學科。因此在電子設備的設計中必須將各種防護措施綜合、統一來考慮。
三 電子組裝技術：即如何將成千上萬的電子元器件正確而有效地連線、組裝及布局，組成一個性能滿足要求的整機或系統。在組裝過程中，內部要考慮各電子元器件間的互相影響；外部要考慮各種環境因素的影響，最終確保其高可靠性、易維修性及易操作性。目前電子組裝技術已發展到表面安裝、三維組裝及微組裝。其中，電路、結構、工藝密不可分。此外為了使操作人員能高效地工作，人機工程學也不容忽視。
四電子精密機械設計：為實現電子設備的功能，往往需要精密機械，甚至大型機械與結構。典型的如雷達天線、射電望遠鏡天線、計算機外部設備、機器人等。雷達天線是一種典型的精密機械，其精度與精密工具機相比毫不遜色；直徑幾十米、上百米的全可動拋物面反射器結構高精度的要求，工程上很難實現；計算機外部設備如繪圖機、掃瞄器、印表機等，其設計是典型的機、光、電一體化設計。這裡的電子精密機械設計不同於一般概念上的精密機械設計，是為了滿足電子設備性能要求的機電綜合性設計。
特別需要指出的是軍用電子設備與系統，由於要適應條件苛刻、問題突出、要求嚴格、更新快的戰爭環境，在民用產品中罕見套用的代價高昂的許多尖端新技術，率先在軍事裝備中獲得廣泛套用。在未來戰爭中電子戰與信息戰將起著至關重要的作用，這將賦予電子機械工程在加強現代化國防建設中更重大的責任，也將使電子機械工程面臨新的挑戰。
為系統總結我國在電子機械工程領域的研究工作，中國電子學會電子機械工程分會特組織編寫了《現代電子機械工程》叢書，旨在服務於我國電子機械領域的科學研究和裝備研製工作。
希望該叢書的出版將對我國電子機械工程技術的發展起到積極的促進作用。
中國工程院院士
西安電子科技大學校長
中國電子學會電子機械工程分會主任委員
前 言
強烈的振動、衝擊和自然力學環境（如暴風、巨浪、沙塵暴等）已成為影響電子設備電性能高可靠和穩定長期工作的主要因素。對於從來沒有系統學習過振動理論和擁有該領域工程實踐經驗的年輕結構工作者而言，要認識機械振動對電子設備電信功能的影響機理並採取相應的工程應對措施是非常困難的。
本書試圖從最基本的振動理論出發，讓讀者逐步認識電子設備振動環境適應性的內涵，即環境平台（設計輸入）、環境適應性平台和振動工程控制等的研究內容、設計方法和設計思路。
振動理論中的很多基本概念，特別是振動試驗分析中的很多概念、定義和數據分析統計、故障診斷分析，與數學計算是分不開的。儘管我們努力使之更簡單，但數學推演還是占了一定篇幅，還望讀者耐心看一看。
我們期望通過本書，把幾十年來我們自己和別人的成功套用實例和失敗的教訓告訴年輕的朋友們，希望你們少走或不走彎路。
為了方便從未系統學習過振動理論的讀者閱讀，本書從最基本的理論出發，由淺入深，逐步進入振動工程設計、振動檢測和振動控制。作者力圖通過工程套用實例進行闡述，以加深理解。
全書共分為6章。
第1章介紹電子設備的環境平台、環境適應性平台及振動環境控制設計相互之間的關係、設計理念、設計準則和工程套用及評定體系。
第2章介紹機械振動的理論知識和基本概念，為以後的討論提供理論知識準備。內容涉及線性系統的振動、衝擊、碰撞、隨機振動等，以及非線性系統的振動概念和剛度擬合技術理念。
第3章主要介紹環境適應性設計的設計輸入，即建立環境平台的設計。環境適應性設計指標定得合理與否，關係到它在全壽命期內對環境的適應性和使用的可靠性，同時直接關係到研製與生產的技術難度、可行性、進度、成本等。本章具體介紹制定設計輸入的步驟及方法，即指標論證，建立（確定）環境適應性設計的采標體系，安裝環境平台實測。在對平台實測一節中，詳細介紹了如何制定實測方案，對測試系統的要求，對所測數據的識別，對所測數據的處理與歸納等。
第4章主要介紹如何開展環境適應性平台設計，內容涉及強度設計、剛度設計、耐久和疲勞設計等。為了便於工程套用，本章還詳細介紹環境適應設計的準則與設計方法（其中包括本章特別提出的回響設計），失效機理分析，典型結構設計，緊固件的選用與元器件的安裝等。
第5章針對電子設備振動環境的特點，詳細討論電子設備隔振與緩衝系統設計原則；簡要地介紹了電子設備隔振緩衝系統常用的隔振器和根據特殊環境條件設計的隔振系統。例如，強衝擊環境條件下的緩衝設計理念；與機電性能密切關聯的晶體振盪器隔振系統的設計；光學系統用超低頻隔振系統設計等。此外，還介紹了利用正剛度、負剛度、零剛度特性進行剛度擬合，以及進行標準後峰鋸齒波脈衝發生器的設計等。
第6章主要介紹對裝備（產品）抗振動和衝擊能力的檢測方法及檢測技術，裝備（產品）在實際使用中的振動和衝擊是多種多樣、錯綜複雜的，本章全面、系統地介紹了可能經受到的各種環境，其中包括正弦振動、隨機振動、衝擊（含衝擊回響譜）、強碰撞衝擊、碰撞（顛振）、拍頻振動、時間歷程振動、溫度/濕度/振動、振動/噪聲/溫度、溫度/濕度/振動/高溫、溫度/振動（正弦）、低溫/低氣壓/振動等現用的與振動和衝擊有關的檢測方法。在每項檢測方法中介紹了它模擬的環境，對裝備的影響機理，檢測的要求和條件，檢測的程式，對檢測設備的要求，做好該項檢測工作的技術等。
由於我們的能力和認識水平有限，錯誤在所難免，還望朋友們指教、糾正。
本書第1、2、5章由季馨教授撰寫，第3、6章由王樹榮研究員撰寫，第4章由季馨、王樹榮撰寫，季凡渝參與了部分內容的編寫，陳惠明高級工程師參與了全書的審閱工作。
在本書編寫過程中，李玲珍教授傾注了大量的心血，在此表示衷心的感謝。捷諾公司徐玉燕、周洪梅、葛勤、施冠軍等同志在圖文設計輸入方面做了大量工作，在此一併感謝。
我們都是七十多歲的人了，總想把畢生的經驗和教訓告訴年輕人。儘管我們主觀上努力了，客觀上卻可能並沒有達到預期效果，但終歸盡力了，此生無撼矣。朋友們，讓我們仿效春蠶、紅燭之志，為中華民族的偉大復興、為強國富民而奮鬥吧！
季 馨 王樹榮
