振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)淺談

姜毅

摘 要：隨著科技的發(fā)展，振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)應(yīng)用逐漸廣泛，而振動(dòng)試驗(yàn)夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)用也變得尤為重要。因?yàn)檎駝?dòng)夾具的固有特性將直接影響測(cè)試試驗(yàn)的結(jié)果，及樣品在試驗(yàn)過程中所經(jīng)歷的測(cè)試環(huán)境是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：固有頻率 夾具 振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)

前 言

對(duì)于精密復(fù)雜的振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試，振動(dòng)夾具的固有特性及安裝樣品后的系統(tǒng)特性對(duì)測(cè)試控制的影響有著直接關(guān)系。振動(dòng)夾具的第一階固有頻率應(yīng)高于測(cè)試條件的上限頻率，這樣就會(huì)避免由夾具給測(cè)試帶來額外的影響，本文就具體的案例對(duì)此類問題進(jìn)行探討。

在設(shè)計(jì)此類夾具過程中，我們不僅要考慮上述固有頻率應(yīng)大于測(cè)試條件的上限頻率，還要考慮實(shí)際預(yù)算成本等此類諸多問題。以下為某電池工裝設(shè)計(jì)的案例：

1.工裝

1.1設(shè)計(jì)階段

依據(jù)最大沖擊條件與振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈、擴(kuò)展臺(tái)面和產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)算出振動(dòng)工裝最大質(zhì)量不超過850kg。200Hz以內(nèi)無諧振，放大倍數(shù)在8以內(nèi)。

考慮夾具的結(jié)構(gòu)主要以下：

該結(jié)構(gòu)符合電池在車體中的安裝方式，安裝方便。若全部部件使用結(jié)構(gòu)鋼其質(zhì)量超出850kg，在強(qiáng)度滿足要求的情況下，考慮將該結(jié)構(gòu)的上蓋材料更換為鋁合金方管，這樣既減輕了重量又可使工裝整體重心下移，使其質(zhì)量分布更加合理。

1.2 仿真結(jié)果

1.2.1 模態(tài)分析

在試驗(yàn)方向上出現(xiàn)的一階模態(tài)為垂向且其僅為222.89Hz，猜測(cè)在200Hz內(nèi)可能存在頻段在此共振點(diǎn)的3db帶寬內(nèi)，所以在模態(tài)基礎(chǔ)上進(jìn)行諧響應(yīng)分析，以放大因子最大的部分作為參考（即上部端蓋）。激勵(lì)參數(shù)為5-200Hz的垂向正弦信號(hào)，下工裝底面激勵(lì)，其值為50mm/

根據(jù)諧響應(yīng)仿真結(jié)果，在垂向一階頻率的上升沿200Hz（未到共振點(diǎn)）的頻率點(diǎn)其放大因子Q=1458.5/50=29.16，其放大因子超出8，未達(dá)到要求。在此種情況下考慮增加上工裝橫梁處灌注阻尼材料，增加其結(jié)構(gòu)阻尼，使放大因子下降到要求范圍內(nèi)。而水平的兩個(gè)方向因其各個(gè)方向的一階頻率范圍超出200Hz較多，暫時(shí)不做考慮。

2.2.2 實(shí)測(cè)曲線

掃頻信號(hào)0.5g，振動(dòng)臺(tái)與下夾具連接處輸入，頻率5-250Hz。（夾具上橫梁加阻尼材料處理之后）

由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，在試驗(yàn)的一階共振點(diǎn)與仿真數(shù)據(jù)較為吻合。最低頻率為216.2Hz，超出要求的200Hz。雖然共振點(diǎn)最大放大因子為23-37之間，但在試驗(yàn)上限頻率200Hz的放大因子從仿真分析中20余倍將至圖中6dB線附近（最大為3.08g），放大倍數(shù)最大的點(diǎn)為E點(diǎn)Q==6.16倍（放大倍數(shù)在8倍之內(nèi)控制儀均可將控制曲線控制在規(guī)定容差范圍內(nèi)）達(dá)到了對(duì)工裝的要求。

結(jié)束語：根據(jù)測(cè)試條件的要求，憑借設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模態(tài)分析，以此減輕設(shè)計(jì)的夾具既要滿足設(shè)計(jì)要求，也減輕的夾具質(zhì)量。然后在振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)上驗(yàn)證設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫曉潔，陳俊，王安柱，朱忠奎.大型振動(dòng)臺(tái)夾具的模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)[A]蘇州：蘇州大學(xué)學(xué)報(bào) 2011.10：56-59

[2] 邢天虎等編著 力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù) 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社 2003.9