有没有振动夹具设计方面的高手,来讨论讨论

ASKA_1999

在论坛上转了半天，发现大部分兄弟都是从事汽车振动试验的，一般是做低频低负载，振动夹具相对来说应该比较好设计。但是我遇到的问题就头疼的多，我在航空系统工作,主要负责的几个摊子里就有航空及民机产品的振动试验,产品比较特殊,也比较笨重,一般在200KG左右,夹具也是差不多重,由于产品+夹具系统重量大、中心高，夹具四角还设计装有橡皮筋，用来调平纠偏防倾覆，一般试验频段都在5~2000HZ。做随机都不担心，一做正弦我就头大，因为这夹具很老旧，估计当初设计时并没有特别认真的考虑过谐振的问题，每每到了200HZ左右遇到谐振点机器就跳了，400KG的试件系统跑到谐振点的动静不是一般的恐怖，试验中断倒还好说，老这样搞把机器搞坏可太不划算了，现在特想重新设计个夹具，可是这才发觉，振动夹具设计方面的资料还真是少的可怜，偶尔有几个还是驴头不对马嘴的，哪位兄弟搞过夹具设计的教教我，或者有什么好的书好资料推荐给我，谢谢先了！

szdlliuzm

mjhzhjg (管理委员会成员) 是夹具设计方面的高手, 可以多向他请教.

[ 本帖最后由 xinyuxf 于 2007-8-11 16:46 编辑 ]

szdlliuzm

按LZ的说法, 我认为贵公司可能要考虑新采购台推力更大的振动台了。
你的试件有200KG，产品的外形尺寸大，重心高，在计算推力就要考虑倾覆、偏心力矩等附加影响。我估计原来在设计夹具时有三个可能：当时的试件没有现在这么大和重，当时的试验条件没有现在这么严酷，受到推力的限制，只有减轻降低夹具的刚度来减轻重量。试件加夹具400KG的重量，共振频率只有200Hz，而试验的上限大部分是500-2000Hz，那你的振动台还能做多少试验呢？
夹具四角还设计装有橡皮筋，用来调平纠偏防倾覆，可能降低了试验的共振频率，产品与夹具最好是能刚性连接固定， 如果是夹具的外形大，在夹具与台体之间加辅助支撑装置。就象大的台面与台体之间加四个支撑装置一样。
我猜测，如果要到2000Hz，你的夹具重量至少会到300KG以上了。夹具的空载频率可能要达到800-1000Hz以上。

michel_p

我们也是做航空振动的,几百公斤产品是常有的.台子是LDS10吨的,好多外单位都拿到我们这里做的.

szdlliuzm

振动台在计算推力的时候, 按F=M*A来计算只是一个方面，还要考虑产品的重心高度、偏载等，以及振动试验中产品的响应的动态范围对台体的影响。
对于高频高加速度时，很可能夹具的重量会超过产品的重量。这样一计算，台体需要的推力很大了，所以做航空航天产品需要电动台的推力就由原来的五吨提高到了现在的10吨、16吨台了。

mjhzhjg

　　资料你可以看《随机振动试验技术》、《振动冲击试验夹具设计》两本书，足够了。
　　你的夹具可能设计得固有频率太低，只有重新设计，我没看到产品，所以不是特别清楚到底什么情况，产品200Kg不算什么，我常遇到几百公斤的。

xiven2008

来学习一下，:lol :lol

xiaopang

在3楼您提到

“你的夹具重量至少会到300KG以上了。夹具的空载频率可能要达到800-1000Hz以上”

而根据f=[(k/m)^0.5]/(2*pi),这样算下来刚度k是不是太难实现了？

szdlliuzm

因为楼主的试验条件到了2000Hz,不管是正弦还是随机的2000Hz,都需要夹具的频率是越高试验越容易通过, 这是指夹具对试验就越小.
LZ说在200Hz就有一个强的共振频率点，我估计与试件的固定方式可能有关，如试件下面放了橡胶垫，或试件有偏心等原因。我猜测LZ的夹具的共振频率可能在400-500Hz之间，当夹具增加了200KG的试件重量后，试件系统的共振频率点也会下降的。
要提高夹具的共振频率点，就需要增加夹具的重量以提高夹具的刚度了。

babygirl

请问大侠这两本书都哪个出版社出的啊？是不是都比较老了？

我在当当上根本查不到喔。

Jonah_K500

原帖由 michel_p 于 2007-8-10 22:47 发表
我们也是做航空振动的,几百公斤产品是常有的.台子是LDS10吨的,好多外单位都拿到我们这里做的.

不知道是否可以将联系方式发到我的信箱 Jonah_k500@163.com
大台子我们可能用得上：）

szdlliuzm

东菱公司六吨电动台的台面

sushi

用多点振动控制的方法优化夹具动态特性的研究




　　摘要：振动夹具的动态特性优劣直接关系到试品振动试验准确性，大型夹具的设计受诸多因素的制约，很难达到理想程度。多点振动控制方法对留有憾事的夹具从技术途径进行优化，使夹具动态特性得到改善。本文从某一工程夹具试验实例阐述多点振动控制方法及其工程效果。
　　关键词：动态特性；多点最大值控制；固有响应；多点平均控制；峰值；谷值；带宽；过试验
　　中图分类号：V216.2
　　文献标识码：A

1　前言
　　振动试验中的夹具是试品进行振动试验的关键部件之一。由于夹具处于振动台台面与试品之间的特殊地位，其动态特性(本文指振动激励响应的幅频特性)的优劣直接关系到试品的试验准确性。夹具的设计，特别是大型夹具的设计受诸多因素的制约，很难达到理想程度。而一旦夹具加工成型，夹具的固有响应将无法修改。当不满足使用要求时将成为憾事。因为大型夹具通常设计加工费用在几万至十几万元，加工周期在几个月甚至半年以上，要推倒重来的话，损失将是很可观的。
　　采用多点振动控制的方法可对夹具动态特性进行改善和优化。对某些固有响应超差特大的夹具，动态特性得以优化后可避免报废的厄运。
　　以下就应用多点振动控制技术结合某工程夹具的动态特性优化实践，说明多点振动控制技术应用的有关问题。

2　夹具结构特性概述：
　　(1) 夹具结构示意图
　　见图1 a,b,c所示
　　(2) 夹具与振动台联接
　　Φ203.2mm　　M8×8孔
　　Φ406.4mm　　M8×8孔
　　Φ609.6mm　　M8×8孔
　　(3) 激励方向
　　垂向，即图1(a)所示上下方向
　　(4) 夹具使用频率范围及振动量值：
　　频率范围　10Hz～500Hz
　　振动量值　10Hz～23.3Hz　1.27mm
23.3Hz～500Hz　1.5g
　　(5) 其他
　　夹具材料：铸铝。
　　质量：190kg

3　夹具固有动态特性的测试：
　　(1) 响应测试点的分布(见图2)
　　(2) 测试方法：
　　①　使用的设备及仪器
　　1)振动台：LDS公司V890B
2)振动控制仪及软件：德国M+P公司V9000


图1夹具结构示意图

图2　响应测试点分布图




3)电荷放大器：丹麦B&K2635
　　4)传感器：美国ENDVOC公司213E
　　②　振动控制点位置：
　　0# 点
　　③　激励信号：
　　10Hz～500Hz
　　0.01g2/Hz(部分点取0.005g2/Hz)
　　④　响应测试点：
　　外圈：1#，2#，3#，4#。
　　内圈：5#，6#，7#，8#。
　　天线座：9#，10#。
　　(3) 响应测试点实测信号：
　　图3～图7(1#、3#、5#、7#及10#五点的图从略——编者注)
　　(4) 各响应点动态特性峰、谷点数据：见表1。
表　1
响应点        峰值(dB)        谷点(dB)        响应点        峰值(dB)        谷点(dB)
1#        33.72        0        6#        22.44        -24.44
2#        34.10        0        7#        23.41        -17.72
3#        34.77        0        8#        27.42        -11.06
4#        36.20        0        9#        29.16        0
5#        23.90        -18.42        10#        32.66        0


　(5) 夹具固有动态特性的分析：
　　① 各响应点的峰值频率在400Hz±2Hz，可认为是主结构一阶共振引起。
　　②　外圈、内圈、天线座三组各自的响应峰值离散度较小，分别为：
　　34.75dB±1.45/1.03dB;
　　24.51dB±2.90/2.07dB;
　　31.08dB±1.57/1.92dB;
　　符合结构的对称分布原理。
　　③　各响应点的峰值比较：夹具外圈大于夹具内圈，天线座大于夹具内圈，符合夹具结构特征。外圈悬臂大于内圈，天线座底面大于底座(内圈)的原理。


④        夹具响应各点的动态特性的峰值在22.44～36.2dB范围内。传递函数绝对值在13.24～64.58，如果夹具不加处理直接应用，那么在响应峰值时作用于试品所受到的“过试验”量值，试品是无法承受的。

图6　8＃固有响应曲线

4　多点振动控制方法的应用：
　　对于正弦振动试验而言，多点控制方法用于夹具动态特性的优化，有二种方法可供选择，其一是多点最大值控制；其二是多点平均控制。多点最大值控制是在试品(含夹具)上安装二个以上控制传感器，振动控制仪实时采集多个控制传感器的信号进行比较。以每个时刻多个信号比较的最大信号作为控制信号，以此控制振动的方法。
　　多点平均控制是在试品(含夹具)上安装二个以上控制传感器，振动控制仪实时采集多个控制传感器的信号进行平均，其平均值作为控制信号，以此控制振动的方法。
　　(1) 多点最大值控制
　　①　控制点的选择：
　　控制点的数量选择：二点以上，N点以下(N为振动控制仪的通道数)。
　　控制点位置的选择，包容各种类型的信号，对某些重要的部位，还可以进行加权。
　　根据夹具的动态特性，我们将夹具的响应分为三种类型：外圈，内圈，天线座。由于三类数据各自均很接近，因此，从各类抽取一点(4#，8#，9#)共三点用于最大值控制。
②　4#，8#，9#三点最大值控制的各响应点动态特性曲线见图8～图10。

图8　4＃、8＃、9＃最大值控制时4#响应
　　③ 4#，8#，9#三点最大值控制的各响应点动态特性曲线的峰谷值数据，见表2：
　　(2) 多点平均控制：
　　①控制点的选择：同多点最大值控制。
　　②4#、8#、9#三点平均控制的响应点动态特性曲线(见图11～图13)。

表　2
　        峰值(dB)        谷点(dB)
4#(1#，2#，3#)        0        0
8#(5#，6#，7#)        0        -25.46
9#(10#)        0        -14.27

③ 4#、8#、9#三点平均控制的各响应点动态特性曲线的峰谷值数据，见表3：

图9　4＃、8＃、9＃最大值控制时8#响应

图10　4＃、8＃、9＃最大值控制时9#响应
峰值(dB)        谷点(dB)
4#(同1#，2#，3#)        7.10        0
8#(同5#，6#，7#)        0        -18.40
9#(同9#，11#，12#)        0        -6.60

　表3如左表。
　　(3)　几种控制方法的比较：
　　①　动态特性峰谷值：见表4(P18页)


图11　4＃、8＃、9＃平均控制时4#响应

图12　4＃、8＃、9＃平均控制时8#响应
位置        固有特性(dB)(台面中心控制)        三点最大值控制(dB)        三点平均控制(dB)
4#        +36.20　　　-0　　        +0　　　-0　　        +7.10　 -0　　
8#        +27.42　　　-11.06        +0　　　-25.46        +0　　　-18.40
9#        +29.16　　　-0　　        +0　　　-14.27        +0　　　-6.60

图13　　　4＃、8＃、9＃平均控制时9#响应
　②动态特性超出±6(dB)容差的带宽及其占频带比例(%)：见下列表5
　        固有响应        最大值控制        平均控制
带宽(Hz)        比例(%)        带宽(Hz)        比例(%)        带宽(Hz)        比例(%)
4#        240～500        52        0        0        420～450　470～500        12
8#        310～430　480～500        28        280～500        44        400～500        20
9#        300～460        32        350～500        30        420～425        1

　　③ 按10点响应平均动态特性峰谷值及优化率：见　表6
　　
　        固有响应        最大值控制        平均控制
平均峰谷dB        34.61        13.24        10.7
优化率(%)        　        61.75        69.08
④ 按10点响应平均动态特性超±6dB容差的带宽及优化率：见　表7
　　
　        固有响应        最大值控制        平均控制
超±6d　B
带宽(Hz)        186.65        123.35        55
占频带比例(%)        37.33        24.67        11.0
优化率(%)        　        33.91        70.53
5　结束语：
　　多点平均控制技术对于大型构件夹具动态特性的改善效果是明显的，改善效果的优劣取决于构件自身的特性基础。
　　多点振动控制技术改善夹具动态特性是在夹具固有响应基础上的改善，至于最大限度地改善后能否满足产品试验的要求，要看产品试验对夹具的要求和夹具结构自身特性的基础，。因此，要使夹具动态特性的优化首先要着重设计环节，使夹具固有响应有一个较好的基础，再辅以多点控制技术的改善才能使夹具的动态特性达到较高的境界。而认为多点振动控制技术可以不问对象，不考虑固有响应的基础而能解决动态特性改善的一切问题这是一种误解。

michel_p

Billy

原帖由 mjhzhjg 于 2007-8-11 13:06 发表
　　资料你可以看《随机振动试验技术》、《振动冲击试验夹具设计》两本书，足够了。
　　你的夹具可能设计得固有频率太低，只有重新设计，我没看到产品，所以不是特别清楚到底什么情况，产品200Kg不算什么，我 ...

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