振动试验夹具设计与实践

振动试验夹具设计与实践
摘要：目的：探究振动试验中利用夹具时设计产生的问题并且包括使用夹具的要求。

方法：概括振动夹具的设计办法，主要从两个角度来探究它的设计，一个角度是外形，另一个是质量。

另外，还可以从其他角度来探究夹具的动强度，例如从刚度以及阻尼的角度。

结果：导管试验提升了夹具的阻尼，经过改革之后的夹具都能够顺利地进行试验。

结论:试验夹具的设计具有系统性，需要结合很多的问题，设计者可以利用刚度更强的材料来减少夹具的质量，或者是利用增加夹具的厚度减少刚度，提高螺纹处的连接情况来提高阻尼。

关键词：夹具；阻尼；刚度；试验
引言：
随着科技不断的发展，很多科技型行业都得到有效发展，但设备的振动问题依旧存在着。

由于这些设备的能力逐渐提高，制造也越来越准确，它们能存在的环境也更加复杂，要从理论上解决这些振动问题十分具有挑战性。

并且由于振动设备的不断改进，完善控制方法，振动试验能力也越来越高。

现如今不仅仅要求这些振动试验器具能够适应其他复杂的振动环境，还需要利用剔除不够优秀的产品以及具有缺陷的器件。

因此，振动试验也被广泛的运用，也发挥着逐渐重要的作用。

在进行振动试验的过程中，依旧离不开振动夹具。

振动夹具的作用较大，是试验中的一个比较重要的环节，这与试验的成功与失败，试验的结果都有着重要的联系。

夹具的设计是进行振动试验的重要步骤，本文主要从静态的设计以及夹具的强度方面来探究设计中存在的一些问题。

一、夹具的静态设计
夹具的静态设计，首先要充分满足将产品稳定在台子上的基本要求，并且还要保障安装之后不超过振动台的推力范围。

（一）夹具的外观设计
夹具的外观是夹具设计中最直接、最基础的要点，也能够显示一个设计者设计夹具是否具有全面性。

在下文笔者将会涉及几个相关外观的方面。

1.与台面的连接。

这是设计夹具时最应该考虑的一些问题，夹具设计需要考虑在
各个方向进行安装，大多数的情形是要充分考虑垂台或者滑台等多个方面。

并且，更应该注意不同的振动台的一些规格以及尺寸，有一些尺寸需要利用英制标准，而有一些需要利用工制标准进行测量。

这些问题都是设计者需要思考的问题。

2.传感器的粘贴。

在振动试验中，不能够避免安装传感器，这时设计者应该考虑安
装传感器的方便与否，如果忽略对这个方面的考虑那么很可能会导致试验的失败。

3.安装方便。

设计夹具要求能够充分实现产品与振动台之间的连接，并且要
求安装时更加便捷。

这决定了夹具的设计必须要合理科学。

优秀的夹具能够帮助人员在安装时更加快捷，但不合格的夹具会带来一些无法避免的问题。

设计师在设计夹具之前应该提前考虑一些安装的问题，找到合适的方法。

由随着振动试验能力不断加强，振动产品外观也逐渐加大，质量也越来越重。

通常，产品的安装需要吊车进行帮助，这就需要夹具在设计时进行充分考虑吊装方法。

设计师
在设计吊装时，还要考虑产品以及夹具的总质量，确保在吊装过程中能够安全。

相对于那些比较复杂的夹具，更应该考虑吊车的吊带，防止在吊装过程中对产品
造成影响。

二、夹具的动强度设计
振动夹具有着连接产品与振动台的作用，在实行振动试验时，和静力试验不同，前者更加注意传递振动，能否将振动台的振动传递到产品上是振动夹具的关
键之处。

而振动夹具的传递性是由于它的刚度以及阻尼。

下文笔者将从这两个角
度探究夹具设计。

（一）夹具的刚度设计
在实行振动试验的过程中，振动台的振动能够完全或者说尽可能嗯传递给产
品是试验嗯最好效果。

夹具属于连接设备，它的自身谐振频率除非在高于100HZ
时才会对产品产生影响。

但夹具虽然不是刚体，但可以利用它的弹性性质。

在最
为理想的情况下，夹具的谐振频率应该是产品谐振频率的2倍，最好的结果是远
大于产品谐振频率。

所以，要充分提高夹具的刚度。

因此，设计师要利用刚度更
大的材料，但是刚度越大，质量也会增加，但为了达到更好的效果，质量却不应
该过大。

因此，为了更好地验证材料对谐振频率的影响，笔者制作了如图一的模型。

模型主要是一个圆柱与一个方板以及一个圆板，并且要增加四个加强筋。

边
界需要在圆板上安装四个孔固支，其他地方并没有限制。

同一种结构利用铝、钢
等材料来计算模拟频率。

图一
利用钢或者铝来进行计算有一个优点，这两种的材料频率相似，振型也相似。

这能够充分的显示影响夹具的不仅仅有强度，还有夹具质量问题。

因此，在设计
夹具的过程时，为了提高振动夹具的刚度，设计师应该利用比刚度大的材料。

除
此以外，从机械加工的方面来探讨，尤其是小型夹具。

对镁合金进行加工是最为
迅速的，镁的切削速度比铝快20％，是钢的3倍。

从效率以及阻尼两个角度来观察，镁合金是制作夹具的最好的材料。

（二）夹具的阻尼设计
在振动的过程当中，设计师还应该考虑阻力的问题。

在这个过程中，阻力可
以称为阻尼。

为了保证在振动试验中能够更好的控制整个试验，就要求振动的夹
具应该利用阻尼更大的材料。

镁合金的阻尼能力最强，因此镁合金材料主要利用
在滑台、牛头中。

除此以外，在设计夹具时要利用谐振频率远超于产品的夹具，
根据真实的情况来说，这个要求很难实现。

在设计振动夹具的过程中，如果夹具
的谐振频率不能够满足这个条件，就可以利用提高阻尼的方法来降低对产品的影响。

提高夹具阻尼的办法有很多种，例如，添加硅油或者是增加螺栓连接。

三、振动实验
导管试验主要考核管路。

例如图二。

管路的两个面分别与圆筒壁以及中央进
行连接。

试验最为复杂的地方在于需要利用管路的两个面才能够达到各个目标的
量级。

并且又不需要任何一个面目标量级过多。

利用图二所示的夹具振动试验，
根据筒壁的振动条件进行控制，导致中间谐振频率低，影响管路，并且会对之后
的试验进行破坏。

为了充分达到试验的要求，设计师需要修改夹具，充分考虑到
如果只是一味的提高连接刚度，会造成谐振频率降低。

因此，可以利用提高螺纹
连接来到达增加谐振频率的目的。

模型为图三，图三中的夹具，增加了4个加强筋，但这四个加强筋的两面都是利用螺纹而不是焊接。

在改革之后的夹具能够保
证筒中央的谐振频率不是较高，不会影响最终的试验。

图二图三
结语：
夹具的设计在振动试验中起着很重要的作用。

并且夹具的设计中会产生很多问题，例如在进行安装、测量或者是振动传递。

因此设计师更应该进行充分的考虑。

一个优秀的夹具不仅仅要确保试验顺利完成，还要提高试验的效率。

设计师要注重对夹具的静态设计以及对夹具的动强度设计。

这要求设计师在设计时注重夹具与产品的连接，传感器的黏连以及安装时的便利，并且在设计夹具刚度时要利用镁合金。

为了提高阻尼，设计师可以增加螺栓的连接程度。

除此以外，设计夹具对试验的成本也有着很大的影响。

所以设计师在进行夹具设计时要更加注重各方面的问题，应该多积累经验。

这样才能够更好的设计出高效的夹具。

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