振动夹具的测试方法研究

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。

振动试验夹具设计与实践发布时间：2021-12-21T06:17:15.994Z 来源：《中国建设信息化》2021年第16期作者：何佳奇崔筠竹张建高慧杰[导读] 振动夹具需要良好的动态性能，并尽可能将振动器的能量传递给试验产品。

以往夹具主要是在经验丰富的设计基础上设计的，往往设计不优化，也没有必要的夹具进行理论计算，主要有三个主要参数：刚度，质量和固有频率。

何佳奇崔筠竹张建高慧杰郑州飞机装备有限责任公司河南郑州 450000摘要：振动夹具需要良好的动态性能，并尽可能将振动器的能量传递给试验产品。

以往夹具主要是在经验丰富的设计基础上设计的，往往设计不优化，也没有必要的夹具进行理论计算，主要有三个主要参数：刚度，质量和固有频率。

夹具重量对谐振频率的影响大于材料、刚度对谐振频率的影响。

普通夹具的质量优于2-4倍，一级固有频率应为被试产品一级固有频率的3-5倍，为了避免夹具与实验产品的共振耦合.考虑到这些特点，合理设计夹具的拓扑结构，提高夹具中材料的利用率，在满足条件的情况下，尽可能节省材料，降低了质量，降低了谐振频率。

关键词：振动试验；夹具设计；实践；前言：本优化是在三维仿真的基础上设计的，建立了优化模型，对夹具的一阶频率和体积进行了响应，优化了夹具的拓扑结构和尺寸，并经过自然形状的夹具加工，验证了优化效果.将优化设计并引入夹具的结构环节，采用拓扑优化和尺寸优化，合理布置分布材料，优化板材厚度，为了提高夹具的设计和质量，采用数字信号处理的夹具加工信号进行模块化试验，将模块化状态试验结果与有限模分析结果进行了比较。

认为夹具可靠性和适用性方面的优化设计为未来夹具的动态设计提供了有价值的参考。

一、振动试验夹具振动夹在理想状态下，可使电子产品的机械参数无畸变，合理地传输到电子产品上。

但不合理夹具的设计还可能导致试件经受试验的振动环境失真，并导致“未经试验”或“试验”直接影响试验结果的评价.关于振动试验夹具的设计，当时，这种夹具的设计还没有国家标准，工程师们是以一般的设计原则为指导的，根据该规定，夹具第一层的固有频率应为第一类试验品固有频率的3-5倍，以减少或避免试验光谱范围内夹片间的共振耦合；夹持阻尼应大，以加强振荡幅度变化的效果；夹具对垂直激励方向的横向响应应最小；外形畸变较小，此外还有大量的装甲车电子结构，主要采用中小型样机，对于小而简单的设备来说，但大型复杂的通用型夹具很难，甚至不可能，为了满足5～500Hz的测试频段，夹具是按频率设计计算的一级，超过最大测试频率，为了避免夹具与试样之间的共振耦合，因此在设计振动夹具时应根据不同的方法试验对象分类。

振动、冲击试验夹具设计、制造及动态检测1引言振动和冲击试验夹具设计，有时被称为不正规技术。

当人们看到一个有经验的夹具设计师不经任何计算而设计出夹具，就加强了这种想法。

如果某人要按分振动教材书去设计，他就会立即感到，诸如刚度矩阵也都用不上。

于是这种想法就更进一步加深了。

一些夹具设计者，只计算一些简支梁的振型，却很少去计算整个夹具的响应，只有及少数设计师能够恰如其份地运用逻辑程序去阐述并成功地设计夹具。

许多评论者认为，对一个夹具不可能作出满意的分析。

所以一个成功的设计，部分靠运气，部分凭经验。

对夹具各个部分作出合理的逐步分析后，就能够完成夹具的设计。

夹具振动的误差，不会超过10%或20%，这样的误差通常是允许的。

精度提得越高，需要花费的时间和努力就越大。

在机械工程方面有一定学位的人，并不一定设计出好夹具；而许多没有学位的人反到设计出优秀的夹具。

对于夹具设计者，有了机械制造与电子学的基础，加上工程经验，特别是加工的经验。

其次单位内外的制造的能力,就能制造出一个好的夹具。

2夹具的功用试验样品的安装有二种方法，一种是直接安装在振动台台面上（即动圈上），另一种是通过过渡装置安装在振动台的台面（即动圈）上，这种过渡装置在振动和冲击试验中将其称为夹具。

可见夹具的功用，就是将振动台（或冲击机）的振动和冲击能量通过机械连接不失真、不放大、一比一的传递传给试件，从而保证试验样品经受到所规定的试验应力，当然这是理想状态。

图1给出的电—机械方块图，表示振动试验系统各部分的关系：实线表示电能传递路线，虚线表示机械能传递路线。

3夹具基本要求上面已说了振动、冲击试验夹具的功用就是将振动台（或冲击机）产生的机械能传递给试件。

夹具在总体设计方面所遇到的困难是必须设计出重量最小、刚性最大、在试验频率范围内不会发生结构共振的夹具。

夹具设计往往取决于工程经验，夹具设计一般比较费时、费力，不仅要考虑夹具本身的特性，而且要尽量减少夹具与试件的相互影响。

机械振动测量与分析技术研究引言：机械振动是指机械设备在运行过程中产生的以时间为变量的物体相对于平衡位置的周期性位移。

振动是机械设备故障的主要表现形式之一，也是导致机械设备损坏的重要因素之一。

因此，机械振动的测量与分析对于确保机械设备的正常运行和改善其维护管理具有重要意义。

一、机械振动测量技术1. 传统测振方法传统的机械振动测量方法包括冲击法和综合法。

冲击法通过施加冲击力，测量振动响应，从而得到机械设备的振动水平。

综合法则是利用速度传感器、位移传感器和加速度传感器等多种传感器对机械设备进行全面测量，并综合分析得到振动特征。

传统测振方法的优点是技术成熟，成本较低，但仪器设备复杂，测量精度有限。

2. 先进测振方法随着科技的发展，先进的机械振动测量技术逐渐应用于实际工程中。

其中，使用激光干涉仪进行振动测量是一种较为先进的方法。

激光干涉仪通过测量光束的相位差，可以精确测量出机械设备的振动位移，具有高测量精度和范围广的优点。

二、机械振动分析技术1. 频谱分析法频谱分析法是机械振动分析中一种常用的方法。

它基于傅立叶变换原理，将时域信号转换为频域信号，得到振动信号的频谱图。

通过分析频谱图，可以确定机械设备振动的主要频率分量，从而判断是否存在故障。

2. 多变量分析法多变量分析法是一种综合运用多种技术方法的机械振动分析方法。

它通过采集多种传感器的信号，如振动信号、温度信号、压力信号等，进行实时监测和分析。

通过分析多种信号之间的相互关系，可以更准确地判断机械设备是否存在异常。

三、机械振动测量与分析技术在实际应用中的意义机械振动测量与分析技术在工程实践中具有重要的应用价值。

1. 故障预警与诊断通过对机械设备振动的实时监测与分析，可以提前发现设备的故障迹象，预警并进行及时维护，避免设备发生严重故障，降低故障造成的损失。

同时，准确诊断故障原因，有助于对设备进行精确维护，提升设备的可靠性和寿命。

2. 振动信号与产品质量关系研究振动信号与机械设备的产品质量具有一定的关联性，通过测量和分析机械设备的振动信号，可以研究振动信号与产品质量之间的关系，并进一步优化产品设计和加工工艺，提高产品质量和竞争力。

振动试验夹具设计规范夹具设计制作的具体要求从理论上讲，夹具本体应该是一个“惯性负载”，夹具与台面，夹具与被试件之间的连接应该是绝对刚性的，实际上，这只是夹具设计与制作的终极目标。

不同的振动试验项目，对夹具的要求是不一样的：a)正弦定频振动试验、正弦驻留振动试验只要夹具与试件组合后的系统谐振频率与正弦定频试验频率（或正弦驻留频率）不接近即可。

例如振动试验频率在0.7倍的系统谐振频率以下，或在1.4倍的系统谐振频率之上，因系统谐振引发的峰值效应对振动幅值的影响较小b)正弦扫频振动试验如果正弦扫描试验的频率范围低于0.7倍的夹具与试件组合后的系统谐振频率，在扫频过程中系统不会出现谐振，实际的扫描曲线与理想的扫描曲线差别很小。

如果正弦扫描试验的频率范围很宽（如高于1500Hz），则夹具与试件组合后的系统谐振频率很难超出扫描频率的上限值，在扫频频率经过组合系统的谐振频率点时，系统的响应加速度值会迅速增大，如果该系统的阻尼系数又较低，振动控制系统的压控能力可能不足以使控制曲线完全进入±3dB的误差范围，在谐振点附近频段的频响曲线会有明显的超差，导致被试产品在该频率段内出现严重过载。

扫频的速率越慢，对谐振能量的补充越充裕，在谐振点的附近频段内激发出小阻尼的峰值加速度会越高。

反之，扫频的速率越快，谐振响应加速度峰值会降低，故可以在扫频过程中采用“快速”通过谐振点的方法，降低谐振峰值加速度的过载量，防止在该频段出现严重的过载。

c)宽带随机振动试验宽带随机振动试验的上限频率通常在2kHz，除了那些质量很小的产品外，夹具与试件组合后的系统谐振频率很难高过2kHz，故不能片面要求用于宽带随机振动试验的夹具与试件组合后的系统谐振频率高于试验频率范围上限的0.7倍。

因而，满足宽带随机振动试验使用要求的夹具是很难设计和制作的一类夹具，尤其是用于质量较大，结构复杂的试验件的宽带随机振动试验夹具，需要使用者仔细设计、制作，并在投入正式使用前，进行夹具的动态特性测试，以证实该夹具能满足试验的要求。

对振动冲击试验夹具设计制造方法的探讨随着现代工业和国防事业的不断发展，振动和冲击试验从上世纪出现开始到现在得到了巨大的发展，在各行各业得到了广泛的应用。

振动和冲击试验与夹具的设计技术密切相关，为了保证试验结果的有效性，需要设计出合格的试验夹具。

本文阐述了夹具在振动冲击试验中的重要性，总结了夹具的功能和性能指标，对夹具的基本类型、材料使用、制造加工、安装和动态测试方法进行了探讨。

标签：夹具的功能；制作工艺；测试方法0 概述振动、冲击试验是环境试验中很重要的一个环境参数，无论是航天航空、武器装备、轨道交通还是各种民用产品，在其储存、运输和使用过程中都会经受到振动、冲击的环境影响，也是可靠性试验、环境应力筛选及多因素综合环境试验最基础的项目。

要在实验室模拟实际环境对受试产品进行振动、冲击试验，就必须借助于试验夹具，通过夹具将试样与振动、冲击台面连接起来，通过夹具将规定的环境谱不失真地传递给试样，所以夹具的设计、制作及安装水平直接关系到试验能否顺利实施，产品能否经受到规定的试验量级考核，若因为夹具的设计、加工及安装不合理，就会造成受试产品“过试验”或“欠试验”，直接影响到试验结果的评判，由此可知，试验夹具对试件的振动冲击起着决定性的作用。

1 夹具的功能振动、冲击试验夹具是将试验台面与试样连接起来，将规定的激振力传递给受试产品，主要有两项功能：1.1 连接功能由于振动台面的螺栓孔有固定的尺寸和位置，不可能满足各种产品在平台上的安装要求，所以就需要通过夹具，将被试产品固定在振动台面上；1.2 传递功能夹具是介于振动台面与被试产品之间的传递介质，振动台的振动量值通过夹具传递给被试产品，用于模拟被试品在实际使用中所经受到的振动环境。

2 夹具的性能指标夹具的设计目前没有统一的标准方法，很多时候还依赖于实践经验，但一个理想的夹具需具备重量相对较小、刚度大、在规定试验频率范围内不出现共振等基本要求：（1）夹具自身的第一阶固有频率应大于规定的最高试验频率，才能有效避免受试产品与夹具发生共振耦合，造成试样不正当损坏；（2）受试产品与试验夹具连接面上各点的响应要尽量一致，以达到振动激励量值1：1传递给试件；（3）为提高夹具的第一阶固有频率，需选择刚度/质量比足够大的材料制作；（4）夹具的阻尼要足够大，当夹具发生共振，第一阶固有频率的品质因数Q须小于4；（5）夹具的质量最好大于试件的两倍以上，以减小受试产品与振动夹具之间的相互映射作用；（6）尽量减小夹具在垂直于振动/冲击方向上的横向运动；（7）振动、冲击波形失真要小，波形失真度在夹具的第一阶固有频率之前应小于25%，在之后，应小于60%。