很多廠家可能不太關(guān)注如何將受試樣品固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)面上，畢竟絕大多數(shù)的小型的電工電子產(chǎn)品外形尺寸都比較規(guī)則，外殼都是金屬材質(zhì)，能夠承受一定的壓力。當(dāng)做振動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)，不論是正弦振動(dòng)試驗(yàn)，還是隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，都需要將受試樣機(jī)剛性固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)面上，實(shí)驗(yàn)室一般都具備現(xiàn)成的壓桿和壓條，可以通過螺釘將受試樣機(jī)牢固固定在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)面上。如果對(duì)于裸露的電路板、大型機(jī)柜這種壓桿和壓條還適用嗎？答案是確定的，不能夠通用。

一、為什么要做夾具？

電工電子產(chǎn)品品種繁多，形狀大小不一，所以通常在做振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)時(shí)都會(huì)設(shè)計(jì)配套的夾具進(jìn)行測(cè)試。夾具是為把試驗(yàn)件牢固地固定在振動(dòng)臺(tái)工作臺(tái)面上，并把振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)傳遞給試驗(yàn)件，它的質(zhì)量也直接關(guān)系著試驗(yàn)的質(zhì)量。

二、振動(dòng)試驗(yàn)夾具的用途

當(dāng)試件體積比較小，而且形狀比較規(guī)則時(shí)，樣品可以用螺桿、壓板的方式把試件牢牢的固定在振動(dòng)臺(tái)面襯套螺釘上。但當(dāng)試件體積較大，而且形狀復(fù)雜且不規(guī)則時(shí)，這種固定方法顯然很困難，這時(shí)需要制作特定夾具，讓試件安裝在夾具上然后把夾具牢固地固定在振動(dòng)臺(tái)面上，因此實(shí)際上夾具是試件與振動(dòng)臺(tái)面連接的載體，其功能是將振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)和能量不失真的傳遞給試件。

三、振動(dòng)試驗(yàn)夾具的種類有哪些

?L型夾具

L型夾具適用于多軸向試驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)：剛度好，變方向時(shí)裝卸方便。

?立方型夾具

立方體夾具適用于小型零構(gòu)件的振動(dòng)沖擊多軸向試驗(yàn)，可以直接固定振動(dòng)臺(tái)上。封閉型特色決定其剛度較高。

?T型夾具

T型夾具和L型夾具相近。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可在垂直方向兩側(cè)同時(shí)安裝試件，使夾具和試件的聯(lián)合中心線通過臺(tái)面的中心軸線。

?平板型夾具

平板型夾具的作用是把試件與振動(dòng)臺(tái)面連接起來(lái)，若沒有這樣的板，要使試件與振動(dòng)臺(tái)面直接連接進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)或沖擊試驗(yàn)，就很少有這種可能性。此外這種板減少了對(duì)振動(dòng)臺(tái)面上襯套的磨損以及襯套從臺(tái)面上脫出的危險(xiǎn)。

?板狀?yuàn)A具

板狀?yuàn)A具是最簡(jiǎn)單的夾具，有木質(zhì)夾具和和鋁制夾具，板狀?yuàn)A具也可作為轉(zhuǎn)接板，在其上安裝多個(gè)小夾具，不僅提高效率還能減少臺(tái)面螺紋的磨損。

?錐狀?yuàn)A具

錐狀?yuàn)A具適用于大型試件，可增大按試件的有效面識(shí)，它采用肋狀以增加剛度與重量比，使用鑄造或焊接成型工藝。

以上只是振動(dòng)試驗(yàn)夾具的常見種類，其實(shí)，對(duì)于振動(dòng)試驗(yàn)，對(duì)于振動(dòng)試驗(yàn)夾具的形狀并沒有嚴(yán)格要求必須要做成什么形狀的，只要是可以和振動(dòng)臺(tái)面剛性連接，并且不會(huì)產(chǎn)生加嚴(yán)或者放寬測(cè)試量級(jí)，完全符合實(shí)際試驗(yàn)條件的需要都是可以的。假如，您的產(chǎn)品是裸露的電路板、精密的儀器設(shè)備、大型的機(jī)箱機(jī)柜、產(chǎn)品形狀不規(guī)則無(wú)法模擬實(shí)際的振動(dòng)工況等情形，都需要設(shè)計(jì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具。在振動(dòng)試驗(yàn)前，可以要一下實(shí)驗(yàn)室的振動(dòng)臺(tái)面尺寸分布圖便于設(shè)計(jì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具。

四、振動(dòng)試驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)步驟

① 確定設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)。根據(jù)受試產(chǎn)品質(zhì)量、體積、外形特點(diǎn)和試驗(yàn)的種類確定夾具的基本要求。

② 確定外形尺寸。應(yīng)在確保夾具質(zhì)量最小情況下，根據(jù)以下情況確定夾具的外形和尺寸需要考慮的因素。

a.試件的特征。

· 試驗(yàn)件的重心位置。

· 試件的電源、負(fù)載，以及其他測(cè)試線路所需電纜的輔助孔和卡銷等。

b.夾具與試件的連接方式。

· 試件在夾具上的安裝位置。

· 試件在夾具上的固定點(diǎn)。

c.夾具與臺(tái)面的連接方式。

· 夾具與振動(dòng)臺(tái)的連接方式，包括連接孔的形式、孔的數(shù)量等。

· 夾具與水平滑臺(tái)連接方式，包括連接孔的形式，孔的位置，要使夾具與產(chǎn)品對(duì)滑臺(tái)面的綜合轉(zhuǎn)矩盡量小，即夾具質(zhì)量盡量小，夾具與試件的綜合重心盡量低。

d.夾具形狀。

· 夾具大于振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的部分采用45°擴(kuò)展后對(duì)尺寸的影響。

· 在夾具上平行于振動(dòng)方向上，增加三角斜撐后對(duì)尺寸的影響；加斜撐能增加夾具側(cè)向剛度，減小正交軸向的振動(dòng)量值。

· 減少開口面積，夾具上需要開口的部位盡量開小口。

五、振動(dòng)試驗(yàn)夾具的設(shè)計(jì)

① 確定夾具的最大允許質(zhì)量。夾具的設(shè)計(jì)目標(biāo)是試驗(yàn)所需推力不超過振動(dòng)臺(tái)的推力（一般小于50%）。有些振動(dòng)設(shè)備手冊(cè)中包含了振動(dòng)沖擊試驗(yàn)不同量級(jí)時(shí)允許的最大負(fù)載內(nèi)容。

② 選用合適的梁、板和角材。梁、板和角材的厚度一般不應(yīng)小于 25mm，對(duì)面積較大的板要特別加厚、設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋或減輕其質(zhì)量。

梁的長(zhǎng)度盡量短，尤其對(duì)懸臂梁形式結(jié)構(gòu)更要減小長(zhǎng)度。

加大支持板的面積，使支持板盡量靠近試驗(yàn)件安裝位置，以達(dá)到最大的能量傳遞效率。

③ 應(yīng)用加大阻尼的措施。阻尼是影響諧振區(qū)的最主要因素，所以，要盡量增大層（接觸面）之間的阻尼，如果阻尼過小，可以考慮采用加硅油等方法增加阻尼。

④ 考慮整件平衡。整體平衡，使試件、夾具的重心與臺(tái)面中心一致或與推力軸線一致。

⑤ 設(shè)計(jì)復(fù)查。夾具設(shè)計(jì)的最后階段，應(yīng)由制造工程師和試驗(yàn)工程師對(duì)圖紙或電子樣機(jī)

進(jìn)行復(fù)查，看其是否能夠滿足試驗(yàn)要求并與試驗(yàn)設(shè)備匹配。

復(fù)查的內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)的夾具工藝性如何；夾具的連接處是否有足夠的剛度；夾具中是否還存在薄弱環(huán)節(jié)，如是否有薄的部位；螺栓數(shù)量夠不夠；倒角是否太小（會(huì)引起應(yīng)力集中）；焊縫或焊接面積夠不夠；部件接觸面光潔度、加工精度要求是否合理等。

六、振動(dòng)試驗(yàn)夾具的測(cè)量與分析

① 傳遞率的測(cè)量

a.安裝夾具

對(duì)制造好的夾具應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)和特性測(cè)試。按設(shè)計(jì)要求夾具重心通過臺(tái)面的中心，盡可能地多用緊固件與臺(tái)面連接。

b.布置檢測(cè)點(diǎn)

· 取夾具與臺(tái)面的固定點(diǎn)為檢測(cè)點(diǎn)。

· 檢測(cè)的振動(dòng)軸向取主軸向（X）。

· 檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量根據(jù)夾具與振動(dòng)臺(tái)面固定點(diǎn)數(shù)量確定，一般檢測(cè)點(diǎn)數(shù)與固定點(diǎn)數(shù)相等（至少大于4個(gè)），取檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)平均值作為基準(zhǔn)點(diǎn)。

c.布置響應(yīng)點(diǎn)

· 取夾具與試驗(yàn)件的安裝點(diǎn)作為響應(yīng)點(diǎn)。測(cè)量所有響應(yīng)點(diǎn)，如果振動(dòng)控制器通道數(shù)量有限，不能一次測(cè)量全部響應(yīng)點(diǎn)，可分幾次分別測(cè)量其余的響應(yīng)點(diǎn)。

· 測(cè)量包括主軸向及與之正交的另外兩個(gè)軸向。

d.設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)

· 用正弦掃頻方法進(jìn)行夾具測(cè)試時(shí)，參數(shù)設(shè)置如下：掃描率≤1oct/min，定加速度為1g，掃描范圍為10～2000Hz。

· 用寬帶隨機(jī)方法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，參數(shù)設(shè)置如下：平直譜型，PSD=0.005g/Hz，譜線數(shù)為振動(dòng)試驗(yàn)的譜線數(shù)4～6倍或更多，統(tǒng)計(jì)自由度大于或等于256。

e.記錄測(cè)量曲線。

用正弦掃頻方法或?qū)拵щS機(jī)方法激勵(lì)夾具，同時(shí)測(cè)量記錄各響應(yīng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的曲線和量值。

② 傳遞率分析。分析各響應(yīng)點(diǎn)和傳遞點(diǎn)，記錄下主軸向各階共振頻率值，計(jì)算出傳遞率和 3dB 帶寬。記錄下正交軸向與主軸向響應(yīng)之比的最大值，找出響應(yīng)點(diǎn)主軸向響應(yīng)的最大偏差。

③ 夾具的其他特性分析。

· 固有頻率分析：對(duì)簡(jiǎn)單夾具，通過簡(jiǎn)單的梁、板元計(jì)算出各元件最低固有頻率，合成夾具的最低固有頻率fN。

· 模態(tài)分析：對(duì)復(fù)雜夾具要進(jìn)行模態(tài)分析，盡可能加上模擬試驗(yàn)件進(jìn)行分析，得到夾具的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、響應(yīng)的均勻性、正交軸向響應(yīng)等結(jié)果。

模態(tài)分析是對(duì)夾具進(jìn)行鑒定測(cè)試的重要方法之一。在經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真模態(tài)分析證明夾具設(shè)計(jì)的合理和可行性以后，按照確定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行加工，完成夾具樣品總裝，進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，如果局部需要修改，則還要進(jìn)行重新加工和裝配，再進(jìn)行試驗(yàn)，直到完全滿足使用要求。

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