摘要：振动夹具的设计是目前依据科学振动原理设计发明的具有操作简单、实用性强等特点的振动式工具。振动夹具经过多年的技术上和设计上的不断发展，以及经过多次的设计原型上的改变，使得目前的振动夹具变得多样化，在不同的工作领域，你都能看到它的身影，振动夹具的设计原理简单，但是在外形以及细节的特殊化处理方面就显示出其设计上的精妙之处了。接下来，就让我们基于振动夹具的科学设计的基本原则，来对振动夹具的细节设计进行分析[1]。
关键词：振动夹具；设计技术
引言
振动夹具的设计主要在于科学合理的进行振动和冲击上的试验，一旦试验结果处在误差可接受范围之内，那么一个新型的振动夹具设计就算是初步成功了。在振动夹具的试验中，设计原型以及设计思路是整个振动夹具创新的主要部分，一旦想法得到实验上的初步验证，那么接下来最主要的就是振动夹具的结构优化过程，这也是设计思路的重要部分之一。
一、振动试验中对夹具的技术要求
谈及振动夹具的设计就不得不提一下振动理论的发展，最初的振动设计是依赖静强度理论的知识进行结构设计，但是在振动结构的动态特性上还缺乏一定的经验，这始终是一个技术上空白的领域，随着振动夹具科学研究的不断深入，振动工程理论已经在对这一问题进行了深入的技术求解，从改革开放初期到如今，几十年来的科学研究之后，动态特性的技术已经是振动工程理论的一个重要分支，这为我国生产工业等各个领域在模态分析和实验模态分析方面对各种产品的结构设计和性能评估提供了一个强有力的工具。
(一)振动台
振动试验以冲击试验为主，因为在振动过程中产品的振动实际上是受到频率不同的冲击的过程[2]。振动冲击试验所需要的工具主要有振动台和振动夹具，它们的结合构成了一个有机的结构总体，该结构受其动态特性的相互影响。在试验开始前还必须要了解振动台和被测产品的动态特性，掌握动态参数是进行该试验的前提，有了对被测产品的振动参数的了解，我们就可以选择合适的振动台进行试验，因为不同的振动台其具有的振动特性不同，一般的振动台的相关参数包括滑台结构尺寸、螺纹分布尺寸、正弦推力、随机推力、水平滑台重量、转接附件重量、主台及水平滑台的一阶自然频率等等相关的参数。在选择好合适的振动台后就要根据具体的设计理念来制定符合此次试验的夹具安装定位方式。
(二)被测产品
振动夹具的设计主要是为了迎合被测产品的动态振动特性，而被测产品的低阶自然频率与阻尼是其主要振动参数依据（如图1）。在试验中为了避免共振现象的发生，被测产品的一阶自然频率必须低于振动夹具的一阶自然频率[3]。一阶自然频率是区分二者振动情况的重要依据，一旦二者的低阶自然频率相聚太近或是出现无法辨别的情况，那么试验就需要重新来过了。其次，被测产品的重量和刚度也是能够对试验产生波动的因素，一般情况下振动夹具的重量需要达到被测产品的两到三倍以上，只有这样才会使试验忽略被测产品的重量和刚度对试验的影响[4]。
二、振动夹具设计方法和流程
在了解振动夹具试验的准备流程后，接下来就是具体的振动夹具的设计技术试验了。虽然振动夹具试验的试验原理较为简单（如图2），但是振动试验中对试验设备的质量以及试验工具结构之间的要求还是比较严格的。由于振动夹具与振动台面连接后还要与被测产品进行连接，因此，要保证被测产品在被测试过程中的稳定性，一旦试验过程中由于振动使得结构连接之间产生松动就会影响试验结果的准确性。通常稳定结构的方式是使用螺纹、整体铸造和焊接工艺进行结构的稳定。在进行螺纹组合的结构固定时需要设计者依据试验情况来进行具体的螺纹组合设计，因为试验的实际情况总是难以预设的，这就需要设计人员对振动夹具的结构设计细节做出充分的受力情况的了解。如果没有足够预紧力螺纹的组合会产生额外的振动，目前振动夹具的设计试验基本上采用的是刚强度螺栓并增加螺栓数量来防止试验意外情况的发生[5]。
图1
图2
总结：振动夹具的设计理念还在不断地更新，各种更加符合实际振动效果更加稳定的振动夹具在不断地被发明出来，在科学技术快速发展的今天，能够时刻以科技创新精神作为振动夹具设计的核心理念是二十一世纪科技文明进步的主要力量。
参考文献：
[1]王鹏鹏，贾宏光，薛志鹏，厉明，关永亮.多自由度系统模型在光电吊舱隔振系统设计的应用[J].机械强度，2018，40（02）：299-305.
[2]张燕，韩蓬磊，李勉.低温节流制冷器波纹管去内应力的方法研究[J].低温与超导，2018，46（08）：24-28.
[3]何石，王龙，张治君.一种模拟动力学边界条件的环境振动试验方法研究[J].装备环境工程，2018，15（09）：76-80.
[4]李鉴涛，李华霖.某型装备振动试验结构件断裂失效分析[J].航空维修与工程，2018（08）：69-71.
[5]郭长荣.基于软硬件协同的国产处理器可靠性环境试验技术研究[D].华南理工大学，2018.
论文作者:李星
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：夹具论文; 产品论文; 结构论文; 频率论文; 螺纹论文; 振动台论文; 特性论文; 《基层建设》2019年第16期论文;