專利名稱：一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動試驗(yàn)夾具，尤其是大接口的振動試驗(yàn)夾具，具體涉及一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具。
背景技術(shù)：
振動試驗(yàn)是環(huán)境試驗(yàn)的重要組成部分，夾具在振動試驗(yàn)中發(fā)揮著極為重要的作用。振動試驗(yàn)夾具從振動臺把機(jī)械連接的振動能量傳遞給試件，在傳遞能量過程中不能失真。在振動臺整個試驗(yàn)頻率范圍內(nèi)，要使其動圈的振動能量不失真的傳遞到臺面上，是比較困難的。不合理的夾具設(shè)計(jì)、制造及安裝使用容易產(chǎn)生“過振動”與“欠振動”，即使勉強(qiáng)達(dá)到控制譜的要求，也必將加重控制系統(tǒng)的負(fù)載，尤其在振動臺的動態(tài)響應(yīng)范圍較小時(shí)，矛盾會更加突出。振動夾具的設(shè)計(jì)原則要求在滿足試件安裝的前提下，使夾具盡可能質(zhì)量小、剛度大、在試驗(yàn)頻段不出現(xiàn)或少出現(xiàn)共振。振動夾具一階共振頻率是衡量其設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個重要參數(shù)，它的高低直接關(guān)系到試驗(yàn)的成功與否。為了讓振動夾具把振動臺的激勵不失真的傳遞給試件，理論上振動夾具在試驗(yàn)頻帶內(nèi)應(yīng)無諧振峰；振動夾具的一階共振頻率大于試件的一階共振頻率3-4倍。對于一些大型的、復(fù)雜的振動夾具，很難達(dá)到上述要求，尤其當(dāng)高度大于500mm時(shí)，如夾具仍以實(shí)體式出現(xiàn)，則其質(zhì)量將會相當(dāng)大，在試驗(yàn)中會過度消耗振動臺的推力，很可能導(dǎo)致因推力不足而無法試驗(yàn)的情況。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)體式大型振動試驗(yàn)夾具在接口擴(kuò)展近一倍，同時(shí)要求夾具高度不小于900mm的情況下夾具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、剛度弱、一階頻率低，質(zhì)量大等缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種大接口筋板式振動試驗(yàn)夾具。利用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以在不增加高度的情況下，保證夾具的強(qiáng)度、剛度，使得夾具在振動試驗(yàn)過程中安全、可靠。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，包括夾具主體、第一接口、第二接口、上端面外壁凸臺、限位塊、上端面內(nèi)壁凸臺，其中，所述第一接口設(shè)置于所述夾具主體的底部，所述第二接口設(shè)置于所述夾具主體的頂部，所述夾具主體的上端面設(shè)置有所述上端面外壁凸臺和上端面內(nèi)壁凸臺，所述限位塊安裝于所述上端面外壁凸臺，所述限位塊用于限制產(chǎn)品的橫向滑動。優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)為筋板加減輕孔的形式，還包括加強(qiáng)筋A(yù)、加強(qiáng)筋B、中心減輕孔、以及夾具壁減輕孔，所述加強(qiáng)筋A(yù)和加強(qiáng)筋B設(shè)置于所述夾具主體的內(nèi)側(cè)壁，所述夾具主體上設(shè)置有所述中心減輕孔和夾具壁減輕孔，中心減輕孔尺寸為0 880mm，夾具壁減輕孔主要16個小380mm、16個小250mm、16個小IOOmm夾具壁通孔組成，夾具壁通孔中心在曲面的法線上。優(yōu)選地，所述第一接口包括$ 990mm接口和$ 1600mm的接口，所述第二接口包括小3134mm的接口。優(yōu)選地，一階共振頻率高于130Hz。
優(yōu)選地，高度和質(zhì)量分別為900mm和2100Kg。優(yōu)選地，所述夾具主體的壁面角度兩次過渡。優(yōu)選地，所述限位塊的連接孔為腰型孔，尺寸為12*14mm。優(yōu)選地，所述上端面內(nèi)壁凸臺和上端面外壁凸臺的形式為梯形，梯形的銳角為45。。優(yōu)選地，所述加強(qiáng)筋A(yù)的高度為450mm，所述加強(qiáng)筋B的高度為720mm，所述加強(qiáng)筋A(yù)和加強(qiáng)筋B的厚度均為60_。優(yōu)選地，所述加強(qiáng)筋A(yù)和加強(qiáng)筋B上通孔的尺寸均為60*80mm。本發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)形式舍棄實(shí)體式采用筋板式，通過16個Φ380ι πι、Φ 250mm、Φ IOOmm和一個Φ 880mm的夾具壁通孔在將接口擴(kuò)大到Φ 3134mm時(shí)有效地減輕了夾具的質(zhì)量，若采用實(shí)體式結(jié)構(gòu)，在滿足剛度、強(qiáng)度、一階頻率要求的情況下將大大增加夾具的重量，會過多消耗振動臺的有效推力；夾具壁面角度經(jīng)過兩次過渡，在不增加夾具高度的情況下有效地避讓了試驗(yàn)產(chǎn)品，優(yōu)選例中的夾具高度僅為900_，夾具太高會導(dǎo)致水平向試驗(yàn)產(chǎn)生較大傾覆力矩，垂直向則會產(chǎn)生較大偏矩，引起控制難度增大，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致設(shè)備損壞，通過16個加強(qiáng)筋增強(qiáng)了夾具的剛度與強(qiáng)度，使用12個限位塊限制產(chǎn)品的橫向滑動，為了限位塊與產(chǎn)品接觸緊密，限位塊的連接孔采用3個腰形孔；為了加強(qiáng)夾具與振動臺的連接剛度與強(qiáng)度，夾具Φ 1600mm的接口共有32個Φ 18mm的孔與振動臺，故在加強(qiáng)筋上開了通孔便于夾具與振動臺的連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了實(shí)體式大型振動試驗(yàn)夾具在擴(kuò)大接口的情況下，質(zhì)量大、強(qiáng)度低、剛度弱、一階基頻低等缺陷。本發(fā)明的夾具結(jié)構(gòu)形式采用筋板式，大幅提高了大型振動試驗(yàn)夾具的剛度與強(qiáng)度，使得夾具的一階頻率高于航天器的3-5倍，大大提高了振動試驗(yàn)的安全與可靠性。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯圖1為根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具的截面示意圖。圖中1為振動試驗(yàn)夾具，2.為第一接口，3.為第二接口，4為上端面外壁凸臺，5為限位塊，6為上端面內(nèi)壁凸臺，7為加強(qiáng)筋A(yù)，8為加強(qiáng)筋B，9為中心減輕孔，10為夾具壁減輕孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。 應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1和圖2所示，具體地，根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具I主要用于在大型空間飛行器振動試驗(yàn)中將振動臺(t990mm、(M600mm的接口尺寸擴(kuò)展近一倍以適應(yīng)0 3000mm以上大接口產(chǎn)品的安裝，所述振動試驗(yàn)夾具I的一階共振頻率達(dá)137Hz可滿足大型空間飛行器振動試驗(yàn)的要求。所述振動試驗(yàn)夾具I的夾具結(jié)構(gòu)通過筋板加減輕孔的形式在控制高度與質(zhì)量的情況下，將原有0 990mm、1600mm的第一接口 2擴(kuò)展到0 3134mm的第二接口 3，并保證了較高的剛度和頻率，解決了大型振動夾具在擴(kuò)大接口而又要求降低高度的情況下，導(dǎo)致頻率、剛度及強(qiáng)度大幅下降的缺陷。夾具上端面外壁凸臺4主要用來安裝限位塊5，限位塊5限制產(chǎn)品橫向滑動，夾具上端面內(nèi)壁凸臺6用來支撐產(chǎn)品，增加夾具與產(chǎn)品的接觸面，防止產(chǎn)品在振動過程中由于懸臂而產(chǎn)生損壞，加強(qiáng)筋A(yù)7高度低于加強(qiáng)筋B8有效地解決了產(chǎn)品與夾具干涉問題，中心減輕孔9及夾具壁減輕孔10降低了夾具的質(zhì)量，減少夾具對振動臺的有效推力的消耗。更為具體地，如圖1所示，大型空間航天器在進(jìn)行振動試驗(yàn)時(shí)，所述振動試驗(yàn)夾具I通過底部990mm、1600mm的第一接口 2安裝在振動臺上,產(chǎn)品通過夾具頂部3134mm的第二接口 3安裝于振動試驗(yàn)夾具I上，通過12個限位塊5壓緊產(chǎn)品。所述振動試驗(yàn)夾具I結(jié)構(gòu)采用加強(qiáng)筋形式，高度為900mm,最大外形尺寸為3300mm,質(zhì)量為2100Kg, —階共振頻率高達(dá)137Hz，大大超過了大型空間航天器要求的最高頻率。進(jìn)一步地，如圖2所示，所述振動試驗(yàn)夾具I的上端面外壁凸臺4主要用來安裝限位塊5，限位塊5用于限制產(chǎn)品橫向滑動，所述振動試驗(yàn)夾具I的上端面內(nèi)壁凸臺6用來支撐產(chǎn)品，增加夾具與產(chǎn)品的接觸面，防止產(chǎn)品在振動過程中由于懸臂而產(chǎn)生損壞，所述振動試驗(yàn)夾具I的壁面角度兩次過渡，且加強(qiáng)筋A(yù)7高度低于加強(qiáng)筋B8有效地解決了產(chǎn)品與夾具干涉問題，中心減輕孔9及夾具壁減輕孔10降低了夾具的質(zhì)量，減少夾具對振動臺的有效推力的消耗。所述振動試驗(yàn)夾具I結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、剛度大、承載能力強(qiáng)、響應(yīng)均勻，解決了大型振動試驗(yàn)夾具設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)，制造成本低、適用性強(qiáng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。所述振動試驗(yàn)夾具I的一階頻率高于航天器的3-5倍，大大提高了大型航天器振動試驗(yàn)的安全與可靠性。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，包括夾具主體、第一接口、第二接口、上端面外壁凸臺、限位塊、上端面內(nèi)壁凸臺，其中，所述第一接口設(shè)置于所述夾具主體的底部，所述第二接口設(shè)置于所述夾具主體的頂部，所述夾具主體的上端面設(shè)置有所述上端面外壁凸臺和上端面內(nèi)壁凸臺，所述限位塊安裝于所述上端面外壁凸臺，所述限位塊用于限制產(chǎn)品的橫向滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，結(jié)構(gòu)為筋板加減輕孔的形式，還包括加強(qiáng)筋A(yù)、加強(qiáng)筋B、中心減輕孔、以及夾具壁減輕孔，所述加強(qiáng)筋A(yù)和加強(qiáng)筋B設(shè)置于所述夾具主體的內(nèi)側(cè)壁，所述夾具主體上設(shè)置有所述中心減輕孔和夾具壁減輕孔，中心減輕孔尺寸為Φ880mm，夾具壁減輕孔主要16個Φ380πιπι、16個Φ250ι πι、16個Φ IOOmm夾具壁通孔組成,夾具壁通孔中心在曲面的法線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，所述第一接口包括Φ 990mm接口和Φ 1600mm的接口，所述第二接口包括Φ 3134mm的接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，一階共振頻率高于130Hz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，高度和質(zhì)量分別為900mm和2100Kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，所述夾具主體的壁面角度兩次過渡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，所述限位塊的連接孔為腰型孔，尺寸為12*14mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，所述上端面內(nèi)壁凸臺和上端面外壁凸臺的形式為梯形，梯形的銳角為45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，所述加強(qiáng)筋A(yù)的高度為450mm，所述加強(qiáng)筋B的高度為720mm，所述加強(qiáng)筋A(yù)和加強(qiáng)筋B的厚度均為60mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，其特征在于，所述加強(qiáng)筋A(yù)和加強(qiáng)筋B上通孔的尺寸均為60*80mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于大型空間飛行器地面振動試驗(yàn)夾具，包括夾具主體、第一接口、第二接口、上端面外壁凸臺、限位塊、上端面內(nèi)壁凸臺，其中，所述第一接口設(shè)置于所述夾具主體的底部，所述第二接口設(shè)置于所述夾具主體的頂部，所述夾具主體的上端面設(shè)置有所述上端面外壁凸臺和上端面內(nèi)壁凸臺，所述限位塊安裝于所述上端面外壁凸臺，所述限位塊用于限制產(chǎn)品的橫向滑動。本發(fā)明解決了實(shí)體式大型振動試驗(yàn)夾具在擴(kuò)大接口的情況下，質(zhì)量大、強(qiáng)度低、剛度弱、一階基頻低等缺陷。本發(fā)明的夾具結(jié)構(gòu)形式采用筋板式，大幅提高了大型振動試驗(yàn)夾具的剛度與強(qiáng)度，使得夾具的一階頻率高于航天器的3-5倍，大大提高了振動試驗(yàn)的安全與可靠性。
文檔編號G01M7/02GK103048104SQ20121052061
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者王繼虎, 張利, 付國慶, 張逸波, 姚煜中 申請人:上海裕達(dá)實(shí)業(yè)公司