CN106596010A - 一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，该夹具采用柱状结构，以将试验产品的接口由横向转化为纵向，夹具采用分体形式，包括上夹具和下夹具，以减轻夹具的重量，夹具的一阶共振频率为220Hz。本发明夹具结构强度高、刚度大、承载能力强、响应均匀，解决了大型振动试验夹具设计的技术难点，制造成本低、适用性强，取得了良好的经济效应。

Description

一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具

技术领域

本发明涉及大型空间飞行器地面振动试验夹具、尤其是接口复杂的振动试验夹具。

背景技术

振动试验是环境试验的重要组成部分，夹具在振动试验中发挥着极为重要的作用。振动试验夹具从振动台把机械连接的振动能量传递给试件，在传递能量过程中不能失真。在振动台整个试验频率范围内，要使其动圈的振动能量不失真的传递到台面上，是比较困难的。不合理的夹具设计、制造及安装使用容易产生“过振动”与“欠振动”，即使勉强达到控制系统的要求，也必将加重控制系统的负载，尤其在振动台的动态响应范围较小时，矛盾会更加突出。振动夹具的设计原则要求在满足试件安装的前提下，使夹具尽可能质量小、刚度大、在试验频段不出现或少出现共振。振动夹具一阶共振频率是衡量其设计质量的一个重要参数，它的高低直接关系到试验的成功与否。为了让振动夹具把振动台的激励不失真的传递给试件，理论上振动夹具在试验频带内应无谐振峰；振动夹具的一阶共振频率大于试件的一阶共振频率3～4倍。对于一些大型的、复杂的振动夹具，很难达到上述要求，尤其当高度大于500mm时，如夹具仍以实体式出现，则其质量将会相当大，在试验中会过度消耗振动台的推力，很可能导致因推力不足而无法试验的情况。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，解决了试验产品尺寸大，接口复杂的航天器振动试验夹具结构强度低、刚度弱、一阶频率低，质量大等缺陷，采用了分体式柱状形式，可以在不增加高度的情况下，有效降低夹具的质量，提高夹具的刚度，使得夹具在振动试验过程中安全、可靠。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，该夹具采用柱状结构，以将试验产品的接口由横向转化为纵向，夹具采用分体形式，包括上夹具和下夹具，以减轻夹具的重量，夹具的一阶共振频率为220Hz。

所述上夹具高度和质量分别为1235mm和1009Kg，下夹具高度和质量分别为1190mm和703Kg

所述上夹具、下夹具上端均设计成梯形形状，以提高夹具的一阶共振频率。

所述上夹具、下夹具上均设置中心孔，用于产品穿过夹具与夹具连接。

所述夹具法兰面厚度35mm，两侧凹台5mm。

所述上夹具上端宽240mm、厚40mm，下夹具上端宽160mm、厚40mm。

所述上夹具、下夹具减轻孔形状一个为圆形，一个为梯形。

所述夹具的加强筋采用斜筋形式，以避免试验件与夹具之间的干涉。

本发明所提供的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具：

1、夹具的结构形式采用的是分体柱状形式，通过柱状形式将试验产品的接口由横向转化为纵向；

2、设计加强筋在不增加结构重量的情况下有效的提升结构的刚度；

3、夹具采用分体形式，以减轻夹具的重量。若采用整体式结构，在满足刚度、强度、一阶频率要求的情况下将大大增加夹具的重量，会过多消耗振动台的有效推力；

4、夹具上端的宽度高于立面的厚度可以有效的提高横向一阶频率，但宽度过高会降低另外一个方向的横向一阶频率，故上夹具上端宽240mm，下夹具上端宽160mm。为了提高夹具的横向一阶频率，夹具的上端设计成梯形结构，该设计将夹具的一阶频率提高了30％；

5、夹具两侧的加强筋采用不垂直于立面的设计，在不增加夹具重量的情况下避让了试验产品。

本发明解决了实体式大型振动试验夹具在扩大接口的情况下，质量大、强度低、刚度弱、一阶基频低等缺陷。夹具结构形式采用筋板式，大幅提高了大型振动试验夹具的刚度与强度，使得夹具的一阶频率高于航天器的3～5倍，大大提高了振动试验的安全与可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明大型柱状结构专用振动试验夹具示意图；

图2为图1的俯视图。

图中：1.振动试验夹具，2.上夹具，3.下夹具，4.中心孔，5.上夹具接口，6.下夹具接口，7.加强筋，8.减轻孔，9.法兰，10.振动台安装孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1所示，大型空间航天器在进行振动试验时，振动试验试验夹具1通过底部 振动台安装孔10安装在振动台上，试验产品两端穿过中心孔4通过法兰9与上夹具接口5、下夹具接口6连接，夹具一阶频率220Hz。

图2所示，试验产品一端先穿过上夹具2的中心孔4，连接好螺钉，再移动下夹具3，使得试验产品穿过下夹具的中心孔与下夹具连接。产品与夹具连接好后整体吊到振动台上，通过振动台安装孔10与振动台连接。

夹具两侧的加强筋7采用不垂直于立面的设计，在不增加夹具重量的情况下避让了试验产品。

上夹具2、下夹具3的减轻孔8形状一个为圆形，一个为梯形。减轻孔用于减轻夹具的重量，夹具轻有利于提高试验条件。

上夹具高度和质量分别为1235mm和1009Kg，下夹具高度和质量分别为1190mm和703Kg。上夹具、下夹具上端均设计成梯形形状，以提高夹具的一阶共振频率。夹具法兰面厚度35mm，两侧凹台5mm。上夹具上端宽240mm、厚40mm，下夹具上端宽160mm、厚40mm。

本发明提供的大型柱状结构专用振动试验夹具，主要用于在大型空间飞行器振动试验中将航天器与振动台连接。该夹具设计难点在于试验件尺寸大，长5米多，直径1.4米多，一阶基频要求高。采用分离式，夹具整体一阶共振频率达220Hz,可满足大型空间飞行器振动试验的要求。夹具结构在控制高度和质量的情况下通过两侧加加强筋的形式增强夹具的刚度，试验件穿过上夹具和下夹具的中心孔，通过上夹具接口和下夹具接口将产品与夹具固定，两侧加强筋向外偏转，有效的解决了产品与工装干涉问题，缩小了工装尺寸，降低了夹具的质量，减少了夹具对振动台的有效推力的消耗，减轻孔降低了夹具的质量，法兰面两侧5mm台阶减少了夹具的加工量，提高了连接面的平面精度。该夹具结构强度高、刚度大、承载能力强、响应均匀，解决了大型振动试验夹具设计的技术难点，制造成本低、适用性强，取得了良好的经济效应。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，该夹具采用柱状结构，以将试验产品的接口由横向转化为纵向，夹具采用分体形式，包括上夹具和下夹具，以减轻夹具的重量，夹具的一阶共振频率为220Hz。

2.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述上夹具高度和质量分别为1235mm和1009Kg，下夹具高度和质量分别为1190mm和703Kg。

3.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于：所述上夹具、下夹具上端均设计成梯形形状，以提高夹具的一阶共振频率。

4.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述上夹具、下夹具上均设置中心孔，用于产品穿过夹具与夹具连接。

5.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述夹具法拉面厚度35mm，两侧凹台5mm。

6.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述上夹具上端宽240mm、厚40mm，下夹具上端宽160mm、厚40mm。

7.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述上夹具、下夹具减轻孔形状一个为圆形，一个为梯形。

8.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述夹具的加强筋采用斜筋形式，以避免试验件与夹具之间的干涉。