CN220932318U - 一种模态试验用锤击装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模态试验用锤击装置，包括水平放置的两组移动导轨,移动导轨的上部置有齿轮型夹具摆动机构，所述齿轮型夹具摆动机构包括支架、支撑轴和齿轮型夹具，所述所述支架与底座两侧垂直固接，所述底座与移动导轨连接，所述齿轮型夹具与支撑轴键接，所述支撑轴通过轴承支撑在机架上，齿轮型夹具上固接有敲击锤,所述敲击锤与数据采集系统连接，齿轮型夹具与作动器连接构成敲击锤上下摆动敲击结构。本实用新型能够自动通过试验单元的力锤针对待试验模型进行激振，并且也可以通过定位单元准确得到待试验模型的激振点，无需人工使用力锤对待试验模型进行激振和确定激振点，从而改善了现今人工锤击获取模态数据不精确的问题。

Description

一种模态试验用锤击装置

技术领域

本实用新型属于模态试验设备技术领域 ，尤其涉及一种模态试验用锤击装置。

背景技术

用于航空的产品对于环境的适应性要求很高，而对产品进行模态分析是验证产品是否合格的重要组成部分。目前，进行模态试验时通常采用锤击法，即通过在产品本身确定好敲击测点后，需要人工使用力锤去敲击测点。人工敲击的力很难保证恒定和很容易出现双击以及敲击点不准确。由于人为的操作，给实验结果带来了很多的不确定性。对被测试件的激振点的位置、激振方向和激振力大小很难准确控制，导致试验结果误差很大。授权公告号为CN 218066956 U的专利文献公开了一种模态试验力锤自动

敲击装置，包括底座、升降装置、敲击驱动装置、夹紧装置、控制器及试件夹持装置，升降装置固定在底座上端；升降装置包括升降齿条、支撑架

和步进电机；敲击驱动装置包括支撑架和第一驱动气缸、第二驱动气缸，为力锤提供动力来敲击被测模型；夹紧装置抓紧力锤锤柄；控制器与步进电机、第一驱动气缸和第二驱动气缸进行电信号连接。授权公告号为CN 206523382 U的专利文献公开了一种锤子敲击疲劳试验机，包括十字连杆、蓄能连杆、压缩弹簧、轴承支座、旋转马达、旋转凸轮、支承支座调整机构和机架，所述的十字连杆尾部为凸出杆，凸出杆的一端与蓄能连杆铰接，另一端与旋转凸轮的突出部接触连接，十字连杆中部固定于机架上自由转

动；所述的蓄能连杆另一端固定于轴承支座上，压缩弹簧固定于蓄能连杆上，当蓄能连杆向后运动时压缩弹簧受到推力而压缩；所述的旋转凸轮

与旋转马达的旋转轴连接；所述的支承支座调整机构与轴承支座相连，控制敲击速度；轴承支座、旋转马达和支承支座调整机构均固定于机架上。授权公告号为CN203519438 U的专利文献公开了一种模态试验用锤击装

置，包括固定座，还包括驱动装置、凸轮、摆杆支架、一端固定有力锤的摆杆和复位弹性件，驱动装置和摆杆支架固定于固定座，摆杆与摆杆支架铰接，凸轮连接于驱动装置以能够通过该驱动装置的驱动而转动，并推动摆杆摆动，复位弹性件作用于摆杆以使该摆杆抵靠凸轮。专利申请公布号为CN 110243938 A的专利文献公开了一种移动力锤模态试验装置及系统，所述装置包括定位单元、试验单元、采集单元和模拟单元。定位单元与试验单元连接，用于将试验单元移动到预设位置。试验单元包括驱动器和力锤，通过驱动器为力锤提供动力来敲击待试验模型。

如何提高获取的颤振模型的模态参数的精确性，需要一种能够获得准确测量数值的模态试验用锤击装置。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种模态试验用锤击装置，在进行产品模态试验时，解决了敲击力恒定输出、敲点双击、准确定位及空间范围限制的问题，保证数据输出的准确性和操作人员的安全。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种模态试验用锤击装置，包括水平放置的两组移动导轨,移动导轨的上部置有齿轮型夹具摆动机构，所述齿轮型夹具摆动机构包括支架、支撑轴和齿轮型夹具，所述所述支架与底座两侧垂直固接，所述底座与移动导轨连接，所述齿轮型夹具与支撑轴键接，所述支撑轴通过轴承支撑在机架上，齿轮型夹具上固接有敲击锤,所述敲击锤与数据采集系统连接，齿轮型夹具与作动器连接构成敲击锤上下摆动敲击结构。

进一步，所述底座的底面中心设有圆形凹台，所述圆形凹台与移动导轨连接处的凸台滑动配合，并通过螺栓紧固，构成底座相对移动导轨可微调方向的定位结构。

进一步，所述移动导轨由相互垂直固接的两条轨道构成L型导轨，所述导轨按照水平网格形式划分，间距相同。

进一步，所述作动器采用通过电机带动的电动摇摆机构。

进一步，所述敲击锤包括锤头和锤柄，所述锤柄与齿轮型夹具固接，所述锤柄下端头形状与齿轮型夹具两齿侧面构成的空间形状吻合，所述敲击锤的锤柄两侧面通过与齿轮型夹具固定的定位块夹固连接。

进一步，所述敲击锤包括双锤头、锤柄，所述双锤头内嵌有集成传感器和信号接收器，锤柄上设有开关、电源插头和显示器。

进一步，所述敲击锤通过齿轮型夹具摆动，摆动角度为0 º到180º。

进一步，所述敲击锤的锤柄侧壁设有放置数据导线的凹槽。

进一步，所述显示器实时显示集成传感器中感测的数据值。

进一步，所述集成传感器包括力传感器、角传感器、激光位移传感器和温度传感器，力传感器用于设定敲击的恒定力，角传感器用于调整敲击锤角度，激光位移传感器与信标装置连接用于确定敲击装置位置，集成传感器数据通过无线传输到数据采集系统。

进一步，所述信标装置包括信号接收器和信标，所述信标接收器内嵌在齿轮型夹具中，信标置于L型导轨的初始位置。

进一步，所述数据采集系统与上位机连接, 数据采集系统连对传输的数据进行分析处理，并直接监测反馈的有效数据信息。

有益效果：本实用新型能够自动通过试验单元的力锤针对待试验模型进行激振，并且也可以通过定位单元准确得到待试验模型的激振点，无需人工使用力锤对待试验模型进行激振和确定激振点，从而改善了现今人工锤击获取模态数据不精确的问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是齿轮型夹具摆动机构的结构示意图；

图3是齿轮型夹具与作动器连接的结构示意图；

图4是对产品进行试验时的工作流程图。

图中：1、移动导轨，2、底座，3、齿轮型夹具，4、支撑轴，5、锤头，6、锤柄，7、集成传感器， 8、支架，9、安全敲击锤，10、底座机构，11、旋转零件，12、轴承，13、开关，14、显示器，15、作动器，16、凹槽，17、电源插头，18、遥控装置信号器，19、定位块。

实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、 “第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定， “设置”、 “连接”等术语应做广义理解，例如， “连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：详见附图， 本实施例提供了一种模态试验用锤击装置，包括水平放置的两组移动导轨1,移动导轨的上部置有齿轮型夹具摆动机构，所述齿轮型夹具摆动机构包括支架8、支撑轴4和齿轮型夹具3，所述所述支架与底座两侧垂直固接，所述底座与移动导轨连接，所述齿轮型夹具与支撑轴键接，所述支撑轴通过轴承12支撑在机架上，齿轮型夹具上固接有敲击锤9,所述敲击锤与数据采集系统连接，齿轮型夹具与作动器15连接构成敲击锤上下敲击摆动结构。

本实施例的优选方案是，所述底座2的底面中心设有圆形凹台11，所述圆形凹台与移动导轨连接处的凸台滑动配合，并通过螺栓紧固，构成底座相对移动导轨可微调方向的定位结构。

本实施例的优选方案是，所述移动导轨由相互垂直固接的两条轨道构成L型导轨，所述导轨按照水平网格形式划分，间距相同。

本实施例的优选方案是，所述敲击锤包括锤头5和锤柄6，所述锤柄与齿轮型夹具固接，所述锤柄下端头形状与齿轮型夹具两齿侧面构成的空间形状吻合，所述敲击锤的锤柄两侧面通过与齿轮型夹具固定的定位块19夹固连接。

本实施例的优选方案是，所述敲击锤包括双锤头和锤柄，所述双锤头内嵌有集成传感器7和信号接收器18，锤柄上设有开关13、电源插头17和显示器14。

本实施例的优选方案是，所述敲击锤通过齿轮型夹具摆动，摆动角度为0 º到180º。

本实施例的优选方案是，所述敲击锤的锤柄侧壁设有放置数据导线的凹槽16。

本实施例的优选方案是，所述显示器实时显示集成传感器中感测的数据值。

本实施例的优选方案是，所述集成传感器包括力传感器、角传感器、激光位移传感器和温度传感器，力传感器用于设定敲击的恒定力，角传感器用于调整敲击锤角度，激光位移传感器与信标装置连接用于确定敲击装置位置，集成传感器数据通过无线传输到数据采集系统。

本实施例的优选方案是，所述信标装置包括信号接收器和信标，所述信标接收器内嵌在齿轮型夹具中，信标置于L型导轨的初始位置。

本实施例的优选方案是，所述数据采集系统与上位机连接, 数据采集系统连对传输的数据进行分析处理，并直接监测反馈的有效数据信息。

工作原理

1、本实用新型组合了移动导轨结构、齿轮型夹具结构，力传感器、角传感器、激光位移传感器、数采系统，上位机，使产品在进行模态试验时能够适应各种环境，并且得到准确的数值；

2、移动导轨装置能够根据测试产品的大小进行调整，能够解决产品可能因为大小问题不方便敲击的问题；

3、齿轮型夹具摆动结构的底座可根据产品的方向要求进行360^。旋转定位；

4、敲击锤锤柄上放置了显示器可实时监控传感器感测的数值变化，并通过常绿和变红进行直接判断数值的正常和异常状态；

5、通过在智能敲击锤中集成多个传感器，解决了数据感测的准确性问题，其中集成的力传感器是感测力的变化值，通过作动器进行实时调整，集成的角传感器是感测角度的变化值，通过齿轮和齿轮轴进行调整，集成的激光位移传感器是感测位移的变化，通过信标装置反馈信号到上位机，在借鉴刀具加工原理通过坐标来控制整个齿轮型夹具旋转机构的位置。

工作过程

所述作动器采用电动摇摆机构15。本实施例的电动摇摆机构的摆臂一端与支撑轴键接，摆臂另一端与连接杆销接，连接杆与曲柄销接构成曲柄连杆机构。

移动导轨的网格单个划分的大小即是齿轮型夹具旋转结构底部固定的大小；其中旋转结构部分可实现0^。到180^。的摆动，并可固定角度值的大小，整个齿轮型夹具旋转可根据设置的具体坐标值移动到特定的导轨处。

在本实用新型中，具体实现上，借鉴车床刀具加工原理，通过设置坐标值来将齿轮型夹具旋转机构移动到所需的位置，并通过旋转固定到预先标定的敲击位置处等待敲击。

在本实用新型中，具体实现上，通过角传感器感测的数据调整敲击锤的角度，可通过位移传感器感测的数据确定齿轮型夹具需要到达的位置，可通过力传感器感测的数据确定力的大小，并通过作动器进行驱动调整。

在本实用新型中，具体实现上，智能敲击锤包含锤头和垂柄，其中垂柄上包含卡槽、开关、电源和显示器；卡槽的作用的将集成嵌入在智能敲击锤中的导线放置在一起，开关的作用是进行通断控制智能敲击锤，电源的作用是给智能敲击锤供电，显示器的作用是实时显示传感器感测的数值，常绿说明数据正常，变红说明数据异常，这部分值也可在上位机进行监测，放置显示器实时显示的目的是方便在安装产品时进行调试；垂柄中包含集成传感器，集成传感器由力传感器、角传感器和激光位移传感器集成在一起，其中，力传感器是感测力的变化，根据产品特性要求通过驱动器设定恒定的力去敲击；角传感器是感测角度的变化，根据产品特性要求通过调整齿轮卡槽和齿轮轴确定敲击锤的角度值；激光位移传感器是感测位移的变化，根据产品特性要求预设的测试点确定坐标值，然后通过信标装置反馈信号，借鉴刀具加工原理通过坐标进行移动齿轮型夹具结构到确定的位置。

1)由于进行产品模态试验时，敲击的部位存在确定定位点后，通过人力很难保证敲定恒定力，此情况在进行多次敲击后会对后期试验分析产生一定的影响，因此通过设计齿轮和轴的配合结构，通过作动器来保证每次敲击的力是恒定的，并且不会出现双击的情况；2）由于产品的多样性，存在大小差异以及某些组成部分空间范围的狭小，因此存在敲击的困难，也很容易出现双击的问题，因此通过设计可移动导轨可根据产品的大小进行调整敲击的范围；3）为解决自动敲击时对定位点的准确定位问题，可通过借鉴车床刀具加工技术进行坐标点的准确输入控制，通过信标装置反馈的数据信息进行定位，然后将定位的坐标信息反馈到上位机进行设置坐标控制，来解决准确定位的问题；4）若产品本身存在多个敲击点，可通过设计2套同样的双头智能安全敲击锤试验装置组成空间矩形，进行多方位依次敲击，可极大的节省时间和人力资源以及解决空间问题；5）为保证工作人员由于环境的特殊性带来的身体伤害以及操作的方便性，可通过遥控装置远程进行控制。

上述参照实施例对一种模态试验用锤击装置的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模态试验用锤击装置，其特征是：包括水平放置的两组移动导轨,移动导轨的上部置有齿轮型夹具摆动机构，所述齿轮型夹具摆动机构包括支架、支撑轴和齿轮型夹具，所述支架与底座两侧垂直固接，所述底座与移动导轨连接，所述齿轮型夹具与支撑轴键接，所述支撑轴通过轴承支撑在机架上，齿轮型夹具上固接有敲击锤,所述敲击锤与数据采集系统连接，齿轮型夹具与作动器连接构成敲击锤上下摆动敲击结构。

2.根据权利要求1所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述底座的底面中心设有圆形凹台，所述圆形凹台与移动导轨连接处的凸台滑动配合，并通过螺栓紧固，构成底座相对移动导轨可微调方向的定位结构。

3.根据权利要求1所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述移动导轨由相互垂直固接的两条轨道构成L型导轨，所述导轨按照水平网格形式划分，间距相同。

4.根据权利要求1所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述作动器采用通过电机带动的电动摇摆机构。

5.根据权利要求1所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述敲击锤包括锤头和锤柄，所述锤柄与齿轮型夹具固接，所述锤柄下端头形状与齿轮型夹具两齿侧面构成的空间形状吻合，所述敲击锤的锤柄两侧面通过与齿轮型夹具固定的定位块夹固连接。

6.根据权利要求5所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述敲击锤包括双锤头和锤柄，所述双锤头内嵌有集成传感器和信号接收器，锤柄上设有开关、电源插头和显示器，所述显示器实时显示集成传感器中感测的数据值。

7.根据权利要求6所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述敲击锤通过齿轮型夹具摆动，摆动角度为0 º到180º。

8.根据权利要求7所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述敲击锤的锤柄侧壁设有放置数据导线的凹槽。

9.根据权利要求6所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述集成传感器包括力传感器、角传感器、激光位移传感器和温度传感器，力传感器用于设定敲击的恒定力，角传感器用于调整敲击锤角度，激光位移传感器与信标装置连接用于确定敲击装置位置，集成传感器数据通过无线传输到数据采集系统，所述信标装置包括信号接收器和信标，所述信标接收器内嵌在齿轮型夹具中，信标置于L型导轨的初始位置。

10.根据权利要求1所述的模态试验用锤击装置，其特征是：所述数据采集系统与上位机连接, 数据采集系统连对传输的数据进行分析处理，并直接监测反馈的有效数据信息。