吸气管焊接件振动试验夹具设计【字数：9830】
摘 要随着汽车产业的飞速发展，振动试验在汽车及相关零部件的生产中的重要性日益凸显。而在实际的振动试验中，夹具往往是不可缺少的，如果夹具设计不合理将对试验结果影响甚大。本文以压缩机的吸气管焊接件为研究对象，针对其振动试验及所需的夹具展开一系列的研究。首先结合吸气管焊接件样品及振动试验条件制定出相应的试验方案。之后根据试验方案、振动台参数以及振动试验夹具设计要求，设计了适用于振动台水平台与垂直台的夹具结构，并运用CATIA绘制出相关结构。最后采用设计的夹具，开展垂直台上的振动试验，并对试验结果进行分析，获得了吸气管焊接件不同焊接方式之间的对比结果。本文的研究内容为相关汽车零部件的振动试验及其夹具设计提供了参考，具有实际的工程应用价值。
目 录
1. 绪论 1
1.1 振动试验简介 1
1.2 振动试验夹具的特点与要求 2
1.3 吸气管焊接件振动试验的意义 3
1.4 本文的主要研究内容 4
2. 吸气管焊接件振动试验系统与试验条件 5
2.1 振动台及试验系统 5
2.2 吸气管焊接件振动试验条件 7
2.2.1 吸气管焊接件样品介绍 7
2.2.2 吸气管焊接件具体振动试验条件 8
2.3 吸气管焊接件振动试验方案 8
3. 吸气管焊接件振动试验夹具设计 11
3.1 一般夹具设计要求与准则 11
3.2 水平台上吸气管焊接件振动试验夹具设计 11
3.3 垂直台上吸气管焊接件振动试验夹具设计 13
3.4 吸气管焊接件振动试验夹具相关参数确认 17
3.4.1 吸气管焊接件夹具材料的选择 17
3.4.2 吸气管焊接件夹具重量计算 17
4. 吸气管焊接件振动试验夹具的安装与试验效果 19
4.1 吸气管焊接件振动试验夹具的安装要求 19
4.2 吸气管焊接件振动试验夹具的共振检测 19
4.3 吸气管焊接件振动试验结果 21
5. 结论 22
参考文献 23
致 谢 24
1. 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.1 振动试验简介
机械振动是指物体在平衡位置附近的往复运动。在机械振动过程中，振动物体的一些参数，如位移、速度等，将发生反复变化，由此会加剧机械的疲劳和磨损，缩短机器使用寿命等危害。因此，在物体或模型使用前需要进行振动试验。
振动试验是评估产品在预期使用环境中承受振动的能力[1]。通过模拟一连串振动现象，可以测试产品在寿命周期中的可靠性和稳定性，并判断产品是否能承受运输或使用过程中的振动环境[2]。除此之外，还可以在出厂前筛选有缺陷的产品，并评估有缺陷产品的故障分析，使其成为高水平，高可靠性的产品。
狭义地说，振动试验在于通过传感器、放大仪器以及显示或记录仪表，测量运动机械或工程结构在外界激励（包括环境激励）或运行工况中其重要部位的位移、速度、加速度等运动量，从而了解机械或结构的工作状态[3]。广义地说，通过运动量的测量，可以了解机械或结构的动特性，如固有频率，固有振型、阻尼以及刚度等特性参数，为机械过工程结构的动力设计服务[3]。以上可知振动试验的重要性，然而不是毫无准备就可以进行振动试验的，在进行振动试验前应做以下工作：
（1）需要知道测试样品的重量和尺寸以便选择合适的振动试验设备，若测试样品尺寸较大、重量较重，还需设计一个专用夹具，夹具形状任意但需要根据振动台具体尺寸进行设计；
（2）需要知道振动试验检测的依据、标准和试验条件；
（3）对于传感器振动试验来说，除有关规范另有规定外，应在产品的三个互相垂直方向上进行振动试验。一般来说，产品的长边定义为X轴向，短边定义为Y轴向，产品正常摆放上下为Z轴向；
（4）在试验完成后，需要知道如何判定，一般情况下只判定样品外观结构无损坏，螺钉无脱落等。
振动试验从航空航天领域发展而来。近年来，其应用越来越广泛。现已推广到各种工业部门，如动力机械，交通运输和建筑等工业部门，环境保护和劳动保护等方面也显示出其重要作用[4]。它结合了传感器、电子学、信号分析以及现代
结构振动理论等多方面的学术成果，形成了自身的理论、方法，实践技术和学科体系。特别是20世纪60年代，快速傅里叶变换（FFT）的应用及以后的电子技术和计算机技术的飞速发展，对振动试验和振动测量分析起了相当大的推动作用。从这个意义上来说，振动试验和分析不仅是门应用性学科，而且也应当属于与当代新技术紧密相连的高技术学科范畴。
1.2 振动试验夹具的特点与要求
振动试验夹具的选择是一个非常重要的问题，往往需要根据不同的产品制造出不同的试验夹具。振动试验夹具的特点一般为：
（1）刚度大而重量轻。为了提高夹具的一阶共振频率，一般采用钢材，其原因是它具有较高的刚度，然而它的重量重。在同等激振力的情况下，夹具较重意味着振动台产生的加速度会减小。选择铝合金（或镁合金）重量大大降低，但是刚度不及钢材。当然，采用结构设计，例如增加材料厚度、形状上采用箱型结构、蜂窝结构、封闭式结构以及筋板结构等措施、在制造方法上采用整体铸造、焊接工艺灯都能提高夹具的刚度进而提供夹具的一阶共振频率，扩大振动试验系统的使用范围。
（2）能容易地将试验件固定在振动台面上。
（3）夹具的频率响应特性在整个测试频率范围内可以保持平坦。夹具的一阶固有频率高于最高测试频率，并避免夹具与产品之间的谐振耦合。
（4）夹具和产品连接表面之间的每个接头的响应均匀，以确保在测试期间激励输入的均匀性。
（5）夹具在垂直于激振方向平面内的位移（横向移动）小[5]。
（6）夹具的阻尼应大[6]。所谓阻尼是指振荡或振动能量随着运动或随着时间的消耗。临街阻尼是在无过冲时对阶跃函数产生最快响应的阻尼值。
夹具的设计加工的周期短，这也对振动试验夹具设计提出了较高的要求，其基本要求是振动产生的应力如实地传递给试验件，夹具和测试件的重心以及测试台的中心应尽可能靠近。结构越简单，与工作台的接触面就越光滑。具体要求如下：
（1）设计的振动夹必须具要有较高的固有频率，在高频振动夹具的设计中，
应增加工装夹具的刚度以避免薄壁结构的出现。
目 录
1. 绪论 1
1.1 振动试验简介 1
1.2 振动试验夹具的特点与要求 2
1.3 吸气管焊接件振动试验的意义 3
1.4 本文的主要研究内容 4
2. 吸气管焊接件振动试验系统与试验条件 5
2.1 振动台及试验系统 5
2.2 吸气管焊接件振动试验条件 7
2.2.1 吸气管焊接件样品介绍 7
2.2.2 吸气管焊接件具体振动试验条件 8
2.3 吸气管焊接件振动试验方案 8
3. 吸气管焊接件振动试验夹具设计 11
3.1 一般夹具设计要求与准则 11
3.2 水平台上吸气管焊接件振动试验夹具设计 11
3.3 垂直台上吸气管焊接件振动试验夹具设计 13
3.4 吸气管焊接件振动试验夹具相关参数确认 17
3.4.1 吸气管焊接件夹具材料的选择 17
3.4.2 吸气管焊接件夹具重量计算 17
4. 吸气管焊接件振动试验夹具的安装与试验效果 19
4.1 吸气管焊接件振动试验夹具的安装要求 19
4.2 吸气管焊接件振动试验夹具的共振检测 19
4.3 吸气管焊接件振动试验结果 21
5. 结论 22
参考文献 23
致 谢 24
1. 绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.1 振动试验简介
机械振动是指物体在平衡位置附近的往复运动。在机械振动过程中，振动物体的一些参数，如位移、速度等，将发生反复变化，由此会加剧机械的疲劳和磨损，缩短机器使用寿命等危害。因此，在物体或模型使用前需要进行振动试验。
振动试验是评估产品在预期使用环境中承受振动的能力[1]。通过模拟一连串振动现象，可以测试产品在寿命周期中的可靠性和稳定性，并判断产品是否能承受运输或使用过程中的振动环境[2]。除此之外，还可以在出厂前筛选有缺陷的产品，并评估有缺陷产品的故障分析，使其成为高水平，高可靠性的产品。
狭义地说，振动试验在于通过传感器、放大仪器以及显示或记录仪表，测量运动机械或工程结构在外界激励（包括环境激励）或运行工况中其重要部位的位移、速度、加速度等运动量，从而了解机械或结构的工作状态[3]。广义地说，通过运动量的测量，可以了解机械或结构的动特性，如固有频率，固有振型、阻尼以及刚度等特性参数，为机械过工程结构的动力设计服务[3]。以上可知振动试验的重要性，然而不是毫无准备就可以进行振动试验的，在进行振动试验前应做以下工作：
（1）需要知道测试样品的重量和尺寸以便选择合适的振动试验设备，若测试样品尺寸较大、重量较重，还需设计一个专用夹具，夹具形状任意但需要根据振动台具体尺寸进行设计；
（2）需要知道振动试验检测的依据、标准和试验条件；
（3）对于传感器振动试验来说，除有关规范另有规定外，应在产品的三个互相垂直方向上进行振动试验。一般来说，产品的长边定义为X轴向，短边定义为Y轴向，产品正常摆放上下为Z轴向；
（4）在试验完成后，需要知道如何判定，一般情况下只判定样品外观结构无损坏，螺钉无脱落等。
振动试验从航空航天领域发展而来。近年来，其应用越来越广泛。现已推广到各种工业部门，如动力机械，交通运输和建筑等工业部门，环境保护和劳动保护等方面也显示出其重要作用[4]。它结合了传感器、电子学、信号分析以及现代
结构振动理论等多方面的学术成果，形成了自身的理论、方法，实践技术和学科体系。特别是20世纪60年代，快速傅里叶变换（FFT）的应用及以后的电子技术和计算机技术的飞速发展，对振动试验和振动测量分析起了相当大的推动作用。从这个意义上来说，振动试验和分析不仅是门应用性学科，而且也应当属于与当代新技术紧密相连的高技术学科范畴。
1.2 振动试验夹具的特点与要求
振动试验夹具的选择是一个非常重要的问题，往往需要根据不同的产品制造出不同的试验夹具。振动试验夹具的特点一般为：
（1）刚度大而重量轻。为了提高夹具的一阶共振频率，一般采用钢材，其原因是它具有较高的刚度，然而它的重量重。在同等激振力的情况下，夹具较重意味着振动台产生的加速度会减小。选择铝合金（或镁合金）重量大大降低，但是刚度不及钢材。当然，采用结构设计，例如增加材料厚度、形状上采用箱型结构、蜂窝结构、封闭式结构以及筋板结构等措施、在制造方法上采用整体铸造、焊接工艺灯都能提高夹具的刚度进而提供夹具的一阶共振频率，扩大振动试验系统的使用范围。
（2）能容易地将试验件固定在振动台面上。
（3）夹具的频率响应特性在整个测试频率范围内可以保持平坦。夹具的一阶固有频率高于最高测试频率，并避免夹具与产品之间的谐振耦合。
（4）夹具和产品连接表面之间的每个接头的响应均匀，以确保在测试期间激励输入的均匀性。
（5）夹具在垂直于激振方向平面内的位移（横向移动）小[5]。
（6）夹具的阻尼应大[6]。所谓阻尼是指振荡或振动能量随着运动或随着时间的消耗。临街阻尼是在无过冲时对阶跃函数产生最快响应的阻尼值。
夹具的设计加工的周期短，这也对振动试验夹具设计提出了较高的要求，其基本要求是振动产生的应力如实地传递给试验件，夹具和测试件的重心以及测试台的中心应尽可能靠近。结构越简单，与工作台的接触面就越光滑。具体要求如下：
（1）设计的振动夹必须具要有较高的固有频率，在高频振动夹具的设计中，
应增加工装夹具的刚度以避免薄壁结构的出现。
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