电锤式三轴六自由度振动试验装置制造方法及图纸

一种电锤式三轴六自由度振动试验装置，包括一振动台面，其特征在于：所述振动台面底部通过一弹性基座支承，使振动台面呈自由水平支承状态；在振动台面的Ｘ、Ｙ、Ｚ轴向上至少作用有第一双向电锤、第二双向电锤、第三双向电锤、第四双向电锤以及第五双向电锤，该第一、第二、第三、第四以及第五双向电锤结构相同，均由固定环座以及锤体组成，固定环座内设有铁芯以及线圈，锤体穿设支承于固定环座中且相对固定环座沿直线运动，以此使锤体的两端伸出作为两锤击端；对应于各锤击端振动台面上设有与之配合的锤击作用面。通过控制通入各双向电锤线圈中的电流大小和相位，就可控制振动台面的振动谱，模拟出真实的三轴六自由度振动环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及力学环境试验设备，具体涉及一种X、Y、Z三轴六自由度的振动试验装置。
技术介绍
有些产品譬如飞机、导弹的环境振动本就是X、Y、Z三轴六自由度的复合振动，在 上世纪由于机械、液压、自动控制等方面技术的局限，振动试验只能限于单轴振动试验。单 轴振动试验的实施较为简单，故大量使用在各个行业以及各个方面。单轴振动试验对产品 之薄弱环节的暴露和可靠性的提高起到了积极作用，但它对于纵波、横波同时振动模拟性 不够，对那些不同轴向同时作用，有轴向直线运动同时对转动敏感的试验样品的故障暴露 效率不高。而若以一台单轴振动试验装置分次完成各轴的振动试验，试验间需进行高要求 的换向操作，很麻烦，增加了两倍以上的试验工作量，并且，这样以单轴振动试验装置先后 分次进行的三轴振动试验也仅具有三个自由度，与真实的复合振动环境仍相差甚远。近年来，研究具有多轴输入多轴输出，能模拟三轴六自由度同时作用的复合振动 环境的振动试验装置，已成为本行业各厂家的重要研究方向。目前，已有用六台或六台以上电动或液压振动台搭建而成的三轴六自由度振动试 验系统的报道，但是无论其台体，还是控制系统结构，硬件、软件都非常复杂，价格昂贵，试 验操作复杂，对操作人员要求高，试验费也很高，不利于普及。另外，还有一种是气锤式三轴六自由度振动试验系统，它是在一振动台面下布置 多个(一般为7-9个)不同规格的气锤，用这些气锤以不同的角度、不同方向分别连续打击 试件工作台，激起台面的模态振动(称作波振台)。在实际应用中，发现气锤式三轴六自由 度振动试验系统有以下不足1、X、Y、Z三轴的力是靠同一向量的分量组成，他们之间有着固定的比例，这X、Y、 Z三分量是相关而非独立的。由于是连续冲击形成的振动，其振动特性是伪随机运动，其概 率分布为非高斯，该试验系统有些情况下其各方向的振动量值以及比例是无法控制的，试 验的模拟性、再现性无法保障。2、气锤本身结构基本同于气缸与活塞，且其中没有活动胀圈和良好的润滑，所以 存在磨损问题，寿命短。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种结构相对简单、造价相对较低、使用方便、使用寿命长的电 锤式三轴六自由度振动试验装置。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种电锤式三轴六自由度振动试验 装置，包括一振动台面；所述振动台面底部通过一弹性基座支承，所述弹性基座由至少三根支撑立柱以及 设于支撑立柱顶部的弹簧组成，三根支撑立柱分列布置在振动台面下，在三根支撑立柱与4振动台面间经所述弹簧连接支承，以此使振动台面呈自由水平支承状态；在振动台面上至少作用有第一双向电锤、第二双向电锤、第三双向电锤、第四双向 电锤以及第五双向电锤，该第一、第二、第三、第四以及第五双向电锤结构相同，且均主要由 铁芯、线圈和锤体组成，铁芯为筒状结构，线圈绕制在铁芯上，锤体由轴状导磁材料构成，锤 体穿设于铁芯的筒中，并且在锤击方向上相对铁芯呈滑动支承，锤体轴向两端作为两锤击 端，以此构成双向电锤结构；所述第一双向电锤以其锤体运动方向沿着振动台面的水平X轴方向设置于振动 台面的底部或侧旁，第一双向电锤的固定环座与振动台面固定连接，对应于第一双向电锤 的两锤击端在振动台面上设有与之配合的X向锤击作用面；所述第二双向电锤和第三双向电锤均以其锤体运动方向沿着振动台面的水平Y 轴方向设置，且它们相互平行设于振动台面的底部或分列振动台面两侧旁；第二双向电锤 和第三双向电锤的固定环座与振动台面固定连接，对应于第二双向电锤和第三双向电锤的 各锤击端在振动台面上设有与之配合的Y向锤击作用面；所述第四双向电锤和第五双向电锤均以其锤体运动方向沿着振动台面的Z轴方 向设置于振动台面的底部，且第四双向电锤和第五双向电锤分别位于以X轴和Y轴分割的 两个对角象限内构成对角布置；第四双向电锤和第五双向电锤的固定环座相对振动台面固 定连接，对应于第四双向电锤和第五双向电锤的各锤击端在振动台面上设有与之配合的Z 向锤击作用面。上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，所述铁芯可以是一体的筒状结构，也可以是由多瓣拼合成而的筒 状结构。较佳是由两个截面为半环状的铁芯拼合而成。2、上述方案中，所述锤体由弹簧片支持架支承在固定环座中，所述弹簧片支持架 为圆环状的簧片，其上设有多个槽孔，簧片外缘固定于固定环座上，簧片内缘固定于锤体 上，使锤体在锤击方向上相对铁芯呈滑动支承。3、上述方案中，在振动台面水平X轴方向上还作用有第六双向电锤，该第六双向 电锤与第一双向电锤平行设置，且两者结构相同；振动台面上也对应该第六双向电锤的两 锤击端设有与之配合的X向锤击作用面。4、上述方案中，在振动台面Z轴方向上还作用有第七双向电锤和第八双向电锤， 该第七双向电锤、第八双向电锤与第四双向电锤相平行且结构相同，第七双向电锤、第八双 向电锤与第四双向电锤、第五双向电锤分设于以X轴和Y轴分割的四个象限内；振动台面上 也对应于第七双向电锤和第八双向电锤的各锤击端设有与之配合的锤击作用面。5、上述方案中，所述弹簧为机械弹簧，也可为空气弹簧。6、上述方案中，所述“水平X轴方向”和“水平Y轴方向”分别为水平面内相互垂 直的两个方向，其中一个方向定义为X轴方向，而另一个方向定义为Y轴方向，也可将一个 方向定义为Y轴方向，而另一个方向定义为X轴方向。7、上述方案中，所述“两个对角象限”是指X轴和Y轴分割的第一、第三象限或第二、第四象限。6、上述方案中，所述振动台面由台面板、连接框和底板三部分组成，台面板和底板 上下平行布置，连接框为一四方框体，它连接在台板和底板之间。58、上述方案中，所述“对应于第一双向电锤的两锤击端在振动台面上设有与之配 合的X向锤击作用面”，“对应于第二双向电锤和第三双向电锤的各锤击端在振动台面上设 有与之配合的Y向锤击作用面”，“对应于第四双向电锤和第五双向电锤的各锤击端在振动 台面上设有与之配合的Z向锤击作用面”，上述三句中提及的振动台面上设锤击作用面包括 了以下两种具体情况一是振动台面上直接延伸一体设锤击作用面；二是在振动台面上固 定加装一架体，再在该架体上设锤击作用面。9、上述方安案中，本电锤式三轴六自由度振动试验装置还包括控制和驱动系统， 譬如功率放大器、计算机控制系统以及三相传感器等。本专利技术工作原理是振动台面由弹性基座支承成自由水平状态，而采用双向电锤 作为激振器作用于振动台面上。使用时，只要对X、Y、Z三轴向上的各双向电锤中的线圈通 入交变电流或脉冲电流，使之产生磁场驱动锤体前后运动锤击在锤击作用面上，振动经锤 击作用面传递至振动台面上，使振动台面振动起来。通过控制通入各双向电锤线圈中的电 流的大小和相位，就可控制振动台面的振动谱，模拟出真实的三轴六自由度自然振动环境。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点1、由于本专利技术的特别结构，与现有三轴六自由度振动机构相比，更为简单，省去了 机构复杂制造精密昂贵的振动台体或气锤。2、由于本专利技术的特别结构，可通过控制每个双向电锤所通电流的相位，避免相位 抵消，提高振动效率，且由控制电锤电流从而控制冲击力，达到三轴六自由度控制。3、由于本专利技术的特别结构，电锤以电磁原理来工作，电锤内部的部件间没有磨擦， 不会发生磨损，寿命长，性能隐定。4、由于本专利技术的特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电锤式三轴六自由度振动试验装置，包括一振动台面，其特征在于：所述振动台面（１）底部通过一弹性基座支承，所述弹性基座（１）由至少三根支撑立柱（２）以及设于支撑立柱（２）顶部的弹簧（３）组成，三根支撑立柱（２）分列布置在振动台面（１）下，在三根支撑立柱（２）与振动台面（１）间经所述弹簧（３）连接支承，以此使振动台面呈自由水平支承状态；在振动台面（１）上至少作用有第一双向电锤（４）、第二双向电锤（５）、第三双向电锤（６）、第四双向电锤（８）以及第五双向电锤（９），该第一、第二、第三、第四以及第五双向电锤结构相同，且均主要由铁芯（１６）、线圈（１７）和锤体（１８）组成，铁芯（１６）为筒状结构，线圈（１７）绕制在铁芯（１６）上，锤体（１８）由轴状导磁材料构成，锤体（１８）穿设于铁芯（１６）的筒中，并且在锤击方向上相对铁芯（１６）呈滑动支承，锤体（１８）轴向两端作为两锤击端，以此构成双向电锤结构；所述第一双向电锤（４）以其锤体运动方向沿着振动台面（１）的水平Ｘ轴方向设置于振动台面（１）的底部或侧旁，第一双向电锤（４）的固定环座与振动台面（１）固定连接，对应于第一双向电锤（４）的两锤击端在振动台面（１）上设有与之配合的Ｘ向锤击作用面（１２）；所述第二双向电锤（５）和第三双向电锤（６）均以其锤体运动方向沿着振动台面（１）的水平Ｙ轴方向设置，且它们相互平行设于振动台面（１）的底部或分列振动台面（１）两侧旁；第二双向电锤（５）和第三双向电锤（６）的固定环座与振动台面（１）固定连接，对应于第二双向电锤（５）和第三双向电锤（６）的各锤击端在振动台面（１）上设有与之配合的Ｙ向锤击作用面（２２）；所述第四双向电锤（８）和第五双向电锤（９）均以其锤体运动方向沿着振动台面（１）的Ｚ轴方向设置于振动台面的底部，且第四双向电锤（８）和第五双向电锤（９）分别位于以Ｘ轴和Ｙ轴分割的两个对角象限内构成对角布置；第四双向电锤（８）和第五双向电锤（９）的固定环座相对振动台面（１）固定连接，对应于第四双向电锤（８）和第五双向电锤（９）的各锤击端在振动台面（１）上设有与之配合的Ｚ向锤击作用面（２３）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王德言，李晓钢，
申请(专利权)人：苏州苏试试验仪器有限公司，王德言，李晓钢，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]