赵兴忠
成都天奥技术发展有限公司 成都 610000
摘要：通过对几种典型振动夹具的对比分析，得出其主要应用场景、应用范围、动态特性等信息，便于指导夹具设计和夹具类型选择。
关键词：振动试验、力学特性、工装夹具、环境工程
1 引言
环境是指在任何时间和地点所存在或遇到的自然的和诱发的条件的总和。为保证产品在规定的寿命期间，在预期的使用、运输或储存的所有环境条件下保持功能可靠性而进行的设计、研究、制造和试验的工程称之为环境工程。任何产品都会处于一定的环境中，而这些环境可以分为物理的、化学的、气候的或生物的[1]。振动环境则是物理环境乃至整个环境工程中最为重要的一类环境。振动环境试验是将产品暴露于特定的振动环境中，发现产品的设计、制造、工艺等缺陷，鉴定产品能否承受预计的振动环境，验证产品振动环境的适应性及可靠性，保证产品在实际振动环境下结构的完整性且性能、精度不降低的一种必要手段。振动试验夹具则是一个将产品安装到振动台上的过渡零件，需要根据不同的产品进行有针对性的设计。振动试验夹具具有的功能包括连接或固定试件、传递力或振动参数、保持或改变振动方向等[2]。
2振动试验夹具设计原则
（1）在满足夹具性能要求的前体下夹具的重量应当轻；（2）夹具应具有良好的对中性；（3）应避免夹具界面的急剧变化；（4）夹具的结构形式应尽量简单、实用；（5）构成夹具的零部件尽量少；（6）受试设备载夹具上的安装状态应尽量模拟设备使用时的安装状态；（7）夹具应尽量保证受试设备能够方便地完成拆装；（8）夹具应可以与振动台本身或扩展台面方便地进行连接；（9）夹具与振动台之间应设计尽可能多的连接点。
3典型夹具及分析
（1）平板夹具
平板型夹具是结构形式最简单的夹具，其形状可以是圆形或矩形，一般通过螺栓或压板固定在振动台面上。平板夹具适用于底面平整且安装脚较小的被试件。平板夹具具有安装简单，重量轻等特点。同时平板夹具还可以作为转接板使用，在其上安装多个小夹具，这样做既提高了效率，又减小了台面螺纹的磨损。
.png)
经过试验验证表明，平板夹具具有很好的传递特性。被试品也不对夹具特性产生严重影响（尤其是具有足够多的与振动台的连接点时）。
（2）L或T型夹具
L或T型夹具适用于一定的特殊场合。如有壁挂安装需求的被试品、需要在水平振动台完成三个轴向振动的被试品（L型）、需要同时安装两个被试品（T型）等。
.png)
L或T型夹具对设计要求高，一般很难保证良好的传递特性。在某些频率上很容易产生共振，为避免发生强烈共振，板的厚度必须根据连接质量进行设计。加强筋的外形设计及布置都将影响夹具的特性。加强筋位于试件两侧，其振型常常类似于一个“U”字形，使得试件容易承受较大的弯曲应力。试验表明，被试品将显著影响夹具的特性。
（3）盒型夹具
盒型夹具常用于安装试件的平面正好通过试件本身重心的试件。如用于显控的试件，安装法兰位于面板附近，需要从试件底部连接电缆。对于飞机蒙皮天线的振动试验，也需要设计带曲面的盒型夹具。同时对于需要安装用于多个LRM的振动试验，使用盒型夹具可以很大程度提高效率。
.png)
盒型夹具性能较为良好，尤其是延着其开口方向，振动量级均匀性及传递特性都较为良好。但盒型夹具的设计费用常常较高。
（4）桁架（刚架）型夹具
桁架（刚架）型夹具常用于安装特大型试件。夹具常常用钢管焊接而成，管内填充聚氨酯泡沫作为阻尼材料。对于这种夹具重点是保证其安装需求，而对动态特性没有太高要求。
.png)
除了上述夹具外，还有其他一些异型夹具，如锥型夹具、圆筒型夹具、半球形夹具等，根据不同的应用场合，不同的需求进行相应的设计。
.png)
4总结
经过以上分析，我们可以发现，产品的类型多种多样使得夹具的形状也就多种多样。不同的夹具有不同的动态特性。虽然我们希望夹具是一个近似的刚体，力学特征传递时不发生任何的改变，但实际设计过程中是不可能实现的。夹具设计首先需要满足夹具安装的功能要求，其次才是保证具备良好的动态特性要求。这些典型的试验夹具已经被证实了在振动试验过程中是有效的，因此在选用夹具类型时要尽量选用这些类型的夹具。夹具设计是一个在各种因素之间权衡的一个过程。
参考文献：
[1] 邢天虎.力学环境试验技术[M].西安:西北工业大学出版社,2016.
[2] 胡志强,法庆衍,洪宝林,张越,徐殷.随机振动试验应用技术[M].北京:中国计量出版社,1996.