原创《航空电子产品振动试验夹具设计》：这是一篇与电子产品论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：振动试验夹具用于连接振动台和试验产品,并能尽可能不失真的将振动台输出的能量传递给试验产品,在振动试验中发挥着非常重要的作用,试验的成功与否,试验结果的可信程度,与试验夹具的设计、制作及安装使用水平息息相关.不合理的夹具将导致“过振动”或“欠振动”,使振动条件失真,无法达到预期效果,严重的会对试验样件造成破坏.本文首先阐述了振动夹具的设计要点,然后以LRM模块为例设计其振动夹具,并使用ANSYS有限元仿真分析软件进行模态仿真,根据仿真结果对夹具进行优化处理,最后设计出优质的振动夹具.
关键词：振动；夹具；ANSYS
中图分类号： E926.391 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-240-2
1 振动夹具的设计要点
1.1 振动夹具的基本设计要求
根据多年的工作实践经验,同时翻阅了的大量的文献资料,我们认为合理可靠的振动夹具首先要保证在试验频率范围内不会与受试产品发生共振耦合,导致振动失真,其次应尽可能地减少夹具的重量,增大其刚度和阻尼.一个优质的振动夹具主要应满足以下几项要求：
①最佳的夹具应使其最低的固有频率比所需的最高施振频率高50%左右,以免试验时产生谐振,大多数航空电子产品的随即振动试验频率范围为10～2000Hz,因此夹具的理想一阶固有频率应在3000Hz左右；
②夹具的第一阶固有频率应高于受试产品第一阶固有频率的3～5倍, 以避免发生夹具与受试产品的共振耦合,导致过振动；
③夹具应做得尽可能的小而简单,由于振动台的推力有限,为保证有足够的推力富余量,在不降低刚度的情况下,夹具重量要尽量的轻；
④夹具应采用对称设计,重心位置应当靠近振动台的几何中心,以减小振动偏载力矩,高度方向上重心要低,以减小横振力矩.
1.2 振动夹具材料的选择
制作夹具首先要选择材料,材料性能方面应具有较小的密度、较大的刚度和较高的阻尼,且应当易于加工,同时要兼顾加工成本.直接影响夹具固有频率与性能的因素是材料的弹性模量E与材料密度ρ之比,比值E/ρ非常重要,E决定材料的刚度,ρ决定材料的重量,其值越大越好.一般选择的材料为铝硅合金、铝镁合金或者ZL101,而不推荐使用钢材.
1.3 振动夹具加工方式的选择
夹具制造加工方法性能上的优先级是：首先选择铸造成型,其次用整块材料机械加工,其次选择焊接,最后选择螺接连接.整体机加夹具是最快最省的方法,且性能良好,大量应用于结构简单、尺寸较小的产品中；此法不可行时应优先考虑铸造夹具,铸造夹具最显著的优点是铸造合金的阻尼相当高,但由于需要制作模具,所以生产成本较高；焊接夹具一般采用连续焊缝的惰性气体保护焊,在焊接过程中容易因高温而变形,此时应考虑焊后的热处理和机械补充加工；螺栓连接夹具由于是局部连接,容易形成微振动,且在高频段容易失真,可靠性较差,要谨慎选用.
1.4 电装部分的设计
航空电子设备在进行随即振动时,需要对试验样机进行监测,很多时候需要在振动夹具上布置电装部分进行转接,电装的设计主要应注意两个方面：第一,选用高强度印制板,印制板上的元器件和连接器应当具备较好的抗震性能,并应采取一定的防震措施；第二,电缆布置要合理,长电缆要采取固定措施,如果对抗干扰无严格要求,优先选用半柔电缆.
2 振动夹具的设计与仿真
2.1 建立三维模型
下面以现在航空电子产品中应用较多的LRM模块为例来分析夹具的设计,夹具模型如图1所示,该夹具采用左右对称设计,由60mm厚的2A12铝合金扳机加而成,通过11个M8的螺钉固定在振动台上,另外该夹具还具有以下几个特点：第一,夹具有两条平滑的导轨,用于装夹LRM模块,且尺寸、位置和表面精度均较高；第二,该夹具有带印制板的电子装置,对电装部分应加以保护；第三,夹具自身有多处螺钉连接（螺钉连接部位不是夹具主体部分）,在装配螺纹时,涂螺纹锁固剂乐泰243.
2.2 模态仿真
利用ANSYS有限元仿真分析软件,对夹具进行模态仿真,试验样机的振动试验频率为10～2000Hz,则夹具的一阶固有频率在3000Hz左右为宜.由于夹具的电装部分作为辅助装置对试件的振动环境没有明显影响,因此在模态仿真时,可以去除夹具电装,简化后的夹具外形及网格划分效果如图2所示；发生在电装位置的固有频率对夹具主体无影响,不作为夹具整体的固有频率.夹具的一阶固有频率如图3所示,频率值为3522.7Hz,表现为夹具两侧的翻动.频率值较高,表明夹具还有优化设计的余地.
2.3 优化设计
由于该夹具整体的结构设计是满足夹具设计原则的,因此只需减小其重量.返回CAD软件修改夹具的三维模型,减小了夹具底部、侧面和加强筋的厚度尺寸,原夹具的重量为5.52kg,优化之后的重量为4.63kg,共减重了0.89kg,然后重新对夹具进行仿真分析,其一阶固有频率如图4所示,频率值降为3108.6Hz,已经基本满足设计要求.优化后的试验夹具在投入使用的一年中,共经历了30余次随即振动试验,效果良好.
3 结论
优质的振动夹具应保证能够准确地将振动台的能量传递到试验样机,且不会发生共振耦合,本论文提供了一种夹具设计的思路,首先要了解夹具设计的基本原则,包括材料和加工方式的选择、电装部分的设计等内容；其次使用CAD软件建立三维模型；然后利用有限元仿真分析软件（如ANSYS）进行模态仿真；最后才能生产使用.有限元分析软件的应用大大地简化了对固有频率的计算,是提高结构设计质量和效率的有效手段.
参 考 文 献
[1] De S Steinberg. Vibration Analysis for Electronic Equipment,Third Edition[M]. 北京：航空工业出版社,2012.
[2] 胡波,何林.振动试验夹具的设计[J].电子产品可靠性与环境试验,2005,23（3）：45-48.
电子产品论文参考资料：
结论：航空电子产品振动试验夹具设计为适合电子产品论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关电子产品开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
