[发明专利]五自由度变胞式电磁振动试验台

说明书

本发明公开了一种五自由度变胞式电磁振动试验台，包括支撑座、三自由度柔性支架、X向激振装置、Y向激振装置升降装置、Z向激振装置、一级动平台、摆动激振装置、回转装置和测试工作台。X向激振装置、Y向激振装置升降装置、Z向激振装置分别用于产生X、Y、Z三个方向的往复振动，摆动激振装置、回转装置分别用于驱动测试工作台产生往复摆动和旋转。本发明最多可实现五个自由度的振动，不仅振动自由度多，各振动自由度独立可调，且测试工作台的往复摆动方向和角度可调，实现了自由度和结构的变胞，可满足更多的振动测试工作的需要，还具有振动频率高，结构紧凑，设备占用空间小、生产成本低、安全性高、操作维护简便等优点。

技术领域

本发明属于力学环境试验设备技术领域，特别涉及一种五自由度变胞式电磁振动试验台。

背景技术

振动试验台主要是模拟产品在制造、装卸、组装运输及使用过程中遭受的各种冲击振动环境，用以确定产品对各种环境振动的适应性，并评定其结构装置的完好性，为检测产品的质量提供依据。振动试验台需要在振动实验中作一系列可控制的振动模拟，测试产品在寿命周期内是否能承受运送或振动环境因素的考验，也能确定振动试验台设计及功能的要求标准。振动试验台广泛应用于航空航天、汽机车、电力电子、光机电、石油化工、玩具等各行各业的研究、开发、品管与制造。随着使用环境的不同和模拟逼真度要求的提高，对试验台的振动自由度的要求越来越高，具有三个振动自由度以上的多自由度振动试验台的需求越来越多。

现有的振动试验装置分为机械振动试验台和电磁振动试验台，但现有的机械振动试验台虽然结构简单、成本较低，但存在振动方式单一、振动频率低、加速度小等缺陷，不能同时使用不同的振动频率，且对振动装置的安全保护性不强，对振动试验台和操作人员都构成一定的安全威胁，同时还常会因为振动冲击力难以控制而影响试验效果。

电磁振动台是根据电磁感应原理设计的，电磁振动试验台由于其使用频率范围宽、波形失真度小已成为广泛使用的力学环境试验设备。目前使用广泛的电磁式振动试验台的频率范围最大可达2000Hz，动态范围宽，易于实现自动或手动控制，加速度波形良好，适合产生随机波，可得到较大的加速度。

针对现有振动试验设备中存在的一些技术难题，现有专利文献提出了一些解决方案。如申请号为201820909519.5的中国专利公开了一种三轴振动疲劳试验台，由底座、X向工作台、Y向工作台、Z向工作台构成，振动台采用液压式作动器为动力，负载高，通过X向工作台、Y向工作台、Z向工作台单独振动或三轴联动，可以模拟更多种路况场景，缺点是振动频率低，液压系统容易产生泄漏。申请号为201820196523.1的中国专利公开了一种机械振动试验台，由动力箱、驱动齿轮、连接件和弹簧等组件构成，能够同时使用不同的振动频率，但激振频率较低，调节范围小。申请号为201810767591.3的中国专利公开了一种振动主动控制试验台，包括底板、两光轴、位于两光轴之间的门形支架和可调式电机振动装置，采用惯性激振器，只能实现单方向振动，无法模拟复杂环境下的振动冲击。申请号为201710127751.3的中国专利公开了一种随机振动式试验台，振动平台通过弹簧支撑在支架上，在振动平台的X、Y、Z三个方向上分别设置激振装置，并通过传力杆作用于振动平台产生随机振动，只能产生三个振动自由度，且在各方向上的振动可控性差。申请号为201810013953.X的中国专利公开了一种高频激振接地装置试验台，其核心部分机械加载机构由龙门框架总成、接地装置试验箱、高频电磁激振器和悬挂式驱动电机系统总成组成，采用高频电磁激振器激振，但振动自由度过少。现有的三自由度电磁振动试验台多采用整体串联式结构，X、Y、Z三个方向的振动分别由至下而上的三个部分实现，不仅试验台的高度尺寸较大，而且能耗高。此外，现有电磁振动试验台的支撑方式多采用圆柱弹簧支撑、悬挂支撑或直板弹簧支撑等支撑方式。

现有电磁振动试验台存在振动自由度少、支撑方式不合理，振动方向及参数可控性差以及能耗高等技术难题，随着振动测试对象对振动试验台振动参数要求的不断提高，现有振动试验台已经很难满足产品振动测试及其它有关多自由度激振研究的需要，迫切需要研制一种具有测试负载大、振动自由度多、振动频率高、各方向振动解耦、振动方向及参数可控性高的多自由度电磁振动试验台。