[发明专利]一种电动激励的六自由度振动试验装置

说明书

本发明公开了一种电动激励的六自由度振动试验装置，包括工作平台、振动台、运动解耦装置和机架等；所述工作平台水平放置，在工作平台的周围连接设置有六套电动振动激励装置，每套电动振动激励装置分别与机架连接；每套电动振动激励装置包括电动振动台、转接装置、双球铰解耦装置；其中第一、第二、第三振动台为水平振动台，第四、第五、第六电动振动台为垂直振动台；本发明采用最少的振动台6台，通过优化布置其与工作平台的位置连接关系，实现了空间三轴直线振动、空间三轴角振动和空间六自由度振动，实现了真正完全意义上的六自由度功能，具有振动频率范围大、波形失真小的特点。

技术领域

本发明属于力学环境试验中的振动试验设备技术领域，具体涉及一种由六个电动振动台组成的六自由度振动试验装置。

背景技术

振动是航空航天、运输装备发生故障的主要因素之一。在美国航天部门的故障统计中，航天飞行器超过50％的故障和振动有关；在中国航空工业部门的故障统计中，振动引起的设备故障占比40％。产品实际处于多维振动环境中，而受限于试验设备能力，传统的试验方法是分别进行单方向的振动试验，但某些军用装备的故障机理是多轴环境特有的，单方向振动试验无法再现其多维振动响应故障；某些惯性测量组件、航空航天发动机、弹头引信、通信设备、车载电源等军工产品，对于多轴振动试验有极高需求。

多轴振动试验装置具有重大的需求，主要表现有：第一，传统方式的振动试验局限性显现的更加突出，主要体现在一些已经按标准通过了单轴试验的设备(如车载电源、通信设备和导弹引信等)在外场(运输)或者使用(飞行)环境中不能承受多维振动环境；而简易的多轴振动环境试验揭示了单轴试验未能发现的潜在故障。第二，一些运载火箭施加给卫星、飞船和航天飞机的载荷是非对称的，为了进一步减轻结构重量，需要真实地模拟这些多维载荷。第三，惯性测量组合的成功应用需要借助于多维振动试验；第四，重型武器及大型运载火箭、卫星、空间站进行大推力振动试验，单振动台推力无法满足要求时，需要进行多振动台联合激励试验。

目前国内外三轴六自由度振动试验装置多采用8个液压振动台的方式实现，这种设备由于采用液压振动台作为激励源存在振动频率低，波形失真大的缺点，且需要的振动源较多，成本高，控制相对复杂；现有技术中还有采用5台振动发生器作为激励源，这种方式虽然振动台数量较少，但是在笛卡尔直角坐标系的X、Y、Z三个方向中，其只能实现绕其中一个方向的转动，无法同时实现严格绕另外两个方向的真正意义的转动，因此其所实现的所谓六自由度功能是欠缺的、不完善的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明给出一套由六个电动振动台组成的三轴六自由度振动试验装置，采用最少的电动振动源，实现严格意义上的六自由度功能，可以很好的满足多轴六自由度振动试验的需求。

本发明的技术方案为：一种电动激励的六自由度振动试验装置，包括工作平台和机架；所述工作平台水平放置，在工作平台的周围连接设置有六套电动振动激励装置，每套电动振动激励装置分别与机架连接，其中第一电动振动激励装置、第二电动振动激励装置、第三电动振动激励装置为水平振动激励装置，第四电动振动激励装置、第五电动振动激励装置、第六电动振动激励装置为垂直振动激励装置；在每套电动振动激励装置和工作平台之间还设置有自动回位装置；

以工作平台重心为坐标原点，建立XYZ直角坐标系，其中XOY平面与工作平台表面平行，X轴方向与工作平台的长边平行，Y轴方向与工作平台的短边平行，Z轴方向竖直向上；

第一电动激励装置沿X轴正方向设置在工作平台的短边侧面；第二、第三电动激励装置与Y轴正方向平行设置在工作平台的长边侧面，且关于YOZ平面对称布置；第四、第五、第六电动激励装置沿Z轴正方向设置在工作平台的底面，且第四电动激励装置和第六电动激励装置关于YOZ平面对称布置，且第四电动激励装置、第六电动激励装置的连线的中点与第五电动激励装置关于XOZ平面对称。