一种机械式脉冲激振器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种机械式脉冲激振器，包括水平设置的底板，底板上方竖直设有滚珠丝杠，底板下方设有伺服电机，伺服电机的输出轴穿过底板与滚珠丝杠的一端连接，滚珠丝杠上设有一次冲击体；底板上方竖直设有两个滑动冲击杆支架，两个滑动冲击杆支架之间设有二次冲击体，二次冲击体对应设置于一次冲击体的上方，二次冲击体通过导轮机构与滑动冲击杆支架连接；底板下方对称设有滚轮挡板机构。解决了现有激振器的数据采集时间长，无法采集到结构比较全面的频率，以及人工力锤激励的激振力不均匀，所测信号精度差的问题。
【专利说明】一种机械式脉冲激振器
【技术领域】
[0001]本发明属于振动与测试【技术领域】，涉及一种机械式脉冲激振器。
【背景技术】
[0002]目前结构振动模态分析中通常采用的激振方法有两种:一是采用力锤进行人工激振；二是采用激振器进行正弦扫频激振。但是这两种方法均有它的局限性:采用力锤敲击时，由于操作人员经验不同，难以掌握敲击力的大小均匀程度，从而导致结构响应幅值的差异，影响到所测信号的测量精度；而采用激振器正弦扫频激振时，由于激振器是通过正弦信号扫频而得到结构的固有频率，如果结构比较复杂，其固有频率就很多，正弦扫频的工作量很大，测试时间较长，同时会出现“漏频”现象。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种机械式脉冲激振器，以解决现有激振器的数据采集时间长，无法采集到结构比较全面的频率，以及人工力锤激励的激振力不均匀，所测信号精度差的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，一种机械式脉冲激振器，包括水平设置的底板，底板上方竖直设有滚珠丝杠，底板下方设有伺服电机，伺服电机的输出轴穿过底板与滚珠丝杠的一端连接，滚珠丝杠上设有一次冲击体；底板上方竖直设有两个滑动冲击杆支架，两个滑动冲击杆支架之间设有二次冲击体，二次冲击体对应设置于一次冲击体的上方，二次冲击体通过导轮机构与滑动冲击杆支架连接；底板下方对称设有滚轮挡板机构。
[0005]本发明的特点还在于，
[0006]一次冲击体包括一次冲击壳体，一次冲击壳体为竖直设置中空圆柱体，一次冲击壳体的上端设有一次冲击头,一次冲击壳体的下端水平设有连接板,一次冲击头依次通过缓冲弹簧、调整垫片和调节螺栓与连接板连接，缓冲弹簧和调整垫片均位于一次冲击壳体的内部，调节螺栓穿过连接板且通过锁紧螺母与连接板固定，连接板与滚珠丝杠的丝杠螺母固定连接。
[0007]底板上竖直设有滚珠丝杠安装支架，滚珠丝杠安装支架上设有滚珠丝杠。
[0008]二次冲击体包括竖直设置的滑动冲击杆，滑动冲击杆的上端通过力传感器连接有二次冲击头。
[0009]导轮机构包括长方体框架，长方体框架相对的两个面上均设有导轮组，每个导轮组包括竖直设置的两个导轮，长方体框架上设有导轮的两个面均通过连接块与滑动冲击杆支架连接，长方体框架的顶面水平设有环形缓冲垫，滑动冲击杆的下端穿过缓冲垫，每个导轮的外壁均与滑动冲击杆接触。
[0010]连接块与滑动冲击杆支架通过调整螺栓连接，滑动冲击杆支架上竖直设有长槽，调整螺栓位于长槽内。
[0011]滚轮挡板机构包括沿底板的边缘对称设置的滚轮，两个滚轮之间设有两个挡板。[0012]本发明的有益效果是，通过电机带动滚珠丝杠的直线运动，并实现冲击体的准确运动，保证了每次敲击的敲击力均匀；本发明通过一次冲击体与二次冲击体的结构设置，实现了二次冲击体的脉冲冲击功能；本发明通过操作台能够实现远距离可重复脉冲激振，同时可实现一个人进行实验模态分析的工作；本发明结构简单，解决了现有激振器的数据采集时间长，无法采集到结构比较全面的频率，以及人工力锤激励的激振力不均匀，所测信号精度差的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明一种机械式脉冲激振器的结构示意图；
[0014]图2是本发明图1的A-A剖视图；
[0015]图3是本发明图1在B处的放大图；
[0016]图4是本发明图1在C处的放大图。
[0017]图中，1.底板，2.滚轮，3.挡板，4.锁紧螺栓，5.伺服电机，6.联轴器，7.滚珠丝杠，8.滑动冲击杆支架，9.二次冲击头，10.力传感器，11.缓冲垫，12.导轮，13.二次滑动冲击块，14.一次冲击头，15.—次冲击壳体，16.连接板，17.滚珠丝杠安装支架，18.缓冲弹簧，19.调整垫片，20.调节螺栓，21.锁紧螺母，22.丝杠螺母，23.滑动冲击杆，24.连接杆，25.调整螺栓。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0019]本发明提供了一种机械式脉冲激振器，其结构参见图1和图2，包括水平设置的底板I，底板I上方竖直设有滚珠丝杠7，底板I下方设有伺服电机5,伺服电机5的输出轴穿过底板I与滚珠丝杠7的一端连接，滚珠丝杠7上设有一次冲击体；底板I上方竖直设有两个滑动冲击杆支架8，两个滑动冲击杆支架8之间设有二次冲击体，二次冲击体对应设置于一次冲击体的上方，二次冲击体通过导轮机构与滑动冲击杆支架8连接；底板I下方对称设有滚轮挡板机构，滚轮挡板机构包括沿底板2的边缘对称设置的滚轮2，两个滚轮2之间设有两个挡板3。
[0020]参见图3, —次冲击体包括一次冲击壳体15, —次冲击壳体15为竖直设置中空圆柱体，一次冲击壳体15的上端设有一次冲击头14，一次冲击壳体15的下端水平设有连接板16，一次冲击头14依次通过缓冲弹簧18、调整垫片19和调节螺栓20与连接板16连接，所述缓冲弹簧18和调整垫片19均位于一次冲击壳体15的内部，所述调节螺栓20穿过连接板16且通过锁紧螺母21与连接板16固定，连接板16与滚珠丝杠7上的丝杠螺母22固定连接。
[0021]参见图4, 二次冲击体包括竖直设置的滑动冲击杆23,滑动冲击杆23的上端通过力传感器10连接有二次冲击头9 ;导轮机构包括长方体框架，长方体框架相对的两个面上均设有导轮组，每个导轮组包括竖直设置的两个导轮12，所述长方体框架上设有导轮12的两个面均通过连接块24与滑动冲击杆支架8连接，所述长方体框架的顶面水平设有环形缓冲垫11，所述滑动冲击杆23的下端穿过缓冲垫11，每个所述导轮12的外壁均与滑动冲击杆23接触；连接块24与滑动冲击杆支架8通过调整螺栓25连接，滑动冲击杆支架8上竖直设有长槽，调整螺栓25位于长槽内。
[0022]本发明在底板2上安装一个滚珠丝杠7，利用伺服电机5驱动滚珠丝杠7实现丝杠螺母22直线运动，在丝杠螺母22上设置一次冲击体，实现一次冲击体的快速运动；再在底板2上设置滑动冲击杆支架8,滑动冲击杆支架8上设有二次冲击体,二次冲击体上设有测量用力传感器10，在力传感器10上固定一个二次冲击头9，通过二次冲击头9的运动来敲击机械结构件，实现脉冲激励的目的。为了实现完全模拟手工敲击的效果，在伺服电机5中增加了一个点动控制开关，通过点动开关实现单次冲击的要求。
[0023]滚轮2是为了实现本发明的一种机械式脉冲激振器沿轨道在机械结构激振方向的移动，滑动冲击杆支架8是用来固定与支撑二次冲击体，滚珠丝杠7是为了实现一次冲击体的直线运动，伺服电机5是为了实现一次冲击体的速度变化；缓冲弹簧18实现一次冲击的缓冲，同时实现一次冲击的能量储存，调整螺栓20用以调整一次冲击过程中弹簧力的大小，锁紧螺母21起到锁紧调整螺栓20的作用；导轮12起到对二次冲击体导向的作用；缓冲垫11起到二次冲击体下落时的缓冲作用，以防止在二次冲击体上所固定的力传感器10上产生较大的二次冲击力，影响信号精度；二次滑动冲击体实现二次敲击的作用；调整螺栓25用来调整二次冲击块与激振体的距离。
[0024]本发明的工作原理为，通过伺服电机5驱动滚珠丝杠7，滚珠丝杠7带动一次冲击体直线移动，一次冲击体直线移动冲击二次冲击体，二次冲击体的直线移动用以敲击激振体结构，从而实现脉冲激振功能。
[0025]为了实现类似人工敲击的效果，本发明采用了 “二次冲击”的方法，即首先依靠滚珠丝杠的旋转运动实现丝杠螺母22的快速直线运动，然后通过丝杠螺母22上连接的一次冲击体的快速直线运动，来冲击上方的二次冲击体，使得二次冲击体实现自由运动的功能，通过二次冲击体的自由运动来实现二次冲击头9的自由脉冲激励。
[0026]为了防止一次冲击过程中对二次冲击体产生过大的冲击力，在一次冲击体中设有缓冲弹簧18，此缓冲弹簧18的作用是，一方面可以降低对二次冲击体的冲击力，另一方面可以通过缓冲弹簧18储存弹性势能，使得一次冲击体获得更高的加速度，从而使得二次冲击体获得更高的运动速度。
[0027]本发明可以通过三种方法改变敲击力的大小，一种方法是改变伺服电机5的转速；第二种方法是改变一次冲击体内缓冲弹簧18的刚度；第三种方法是改变二次冲击体与被实验结构的距离。
[0028]本发明通过电机带动滚珠丝杠的直线运动，并实现冲击体的准确运动，保证了每次敲击的敲击力均匀；本发明通过一次冲击体与二次冲击体的结构设置，实现了二次冲击体的脉冲冲击功能；本发明通过操作台能够实现远距离可重复脉冲激振，整个操作仅仅需要一个操作人员通过远距离的操控平台或操控手柄实现激振器的调整和工作，同时数据采集和激振操作可以集成在一个操作处，以方便单人操作之需要；本发明结构简单，解决了现有激振器的数据采集时间长，无法采集到结构比较全面的频率，以及人工力锤激励的激振力不均匀，所测信号精度差的问题。
【权利要求】
1.一种机械式脉冲激振器，其特征在于，包括水平设置的底板(I)，底板(I)上方竖直设有滚珠丝杠(7)，底板(I)下方设有伺服电机(5)，伺服电机(5)的输出轴穿过底板(I)与滚珠丝杠(7)的一端连接，滚珠丝杠(7)上设有一次冲击体；底板(I)上方竖直设有两个滑动冲击杆支架(8)，两个滑动冲击杆支架(8)之间设有二次冲击体，二次冲击体对应设置于一次冲击体的上方，二次冲击体通过导轮机构与滑动冲击杆支架(8)连接；底板(I)下方对称设有滚轮挡板机构。
2.如权利要求1所述一种机械式脉冲激振器，其特征在于，所述一次冲击体包括一次冲击壳体(15), —次冲击壳体(15)为竖直设置中空圆柱体,一次冲击壳体(15)的上端设有一次冲击头(14)，一次冲击壳体(15)的下端水平设有连接板(16)，一次冲击头(14)依次通过缓冲弹簧(18)、调整垫片(19)和调节螺栓(20)与连接板(16)连接，所述缓冲弹簧(18)和调整垫片(19)均位于一次冲击壳体(15)的内部，所述调节螺栓(20)穿过连接板(16)且通过锁紧螺母(21)与连接板(16)固定，所述连接板(16)与滚珠丝杠(7)的丝杠螺母(22)固定连接。
3.如权利要求1所述一种机械式脉冲激振器，其特征在于，所述底板(I)上竖直设有滚珠丝杠安装支架(17 )，滚珠丝杠安装支架(17 )上设有滚珠丝杠(7 )。
4.如权利要求1、2或3中任意一项所述一种机械式脉冲激振器，其特征在于，所述二次冲击体包括竖直设置的滑动冲击杆(23)，滑动冲击杆(23)的上端通过力传感器(10)连接有二次冲击头(9)。
5.如权利要求4所述一种机械式脉冲激振器，其特征在于，所述导轮机构包括长方体框架，长方体框架相对的两个面上均设有导轮组，每个导轮组包括竖直设置的两个导轮(12)，所述长方体框架上设有导轮(12)的两个面均通过连接块(24 )与滑动冲击杆支架(8 )连接，所述长方体框架的顶面水平设有环形缓冲垫(11)，滑动冲击杆(23)的下端穿过缓冲垫(11)，每个所述导轮(12 )的外壁均与滑动冲击杆(23 )接触。
6.如权利要求5所述一种机械式脉冲激振器，其特征在于，所述连接块(24)与滑动冲击杆支架(8)通过调整螺栓(25)连接，滑动冲击杆支架(8)上竖直设有长槽，调整螺栓(25)位于长槽内。
7.如权利要求1所述机械式脉冲激振器，其特征在于，所述滚轮挡板机构包括沿底板(2 )的边缘对称设置的滚轮(2 )，两个滚轮(2 )之间设有两个挡板(3 )。
【文档编号】G01M7/02GK103537422SQ201310539223
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】魏帆, 郭霖, 张燕飞, 郭崇晓, 张铁山, 王永芳, 韩立峰 申请人:西安向阳航天材料股份有限公司