一种模态测试用可变波形自动冲击装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可以改变波形的自动冲击装置，尤其涉及一种模态测试用可变波 形自动冲击装置，属于模态测试领域。
【背景技术】
[0002] 普通的机械式激振器激起的振幅不均，甚至是单次实验中每次激振的力度都不一 致，因而无法保证实验所测得的数据具有精确的可靠性。即使是有的改进装置将冲击力锤 改装成偏心轮机构，可以大致确保每周期的激振振幅一致，但是在周期内的速率仍然是固 定的，或者说在某转速下只能激起单一的正弦波，而对于一个周期内变转速引起的瞬时激 励比如要求更精确的三角波，脉冲波等却无法实现。
[0003] 普通带有凸轮的曲柄滑块机构在冲击过程中若想调整冲击波的振幅则必须停机， 更换凸轮使之具有不同的型线方能改变振幅；若要改变冲击频率则只能通过提高或者降低 转速来实现，这样做只是单纯的改变了某些周期之间的的冲击速率也就是说单个周期内的 冲击速率仍然是相同的，所激起的是不同频率的正弦波，而非其他波形，只能进行简单的激 振实验。
[0004] 目前在模态测试中普遍使用手持式力锤，手持式力锤在人工敲击过程中容易导致 连击，并且每次的锤击力度不能量化，使用起来费时费力。而液压式冲击装置虽然在性能上 比较稳定，但是设备复杂，且存在漏油问题。
[0005] 目前可以快速调节单个周期内的冲击速率与多个冲击波形的装置还未见成熟应 用。而本发明在改善机构冲击性能上优势明显，即均匀稳定又兼有维护方便造价低廉的优 点。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了解决现有的冲击装置不能激起除正弦波以外的其波形、且波 形宽度不可控的弊端，而通过可编程智能驱动机构来精确的输出每一次冲击，冲击波重复 性好，自动化程度高而提供一种模态测试用可变波形自动冲击装置。
[0007] 本发明的目的是这样实现的：包括工作台、安装在工作台上的支撑板、安装在支撑 板上的舵机、与舵机输出端固连的轴、套装在轴上的曲柄盘、与曲柄盘外缘端部设置的凸起 铰接的连杆和与连杆端部铰接的冲击锤身，所述工作台上还安装有调节立柱，调节立柱上 设置有两个调节螺母，且两个调节螺母分别位于工作台的上方和下方，调节立柱的上端安 装有固定导轨，所述冲击锤身穿过固定导轨，且冲击锤身的与固定导轨之间设置有直线轴 承，所述冲击锤身通过端部设置的外螺纹与传感器一端的内螺纹配合实现冲击锤身与传感 器的连接，传感器的另一端通过设置的内螺纹与双头螺柱的一端连接，双头螺柱的另一端 与锤帽固定连接。
[0008] 本发明还包括这样一些结构特征：
[0009] 1.所述连杆与曲柄盘外缘端部设置的凸起的铰接处、连杆与冲击锤身的铰接处设 置有轴承。
[0010] 2.所述曲柄盘的中部设置有工艺孔。
[0011] 3.所述锤帽是普通金属刚性锤帽或非金属的有阻尼锤帽。
[0012] 4.所述传感器是力传感器或加速度传感器。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了人工敲击接触时间控制难、 可重复性差、难以激励出理想的脉冲波的难题，改善了依靠人工敲击，每次锤击力的大小和 方向难以保持一致的不足，避免了测试中连击现象的出现；适用于应用在模态测试实验中， 使用本发明作为自动冲击力锤的应用。本发明利用舵机精确控制冲击的速率、冲击力度、接 触时间，得到理想的冲击波形。可重复性强，智能化自动化设计，提高了工作效率，最大程度 的节省人力物力。本发明设计牢固，可靠性高，保证冲击力和冲击波形的可调节性，既可以 连续冲击，也可以单次冲击。应用于模态测试中，可以方便的更换力传感器和冲击头，以便 冲击时产生不同的固有频率，得到准确明显的数据。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明运动原理示意图；
[0015] 图2是本发明的总体结构示意图；
[0016] 图3是本发明的锤身锤帽部分的具体结构示意图；
[0017] 图4是本发明的调节立柱和调节螺母部分的细节图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0019] 结合图1至图4,本发明设计的一种模态测试用可变波形的新的自动冲击装置由 工作台5、支撑板4、固定导轨9、调节立柱13、连杆6、锤身8、锤帽11、传感器10、智能舵机 1、曲柄盘2以及一些连接部件组成详见图2。
[0020] 所述支撑板4和固定导轨9固定在工作台5上，支撑板4上部有一圆形通孔，孔内 嵌有滚珠轴承，起到支撑轴段和润滑转动副的作用。固定在支撑板上的舵机转动输出端与 轴相连接。所述曲柄盘2固定在轴3端部，轴3可带动曲柄盘2作同步转动。曲柄盘2外圆 端部有一个凸起，经轴承和连杆6连接。曲柄盘2中部做有工艺孔，即减轻重量又增美观。 连杆6末端与锤身8用连接销钉7绞接，连杆6和锤身8可以在销孔处自由转动，并且摩擦 很小。固定导轨9与锤身8是由直线光轴导轨制成，锤身8插入并穿过固定导轨9,可以在 导轨9中做无障碍直线运动。固定导轨9依靠调节立柱13支撑，可通过调节螺母12调节 导轨高度，具体的说是两个调节螺母分别位于工作台的上表面和下表面，并通过螺纹与调 节立柱配合实现高度的调节。锤身8末端加工有外螺纹，可与传感器螺纹孔配合，在传感器 另一端用双头螺柱14将螺帽11固定在传感器10顶端。传感器10被套夹在中间，经两端 压紧固定。所述机构就可以将舵机1的圆周运动转换成锤头11的往复直线运动。
[0021] 所述智能舵机可以由计算机编程，由数据传输线下载到舵机中，舵机按照所编程 序输出不同瞬时速率与不同转动角度的转动，经过曲柄连杆机构的转换，则产生所需波形。
[0022] 所述冲击锤头可以更换锤帽，冲击锤帽11包括普通金属刚性锤帽，橡胶或尼龙等 非金属的有阻尼锤帽。锤身8顶端部位还连接有力传感器或加速度传感器，可以测量每次 激励产生的激励力或加速度。冲击锤身8与锤帽11之间为螺纹连接。
[0023] 所述工作台5、连杆6、锤身8、曲柄盘2均为金属件如低碳钢，按照图纸加工而成。 固定导轨9依靠调节立柱13固定在工作台5上，并与调节螺母12相配合使其紧固。支撑 板4用沉头螺钉固定在工作台5平板上。舵机1用螺钉固定在支撑板4上。各个转动副中 的轴承用轴肩和卡簧锁定位置并保证正常转动。固定导轨9中的通孔需要精加工铰孔，内 嵌直线轴承15并用卡簧限定位置，与锤身8配合时需要涂抹润滑油，形成油膜润滑，减小摩 擦。
[0024] 本发明工作原理：本发明包括工作台5、支撑板4、固定导轨9、调节立柱13、连杆 6、锤身8、智能舵机1、曲柄盘2、锤帽11、传感器10以及一些连接部件组成。支撑板4与固 定导轨9通过调节立柱13用调节螺母12固定在工作台5上；连杆6与曲柄盘2之间、连杆 6与锤身8之间是轴承形成的转动副；锤身8与固定导轨9通孔之间形成移动副。舵机可 在0~360°范围内连续变化，控制精度可达0.Γ，不但可以控制转动频率，还可以控制瞬 时速率，在相同的微小时间内可产生不同的转角变化，通过转动时瞬时速率的