我们在做机械振动试验、机械冲击试验时候均需要把样品刚性固定到振动试验台和冲击试验台上。有时候由于产品的特殊性，不抗压不能压的样品或者裸露电路板一类的样品需要做振动试验和冲击试验，需要制作一个转接的夹具。把受试样品固定在夹具上，通过夹具的固定孔位固定在振动试验台或冲击试验台上。

1、夹具作用

试验样品的安装有二种方法，一种是直接安装在振动台台面上（即动圈上），另一种是通过过渡装置安装在振动台的台面（即动圈）上，这种过渡装置在振动和冲击试验中将其称为夹具。可见夹具的功用，就是将振动台（或冲击机）的振动和冲击能量通过机械连接不失真、不放大、一比一的传递传给试件，从而保证试验样品经受到所规定的试验应力，当然这是理想状态。图1给出的电—机械方块图，表示振动试验系统各部分的关系：实线表示电能传递路线，虚线表示机械能传递路线。

2、夹具基本要求

机械振动、冲击试验夹具的功用就是将振动台（或冲击机）产生的机械能传递给试件。夹具在总体设计方面所遇到的困难是必须设计出重量最小、刚性最大、在试验频率范围内不会发生结构共振的夹具。夹具设计往往取决于工程经验，夹具设计一般比较费时、费力，不仅要考虑夹具本身的特性，而且要尽量减少夹具与试件的相互影响。夹具设计应包括分析和预计试件的最低阶振型。

3、夹具设计的理论

夹具设计的理论计算主要包括刚度、质量和固有频率三个基本参数。刚度包括刚体平移、刚体旋转及刚体弯曲；阻尼并不明显地改变固有频率，仅改变振动幅值。影响固有频率的二个要素为质量和刚性。对于复杂夹具的固有频率，Dunkerley方程提供了一种方法，即通过结合复合结构元件中的非偶合型固有频率来估计系统的固有频率。夹具设计时必须进行的几个最基本设计如下。

（1）夹具的固有频率应满足试验的频率范围

许多产品的可靠性与环境试验要求的试验频率范围一般为10～2000Hz，所有试验必须使用电磁振动台。电磁振动台是目前最先进最常用的振动台，其最低频率一般为5～10Hz，最高频率可达3000～4000Hz以上。为了满足10～2000Hz试验频率范围，在此频率范围，夹具的频响特性要平坦，夹具设计和计算（或测定）时，其一阶频率应高于最高试验频率。这对于小型、简单夹具是易做到的，但对大型复杂夹具则很困难甚至是不可能的。即使这样，设计计算（或测定）夹具的一阶固有频率也应高于试件的一阶固有频率，以避免发身夹具与试件的共振偶合。嘉峪检测网提醒在确定试件的固有频率时，可以把试件划分为梁、板等元件，计算各个元件的固有频率，然后用Dunkerley方程计算试件的固有频率。

（2）对夹具重量（振动台额定推力）的验算

对夹具重量（振动台额定推力）的验算，主要考虑振动台的承载重量W和试验加速度a。当正弦振动试验的最大加速度为a时，振动台的正弦推力F应大于W.a；当随机振动试验的总均方根加速度值已知为arms时，振动台的随机推力F应大于（W1+W2+W3）. arms。式中：W1：试验样品重量，W2：夹具重量，W3：振动台动圈重量。 设计用来支撑试件的夹具，试件的尺寸和形状是必不可少的，因为它们决定夹具的尺寸和形状。你还必须试件的重量和重心，至少也要估算出重心的位置，试件和夹具的合成重心尽可能精确地落在振动台的中心线上。

温度对夹具的性能也是有影响的，当一夹具要用于温度振动试验时，就要注意这一点，高温可使金属产生塑性屈服，低温可使材料冷脆。

4、一个好的夹具至少应满足哪些要求：

（1）在整个试验频率范围内，夹具的频响特性要平坦，夹具的第一阶固有频率应高于最高试验频率，还应避免发生夹具与产品的共振耦合。

（2）夹具与产品连接面上的各连接点的响应要尽量一致，以确保试验时激励输入的均匀性。

（3）夹具的刚度质量比要足够大。

（4）夹具的阻尼要大，夹具共振时（第一阶固有频率），其品质（放大）因数Q不应大于4。

（5）夹具的质量最好是试件的2～4倍。通常在估算振动台需要的推力的时，用此比值就行。

（6）夹具横向运动（指垂直于激振方向）要尽量小。

5、夹具有哪些类型：

（1）平板型夹具

平板型夹具的作用是把试件与振动台面连接起来，若没有这样的板，要使试件与振动台面直接连接进行振动试验或冲击试验，就很少有这种可能性。此外这种板减少了对振动台面上衬套的磨损以及衬套从台面上脱出的危险。

平板型夹具绝大部分是价值不大的消耗品，如简单的平板。但有些需精心制作。如需长期的、大量的做试验用，这些板就应当精心设计。实际的例子就是，把大量零件放到一块大型转接板上在大振动台上做试验，这要比只是单个或有限个零件放在小振动台上做试验经济得多。一般地讲，过度板的尺寸是任意的，直到和振动台面的直径一般大（有时允许稍微超出一些）。厚度可以从2.5cm到15cm任选。埋螺钉头的孔一般是用平底打孔钻钻成。并用钢制平垫圈（机加工并淬火）以保护肩部。

（2）立方型夹具

立方体夹具主要用于小型零构件的振动冲击试验。可以直接固定振动台上。也可以由过度板来固定。当装在顶面上的试件接受垂直方向的振动冲击时，其它四个平面（在四周上）都能接受到平行方向的振动冲击。四周上的任一快板均能转900（在基平面内旋转）用于经受平行于基平面的二个方向的振动或四个方向冲击（冲击有正向冲击和反向冲击之分，故比振动多了二个方向）。

立方体上有螺钉衬套，用螺钉连接板（或者与试件直接相连）。夹具上还必需有连接气、液、或电器的安装孔。

（3）过度架型夹具

过度架型夹具主要用于整机产品的试验，这种夹具要根据试验样品的形状来设计。所以不同形状的样品，其夹具的形状也不相同。过度架型夹具的形状、刚度和强度要尽量接近样品在实际使用中的情况。

（4）L形夹具

L形夹具的各部分可用螺接，亦可用粘结或焊接结合起来，或者用整块料机械加工而成。

（5）T形夹具

T形夹具除了垂直平板装在中心位置外，其他方面和L形夹具相类似。试验件可以同时固定在垂直平板的两面，只要夹具比试件重，就很容易做到使试件/夹具的组合重心通过振动台的轴线。除上述5种形式外，还有各种形式的夹具等。

试件与夹具之间、夹具各部分之间及夹具和振动台之间大多采用螺栓连接。夹具一振动台螺连时，螺栓承载的最大载荷为：

F = (m1+m2+m3)×a

其中：a：是正弦或随机振动的峰值，单位为g。

F：螺栓承载的最大载荷

对每一螺钉，要将F除以螺钉数，得到每个螺钉所承受的最大载荷，再除以螺钉面积，就得到拉伸应力。

m1：夹具重量

m2：样品重量+动圈重量

m3： 动圈重量

为了避免台面与夹具分离以及螺钉疲劳破坏，每个螺钉至少要能承受这么大的应力值。

试验人员使用用力矩扳手拧紧螺栓，扭矩至少拧到表额定扭矩值的3/4，因为一旦超过了“屈服”力，随着螺栓的伸长，螺栓的拧紧程度增加甚微。如果比“屈服力”大得多，螺栓就要剪断或拉断。

北京振动试验测试实验室彭光琼136-9109-3503.

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