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机车电气设备振动试验夹具设计方法与试验研究
| 论文题名： | 机车电气设备振动试验夹具设计方法与试验研究 |
| 关键词： | 机车车辆;振动试验;夹具设计;模态分析;结构性能;正弦扫频 |
| 摘要： | 振动试验的目的是发现产品在设计、制造工艺等方面的各种缺陷，验证产品振动环境的适应性及预定寿命的可靠性。振动会导致结构裂纹或断裂、紧固件松动、电气短路、密封失效、结构动态位移等多类故障。据统计，美国早期导弹事故中有40％由振动引起;在轨道交通设备振动试验中，产品的故障率高达52％。由此可见，振动是影响设备使用寿命和工作性能的重大因素。随着机车车辆的高速化与重载化，列车运行的振动环境也变得愈发严酷，因此，在产品出厂前严格按标准执行振动试验，对考核检验产品合格性与可靠性，保障车辆的安全运行起着至关重要的作用。夹具是振动试验的关键组成部分，其主要功用是将振动台的运动真实地传递给试品，在振动试验中发挥着极为重要的作用。不合理的夹具设计、制造及安装容易产生“过试验”和“欠试验”，因而必须对振动试验夹具进行深入的研究。为此，本文针对IEC61373中并未对夹具提出具体要求及轨道交通领域很少进行夹具研究的现状，以机车电气设备振动夹具为对象进行了系统的研究。 本文在研究了200例夹具的基础上，归纳出9种机车设备振动试验夹具类型，分析了夹具制作的常用材料及其性能，并对6种夹具加工方法及各其自的特点进行了阐述与评价，提出了底座安装式和悬挂式两种通用夹具的设计安装方案。建立了振动夹具动力学模型，通过求解运动微分方程，推导出夹具的传递率和共振放大倍数的表达形式，得出夹具固有频率和试验上限频率的比值与传递率之间的关系，分析了阻尼对夹具共振放大倍数的影响，为夹具的优化设计提供了理论依据。然后应用理论分析结论设计了典型夹具，并采用有限元法和试验模态法分别对改进前后的典型夹具进行了模态分析，搭建了以电动振动台为核心的夹具模态试验系统，采用正弦扫频法测得改进前后典型夹具的前5阶固有频率。经分析模态仿真与模态试验结果表明，所提出的夹具仿真模型、分析方法与典型夹具改进方法具有合理性。 |
| 作者： | 王鹏 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 邓华;陈高华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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