用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头及振动台的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，包括上端板、下端板、吊装螺孔以及加强筋；其中，所述上端板通过多条所述加强筋连接所述下端板，多条所述加强筋延伸至所述下端板的下端面中相交与一点并将下端面分隔成多个区域；所述吊装螺孔设置在所述上端板的外缘部且贯穿所述上端板。本文发明通过应用特殊的发泡材料和新的工艺，加上结构的优化设计，可以改进扩展头的设计和性能，降低其质量，提高其刚度，从而提高振动试验的可靠性；本发明除了在扩展头应用外，还可以应用到夹具的设计及其他大型复杂仪器的设计中去，减轻其质量，提高其刚度，节约成本，提高性能。
【专利说明】用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头及振动台
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航天器振动试验装置，具体地，涉及用于一种航天器振动试验的轻型 高刚度扩展头及振动台。
【背景技术】
[0002] 力学振动试验是航天器结构性能考核的重要内容，扩展头是振动台做垂直向振动 试验的重要组件，它的质量和刚度对于试验有着重要影响。国内制造的扩展头多是铝合金 铸造，质量大，频率低，在随机振动试验中，高频部分可能会发生共振，影响试验的精度。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于航天器振动试验的轻型高 刚度扩展头及振动台。
[0004] 为了保障振动试验的可靠性和有效性，纵向试验对振动台的扩展头的有着很高的 要求，通常要求在无夹具情况下，扩展头的频率大于1000HZ，重量尽可能的轻，这样相对于 试件可以提供更大的推力，同时不会与试件发生共振。采用铝合金铸造是一种可行的方案， 但其质量大，使得试件的质量的上限有所降低。
[0005] 根据本发明的一个方面提供的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，包括上 端板、下端板、吊装螺孔以及加强筋；
[0006] 其中，所述上端板通过多条所述加强筋连接所述下端板，多条所述加强筋延伸至 所述下端板的下端面中相交于一点并将下端面分隔成多个区域；所述吊装螺孔设置在所述 上端板的外缘部沿所述上端板的周向分布且贯穿所述上端板。
[0007] 优选地，所述下端面的多个区域中填充发泡材料。
[0008] 优选地，还包括多个第一螺孔，所述多个第一螺孔设置在所述上端板的上端面上， 所述多个第一螺孔沿所述上端面的三个不同直径的同心圆的周向分布，第一螺孔贯穿上端 板和下端板，所述上端板的直径大于所述下端板的直径。
[0009] 优选地，还包括多个第二螺孔，所述多个第二螺孔设置在所述上端板的上端面上， 所述多个第二螺孔沿所述上端面的四个不同直径的同心圆的周向分布。
[0010] 优选地，所述轻型高刚度扩展头的一阶纵向频率大于1000Hz，高度为300mm，质量 小于400kg ;所述上端板的直径为1100mm,所述下端板的直径为640mm。
[0011] 优选地，还包括多个第三螺孔，所述多个第三螺孔设置在所述上端板的外缘部且 贯穿所述上端板，沿所述上端面的周向分布。
[0012] 优选地，第一螺孔的直径为Φ20,第一螺孔分布直径分别为Φ203.2πιπι、 Φ 406. 4mm、Φ 558. 8mm。
[0013] 优选地，第二螺孔的直径为Φ 13,数量为32个，第二螺孔分布直径分别为 Φ203. 2mm、Φ406. 4mm、Φ558. 8mm、Φ990mm。
[0014] 优选地，第三螺孔的直径为Φ 13,分布直径为Φ 990mm，数量为12个。
[0015] 根据本发明的另一个方面提供的振动台，包括动圈、夹具、气囊和静压轴承，其特 征在于，还包括所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头；
[0016] 其中，所述上端面通过第二螺孔中的螺钉与所述夹具相连且通过第三螺孔中的螺 钉与气囊和静压轴承相连；所述下端面通过第一螺孔中的螺钉与所述动圈相连。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0018] 1、本文发明通过应用特殊的发泡材料和新的工艺，加上结构的优化设计，能够改 进扩展头的设计和性能，降低其质量，提高其刚度，从而提高振动试验的可靠性；
[0019] 2、本发明除了在扩展头应用外，还可以应用到夹具的设计及其他大型复杂仪器的 设计中去，减轻其质量，提高其刚度，节约成本，提高性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0021] 图1为本发明中用于大型空间飞行器地面振动试验夹具的结构示意图；
[0022] 图2为本发明中扩展头下端面的结构示意图。
[0023] 图中：
[0024] 1为上端面；
[0025] 2为吊装螺孔；
[0026] 3为第一螺孔；
[0027] 4为第二螺孔；
[0028] 5为第三螺孔；
[0029] 6为加强筋；
[0030] 7为发泡材料。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0032] 在本实施例中，如图1、图2所示，本发明提供的用于航天器振动试验的轻型高刚 度扩展头，包括上端板、下端板、吊装螺孔2以及加强筋6 ;
[0033] 其中，所述上端板通过多条所述加强筋6连接所述下端板，多条所述加强筋6延伸 至所述下端板的下端面中相交与一点并将下端面分隔成多个区域；所述上端板的直径大于 所述下端板的直径。所述吊装螺孔2设置在所述上端板的外缘部沿所述上端板的周向分布 且贯穿所述上端板。所述下端面的多个区域中填充发泡材料7。上端板和加强筋6采用铝 镁合金铸造成型。
[0034] 本发明提供的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头还包括多个第一螺孔3， 所述多个第一螺孔3设置在所述上端板的上端面1上，所述多个第一螺孔3沿所述上端面 1的三个不同直径的径向分布，第一螺孔3贯穿上端板和下端板，即与下端面相通。第一螺 孔的直径为Φ20,第一螺孔分布直径分别为Φ 203. 2mm、Φ 406. 4mm、Φ 558. 8mm。
[0035] 本发明提供的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头还包括多个第二螺孔4， 所述多个第二螺孔4设置在所述上端板的上端面1上，所述多个第二螺孔4沿所述上端面 的四个不同直径的径向分布。第二螺孔的直径为Φ 13,数量为32个，第二螺孔分布直径分 别为φ 203. 2mm、Φ 406. 4mm、Φ 558. 8mm、Φ 990mm。所述轻型高刚度扩展头的一阶纵向频率 大于1000Hz，高度为300mm，质量小于400kg ;所述上端板的直径为1100mm,所述下端板的 直径为640mm。
[0036] 本发明提供的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头还包括多个第三螺孔5， 所述多个第三螺孔5设置在所述上端板的外缘部且贯穿所述上端板，沿所述上端面的径向 分布。第三螺孔的直径为Φ13,分布直径为Φ990πιπι，数量为12个。上端板1、下端板以及 加强筋6之间是铝铸造的壳体，加强筋6的壳组合组成扩展台的承力主结构，发泡材料8填 充在加强筋6间。
[0037] 当使用本发明提供的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头时，将吊环安装在 轻型高刚度扩展头的吊装螺孔，把轻型高刚度扩展头吊上振动台，下端面与动圈用32个 Μ12的螺钉相连，上端面与夹具用32个Μ12螺钉相连，轻型高刚度扩展头与动圈及夹具连接 的预紧力保持一致性。发明提供的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头质量轻、刚度 大，具有高的一阶纵向振动频率，相对于试件可以提供更大的推力，能更好地满足试验的要 求。
[0038] 本发明提供的振动台，包括动圈、夹具、气囊和静压轴承，还包括所述的用于航天 器振动试验的轻型高刚度扩展头；其中，所述上端面1通过第二螺孔4中的螺钉与所述夹具 相连且通过第三螺孔5中的螺钉与气囊和静压轴承相连；所述下端面通过第一螺孔3中的 螺钉与所述动圈相连。
[0039] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【权利要求】
1. 一种用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于，包括上端板、下端板、 吊装螺孔以及加强筋； 其中，所述上端板通过多条所述加强筋连接所述下端板，多条所述加强筋延伸至所述 下端板的下端面中相交于一点并将下端面分隔成多个区域；所述吊装螺孔设置在所述上端 板的外缘部沿所述上端板的周向分布且贯穿所述上端板。
2. 根据权利要求1所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于，所 述下端面的多个区域中填充发泡材料。
3. 根据权利要求1或2所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于， 还包括多个第一螺孔，所述多个第一螺孔设置在所述上端板的上端面上，所述多个第一螺 孔沿所述上端面的三个不同直径的同心圆的周向分布，第一螺孔贯穿上端板和下端板，所 述上端板的直径大于所述下端板的直径。
4. 根据权利要求1、2或3所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在 于，还包括多个第二螺孔，所述多个第二螺孔设置在所述上端板的上端面上，所述多个第二 螺孔沿所述上端面的四个不同直径的同心圆的周向分布。
5. 根据权利要求1所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于，所 述轻型高刚度扩展头的一阶纵向频率大于1000Hz，高度为300mm，质量小于400kg ;所述上 端板的直径为1100mm,所述下端板的直径为640mm。
6. 根据权利要求1或4所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于， 还包括多个第三螺孔，所述多个第三螺孔设置在所述上端板的外缘部且贯穿所述上端板， 沿所述上端面的周向分布。
7. 根据权利要求3所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于，第 一螺孔的直径为Φ 20,第一螺孔分布直径分别为Φ 203. 2mm、Φ 406. 4mm、Φ 558. 8mm。
8. 根据权利要求4所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于， 第二螺孔的直径为Φ 13,数量为32个，第二螺孔分布直径分别为Φ 203. 2mm、Φ 406. 4mm、 Φ558.8mm、 Φ990mm。
9. 根据权利要求6所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头，其特征在于，第 三螺孔的直径为Φ 13,分布直径为Φ 990mm，数量为12个。
10. -种振动台，包括动圈、夹具、气囊和静压轴承，其特征在于，还包括权利要求1至9 任一项所述的用于航天器振动试验的轻型高刚度扩展头； 其中，所述上端面通过第二螺孔中的螺钉与所述夹具相连且通过第三螺孔中的螺钉与 气囊和静压轴承相连；所述下端面通过第一螺孔中的螺钉与所述动圈相连。
【文档编号】G01M7/04GK104062088SQ201410247665
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】白杨, 张逸波, 张利, 王继虎, 陈昌亚 申请人:上海卫星装备研究所