目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题来源 (1)1.3振动台的分类及国内外发展现状 (2)1.3.1 振动台的分类 (2)1.3.2 振动台的主要用途 (2)1.3.3 国内外发展现状 (3)2 电动振动台的相关特性 (4)2.1电动振动台概述 (4)2.1.1 振动试验的目的 (4)2.1.2 电动振动台工作原理 (5)2.2振动台的部件及工作特性 (6)2.2.1 电动振动台台体 (6)2.2.2 驱动线圈的阻抗特性 (6)2.2.3 动圈结构 (7)2.2.4 金属绕线壁筒对性能的影响 (7)2.2.5 磁路系统 (7)2.2.6 悬挂装置与导向装置 (8)2.2.7 冷却装置 (9)2.2.8 振动台台体的隔振方法 (10)2.3振动台的选型 (10)2.3.1 选型前的准备 (10)2.3.2 振动台类别的选择 (10)2.3.3 电动振动台的选型 (11)3 电动振动台控制系统设计 (13)3.3电气控制系统设计 (13)3.1.1 变频部分设计 (13)3.1.2 控制仪的选用 (13)3.1.3 功率放大器设计 (15)4 总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)1 绪论1.1 引言在车辆、航空、航天等工程领域，产品在使用过程中都存在于一定的振动环境中。
振动引起的破坏是其服役过程中发生故障的主要因素之一，许多机载设备的故障都与振动直接或者间接的有关。
许多国家都投入了大量的人力和物力研究模拟各种产品在在使用该过程中的振动问题。
振动环境的研究已经日益引起人们的重视，成为产品进行动态设计必不可少的重要环节。
振动试验的目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动台或者自身产生的振动而不到破坏，并发挥其性能、达到能预定寿命的可靠性。
随着对产品，尤其是航空航天产品可靠性要求的提高，作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。
振动台可以用于加速度计的校准，也可用于电声器件的振动性能测和其耸的振动试验。
对于不同的测试物和技术指标，应注意选用不同结构和激励范围的振动台。
图1 电动振动台外形图1.2 课题来源本课题来源于苏州试验仪器总厂，该厂生产的振动试验台市场占有率较高，为了进一步提高振动试验台的质量，导向机构的设计极为重要。
设计的振动试验台要求结构简单、工作可靠、维修方便。
运动能满足振动试验台的要求（尺寸、质量、频率等要求）。
电动振动台外形图可参见图1。
课题研究的主要内容：1. 设计电动振动台的总体方案。
根据电动振动台的设计要求设计电动振动台结构，主要包括运动部件的设计；2. 设计电动振动台的控制系统；设计电动振动台的控制过程；3. 绘制电动振动台电气原理图；VE-1031型电动振动台总体及电气部分设计4. 绘制功率放大器原理图及接线图。
1.3 振动台的分类及国内外发展现状1.3.1 振动台的分类能够在实验室中人为地产生各种振动的设备称之为振动台(或激振器)。
振动台的分类：按能量获得的形式分：电动式振动台，机械式振动台，液压式振动台按模拟等效振动条件分：正弦形式振动台，随机形式振动台按振动的轴向力分：单向振动台和多向振动台如前所述，振动台按其能量获得的形式分电动式、机械式、液压式三种。
由于可见：电动振动台的特点是：频率高，波形好，控制方便，单负载能力较小。
它适用于航空、航天、电子仪器、仪表、汽车零部件等行业进行零部件动态分析及环境振动试验等。
液压振动台的特点是：超低频，大激振力，负载能力强。
它适用于船舶、机车车辆、汽车行业等要求频率低，而体积较大、较重的部件或整机进行可靠性试验。
机械振动台的特点是：低频率，大负载，波形差但价格低廉。
它适用于家电、仪器仪表行业进行耐振疲劳等可靠性试验。
了解上述振动台的特点是很重要的，它将帮助人们在考虑购买使用振动台时作出合适的选择。
1.3.2 振动台的主要用途振动台的用途很广泛，但归结起来大致有以下几个方面。
(1) 产品、构件、材料的耐振疲劳试验；(2) 环境例行振动试验：包括检测产品或构件的共振频率，模拟产品或构件在实际使用中遭受的振动，以便提高其可靠性；(3) 动态特性试验：测试构件或材料对振动的物理效应(如应力变化等)为设计提供可靠数据；盐城工学院本科生毕业设计说明书2011(4) 对各类传感器(例如加速度计、速度计、位移计等)进行标定，当然振动台的用途远不止这些，例如利用振动也可对大型铸件和大件消除应力代替回火和时效处理等。
1.3.3 国内外发展现状振动试验的目的在于确定所设计、制造的机器、构件在运输和使用过程中承受外来振动或者自身产生的振动而不至破坏，并发挥其性能、达到预定寿命的可靠性。
随着对产品，尤其是航空航天产品可靠性要求的提高，作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。
60年代，702所为满足航天产品振动试验的需要，开始了振动试验系统的研制，包括推力10N至100kN的振动台及各种振动测量仪表和传感器。
目前，702所的振动试验设备不仅在航天领域而且在其他行业发挥着作用，成为该所的一项重要民品。
用于振动试验的振动台系统从其激振方式上可分为三类：机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。
从振动台的激振方向，即工作台面的运动轨迹来分，可分为单向(单自由度)和多向(多自由度)振动台系统。
从振动台的功能来分，可分为单一的正弦振动试验台和可完成正弦、随机、正弦加随机等振动试验和冲击试验的振动台系统。
以下对各种振动台，主要对电动振动台，及其辅助设备的结构、性能和成本的现状及发展等进行简单的论述。
功率放大器发展到现在已经历了三代，从电子管放大器到晶体管线性放大器再到数字式开关放大器。
电子管放大器在新生产的设备中已基本不用，开关式放大器是近几年国外开发出来的，它利用了晶体管的开关特性，管耗很小，效率可高达90%，而普通的线性放大器的效率只有50%左右。
正是由于开关放大器本身发热少，它的冷却就非常简单，输出功率几十千伏安的放大器仅用很小的轴流风机就可以冷却下来，使设备的结构简单可靠。
而同样的线性放大器必须要用水来冷却，结构复杂。
开关式放大器在低功率输出时失真度相对较大，而且机壳需要较好的电磁屏蔽，否则会对周围设备造成电磁干扰。
电动振动台的技术指标有：额定正弦推力、随机推力有效值、工作频率范围、最大加速度、最大速度、最大位移、运动部件有效质量、工作台面允许直接承载质量、工作台面允许偏载力矩、杂散磁场、加速度波形失真度、工作台面加速度均匀度及横向振动比等。
振动台的推力是指其运动部分的质量与在该质量下能达到的加速度的乘积，而不是指试件的重量。
VE-1031型电动振动台总体及电气部分设计2 电动振动台的相关特性2.1 电动振动台概述2.1.1 振动试验的目的振动现象对产品的主要影响包括(1) 结构性损坏：这种破坏包括组成产品的各构件产生变形、弯曲裂纹、断裂以及疲劳损坏等；(2) 工作性能失灵：这种破坏一般指在振动的影响下，系统造成不稳定性能越差，有些系统甚至不能正常工作；(3) 工艺性能破坏：这种破坏一般指产品的连接件松动，焊点脱焊，螺钉松动，印刷板插脚接触不良等。
无论哪种破坏都将导致产品的工作不稳定，甚至损坏。
为了提高产品的可靠性需要通过振动试验来暴露产品的薄弱环节，改进产品设计，使产品在运输使用过程中不出或者少出故障。
这是振动试验的最终目的。
目前在实验室中进行振动试验的形式最常用的是正弦试验和随机振动试验。
图2 电动振动台结构图盐城工学院本科生毕业设计说明书20112.1.2 电动振动台工作原理电动振动台工作原理与普通收音机中喇叭的工作原理是一样的。
即载流导体在强大的磁场中受电磁力的作用而运动。
电动振动台除了振动台本体以外，还需要配套的电器设备和电子仪器。
电动台主要由三个部分组成，如图2所示。
(1)不动部分——圆筒形的磁缸、励磁线圈以及支座，支座用来安装其他不动部分的部件。
(2)运动部分——动圈，台面和U形悬挂弹簧，动圈位于气隙之中。
(3)气隙——中心磁极和极板之间的间隙。
气隙虽然很小，但是起了很重要的作用，它把电器系统和机械系统耦合起来了。
配套设备包括信号发生器、功率放大器、直流励磁电源、冷却系统以及其他必要的测量和控制系统。
图3是电动振动台试验系统图。
图3 电动振动台试验系统图由控制仪提供的正弦(或随机)随机信号经功率放大器放大后送入装有励磁磁场的振动试验台体中产生的电磁力F为：F=BIL式中，B-励磁电流在台体中建立的气隙磁通I-功率放大器提供的电流L-安置在气隙磁场中的动圈线的有效长度由上式可知，振动台的激振力大小取决于B、I、L三个参数，当振动台设计定型后，B、L即为常数：∴有F=CI显然，要增大激振力，即要增加功率放大器输出电流(或功率)的大小。
为了表VE-1031型电动振动台总体及电气部分设计明电动振动台系统由功率转化为激振力的能力，人们常用力常数(C)来表达。
力常数定义为每产生一公斤激振力所需的功率放大器的瓦数称振动台的力常数。
2.2 振动台的部件及工作特性2.2.1 电动振动台台体电动振动台台体是一种基于电磁感应原理的试验设备。
其工作原理为：电动振动台励磁线圈中通入直流电以产生恒定的磁场，动圈绕线置于此恒定磁场的空气气隙当中，并通以交变大电流，流经位于恒定磁场中的动圈绕线的交变大电流产生方向交变的感应电动力，从而驱使动圈往复运动。
电动振动台主要结构如下图4所示。
图4 电动振动台结构原理图电动振动台主要由运动部件和非运动部件组成。
其中运动部件由台面和驱动线圈组成，是电动振动台的关键部分，在很大程度上决定了振动台的性能。
运动部件中驱动线圈的阻抗特性，直接关系到振动台与功率放大器的匹配。
因此，阻抗特性是设计中的重要问题之一。
2.2.2 驱动线圈的阻抗特性驱动线圈输入端地阻抗由两部分组成。
一部分是驱动线圈包括短路铜环的阻抗，这部分阻抗完全决定于电路参数，而不管运动部件是否运动，因此，它是在静止状态下测得阻抗，称为电路阻抗。
另一部分是由于运动部件的运动在驱动线圈中产生反电势所表现出阻抗，可称为运动阻抗或机械反射阻抗。
在计算电路阻抗和运动阻抗的过程中，还应该考虑动圈周围其他金属件，例如金属绕线骨架等由于电磁感应产生的阻尼作用以及非线性的影响。
另外，在实际计盐城工学院本科生毕业设计说明书2011算中，还要考虑发热对阻抗值的影响。
2.2.3 动圈结构动圈由工作台面、动圈骨架、动圈绕线以及台面螺钉等组成。
台面的结构特征主要由动圈骨架决定，依据骨架的不同可分为以下几类：(1) 无骨架式动圈：此型动圈的工作台面和骨架设计为一体，具有较强的连接刚度，工作共振点高，但难以绕线与固封。
(2) 组合式动圈：工作台面和绕线骨架采用不同的材料制成，并用螺钉将其连接在一起。