[發明專利]剛體全慣性參數的測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201010236381.5
• 申請日: 2010-07-26
• 公開（公告）號: CN101915638A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 褚志剛;蔣忠翰;吳優
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12;G01M1/10
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 郭吉安

1.一種剛體全慣性參數的測量裝置，包括深溝球軸承(1)、軸銷(2)、連接板(3)、托盤(4)、回位彈簧(5)、彈簧座(6)、支撐架(7)，其特征是：深溝球軸承(1)通過軸銷(2)連接成轉軸組件，回位彈簧(5)安放在彈簧座(6)上并支撐托盤(4)，托盤(4)可繞轉軸做來回擺動形成倒立擺，托盤(4)表面有轉角刻度，可使測量人員直觀地看出該次被測物體所處空間位置。

2.使用權利要求1的剛體全慣性參數的測量裝置測量剛體全慣性參數的方法，其步驟如下：

第一步：用本發明的測量裝置測量托盤系統的振動周期T

1)將被測物體安裝在托盤4上，調整被測物體位置，使物體x軸與轉軸在同一豎直平面上，使托盤4繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，做簡諧運動，測量托盤系統的振動周期T₁；

2)將標定塊安裝在托盤4上，標定塊的質心與轉軸在同一豎直平面上，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量出加標定塊后的振動周期T₂；

3)將被測物體繞y軸轉動一定角度θ＝30°，即x軸和z軸轉動30°，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量系統振動周期T₃；

4)將被測物體在第三次的基礎在轉動90°-θ，即使物體z軸與轉動軸線在同一豎直平面上，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量系統振動周期T₄；

5)將被測物體繞z軸轉動90°，物體z軸與轉軸在同一豎直平面上，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量系統振動周期T₅；

6)將被測物體繞x軸轉動θ，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量系統振動周期T₆；

7)將被測物體繞x軸轉動90°-θ，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量系統振動周期T₇；

8)將被測物體繞y軸轉動90°，物體的y軸與轉軸在同一豎直平面上，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量系統轉動周期T₈；

9)將被測物體繞z軸轉動θ，使系統繞轉軸轉動一個小角度，然后釋放，測量系統振動周期T₉；

第二步計算質心位置和轉動慣量

將第一步所測得的振動周期參數T，計算得到物體質心位置和轉動慣量的算法如下：

根據原理圖1，其中H_p為托盤4質心點到轉軸的距離，m₀為托盤4的質量，I_p為托盤4關于z軸的轉動慣量，H₀為托盤4上平面到轉軸的距離，R為彈簧作用點到轉軸的距離，K為彈簧的剛度，m₁為被測物體質量，h_y為B點到托盤4上平面距離；

1)將所測T₁和T₂建立二元二次方程組：

Ixx=2kR2-m0gHp-m1g(H0+hy)4π2T12-Ip-m1(H0+hy)2]]>

Ixx+Ib+mb(H0+hb)2=2kR2-m0gHp-m1g(H0+hy)4π2T22-Ip-m1(H0+hy)2]]>

通過方程組可求出質心位置hy和關于X軸的轉動慣量Ixx；

2)將所測T₃根據公式：可以求出被測物體的轉動慣量I_xθ；

3)將所測T₄根據公式：及1)中所求得的hy可算出被測物關于Z軸的轉動慣量Izz；

4)將所測T₅和前面所求得數據，根

據：Izz=2kR2-m0gHp-m1g(H0+hx)4π2T52-Ip-m1(H0+hx)2]]>

可得質心位置hx；

5)按上述同理同理方法，通過周期參數T₆、T₇、T₈和T₉及其前面所求結果，便可求出I_zθ、I_yy、h_z、I_yθ，其中I_zθ為物體z軸和y軸轉動θ后，物體的轉動慣量，I_yθ為物體關于x軸和y軸轉動θ后，物體的轉動慣量；

第三步計算慣性積

據慣性積積與轉動慣量的關系，通過方程：和算出被測物體關于三個平面的慣性積：Ixz、Izy和Iyx。