[發明專利]轉動慣量測量的輔助裝置

有效

• 申請號: 201310019532.5
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103091040A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 梁瑩林;張虎;李尤;韋桂亮;徐吉瑞;牟萍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01M1/10
• 分類號: G01M1/10;G01M1/02
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

技術領域

本發明涉及對轉動慣量進行測量的技術領域，具體涉及一種轉動慣量測量的輔助裝置。

背景技術

轉動慣量大小表征了剛體轉動狀態改變的難易程度，其量值取決于物體的形狀、質量分布及轉軸的位置。在工程實踐中，對于形狀復雜、且質量分布不均勻剛體，難以通過理論計算得到轉動慣量，通常采用實驗方法來測定。三線擺法因其具有設備簡單、操作方便、精度較高等優點，成為測取轉動慣量的一種常用方法。

如圖1所示，其測量原理為：將被測物的相對轉軸與擺盤回轉軸重合，使擺盤偏轉一個微小（通常小于5°）的初始扭轉角（此時扭轉振動才近似線性振動），然后自然釋放，擺盤產生周期性扭轉振動，其周期與擺盤上物體的轉動慣量有關；根據等效原理可知，A、B擺盤上的物體重量、擺長完全相等時，如果兩者扭轉振動周期也相同，則可認為轉動慣量是相等的。因此通過調整B擺盤上對稱放置的均質圓柱體的間距S，即可得到不同的轉動慣量（可通過理論計算得到），使A、B擺盤的轉動周期一致，從而得到A擺盤上非軸對稱、非均質物體的轉動慣量。

然而在實際操作過程中，往往存在以下幾方面影響因素：

一、小于5°的微小偏轉角

為了保證擺盤的扭轉振動是線性振動，其偏轉角度需小于5°，而現有的實驗設備中多數是依靠人手撥動擺盤，難以控制轉角的大小，若轉角過大，易出現非線性振動；若轉角過小，不易判斷扭擺周期的起始；因此，無論轉角過大或過小，均會對測量精度造成影響。

二、擺盤的徑向擺動

倘若通過人工撥動擺盤，極易出現無意中將擺盤撥離其回轉中心的情況，使擺盤在工作時，不僅存在扭轉振動，通常還會伴隨著徑向的擺動，這導致觀察者或測量裝置難以判斷扭擺周期，從而對測量精度也造成了影響。

三、擺盤的水平懸掛

三線擺法的使用前提是擺盤必須水平放置，否則被測物的相對轉軸OO₂與擺盤的回轉軸OO₁不重合，如圖2所示，這將導致測量誤差增大。實際操作中，通常是采用人眼觀察或放置水平儀來調整擺盤的水平。然而，前者僅憑觀察者的主觀感覺，沒有參考基準；后者雖有水平儀作為參考基準，但調整完成后，須撤走水平儀，因此在測量過程中不易觀察擺盤是否水平。

四、扭擺周期的測量

由于“三線擺”法是根據等效原理，將待測物的扭擺周期與已知轉動慣量的標準物進行對比，從而確定待測物的轉動慣量，因此，轉動慣量的測量精度與扭擺周期測量有著密切關系。由于人工計數測量周期誤差較大，為提高測量精度，通常采用電子式計數，現有的傳感方式有紅外檢測、磁場檢測等，但無論何種方式都需要在擺盤上設置一個額外的標識物體，如圖3所示，這將導致實際轉動慣量與真實值存在差別。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種具有準確測量轉動慣量值的轉動慣量測量的輔助裝置。

考慮到現有技術的上述問題，根據本發明公開的一個方面，本發明采用以下技術方案：

一種轉動慣量測量的輔助裝置，包括：

擺盤；

定位錐，所述定位錐位于擺盤下方并對準擺盤中心；

機械爪，所述機械爪用于夾緊擺盤；

電磁鐵，所述電磁鐵通過拉繩驅動機械爪；

轉動座，所述定位錐固定在轉動座上，所述轉動座位于機械爪下方。

為了更好地實現本發明，進一步的技術方案是：

根據本發明的一個實施例，所述轉動座下方設置有5自由度空間定位機構。

根據本發明的一個實施例：

所述5自由度空間定位機構包括：

V型爪A；

V型爪B，所述V型爪A和V型爪B配合后用于固定在立柱上；

大臂，所述大臂一端與V型爪B連接；

大臂滑塊；

大臂滑塊蓋，所述大臂滑塊蓋與大臂滑塊配合在大臂上，以形成X軸方向移動滑塊；

大臂尾板，所述大臂尾板設置在所述大臂另一端；

X方向調整螺桿，所述X方向調整螺桿穿過所述大臂尾板與大臂滑塊連接；

小臂，所述小臂一端與大臂滑塊連接；

小臂滑塊；

小臂滑塊蓋，所述小臂滑塊蓋與小臂滑塊配合在小臂上，以形成Y軸方向移動滑塊；

小臂尾板，所述小臂尾板位于小臂另一端；

Y方向調整螺桿，所述Y方向調整螺桿穿過所述小臂尾板與小臂滑塊連接；

轉軸，所述轉軸通過轉軸套位于設置在小臂滑塊上的孔內，所述轉動座固定在所述轉軸上；