專利名稱：物體質(zhì)心位置測量裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器或結(jié)構(gòu)部件的靜態(tài)平衡的測試裝置與方法，進一步涉及物體質(zhì)心位置的測定。
背景技術(shù)：
物體質(zhì)心位置是機械設(shè)計中的一個重要物理參量，特別是對于復(fù)雜、不規(guī)則形狀的物體，其質(zhì)心位置是很難依靠觀察來獲得，必須借助測試手段，現(xiàn)有技術(shù)中的測試物體質(zhì)心的手段比較復(fù)雜也比較不利于大部件的測量，因此，急需一種簡便的物體質(zhì)心測量裝置和方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種操作簡便的物體質(zhì)心測量裝置和方法。對于質(zhì)量超過500kg，外形尺寸超過1. 5m的大型動力設(shè)備有更加明顯的優(yōu)勢。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
物體質(zhì)心位置測量裝置，包括水平懸空放置的圓盤；圓盤中心處有1個矩形通孔；位于矩形通孔內(nèi)的，與矩形通孔外形相同的翻板，翻板對稱的兩個側(cè)面中心位置與對應(yīng)的圓盤矩形通孔側(cè)面的中心位置鉸接，所述翻板可沿鉸接處相對于圓盤進行任意角度的翻轉(zhuǎn)，所述翻板用于盛放被測物體；位于圓盤外緣處、等距離分布且垂直于圓盤的3根吊索， 其中2條吊索的連線平行于翻板鉸接處的連線；與吊索另一端相連接的支架；位于每根吊索上的拉力傳感器。
所述矩形通孔外形優(yōu)選正方形，所述翻板外形優(yōu)選正方形。
作為進一步優(yōu)選方案，還包括位于每根吊索上的繩索長度調(diào)節(jié)裝置。
在上述裝置上實現(xiàn)物體質(zhì)心位置測量方法，定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索，其對應(yīng)的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器，在圓盤上，三根繩索與圓盤的結(jié)點分別定義為第一結(jié)點、第二結(jié)點、第三結(jié)點，第二結(jié)點與第三結(jié)點連線平行于翻板鉸接處的連線，第二結(jié)點與第三結(jié)點連線的中點為坐標(biāo)原點0，第二結(jié)點與點三結(jié)點的連線且指向第三結(jié)點方向為X軸方向，圓盤圓心距離X軸的距離定義為a，第一結(jié)點距離X軸的距離定義為b，第二結(jié)點或第三結(jié)點距離坐標(biāo)原點的距離定義為c ；坐標(biāo)原點0與第一結(jié)點連線且指向第一結(jié)點方向為Y軸方向，通過坐標(biāo)原點0的垂直向上方向為Z軸方向，圓盤的質(zhì)量定義為M，測量地點的重力加速度定義為g，翻板的旋轉(zhuǎn)角度定義為θ ；步驟包括
步驟一調(diào)整圓盤，使其保持水平；
步驟二調(diào)整翻板，確保θ =0;
步驟三將被測物體置于翻板上；
步驟四讀取此時第一拉力傳感器讀書Fn、第二拉力傳感器讀書F12、第三拉力傳感器讀書F13 ；
步驟五將翻板沿OY方向鉸接處旋轉(zhuǎn)θ ；
步驟六讀取此時第一拉力傳感器讀書F21、第二拉力傳感器讀書F22、第三拉力傳感器讀書F23 ；
測量結(jié)果設(shè)被測物體質(zhì)心距離被測物體坐標(biāo)原點在Χ、Υ、Ζ方向上的距離分別為X0、Y0、Z0，
權(quán)利要求
1.物體質(zhì)心位置測量裝置，其特征在于，包括水平懸空放置的圓盤；圓盤中心處有1 個矩形通孔；位于矩形通孔內(nèi)的，與矩形通孔外形相同的翻板，翻板對稱的兩個側(cè)面中心位置與對應(yīng)的圓盤矩形通孔側(cè)面的中心位置鉸接，所述翻板可沿鉸接處相對于圓盤進行任意角度的翻轉(zhuǎn)，所述翻板用于盛放被測物體；位于圓盤外緣處、等距離分布且垂直于圓盤的3 根吊索，其中2條吊索的連線平行于翻板鉸接處的連線；與吊索另一端相連接的支架；位于每根吊索上的拉力傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述物體質(zhì)心位置測量裝置，其特征在于，所述矩形通孔為正方形， 所述翻板外形為正方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述物體質(zhì)心位置測量裝置，其特征在于，還包括位于每根吊索上的繩索長度調(diào)節(jié)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述物體質(zhì)心位置測量裝置，其特征在于，所述矩形通孔為正方形， 所述翻板外形為正方形。
5.在權(quán)利要求1或2所述裝置上實現(xiàn)物體質(zhì)心位置測量方法，定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索，其對應(yīng)的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器，在圓盤上，三根繩索與圓盤的結(jié)點分別定義為第一結(jié)點、第二結(jié)點、 第三結(jié)點，第二結(jié)點與第三結(jié)點連線平行于翻板鉸接處的連線，第二結(jié)點與第三結(jié)點連線的中點為坐標(biāo)原點0，第二結(jié)點與點三結(jié)點的連線且指向第三結(jié)點方向為X軸方向，圓盤圓心距離X軸的距離定義為a，第一結(jié)點距離X軸的距離定義為b，第二結(jié)點或第三結(jié)點距離坐標(biāo)原點的距離定義為c ；坐標(biāo)原點0與第一結(jié)點連線且指向第一結(jié)點方向為Y軸方向，通過坐標(biāo)原點0的垂直向上方向為Z軸方向，圓盤的質(zhì)量定義為M，測量地點的重力加速度定義為g，翻板的旋轉(zhuǎn)角度定義為θ ；其特征在于，步驟包括步驟一調(diào)整圓盤，使其保持水平；步驟二調(diào)整翻板，確保θ = 0;步驟三將被測物體置于翻板上；步驟四讀取此時第一拉力傳感器讀書Fn、第二拉力傳感器讀書F12、第三拉力傳感器讀書F13 ；步驟五將翻板沿OY方向鉸接處旋轉(zhuǎn)θ ；步驟六讀取此時第一拉力傳感器讀書 ^、第二拉力傳感器讀書F22、第三拉力傳感器讀書F23 ；測量結(jié)果設(shè)被測物體質(zhì)心距離被測物體坐標(biāo)原點在X、Y、Z方向上的距離分別為\、 Y0、Z0，(Fn-FnTc 0 “ Fn+Fn+Fl3-Mg，v _ Fu*b-Mg*a 0 = Fn+Fu+Fl3-Mg，0 “ (F2l+F22+F23-Mgrsme。
6.在權(quán)利要求3或4所述裝置上實現(xiàn)物體質(zhì)心位置測量方法，定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索，其對應(yīng)的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器，在圓盤上，三根繩索與圓盤的結(jié)點分別定義為第一結(jié)點、第二結(jié)點、第三結(jié)點，第二結(jié)點與第三結(jié)點連線平行于翻板鉸接處的連線，第二結(jié)點與第三結(jié)點連線的中點為坐標(biāo)原點0，第二結(jié)點與點三結(jié)點的連線且指向第三結(jié)點方向為X軸方向，圓盤圓心距離X軸的距離定義為a，第一結(jié)點距離X軸的距離定義為b，第二結(jié)點或第三結(jié)點距離坐標(biāo)原點的距離定義為c ；坐標(biāo)原點0與第一結(jié)點連線且指向第一結(jié)點方向為Y軸方向，通過坐標(biāo)原點0的垂直向上方向為Z軸方向，圓盤的質(zhì)量定義為M，測量地點的重力加速度定義為g，翻板的旋轉(zhuǎn)角度定義為θ ；其特征在于，步驟包括步驟一在翻板上不放置任何物體，讀取此時第一拉力傳感器讀書Ftll、第二拉力傳感器讀書Ftl2、第三拉力傳感器讀書Ftl3，如果Ftll = F02 = Ftl3，則轉(zhuǎn)步驟三，否則轉(zhuǎn)步驟二 ； 步驟二 調(diào)整相應(yīng)的繩索長度調(diào)節(jié)裝置； 步驟三調(diào)整翻板，確保θ = 0; 步驟四將被測物體置于翻板上；步驟五讀取此時第一拉力傳感器讀書Fn、第二拉力傳感器讀書F12、第三拉力傳感器讀書F13 ；步驟六將翻板沿鉸接處旋轉(zhuǎn)θ ；步驟七讀取此時第一拉力傳感器讀書 ^、第二拉力傳感器讀書F22、第三拉力傳感器讀書F23 ；測量結(jié)果設(shè)被測物體質(zhì)心距離被測物體坐標(biāo)原點在X、Y、Z方向上的距離分別為 X0、Y0、Z0，(Fn-FnTc 0 “ Fn+Fu+Fl3-Mg， γ _ Fv2^b-Mg趙a 0 = Fn+Fu+Fl3-Mg0 “ (F2l+F22+F23-Mgrsme。
全文摘要
本發(fā)明涉及機器或結(jié)構(gòu)部件的靜態(tài)平衡的測試裝置與方法，進一步涉及物體質(zhì)心位置的測定。本發(fā)明提供了一種操作簡便的物體質(zhì)心測量裝置和方法。物體質(zhì)心位置測量裝置，包括水平懸空放置的圓盤；圓盤中心處有1個矩形通孔；位于矩形通孔內(nèi)的翻板；位于圓盤外緣處的3根吊索；與吊索另一端相連接的支架；位于每根吊索上的拉力傳感器。本發(fā)明原理簡單，易于控制，便于操作，適用大多數(shù)復(fù)雜的動力設(shè)備。
文檔編號G01M1/12GK102507091SQ20111037302
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者張俊紅, 張劍, 李志軍, 畢鳳榮, 邵康 申請人:天津大學(xué)