二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置及方法，包括模擬二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)以及杠桿百分表組件；測試平臺包括氣浮平臺、與氣浮平臺固連的驅(qū)動氣浮平臺轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動裝置，氣浮平臺臺面上放置有測速系統(tǒng)和時統(tǒng)裝置；模擬二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)包括方位轉(zhuǎn)動裝置以及俯仰轉(zhuǎn)動裝置，方位轉(zhuǎn)動裝置包括二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)臺定子，俯仰轉(zhuǎn)動裝置包括俯仰軸以及固定在二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子上的支架；杠桿百分表組件包括立柱和杠桿表，杠桿表一端固定在立柱上，另一端作用在方位轉(zhuǎn)動裝置上，側(cè)角系統(tǒng)安裝在氣浮平臺中。解決了現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動慣量測試方法測試復(fù)雜、精度低的技術(shù)問題，本發(fā)明利用氣浮平臺微摩擦力矩的特性對模擬二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行測試。
【專利說明】二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前獲得物體轉(zhuǎn)動慣量一般通過兩種方式:對于形狀簡單、密度分布均勻的物體，一般采取理論計算法；而形狀復(fù)雜、質(zhì)量分布不規(guī)則的物體，則采取實際測量法。實際測量則主要利用彈性元件組成振蕩系統(tǒng)，通過系統(tǒng)振蕩頻率來推算轉(zhuǎn)動慣量。常用的轉(zhuǎn)動慣量測量法有:復(fù)擺法、扭擺法、三線擺法、單線擺法和落體法等。對于復(fù)擺法測量轉(zhuǎn)動慣量，被測件長徑比大于15時，其影響不可忽略；而當(dāng)垂直和平行角度偏差大于2°時，也應(yīng)考慮縱軸與轉(zhuǎn)軸的垂直度和平行度的影響；當(dāng)擺角60°時，測量振動周期誤差為±6.8%，轉(zhuǎn)動慣量誤差達(dá)40%。三線扭擺法用于測量大質(zhì)量被測件時被測件旋轉(zhuǎn)夾緊立置使得安裝困難，且存在安全隱患；同時，大型被測件位置不穩(wěn)，亦影響測量精度。單線扭擺法存在同樣的問題。落體法對于大質(zhì)量、大沖量的被測件，精度只能達(dá)到3%。
[0003]轉(zhuǎn)動慣量是剛體轉(zhuǎn)動時慣性的度量，其大小體現(xiàn)了剛體轉(zhuǎn)動時狀態(tài)改變的難易程度。凡是涉及到轉(zhuǎn)動動力學(xué)的問題，轉(zhuǎn)動慣量均為重點測量參數(shù)?？臻g二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)其方位軸的轉(zhuǎn)動慣量在轉(zhuǎn)臺運(yùn)動過程中是變化的，隨負(fù)載俯仰角變化而變化的，雖然二者存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，但是由于加工、安裝誤差會帶來一定的不確定性，因此需進(jìn)行實際測量得到方位轉(zhuǎn)動慣量值隨俯仰角不同的變化曲線，給動量平衡控制及力學(xué)測試提供基礎(chǔ)參數(shù)，用以確定對衛(wèi)星產(chǎn)生的擾動力矩。由于二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)形狀復(fù)雜，另外方位軸的轉(zhuǎn)動慣量會隨著俯仰軸轉(zhuǎn)動位置的改變而改變。因此傳統(tǒng)的測量方法由于測試復(fù)雜精度低而不能滿足當(dāng)前的測試需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動慣量測試方法測試復(fù)雜、精度低、不能滿足當(dāng)前測試需求的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置，利用氣浮平臺微摩擦力矩的特性對二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子方位及俯仰軸轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行測試。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0006]一種二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置，其特殊之處在于:包括測角系統(tǒng)、時統(tǒng)裝置、測速系統(tǒng)、模擬二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)以及杠桿百分表組件；
[0007]所述測試平臺包括氣浮平臺、與氣浮平臺固連的驅(qū)動氣浮平臺轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動裝置，所述測速系統(tǒng)和時統(tǒng)裝置均位于氣浮平臺臺面上；
[0008]所述模擬二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)包括方位轉(zhuǎn)動裝置以及俯仰轉(zhuǎn)動裝置，所述方位轉(zhuǎn)動裝置包括二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)臺定子，所述二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子放置在氣浮平臺臺面上且通過轉(zhuǎn)臺定子與氣浮平臺固定連接，所述俯仰轉(zhuǎn)動裝置包括俯仰軸以及固定在二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子上的支架，所述俯仰軸設(shè)置在支架上且能夠繞支架的水平軸做俯仰運(yùn)動；
[0009]所述杠桿百分表組件包括立柱和杠桿表，所述杠桿表一端固定在立柱上，另一端作用在方位轉(zhuǎn)動裝置上，
[0010]所述方位轉(zhuǎn)動裝置的二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子通過杠桿百分表組件測量調(diào)整后與氣浮平臺的回轉(zhuǎn)軸重合；
[0011 ] 所述側(cè)角系統(tǒng)安裝在氣浮平臺中。
[0012]上述轉(zhuǎn)動裝置包括定滑輪、砝碼和拉繩，所述拉繩的一端固定在氣浮平臺上，所述拉伸的另一端通過定滑輪連接有砝碼。
[0013]上述測速系統(tǒng)為速率陀螺。
[0014]二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試方法，其特殊之處在于，包括以下步驟:
[0015]I】測量轉(zhuǎn)臺非轉(zhuǎn)動部分以及氣浮平臺轉(zhuǎn)動平面的轉(zhuǎn)動慣量Jtl:
[0016]1.1】搭建權(quán)利要求1所述的測試裝置，只放置方位轉(zhuǎn)動裝置中不轉(zhuǎn)動的部分，利用杠桿表將轉(zhuǎn)臺定子與氣浮平臺對中；
[0017]1.2】啟動轉(zhuǎn)動裝置，使得氣浮平臺從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動；
[0018]1.3】轉(zhuǎn)動h時間后，利用測速系統(tǒng)采集氣浮平臺此刻速度V1 ；
[0019]1.4】 利用下式計算方位轉(zhuǎn)動裝置中非轉(zhuǎn)動部分以及氣浮平臺轉(zhuǎn)動平面的轉(zhuǎn)動慣
量J0:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置，其特征在于:包括測角系統(tǒng)、時統(tǒng)裝置、測速系統(tǒng)、模擬二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)以及杠桿百分表組件； 所述測試平臺包括氣浮平臺、與氣浮平臺固連的驅(qū)動氣浮平臺轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動裝置，所述測速系統(tǒng)和時統(tǒng)裝置均位于氣浮平臺臺面上； 所述模擬二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)包括方位轉(zhuǎn)動裝置以及俯仰轉(zhuǎn)動裝置，所述方位轉(zhuǎn)動裝置包括二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)臺定子，所述二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子放置在氣浮平臺臺面上且通過轉(zhuǎn)臺定子與氣浮平臺固定連接，所述俯仰轉(zhuǎn)動裝置包括俯仰軸以及固定在二維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子上的支架，所述俯仰軸設(shè)置在支架上且能夠繞支架的水平軸做俯仰運(yùn)動； 所述杠桿百分表組件包括立柱和杠桿表，所述杠桿表一端固定在立柱上，另一端作用在方位轉(zhuǎn)動裝置上， 所述方位轉(zhuǎn)動裝置的二維 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)子通過杠桿百分表組件測量調(diào)整后與氣浮平臺的回轉(zhuǎn)軸重合； 所述側(cè)角系統(tǒng)安裝在氣浮平臺中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置，其特征在于: 所述轉(zhuǎn)動裝置包括定滑輪、砝碼和拉繩，所述拉繩的一端固定在氣浮平臺上，所述拉伸的另一端通過定滑輪連接有砝碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試裝置，其特征在于:所述測速系統(tǒng)為速率 陀螺。
4.二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試方法，其特征在于，包括以下步驟: I】測量轉(zhuǎn)臺非轉(zhuǎn)動部分以及氣浮平臺轉(zhuǎn)動平面的轉(zhuǎn)動慣量Jtl: ，1.1】搭建權(quán)利要求1所述的測試裝置，只放置方位轉(zhuǎn)動裝置中不轉(zhuǎn)動的部分，利用杠桿表將轉(zhuǎn)臺定子與氣浮平臺對中； ，1.2】啟動轉(zhuǎn)動裝置,使得氣浮平臺從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動； ，1.3】轉(zhuǎn)動tl時間后，利用測速系統(tǒng)采集氣浮平臺此刻速度V1 ； ，1.4】利用下式計算方位轉(zhuǎn)動裝置中非轉(zhuǎn)動部分以及氣浮平臺轉(zhuǎn)動平面的轉(zhuǎn)動慣量Jtl:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試方法，其特征在于:A采樣間隔為5°，11為5-6。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的二維轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其復(fù)雜零部件轉(zhuǎn)動慣量的測試方法，其特征在于:所述測速系統(tǒng)為速率陀螺。
【文檔編號】G01M1/10GK103604562SQ201310545282
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】黃靜, 劉朝暉, 謝友金, 李治國, 王振宇 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所