三扭桿轉動慣量測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于機械測量技術領域，具體涉及一種三扭桿轉動慣量測量裝置。
【背景技術】
[0002] 轉動慣量是剛體重要的物理量之一，有著很特殊的物理意義。測量物體轉動慣量 的測量方法有多種，包括計算法和測量法。計算法可以用于形狀規(guī)則，質量分布均勻的被測 物體，計算過程簡便易懂。對于形狀復雜難以計算的被測物體，要用測量法。測量法從最簡 單的落體法，發(fā)展到復擺法、三線擺，再到扭擺法。落體法測量物體的轉動慣量具有簡便性， 常用于中小型如齒輪、渦輪、活塞等物體轉動慣量的測量，但落體法在測量過程中受阻尼影 響較大，導致測量精度相對較低。復擺法相對來說，測量精度有所提高，測量環(huán)節(jié)也不復雜， 結構簡單，操作方便，但是比較適合測量長徑比較大的物體。線擺法由于成本低、易于實現(xiàn)， 并且受阻尼的影響比較小，在生產(chǎn)實際中得到了廣泛的應用，對于質量較小物體的轉動慣 量測量，測量過程具有簡便性，測量精度也可以達到要求，但是在測量過程中，往往由于被 測物體在轉動過程中會稍微扭動，造成擺動周期準確測定有困難。另外，懸擺懸線如果受到 很大的載荷作用，可能由于剛度不足，懸線便有可能伸長變形，使測量誤差增大，所以該測 量方法對懸線的剛度、長度和懸掛位置有一定的要求，并且對于測量大質量的物體轉動慣 量時，懸線存在吊裝不安全等問題。扭擺法的測試精度最高，裝夾方便，誤差可小于1%，其 誤差主要來自摩擦阻力和空氣阻力，并且可以通過改進結構提高測試精度，現(xiàn)有技術中一 般采用單扭桿測量裝置或單雙扭桿切換測量裝置；采用單扭桿來實現(xiàn)對轉動慣量的測量， 對于測量的范圍有一定的限制；而采用單雙扭桿的切換機構測量轉動慣量，相比于單扭桿 測量裝置，雖然在一定程度上提高了測量范圍，但是提高的范圍幅度有限，測量精度低，不 能滿足需求。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提出一種三扭桿轉動慣量測量裝置，解決現(xiàn)有技術存在的測量 精度低的問題。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的三扭桿轉動慣量測量裝置包括機架、吊框機構、第一扭 桿、第二扭桿、第三扭桿、拉緊機構、光電傳感器和支撐套；
[0005] 所述吊框機構上端通過上連接軸與所述機架頂部固定連接，下端通過下連接軸與 所述機架中部固定連接；所述拉緊機構設置在所述機架上端，所述第一扭桿上端通過上夾 緊塊與所述拉緊機構固定連接，下端通過下夾緊塊與所述下連接軸固定連接；所述支撐套 上端與所述機架中部固定連接，下端與所述機架底部固定連接；所述第二扭桿和第三扭桿 在整體設置在支撐套內部，第二扭桿上端通過上夾緊塊與所述下連接軸固定連接，所述第 二扭桿和第三扭桿連接處通過可動插銷A實現(xiàn)在支撐套上的固定和脫開，所述第三扭桿下 端通過可動插銷B實現(xiàn)在支撐套上的固定和脫開；
[0006] 所述光電傳感器設置固定在所述機架中部，檢測吊框機構的擺角。
[0007] 所述拉緊機構、上連接軸、吊框機構、下連接軸和支撐套同軸。
[0008] 所述測量裝置還包括保護裝置，所述保護裝置螺紋筒、螺桿、安裝螺母、手柄A和V 型滑塊，所述螺紋筒與所述螺桿形成螺紋副，螺桿一端與所述手柄A連接，另一端與所述V 型滑塊連接；兩個保護裝置相對設置在吊框機構兩側，通過安裝螺母固定在所述機架上。
[0009] 所述測量裝置還包括解脫釋放機構，所述解脫釋放機構包括固定板、限位塊、直線 導軌、滑塊、軸承B和手柄B ;所述直線導軌固定在所述固定板上，滑塊與直線導軌形成滑動 副，所述直線導軌一端設置有限位塊，所述滑塊上遠離滑塊的一端設置有軸承B，所述手柄 B固定在所述滑塊上，所述固定板固定在所述機架中部，通過手柄B帶動滑塊沿直線導軌滑 動，進而實現(xiàn)軸承B與吊框機構的鎖緊或松開。
[0010] 所述滑塊滑動方向與吊框機構轉動方向成90°。
[0011] 所述拉緊機構包括圓柱筒和螺紋帽，所述圓柱筒底端與所述機架頂部固定連接， 圓柱筒設置有外螺紋，所述圓柱筒和螺紋帽形成螺紋副，所述第一扭桿與所述螺紋帽通過 上夾緊塊固定連接。
[0012] 所述吊框機構內還包括夾具和壓緊盤，所述夾具位于所述吊框機構底部，通過壓 緊盤實現(xiàn)試件在所述夾具上的定位。
[0013] 所述上連接軸上端通過軸承A與機架頂部連接，下端通過螺釘與所述吊框機構固 定連接；所述下連接軸上端通過螺釘與所述吊框機構固定連接，下端通過軸承A與機架中 部連接。
[0014] 所述第一扭桿、第二扭桿和第三扭桿滿足以下關系：
[0015]
[0016]
[0017] 其中=D1為第一扭桿的直徑，D 2為第二扭桿的直徑，D 3為第三扭桿的直徑，L i為第 一扭桿的作用長度，L2為第二扭桿的作用長度，L 3為第三扭桿的作用長度；在設計雙扭桿轉 動慣量測量裝置時，受結構及運動的限制，諧振周期在一定時間范圍內時所測得的轉動慣 量的結果才是合理的，超出這個范圍，測量結果和測量精度就得不到保障。設此有效范圍為 T\~T2，其中，T1ST213
[0018] 所述第一扭桿、第二扭桿和第三扭桿滿足以下關系：
[0019]
[0020]
[0021] 其中=D1為第一扭桿的直徑，D 2為第二扭桿的直徑，D 3為第三扭桿的直徑，L i為第 一扭桿的作用長度，L2為第二扭桿的作用長度，L 3為第三扭桿的作用長度；在設計雙扭桿轉 動慣量測量裝置時，受結構及運動的限制，諧振周期在一定時間范圍內時所測得的轉動慣 量的結果才是合理的，超出這個范圍，測量結果和測量精度就得不到保障。設此有效范圍為 T\~T2，其中，T1ST213
[0022] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的三扭桿轉動慣量測量裝置采用可動插銷進行三扭 桿的切換，當可動插銷A和可動插銷B同時拔下時，第三扭桿下端沒有約束，只有第一扭桿 工作；可動插銷A拔下可動插銷B插上時，第二扭桿和第三扭桿串聯(lián)，再與第一扭桿并聯(lián)工 作；可動插銷A和可動插銷B同時插上時，第一扭桿和第二扭桿并聯(lián)工作。從而一臺設備可 以實現(xiàn)三臺設備的功能，極大地降低了成本，而且大大的提高了轉動慣量的測量范圍，提高 測量精度，方便地解決了單雙扭桿存在的問題。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的三扭桿轉動慣量測量裝置試件橫向放置時結構示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明的三扭桿轉動慣量測量裝置試件縱向放置時結構示意圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明的三扭桿轉動慣量測量裝置中的保護裝置結構示意圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明的三扭桿轉動慣量測量裝置中的解脫釋放機構示意圖；
[0027] 其中：1、上夾緊塊，2、拉緊機構，201、圓柱筒，202、螺紋帽，3、第一扭桿，4、下夾緊 塊，5、軸承A，6、上連接軸，7、吊框機構，8、保護裝置，801、V型滑塊，802、螺桿，803、螺紋筒， 804、安裝螺母，805、手柄A，9、壓緊盤，10、試件，11、夾具，12、下連接軸，13、解脫釋放機構， 1301、軸承B，1302、手柄B，1303、滑塊，1304、直線導軌，1305、限位塊，1306、固定板，14、第 二扭桿，15、可動插銷A，16、第三扭桿，17、支撐套，18、可動插銷B，19、機架，20、光電傳感 器。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。
[0029] 參見附圖1和附圖2,本發(fā)明的三扭桿轉動慣量測量裝置包括機架19、吊框機構7、 第一扭桿3、第二扭桿14、第三扭桿16、拉緊機構2、光電傳感器20和支撐套17 ;
[0030] 所述吊框機構7上端通過上連接軸6與所述機架19頂部固定連接，下端通過下連 接軸12與所述機架19中部固定連接；所述拉緊機構2設置在所述機架19上端，所述第一 扭桿3上端通過上夾緊塊1與所述拉緊機構2固定連接，下端通過下夾緊塊4與所述下連 接軸12固定連接；所述支撐套17上端與所述機架19中部固定連接，下端與所述機架19底 部固定連接；所述第二扭桿14和第三扭桿16在整體設置在支撐套17內部，第二扭桿14上 端通過上夾緊塊1與所述下連接軸12固定連接，所述第二扭桿14和第三扭桿16連接處通 過可動插銷A15實現(xiàn)在支撐套17上的固定和脫開，所述第三扭桿16下端通過可動插銷B18 實現(xiàn)在支撐套17上的固定和脫開；
[0031] 所述光電傳感器20設置固定在所述機架19中部，檢測吊框機構7的擺角。
[0032] 所述拉緊機構2、上連接軸6、吊框機構7、下連接軸12和支撐套17同軸。
[0033] 參見附圖3,所述測量裝置還包括保護裝置8,所述保護裝置8螺紋筒803、螺桿 802、安裝螺母804、手柄A805和V型滑塊1303801，所述螺紋筒803與所述螺桿802形成螺 紋副，螺桿802 -端與所述手柄A805連接，另一端與所述V型滑塊1303801連接；兩個保護 裝置8