[实用新型]转动惯量测量的辅助装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及对转动惯量进行测量的技术领域，具体涉及一种转动惯量测量的辅助装置。

背景技术

转动惯量大小表征了刚体转动状态改变的难易程度，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。在工程实践中，对于形状复杂、且质量分布不均匀刚体，难以通过理论计算得到转动惯量，通常采用实验方法来测定。三线摆法因其具有设备简单、操作方便、精度较高等优点，成为测取转动惯量的一种常用方法。

如图1所示，其测量原理为：将被测物的相对转轴与摆盘回转轴重合，使摆盘偏转一个微小（通常小于5°）的初始扭转角（此时扭转振动才近似线性振动），然后自然释放，摆盘产生周期性扭转振动，其周期与摆盘上物体的转动惯量有关；根据等效原理可知，A、B摆盘上的物体重量、摆长完全相等时，如果两者扭转振动周期也相同，则可认为转动惯量是相等的。因此通过调整B摆盘上对称放置的均质圆柱体的间距S，即可得到不同的转动惯量（可通过理论计算得到），使A、B摆盘的转动周期一致，从而得到A摆盘上非轴对称、非均质物体的转动惯量。

然而在实际操作过程中，往往存在以下几方面影响因素：

一、小于5°的微小偏转角

为了保证摆盘的扭转振动是线性振动，其偏转角度需小于5°，而现有的实验设备中多数是依靠人手拨动摆盘，难以控制转角的大小，若转角过大，易出现非线性振动；若转角过小，不易判断扭摆周期的起始；因此，无论转角过大或过小，均会对测量精度造成影响。

二、摆盘的径向摆动

倘若通过人工拨动摆盘，极易出现无意中将摆盘拨离其回转中心的情况，使摆盘在工作时，不仅存在扭转振动，通常还会伴随着径向的摆动，这导致观察者或测量装置难以判断扭摆周期，从而对测量精度也造成了影响。

三、摆盘的水平悬挂

三线摆法的使用前提是摆盘必须水平放置，否则被测物的相对转轴OO₂与摆盘的回转轴OO₁不重合，如图2所示，这将导致测量误差增大。实际操作中，通常是采用人眼观察或放置水平仪来调整摆盘的水平。然而，前者仅凭观察者的主观感觉，没有参考基准；后者虽有水平仪作为参考基准，但调整完成后，须撤走水平仪，因此在测量过程中不易观察摆盘是否水平。

四、扭摆周期的测量

由于“三线摆”法是根据等效原理，将待测物的扭摆周期与已知转动惯量的标准物进行对比，从而确定待测物的转动惯量，因此，转动惯量的测量精度与扭摆周期测量有着密切关系。由于人工计数测量周期误差较大，为提高测量精度，通常采用电子式计数，现有的传感方式有红外检测、磁场检测等，但无论何种方式都需要在摆盘上设置一个额外的标识物体，如图3所示，这将导致实际转动惯量与真实值存在差别。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种具有准确测量转动惯量值的转动惯量测量的辅助装置。

考虑到现有技术的上述问题，根据本实用新型公开的一个方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种转动惯量测量的辅助装置，包括：

摆盘；

定位锥，所述定位锥位于摆盘下方并对准摆盘中心；

机械爪，所述机械爪用于夹紧摆盘；

电磁铁，所述电磁铁通过拉绳驱动机械爪；

转动座，所述定位锥固定在转动座上，所述转动座位于机械爪下方。

为了更好地实现本实用新型，进一步的技术方案是：

根据本实用新型的一个实施例，所述转动座下方设置有5自由度空间定位机构。

根据本实用新型的一个实施例：

所述5自由度空间定位机构包括：

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，所述大臂一端与V型爪B连接；

大臂滑块；

大臂滑块盖，所述大臂滑块盖与大臂滑块配合在大臂上，以形成X轴方向移动滑块；

大臂尾板，所述大臂尾板设置在所述大臂另一端；

X方向调整螺杆，所述X方向调整螺杆穿过所述大臂尾板与大臂滑块连接；

小臂，所述小臂一端与大臂滑块连接；

小臂滑块；

小臂滑块盖，所述小臂滑块盖与小臂滑块配合在小臂上，以形成Y轴方向移动滑块；

小臂尾板，所述小臂尾板位于小臂另一端；

Y方向调整螺杆，所述Y方向调整螺杆穿过所述小臂尾板与小臂滑块连接；

转轴，所述转轴通过转轴套位于设置在小臂滑块上的孔内，所述转动座固定在所述转轴上；

调节板，所述调节板一端与所述小臂滑块连接；