[发明专利]一种基于力矩平衡原理的轴向质心测量装置及方法

说明书

一种基于力矩平衡原理的轴向质心测量装置及方法，包括一级平台，一级平台直接作用在主刀上方，主刀用以支撑一级平台及其上方的部件并保持平衡；电磁力矩器，用于测量时砝码粗配后的测量装置平衡，工装定位销与产品定位销分别用于产品工装与被测产品的定位；二级平台布置在一级平台上方，并绕平台转轴在一级平台上倾斜，垫块用于支撑二级平台使其和一级平台形成固定的倾斜夹角，顶升机构将一级平台及其上方的部件顶起，从而脱离主刀；二维副刀为配重砝码提供力点位置。

技术领域

本发明属于质心测量领域，具体涉及一种基于力矩平衡原理的轴向质心测量装置及方法。

背景技术

质心是飞行器的重要静态参数之一，将直接影响到飞行器的飞行姿态，及至影响到系统的命中概率，目前国内外质量质心测试主要采用多点支承称重法。多支点称重法的基本测试原理是用三个或更多的称重传感器共同支承被测物体，使得各传感器受力，再结合各传感器相对基准中心点的位置求矩计算得到。该测试方法较为为简单，并且可以同时测量出质量和质心参数，但采用这种方法由于受制于传感器的精度及安装误差，一般其准确度也难以达到较高的水平。

发明内容

本发明的目的在于：通过采用力矩平衡的原理实现被测产品轴向质心的高准确度测量。

本发明的技术方案如下：一种基于力矩平衡原理的轴向质心测量装置，包括一级平台，一级平台直接作用在主刀上方，主刀用以支撑一级平台及其上方的部件并保持平衡；电磁力矩器，用于测量时砝码粗配后的测量装置平衡，工装定位销与产品定位销分别用于产品工装与被测产品的定位；二级平台布置在一级平台上方，并绕平台转轴在一级平台上倾斜，垫块用于支撑二级平台使其和一级平台形成固定的倾斜夹角，顶升机构将一级平台及其上方的部件顶起，从而脱离主刀；二维副刀为配重砝码提供力点位置。

一种基于力矩平衡原理的轴向质心测量装置的测量方法，包括以下步骤：

第1步：在顶升机构顶起的状态下安装产品工装，刀子坐标系定义为以主刀的中心点为原点，在水平方向内垂直于二级平台旋转轴线的刀线方向定义为Y向；

第2步：安装完成后降下顶升机构，对产品工装在Y向进行配平，假设此时Y向配平载荷为d_y1；

第3步：启动顶升机构顶起一级平台，然后倾斜二级平台使其绕平台转轴旋转到位，放置垫块，使二级平台支撑在垫块上，保持固定的角度；

第4步：降下顶升机构，对倾斜后的产品工装进行配平，设此时的Y向配平载荷为d_y2；

第5步：启动顶升机构再次顶起一级平台，将二级平台置于水平状态，安装被测产品；

第6步：被测产品安装完成后降下顶升机构，假设Y向的二维副刀的刀点距主刀的刀线水平距离为L_Y，由三点称重法测量得到被测产品的质心位置为Y_G，那么测量时理论上在Y向上的配平质量应为如下的m_Y；

式中：

M——被测产品的质量，kg；

第7步：采用配重砝码进行加载，若加载后系统的偏载超出了电磁力矩器的调节能力，则根据偏载方向改变加载载荷，直至系统处于电磁力矩器可控范围内，设此时实际加载的砝码为

第8步：启动电磁力矩器使一级平台在Y向处于平衡状态，设由电磁力矩器加载的载荷量折算至二维副刀的刀点位置的载荷量为m_Y'，则总的配平载荷为因其中包含了用于配平产品工装的配平载荷d_y1，所以实际用于平衡被测产品的载荷为因此被测产品在二级平台水平状态下的Y向质心坐标如下式Y₁所示；

式中：