[发明专利]一种高精度转动惯量测量装置

权利要求书

1.一种高精度转动惯量测量装置，其特征在于，包括活动导轨(7)、活动导轨(7)一端固定设置的固定支架(5)以及活动导轨(7)另一端上滑动安装的活动支架(9)；

所述固定支架(5)上端设有通孔，该通孔内固定安装有轴承(3)，轴承(3)的两端分别固定连接有角度传感器(2)与一个装夹法兰(4)，角度传感器(2)连接有配重球(1)；

所述配重球(1)包括球体与连接杆，连接杆的一端与配重球(1)的球体的表面固定连接，连接杆的另一端与角度传感器(2)的传感轴固定连接；

所述活动支架(9)上端设有螺纹通孔，螺纹通孔内配合设置有螺杆，该螺杆的一端与装夹旋钮(8)固定连接，螺杆的另一端与一个装夹法兰(4)连接，通过旋转螺杆能够驱动装夹法兰(4)沿直线运动；

所述轴承(3)、两个装夹法兰(4)、角度传感器(2)以及配重球(1)连接杆与角度传感器(2)传感轴连接点为同轴设置。

2.根据权利要求1所述的一种高精度转动惯量测量装置，其特征在于，所述活动导轨(7)的底部设置有若干固定头(6)，活动导轨(7)通过固定头(6)固定安装在工作平台上。

3.根据权利要求1所述的一种高精度转动惯量测量装置，其特征在于，所述角度传感器(2)与数据采集卡通信连接，数据采集卡与上位机相连，数据采集卡用于采集角度传感器(2)输出数据，并将其传输至上位机中。

4.根据权利要求1所述的一种高精度转动惯量测量装置，其特征在于，所述活动导轨(7)上沿活动支架(9)滑动方向设有条形槽，条形槽内转动安装有活动导杆(11)，活动导杆(11)为螺纹杆，活动导杆(11)的一端与活动导轨(7)转动连接，活动导杆(11)的另一端固定连接有支架旋钮(10)，所述活动支架(9)的底部设有螺纹通孔，活动支架(9)通过该螺纹通孔与活动导杆(11)配合。

5.根据权利要求4所述的一种高精度转动惯量测量装置，其特征在于，两个装夹法兰(4)的旋转轴均通过待测件的质心。

6.根据权利要求5所述的一种高精度转动惯量测量装置，其特征在于，该测量装置对待测件的转动惯量进行检测的方法包括如下步骤：

第一步，转动支架旋钮(10)对活动支架(9)的位置进行调整，使两个装夹法兰(4)之间的距离能够适应待测件的尺寸，将待测件的两端分别与装夹法兰(4)固定连接，连接时通过转动装夹旋钮(8)对活动支架(9)的位置进行微调；

第二步，将配重球(1)拉开至配重球(1)的连接杆与垂直方向偏离预设角度，开启角度传感器(2)，将配重球(1)以零初始速度释放，采集角度随时间变化的数据，此时系统的拉格朗日第二方程表示为：

其中J_R为待测件绕旋转轴的转动惯量，J₀为装置自身由装夹法兰(4)、配重球(1)、连接件等部件而产生的转动惯量，C为系统旋转时两侧支撑点产生的阻尼，m₀为配重球(1)的球体的质量，m_l为小球连接杆的质量，θ为角度传感器(2)采集的角度随时间变化数据；

第三步，取下试样，再次拉起配重球(1)偏离垂直方向预设角度后以零初始速度释放，此时系统的拉格朗日第二方程可表达为：

第四步，根据第二步与第三步中的方程求得待测件的转动惯量。