三扭杆转动惯量测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械测量技术领域，具体涉及一种三扭杆转动惯量测量装置。
【背景技术】
[0002] 转动惯量是刚体重要的物理量之一，有着很特殊的物理意义。测量物体转动惯量 的测量方法有多种，包括计算法和测量法。计算法可以用于形状规则，质量分布均匀的被测 物体，计算过程简便易懂。对于形状复杂难以计算的被测物体，要用测量法。测量法从最简 单的落体法，发展到复摆法、三线摆，再到扭摆法。落体法测量物体的转动惯量具有简便性， 常用于中小型如齿轮、涡轮、活塞等物体转动惯量的测量，但落体法在测量过程中受阻尼影 响较大，导致测量精度相对较低。复摆法相对来说，测量精度有所提高，测量环节也不复杂， 结构简单，操作方便，但是比较适合测量长径比较大的物体。线摆法由于成本低、易于实现， 并且受阻尼的影响比较小，在生产实际中得到了广泛的应用，对于质量较小物体的转动惯 量测量，测量过程具有简便性，测量精度也可以达到要求，但是在测量过程中，往往由于被 测物体在转动过程中会稍微扭动，造成摆动周期准确测定有困难。另外，悬摆悬线如果受到 很大的载荷作用，可能由于刚度不足，悬线便有可能伸长变形，使测量误差增大，所以该测 量方法对悬线的刚度、长度和悬挂位置有一定的要求，并且对于测量大质量的物体转动惯 量时，悬线存在吊装不安全等问题。扭摆法的测试精度最高，装夹方便，误差可小于1%，其 误差主要来自摩擦阻力和空气阻力，并且可以通过改进结构提高测试精度，现有技术中一 般采用单扭杆测量装置或单双扭杆切换测量装置；采用单扭杆来实现对转动惯量的测量， 对于测量的范围有一定的限制；而采用单双扭杆的切换机构测量转动惯量，相比于单扭杆 测量装置，虽然在一定程度上提高了测量范围，但是提高的范围幅度有限，测量精度低，不 能满足需求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提出一种三扭杆转动惯量测量装置，解决现有技术存在的测量 精度低的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明的三扭杆转动惯量测量装置包括机架、吊框机构、第一扭 杆、第二扭杆、第三扭杆、拉紧机构、光电传感器和支撑套；
[0005] 所述吊框机构上端通过上连接轴与所述机架顶部固定连接，下端通过下连接轴与 所述机架中部固定连接；所述拉紧机构设置在所述机架上端，所述第一扭杆上端通过上夹 紧块与所述拉紧机构固定连接，下端通过下夹紧块与所述下连接轴固定连接；所述支撑套 上端与所述机架中部固定连接，下端与所述机架底部固定连接；所述第二扭杆和第三扭杆 在整体设置在支撑套内部，第二扭杆上端通过上夹紧块与所述下连接轴固定连接，所述第 二扭杆和第三扭杆连接处通过可动插销A实现在支撑套上的固定和脱开，所述第三扭杆下 端通过可动插销B实现在支撑套上的固定和脱开；
[0006] 所述光电传感器设置固定在所述机架中部，检测吊框机构的摆角。
[0007] 所述拉紧机构、上连接轴、吊框机构、下连接轴和支撑套同轴。
[0008] 所述测量装置还包括保护装置，所述保护装置螺纹筒、螺杆、安装螺母、手柄A和V 型滑块，所述螺纹筒与所述螺杆形成螺纹副，螺杆一端与所述手柄A连接，另一端与所述V 型滑块连接；两个保护装置相对设置在吊框机构两侧，通过安装螺母固定在所述机架上。
[0009] 所述测量装置还包括解脱释放机构，所述解脱释放机构包括固定板、限位块、直线 导轨、滑块、轴承B和手柄B ;所述直线导轨固定在所述固定板上，滑块与直线导轨形成滑动 副，所述直线导轨一端设置有限位块，所述滑块上远离滑块的一端设置有轴承B，所述手柄 B固定在所述滑块上，所述固定板固定在所述机架中部，通过手柄B带动滑块沿直线导轨滑 动，进而实现轴承B与吊框机构的锁紧或松开。
[0010] 所述滑块滑动方向与吊框机构转动方向成90°。
[0011] 所述拉紧机构包括圆柱筒和螺纹帽，所述圆柱筒底端与所述机架顶部固定连接， 圆柱筒设置有外螺纹，所述圆柱筒和螺纹帽形成螺纹副，所述第一扭杆与所述螺纹帽通过 上夹紧块固定连接。
[0012] 所述吊框机构内还包括夹具和压紧盘，所述夹具位于所述吊框机构底部，通过压 紧盘实现试件在所述夹具上的定位。
[0013] 所述上连接轴上端通过轴承A与机架顶部连接，下端通过螺钉与所述吊框机构固 定连接；所述下连接轴上端通过螺钉与所述吊框机构固定连接，下端通过轴承A与机架中 部连接。
[0014] 所述第一扭杆、第二扭杆和第三扭杆满足以下关系：
[0015]
[0016]
[0017] 其中=D1为第一扭杆的直径，D 2为第二扭杆的直径，D 3为第三扭杆的直径，L i为第 一扭杆的作用长度，L2为第二扭杆的作用长度，L 3为第三扭杆的作用长度；在设计双扭杆转 动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯 量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为 T\~T2，其中，T1ST213
[0018] 所述第一扭杆、第二扭杆和第三扭杆满足以下关系：
[0019]
[0020]
[0021] 其中=D1为第一扭杆的直径，D 2为第二扭杆的直径，D 3为第三扭杆的直径，L i为第 一扭杆的作用长度，L2为第二扭杆的作用长度，L 3为第三扭杆的作用长度；在设计双扭杆转 动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯 量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为 T\~T2，其中，T1ST213
[0022] 本发明的有益效果为：本发明的三扭杆转动惯量测量装置采用可动插销进行三扭 杆的切换，当可动插销A和可动插销B同时拔下时，第三扭杆下端没有约束，只有第一扭杆 工作；可动插销A拔下可动插销B插上时，第二扭杆和第三扭杆串联，再与第一扭杆并联工 作；可动插销A和可动插销B同时插上时，第一扭杆和第二扭杆并联工作。从而一台设备可 以实现三台设备的功能，极大地降低了成本，而且大大的提高了转动惯量的测量范围，提高 测量精度，方便地解决了单双扭杆存在的问题。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的三扭杆转动惯量测量装置试件横向放置时结构示意图；
[0024] 图2为本发明的三扭杆转动惯量测量装置试件纵向放置时结构示意图；
[0025] 图3为本发明的三扭杆转动惯量测量装置中的保护装置结构示意图；
[0026] 图4为本发明的三扭杆转动惯量测量装置中的解脱释放机构示意图；
[0027] 其中：1、上夹紧块，2、拉紧机构，201、圆柱筒，202、螺纹帽，3、第一扭杆，4、下夹紧 块，5、轴承A，6、上连接轴，7、吊框机构，8、保护装置，801、V型滑块，802、螺杆，803、螺纹筒， 804、安装螺母，805、手柄A，9、压紧盘，10、试件，11、夹具，12、下连接轴，13、解脱释放机构， 1301、轴承B，1302、手柄B，1303、滑块，1304、直线导轨，1305、限位块，1306、固定板，14、第 二扭杆，15、可动插销A，16、第三扭杆，17、支撑套，18、可动插销B，19、机架，20、光电传感 器。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0029] 参见附图1和附图2,本发明的三扭杆转动惯量测量装置包括机架19、吊框机构7、 第一扭杆3、第二扭杆14、第三扭杆16、拉紧机构2、光电传感器20和支撑套17 ;
[0030] 所述吊框机构7上端通过上连接轴6与所述机架19顶部固定连接，下端通过下连 接轴12与所述机架19中部固定连接；所述拉紧机构2设置在所述机架19上端，所述第一 扭杆3上端通过上夹紧块1与所述拉紧机构2固定连接，下端通过下夹紧块4与所述下连 接轴12固定连接；所述支撑套17上端与所述机架19中部固定连接，下端与所述机架19底 部固定连接；所述第二扭杆14和第三扭杆16在整体设置在支撑套17内部，第二扭杆14上 端通过上夹紧块1与所述下连接轴12固定连接，所述第二扭杆14和第三扭杆16连接处通 过可动插销A15实现在支撑套17上的固定和脱开，所述第三扭杆16下端通过可动插销B18 实现在支撑套17上的固定和脱开；
[0031] 所述光电传感器20设置固定在所述机架19中部，检测吊框机构7的摆角。
[0032] 所述拉紧机构2、上连接轴6、吊框机构7、下连接轴12和支撑套17同轴。
[0033] 参见附图3,所述测量装置还包括保护装置8,所述保护装置8螺纹筒803、螺杆 802、安装螺母804、手柄A805和V型滑块1303801，所述螺纹筒803与所述螺杆802形成螺 纹副，螺杆802 -端与所述手柄A805连接，另一端与所述V型滑块1303801连接；两个保护 装置8