物體質心位置測量裝置與方法
2023-05-12 05:45:01
專利名稱:物體質心位置測量裝置與方法
技術領域:
本發明涉及機器或結構部件的靜態平衡的測試裝置與方法,進一步涉及物體質心位置的測定。
背景技術:
物體質心位置是機械設計中的一個重要物理參量,特別是對於複雜、不規則形狀的物體,其質心位置是很難依靠觀察來獲得,必須藉助測試手段,現有技術中的測試物體質心的手段比較複雜也比較不利於大部件的測量,因此,急需一種簡便的物體質心測量裝置和方法。發明內容
本發明提供了一種操作簡便的物體質心測量裝置和方法。對於質量超過500kg,外形尺寸超過1. 5m的大型動力設備有更加明顯的優勢。
本發明所採用的技術方案如下
物體質心位置測量裝置,包括水平懸空放置的圓盤;圓盤中心處有1個矩形通孔;位於矩形通孔內的,與矩形通孔外形相同的翻板,翻板對稱的兩個側面中心位置與對應的圓盤矩形通孔側面的中心位置鉸接,所述翻板可沿鉸接處相對於圓盤進行任意角度的翻轉,所述翻板用於盛放被測物體;位於圓盤外緣處、等距離分布且垂直於圓盤的3根吊索, 其中2條吊索的連線平行於翻板鉸接處的連線;與吊索另一端相連接的支架;位於每根吊索上的拉力傳感器。
所述矩形通孔外形優選正方形,所述翻板外形優選正方形。
作為進一步優選方案,還包括位於每根吊索上的繩索長度調節裝置。
在上述裝置上實現物體質心位置測量方法,定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索,其對應的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器,在圓盤上,三根繩索與圓盤的結點分別定義為第一結點、第二結點、第三結點,第二結點與第三結點連線平行於翻板鉸接處的連線,第二結點與第三結點連線的中點為坐標原點0,第二結點與點三結點的連線且指向第三結點方向為X軸方向,圓盤圓心距離X軸的距離定義為a,第一結點距離X軸的距離定義為b,第二結點或第三結點距離坐標原點的距離定義為c ;坐標原點0與第一結點連線且指向第一結點方向為Y軸方向,通過坐標原點0的垂直向上方向為Z軸方向,圓盤的質量定義為M,測量地點的重力加速度定義為g,翻板的旋轉角度定義為θ ;步驟包括
步驟一調整圓盤,使其保持水平;
步驟二調整翻板,確保θ =0;
步驟三將被測物體置於翻板上;
步驟四讀取此時第一拉力傳感器讀書Fn、第二拉力傳感器讀書F12、第三拉力傳感器讀書F13 ;
步驟五將翻板沿OY方向鉸接處旋轉θ ;
步驟六讀取此時第一拉力傳感器讀書F21、第二拉力傳感器讀書F22、第三拉力傳感器讀書F23 ;
測量結果設被測物體質心距離被測物體坐標原點在Χ、Υ、Ζ方向上的距離分別為X0、Y0、Z0,
權利要求
1.物體質心位置測量裝置,其特徵在於,包括水平懸空放置的圓盤;圓盤中心處有1 個矩形通孔;位於矩形通孔內的,與矩形通孔外形相同的翻板,翻板對稱的兩個側面中心位置與對應的圓盤矩形通孔側面的中心位置鉸接,所述翻板可沿鉸接處相對於圓盤進行任意角度的翻轉,所述翻板用於盛放被測物體;位於圓盤外緣處、等距離分布且垂直於圓盤的3 根吊索,其中2條吊索的連線平行於翻板鉸接處的連線;與吊索另一端相連接的支架;位於每根吊索上的拉力傳感器。
2.根據權利要求1所述物體質心位置測量裝置,其特徵在於,所述矩形通孔為正方形, 所述翻板外形為正方形。
3.根據權利要求1所述物體質心位置測量裝置,其特徵在於,還包括位於每根吊索上的繩索長度調節裝置。
4.根據權利要求3所述物體質心位置測量裝置,其特徵在於,所述矩形通孔為正方形, 所述翻板外形為正方形。
5.在權利要求1或2所述裝置上實現物體質心位置測量方法,定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索,其對應的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器,在圓盤上,三根繩索與圓盤的結點分別定義為第一結點、第二結點、 第三結點,第二結點與第三結點連線平行於翻板鉸接處的連線,第二結點與第三結點連線的中點為坐標原點0,第二結點與點三結點的連線且指向第三結點方向為X軸方向,圓盤圓心距離X軸的距離定義為a,第一結點距離X軸的距離定義為b,第二結點或第三結點距離坐標原點的距離定義為c ;坐標原點0與第一結點連線且指向第一結點方向為Y軸方向,通過坐標原點0的垂直向上方向為Z軸方向,圓盤的質量定義為M,測量地點的重力加速度定義為g,翻板的旋轉角度定義為θ ;其特徵在於,步驟包括步驟一調整圓盤,使其保持水平;步驟二調整翻板,確保θ = 0;步驟三將被測物體置於翻板上;步驟四讀取此時第一拉力傳感器讀書Fn、第二拉力傳感器讀書F12、第三拉力傳感器讀書F13 ;步驟五將翻板沿OY方向鉸接處旋轉θ ;步驟六讀取此時第一拉力傳感器讀書 ^、第二拉力傳感器讀書F22、第三拉力傳感器讀書F23 ;測量結果設被測物體質心距離被測物體坐標原點在X、Y、Z方向上的距離分別為\、 Y0、Z0,(Fn-FnTc 0 「 Fn+Fn+Fl3-Mg,v _ Fu*b-Mg*a 0 = Fn+Fu+Fl3-Mg,0 「 (F2l+F22+F23-Mgrsme。
6.在權利要求3或4所述裝置上實現物體質心位置測量方法,定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索,其對應的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器,在圓盤上,三根繩索與圓盤的結點分別定義為第一結點、第二結點、第三結點,第二結點與第三結點連線平行於翻板鉸接處的連線,第二結點與第三結點連線的中點為坐標原點0,第二結點與點三結點的連線且指向第三結點方向為X軸方向,圓盤圓心距離X軸的距離定義為a,第一結點距離X軸的距離定義為b,第二結點或第三結點距離坐標原點的距離定義為c ;坐標原點0與第一結點連線且指向第一結點方向為Y軸方向,通過坐標原點0的垂直向上方向為Z軸方向,圓盤的質量定義為M,測量地點的重力加速度定義為g,翻板的旋轉角度定義為θ ;其特徵在於,步驟包括步驟一在翻板上不放置任何物體,讀取此時第一拉力傳感器讀書Ftll、第二拉力傳感器讀書Ftl2、第三拉力傳感器讀書Ftl3,如果Ftll = F02 = Ftl3,則轉步驟三,否則轉步驟二 ; 步驟二 調整相應的繩索長度調節裝置; 步驟三調整翻板,確保θ = 0; 步驟四將被測物體置於翻板上;步驟五讀取此時第一拉力傳感器讀書Fn、第二拉力傳感器讀書F12、第三拉力傳感器讀書F13 ;步驟六將翻板沿鉸接處旋轉θ ;步驟七讀取此時第一拉力傳感器讀書 ^、第二拉力傳感器讀書F22、第三拉力傳感器讀書F23 ;測量結果設被測物體質心距離被測物體坐標原點在X、Y、Z方向上的距離分別為 X0、Y0、Z0,(Fn-FnTc 0 「 Fn+Fu+Fl3-Mg, γ _ Fv2^b-Mg趙a 0 = Fn+Fu+Fl3-Mg0 「 (F2l+F22+F23-Mgrsme。
全文摘要
本發明涉及機器或結構部件的靜態平衡的測試裝置與方法,進一步涉及物體質心位置的測定。本發明提供了一種操作簡便的物體質心測量裝置和方法。物體質心位置測量裝置,包括水平懸空放置的圓盤;圓盤中心處有1個矩形通孔;位於矩形通孔內的翻板;位於圓盤外緣處的3根吊索;與吊索另一端相連接的支架;位於每根吊索上的拉力傳感器。本發明原理簡單,易於控制,便於操作,適用大多數複雜的動力設備。
文檔編號G01M1/12GK102507091SQ20111037302
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者張俊紅, 張劍, 李志軍, 畢鳳榮, 邵康 申請人:天津大學