專利名稱：零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量設(shè)備，特別是一種用于汽車零部件及整車、衛(wèi)星與飛 船等航天器零部件與整機(jī)特性測(cè)試、航空武器類產(chǎn)品的質(zhì)量特性測(cè)試的測(cè)試設(shè) 備及其測(cè)試方法。
技術(shù)背景質(zhì)量特性是航天、航空及汽車零部件、整機(jī)等生產(chǎn)制造、測(cè)試及在軌運(yùn)行 過程中的重要參數(shù)，隨著航空航天及汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，質(zhì)量特性的測(cè)試過 程要求既要提高測(cè)試精度又能夠減少裝卡過程，以提高測(cè)試效率和安全性。質(zhì)量特性包括質(zhì)量、質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，目前國(guó)、內(nèi)外質(zhì)量特性測(cè)試設(shè)備從功能上分為四類(1)質(zhì)量測(cè)試設(shè)備；(2)質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)試設(shè)備，如湖北孝感 測(cè)試儀器廠生產(chǎn)的三點(diǎn)稱重法的質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量臺(tái)，美國(guó)空間電子(space electronics)生產(chǎn)的質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量臺(tái)等；(3)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備，如西北工 業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)利用機(jī)械軸承生產(chǎn)的測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的扭擺臺(tái)，航空一集 團(tuán)304所研制的使用氣浮軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量扭擺臺(tái)，德國(guó)申克公司、美國(guó)空 間電子生產(chǎn)的氣浮軸承轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量扭擺臺(tái)等；(4)質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備， 如美國(guó)空間電子生產(chǎn)的氣浮球軸承質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試設(shè)備。目前測(cè)試質(zhì)量特性的三個(gè)參數(shù)，最少需要上述4種設(shè)備中的兩種。以(2)、 (3)兩類設(shè)備組合測(cè)量來(lái)說，首先以設(shè)備(2)測(cè)試質(zhì)量和Y、 Z軸坐標(biāo)平面 質(zhì)心，然后通過吊裝將被測(cè)件置于設(shè)備(3)上，測(cè)量X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在此過 程中需要將被測(cè)件在兩種設(shè)備間進(jìn)行轉(zhuǎn)移；測(cè)量X軸坐標(biāo)質(zhì)心及Y軸和Z軸轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量時(shí)，需要多次將被測(cè)件在兩臺(tái)設(shè)備之間轉(zhuǎn)移，并更換被測(cè)件與設(shè)備之間 的安裝工裝。因此測(cè)量過程中，需要對(duì)被測(cè)件進(jìn)行多次裝拆和轉(zhuǎn)換設(shè)備，測(cè)試 過程復(fù)雜，周期長(zhǎng)，效率低，測(cè)試過程中精度一致性容易受到多次裝拆的影響
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 測(cè)量精度高的集測(cè)試質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量于一身的質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備 及相應(yīng)的測(cè)試方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，包括底座、 扭擺臺(tái)、質(zhì)心臺(tái)及測(cè)量?jī)x；扭擺臺(tái)包括扭擺下盤、扭擺上盤、扭簧組件及扭擺 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，質(zhì)心臺(tái)包括支撐框、質(zhì)心盤、球頭支撐、稱重傳感器組件及轉(zhuǎn)換機(jī) 構(gòu)，測(cè)量?jī)x包括質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量?jī)x和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x；扭擺下盤通過螺栓固定 于底座上，扭擺上盤通過扭簧組件與扭擺下盤連接，扭簧組件位于扭擺下盤和 扭擺上盤的中心位置，扭擺下盤和扭擺上盤的邊緣通過螺栓固定連接，當(dāng)松開 扭擺下盤和扭擺上盤之間的螺栓時(shí)，在扭擺下盤的進(jìn)氣孔注入壓縮空氣，使扭 擺下盤和扭擺上盤之間形成氣墊，扭擺上盤處于氣浮狀態(tài)，在扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和 扭簧組件的共同作用下，扭擺上盤往復(fù)扭擺，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x根據(jù)扭擺上盤的 扭擺周期測(cè)量^皮測(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；支撐框固定于扭擺上盤的外圓周上，質(zhì)心盤通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)固定于支撐框上，質(zhì)心盤用于安裝被測(cè)物，稱重傳感器組件布置 于扭擺上盤的表面，通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)改變質(zhì)心盤與支撐框的相對(duì)位置，當(dāng)質(zhì)心盤 與轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)分離時(shí)，質(zhì)心盤及被測(cè)物的重量將由稱重傳感器組件承擔(dān)，質(zhì)量、 質(zhì)心測(cè)量?jī)x根據(jù)稱重傳感器組件的值測(cè)量被測(cè)物的質(zhì)量和質(zhì)心。所述的扭簧組件包括弧形板、簧片和扇形板，弧形板與扭擺上盤固定連接， 扇形板與扭擺下盤固定連接，兩個(gè)簧片以十字交叉形分別與扇形板和弧形板固 定連接。所述的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括法蘭座、頂升螺栓、止推軸承、頂升塊和壓緊螺栓； 法蘭座固定于支承框，頂升螺栓與法蘭座通過螺故旋合，止推軸承置于頂升螺 栓的止口與法蘭座的內(nèi)孔之間，頂升塊置于止推軸承上圈表面，并在四周有導(dǎo) 向凸臺(tái)與法蘭座內(nèi)孔導(dǎo)向凹槽配合，壓緊螺栓通過頂升螺栓與質(zhì)心盤螺紋旋合。所述的扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)氣缸、上盤推動(dòng)塊和霍爾傳感器，上盤推動(dòng)塊與扭擺上盤固定連接，驅(qū)動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)上盤推動(dòng)塊，由上盤推動(dòng)塊帶動(dòng)扭擺上 盤往復(fù)擺動(dòng)，霍爾傳感器用于測(cè)量扭擺上盤往復(fù)擺動(dòng)的周期。所述的稱重傳感器組件有三個(gè)，且均勻分布在與質(zhì)心盤同心的扭擺上盤的圓周上，三個(gè)稱重傳感器組件相互之間夾角為120度。所述的扭擺下盤的側(cè)面留有注入壓縮空氣的進(jìn)氣口 ，扭轉(zhuǎn)下盤與扭擺上盤 接觸的表面上安裝有節(jié)流器，壓縮空氣通過進(jìn)氣口進(jìn)入氣路密封盤的氣道中， 并均勻通過節(jié)流器進(jìn)入扭擺上盤與扭擺下盤之間形成氣墊。 零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法，步驟如下(1 )將被測(cè)件及其工裝與質(zhì)心盤安裝面固定連接，安裝過程中應(yīng)使得被測(cè) 件工裝與質(zhì)心盤安裝面中心孔同軸；(2)松開壓緊螺栓，降下頂升螺栓，質(zhì)心盤承載的被測(cè)件重量通過三個(gè)球 頭支撐全部落在三個(gè)稱重傳感器組件上，質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量?jī)x讀出三組傳感器讀 數(shù)，計(jì)算出被測(cè)件的質(zhì)量和質(zhì)心；(3 )升起頂升螺栓，使質(zhì)心盤承載的被測(cè)件重量由轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的頂升塊承擔(dān)， 將壓緊螺栓與質(zhì)心盤固定連接， <緣心盤、支撐框與扭擺上盤固定為一體；(4) 拆下扭擺上盤與扭擺下盤之間的連接螺栓，在扭擺下盤中進(jìn)氣口通入 壓縮空氣，使扭擺上盤浮起，以驅(qū)動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)與扭擺上盤固連的上盤推動(dòng)塊， 扭擺上盤在扭簧組件作用下往復(fù)擺動(dòng)；(5) 霍爾傳感器磁感應(yīng)上盤推動(dòng)塊，測(cè)量到扭擺上盤的擺動(dòng)周期，通過轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x計(jì)算出扭擺上盤及被測(cè)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；(6) 停止通入壓縮空氣，用連接螺栓固定扭擺上盤及扭擺下盤，測(cè)量完成。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1 )將質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組合在一起，能 夠在同 一 臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)質(zhì)量特性參數(shù)的測(cè)量，克服了現(xiàn)有測(cè)量方法將被 測(cè)件在兩種測(cè)試設(shè)備轉(zhuǎn)移及兩臺(tái)設(shè)備之間定位不同引起的測(cè)試精度誤差，測(cè)試 過程筒單，提高了測(cè)量精度，減少了測(cè)量過程中因裝拆可能產(chǎn)生的不安全因素；
(2) 扭擺上盤與扭擺下盤之間通過扭簧組件連接，扭簧組件釆用空間十字 交叉型結(jié)構(gòu)，扭簧組件的弧形板與扭擺上盤連接，扇形板與扭擺下盤連接，安 裝時(shí)扭簧組件的中心與扭擺上盤及扭擺下盤中心孔同軸，測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，以 小角度扭擺，扭簧組件中心孔的位移非常小，可以看作是圍繞中心孔扭擺，因 此，扭簧組件既起到扭簧作用，又起到中心定位作用，克服了現(xiàn)有技術(shù)還需增 加徑向球軸承或徑向氣浮軸承進(jìn)行中心定位的結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，易于實(shí)現(xiàn)， 且減少了摩擦阻尼環(huán)節(jié)，提高了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量精度；(3) 質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，采用螺旋升降，止推軸承 支承，頂升塊導(dǎo)向僅做上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換過程力矩小，操作方便快捷，僅 需對(duì)頂升螺栓進(jìn)行小于90度旋轉(zhuǎn)，即可使轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)支承與質(zhì)心盤接觸或分離， 實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量的轉(zhuǎn)換；(4) 在頂升螺栓頂起頂升塊時(shí)，以頂升塊支承質(zhì)心盤及被測(cè)件的大部分重 量，稱重傳感器仍然支承質(zhì)心盤的剩余重量，克服了稱重傳感器與質(zhì)心盤完全 脫離會(huì)引起零位重復(fù)性誤差，提高了質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量的重復(fù)精度。


圖1為本發(fā)明一體化設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成原理圖； 圖2為本發(fā)明 一體化設(shè)備中轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的組成原理圖； 圖3為本發(fā)明一體化設(shè)備中扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成原理圖； 圖4為本發(fā)明 一體化設(shè)備中扭簧組件的組成原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明包括一個(gè)底座1 ，扭擺下盤2與底 座1的上表面通過螺栓固定連接，底座1底部通過地腳螺栓與地基固定，地基 固定前，以水平儀測(cè)量底座水平度，保證底座上表面水平度在0.01/1 m范圍內(nèi)， 然后固定底座與地腳螺栓。扭擺下盤2側(cè)面有進(jìn)氣孔，在拆掉螺栓3后，將壓 縮空氣引入氣路密封盤14的氣道中，通過氣道將壓縮空氣分別送入扭擺上盤9 的24個(gè)氣孔，扭擺下盤氣孔中裝有孔徑為0.25mm節(jié)流器13，將壓縮空氣通入扭擺上盤9與扭擺下盤2之間的氣浮面，即可在扭擺上盤9與扭擺下盤2之 間形成摩擦阻尼極小的氣墊，將扭擺上盤9浮起，其承載能力與壓縮空氣壓力、 氣浮面面積、節(jié)流器孔徑等相關(guān)。扭擺上盤9與扭擺下盤2之間以扭簧組件12相連，扭簧組件12的弧形板 23與扭擺上盤9固定連接，扇形板25與扭擺下盤2固定連接，兩個(gè)簧片24 以十字交叉形分別與扇形板25和弧形板23固定連接，在裝配過程中以工藝軸 保證扭簧組件12中心孔與扭擺上盤9及扭擺下盤2中心孔同軸。扭擺上盤9 浮起后，以小的角度擺動(dòng)，扭簧組件12中心位置的變形非常小，可以認(rèn)為其 中心不變，即扭擺上盤9繞中心軸線擺動(dòng)。扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)氣缸20固定安裝在扭擺下盤2圓周的側(cè)壁上，上盤推 動(dòng)塊21安裝固定在扭擺上盤9的圓周側(cè)壁上，霍爾傳感器22與驅(qū)動(dòng)氣缸19 同向安裝在扭擺下盤2圓周側(cè)壁上。當(dāng)扭擺上盤9在壓縮空氣作用下浮起后， 驅(qū)動(dòng)氣缸20推動(dòng)上盤推動(dòng)塊21離開平衡位置一個(gè)小的角度，然后驅(qū)動(dòng)氣缸20 迅速釋放，扭擺上盤9在扭簧組件12作用下，圍繞平銜M立置往復(fù)扭擺，安裝 在上盤推動(dòng)塊21另一側(cè)的霍爾傳感器22能夠感應(yīng)到上盤推動(dòng)塊21的靠近與 離開，通過轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x10便能夠得到扭擺上盤9的往復(fù)扭擺周期，結(jié)合 扭簧組件12確定的扭擺剛度常數(shù)計(jì)算出被測(cè)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。質(zhì)心盤5在裝配時(shí)以同軸導(dǎo)向柱組件6保證其與扭擺上盤9的同軸度，使 測(cè)量質(zhì)量、質(zhì)心和測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量具有同樣的軸線基準(zhǔn)。三個(gè)稱重傳感器組件8按120度均布于扭擺上盤9圓周上，三個(gè)支撐框4 按120度均布于扭擺上盤9外圓周上，支撐框4與稱重傳感器8夾角為60度, 三組轉(zhuǎn)換^L構(gòu)11分別通過法蘭座15固定在支撐框4上。在非測(cè)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 測(cè)量狀態(tài)，頂升螺栓15旋緊，頂升螺栓15推動(dòng)止推軸承17和頂升塊18支撐 質(zhì)心盤5及被測(cè)件的大部分重量，既保護(hù)稱重傳感器組件8，又使稱重傳感器 8不恢復(fù)零位，提高傳感器的重復(fù)精度，同時(shí)將壓緊螺栓19與質(zhì)心盤5擰緊， 4吏質(zhì)心盤5、支撐框4與扭擺上盤9固定為一體。在測(cè)量質(zhì)量、質(zhì)心狀態(tài)時(shí)，
頂升螺栓15松開，止推軸承17和頂升塊18下降，質(zhì)心盤5和被測(cè)件的全部 重量由三組稱重傳感器組件8承擔(dān)，測(cè)得被測(cè)件的質(zhì)量和質(zhì)心。在測(cè)量質(zhì)量、 質(zhì)心與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間轉(zhuǎn)換時(shí)，均需將頂升螺栓15松開或旋緊，止推軸承17與 頂升塊18隨著頂升螺栓15下降或上升，在導(dǎo)向槽作用下，頂升塊18僅做直 線下降或上升，避免了頂升塊18與質(zhì)心盤5之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，止推軸承17上、 下圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了頂升螺栓15與頂升塊18之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，減小了頂 升螺栓15旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。 本發(fā)明的測(cè)量過程如下(1 )將被測(cè)件及其工裝與質(zhì)心盤5安裝面固定連接，安裝過程中要保證被 測(cè)件工裝與質(zhì)心盤5安裝面中心孔同軸；(2)松開三組壓緊螺栓19,降下頂升螺栓15，質(zhì)心盤5承載的被測(cè)件重 量全部落在三組傳感器8上，讀出三組傳感器讀數(shù)P1、 P2、 P3,計(jì)算出被測(cè) 件的質(zhì)量(m)、質(zhì)心(Yc、 Zc)，方法見下文；(3 )升起頂升螺栓15使質(zhì)心盤5承載的被測(cè)件重量大部分由轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)11 承擔(dān)，將壓緊螺栓19與質(zhì)心盤5固定連接，使質(zhì)心盤5、支撐框4與扭擺上盤 9固定為一體；(4) 拆下扭擺上盤9與扭擺下盤2的連接螺栓3，在扭擺下盤2中通入壓 縮氣體，使扭擺上盤9浮起；(5) 以驅(qū)動(dòng)氣釭20驅(qū)動(dòng)與扭擺上盤9固連的上盤推動(dòng)塊21,驅(qū)動(dòng)氣缸 20迅速釋放，扭擺上盤9在扭簧組件12作用下往復(fù)擺動(dòng)；(6 )霍爾傳感器22磁感應(yīng)上盤推動(dòng)塊21,測(cè)量到扭擺上盤9的擺動(dòng)周期， 以公式計(jì)算出扭擺上盤9及被測(cè)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，計(jì)算方法見下文；(7)壓縮空氣停止，用連接螺栓3固定扭擺上盤8及扭擺下盤2，測(cè)量完成。本發(fā)明的質(zhì)量、質(zhì)心及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法如下質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量原理為三 點(diǎn)稱重法，三組稱重傳感器均布于與質(zhì)心盤同心，半徑為R的圓周上，互相之
間夾角為120。，測(cè)量時(shí)可以讀出三組傳感器的讀數(shù)P"!、 P2、 P3,則被測(cè)件的 質(zhì)量m、測(cè)量平面質(zhì)心坐標(biāo)Yc、 Zc分別為。<formula>formula see original document page 11</formula>轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法為扭擺法測(cè)周期，通過周期值與扭擺剛度為固定值，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與周期之間存在關(guān)系<formula>formula see original document page 11</formula>根據(jù)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的相加特性，則總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為扭擺臺(tái)自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量lo 與被測(cè)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量h之和，<formula>formula see original document page 11</formula> 其中T、 To分別為扭擺臺(tái)安裝被測(cè)件后的扭擺周期和空載時(shí)的扭擺周期， 單位為s;lo、卜分別為扭擺臺(tái)空載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和被測(cè)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單kg m2;K為扭擺臺(tái)扭簧角剛度，單位為N . m/rad;入為扭擺剛度常數(shù)，；u^(i-p),4丌s為阻尼比，本發(fā)明使用的氣浮軸承阻尼比非常小，可忽略，因此，義=^,單位為N . m。使用本發(fā)明對(duì)被測(cè)件進(jìn)行質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量前，先以質(zhì)量、 質(zhì)心標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行標(biāo)定，得到三個(gè)稱重傳感器的測(cè)量校準(zhǔn)系數(shù)和系統(tǒng)誤差。以 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子進(jìn)行標(biāo)定，利用已知的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值反求出扭擺臺(tái)的 扭擺剛度常數(shù)入，即可進(jìn)行其它被測(cè)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量。本發(fā)明說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1、零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，其特征在于包括底座(1)、扭擺臺(tái)、質(zhì)心臺(tái)及測(cè)量?jī)x；扭擺臺(tái)包括扭擺下盤(2)、扭擺上盤(9)、扭簧組件(12)及扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，質(zhì)心臺(tái)包括支撐框(4)、質(zhì)心盤(5)、球頭支撐(7)、稱重傳感器組件(8)及轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(11)，測(cè)量?jī)x包括質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量?jī)x和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x；扭擺下盤(2)通過螺栓固定于底座(1)上，扭擺上盤(9)通過扭簧組件(12)與扭擺下盤(2)連接，扭簧組件(12)位于扭擺下盤(2)和扭擺上盤(9)的中心位置，扭擺下盤(2)和扭擺上盤(9)的邊緣通過螺栓固定連接，當(dāng)松開扭擺下盤(2)和扭擺上盤(9)之間的螺栓時(shí)，在扭擺下盤(2)的進(jìn)氣孔注入壓縮空氣，使扭擺下盤(2)和扭擺上盤(9)之間形成氣墊，扭擺上盤(9)處于氣浮狀態(tài)，在扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和扭簧組件(12)的共同作用下，扭擺上盤(9)往復(fù)扭擺，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x根據(jù)扭擺上盤(9)的扭擺周期測(cè)量被測(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；支撐框(4)固定于扭擺上盤(9)的外圓周上，質(zhì)心盤(5)通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(11)固定于支撐框(4)上，質(zhì)心盤(5)用于安裝被測(cè)物，稱重傳感器組件(8)布置于扭擺上盤(9)的表面，通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(11)改變質(zhì)心盤(5)與支撐框(4)的相對(duì)位置，當(dāng)質(zhì)心盤(5)與轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(11)分離時(shí)，質(zhì)心盤(5)及被測(cè)物的重量將由稱重傳感器組件(8)承擔(dān)，質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量?jī)x根據(jù)稱重傳感器組件(8)的值測(cè)量被測(cè)物的質(zhì)量和質(zhì)心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，其特征在于 所述的扭簧組件(12)包括弧形板(23)、簧片(24)和扇形板(25),弧形板(23)與扭擺上盤(9)固定連接，扇形板(25)與扭擺下盤(2)固定連接， 兩個(gè)簧片(24)以十字交叉形分別與扇形板(25)和弧形板(23)固定連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，其特征在于 所述的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(11)包括法蘭座(16)、頂升螺栓(15)、止推軸承(17)、 頂升塊(18)和壓緊螺栓(19);法蘭座(16)固定于支承框(4)，頂升螺栓(15)與法蘭座(16)通過螺紋旋合，止推軸承(17)置于頂升螺栓(15)的止口與法蘭座(16)的內(nèi)孔之間，頂升塊(18)置于止推軸承(17)上圈表面， 并在四周有導(dǎo)向凸臺(tái)與法蘭座(16)內(nèi)孔導(dǎo)向凹槽配合，壓緊螺栓(19)通過 頂升螺栓(15)與質(zhì)心盤(5)螺紋旋合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，其特征在于 所述的扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)氣缸(20)、上盤推動(dòng)塊(21 )和霍爾傳感器(22), 上盤推動(dòng)塊(21 )與扭擺上盤(9)固定連接，驅(qū)動(dòng)氣缸(20)驅(qū)動(dòng)上盤推動(dòng) 塊(21)，由上盤推動(dòng)塊(21)帶動(dòng)扭—擺上盤(9)往復(fù)擺動(dòng)，霍爾傳感器(22) 用于測(cè)量扭擺上盤(9)往復(fù)擺動(dòng)的周期。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，其特征在于 所述的稱重傳感器組件(8)有三個(gè)，且均勻分布在與質(zhì)心盤(5)同心的扭擺 上盤(9)的圓周上，三個(gè)稱重傳感器組件(8)相互之間夾角為120度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，其特征在于 所述的扭擺下盤(2)的側(cè)面留有注入壓縮空氣的進(jìn)氣口，扭轉(zhuǎn)下盤(2)與扭 擺上盤(9)接觸的表面上安裝有節(jié)流器(13),壓縮空氣通過進(jìn)氣口進(jìn)入氣路 密封盤(14)的氣道中，并均勻通過節(jié)流器(13)進(jìn)入扭擺上盤(9)與扭擺 下盤(2)之間形成氣墊。
7、 零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法，其特征在于步驟如下(1) 將被測(cè)件及其工裝與質(zhì)心盤(5)安裝面固定連接，安裝過程中應(yīng)使 得被測(cè)件工裝與質(zhì)心盤(5)安裝面中心孔同軸；(2) 松開壓緊螺栓(19),降下頂升螺栓(15)，質(zhì)心盤(5)承載的被測(cè) 件重量通過三個(gè)球頭支撐(7)全部落在三個(gè)稱重傳感器組件(8)上，質(zhì)量、 質(zhì)心測(cè)量?jī)x讀出三組傳感器讀數(shù)，計(jì)算出被測(cè)件的質(zhì)量和質(zhì)心；(3) 升起頂升螺栓(15)，使質(zhì)心盤(5)承載的被測(cè)件重量由轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) (11)的頂升塊(18)承擔(dān)，將壓緊螺栓(19)與質(zhì)心盤(5)固定連接，使質(zhì)心盤(5)、支撐框(4)與扭擺上盤(9)固定為一體；(4) 拆下扭擺上盤(9)與扭擺下盤(2)之間的連接螺栓，在扭擺下盤(2)中進(jìn)氣口通入壓縮空氣，使扭擺上盤(9)浮起，以驅(qū)動(dòng)氣缸(20)驅(qū)動(dòng) 與扭擺上盤(9)固連的上盤推動(dòng)塊(21 )，扭擺上盤(9)在扭簧組件(12) 作用下往復(fù)擺動(dòng)；(5) 霍爾傳感器(22)磁感應(yīng)上盤推動(dòng)塊(21 )，測(cè)量到扭擺上盤(9) 的擺動(dòng)周期，通過轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x計(jì)算出扭擺上盤(9)及被測(cè)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;(6) 停止通入壓縮空氣，用連接螺栓固定扭擺上盤(9)及扭擺下盤(2), 測(cè)量完成。
全文摘要
零部件質(zhì)量特性一體化測(cè)試設(shè)備，扭擺下盤固定于底座，扭擺上盤通過扭簧組件與扭擺下盤連接，扭擺下盤和扭擺上盤通過螺栓固定連接，松開螺栓時(shí)，在扭擺下盤的進(jìn)氣孔注入壓縮空氣，使扭擺下盤和扭擺上盤之間形成氣墊，扭擺上盤處于氣浮狀態(tài)，在扭擺驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和扭簧組件共同作用下往復(fù)扭擺，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量?jī)x根據(jù)扭擺上盤的扭擺周期測(cè)量被測(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。支撐框固定于扭擺上盤的外圓周，質(zhì)心盤經(jīng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)固定于支撐框，質(zhì)心盤上安裝被測(cè)物，稱重傳感器組件布置于扭擺上盤表面，通過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)可改變質(zhì)心盤與支撐框的相對(duì)位置，當(dāng)兩者分離時(shí)，質(zhì)心盤及被測(cè)物的重量由稱重傳感器組件承擔(dān)，質(zhì)量、質(zhì)心測(cè)量?jī)x根據(jù)傳感器組件的值測(cè)量被測(cè)物的質(zhì)量和質(zhì)心。
文檔編號(hào)G01G19/00GK101398339SQ20081022483
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者劉希忠, 宗文波, 晨 杜, 杜博遲, 王海峰, 董禮港, 勉 陳, 韓建超, 馬燕生 申請(qǐng)人:北京星達(dá)技術(shù)開發(fā)公司;北京衛(wèi)星制造廠