專(zhuān)利名稱(chēng)：重心測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量設(shè)備技術(shù)領(lǐng) 域，特別涉及一種重心測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
重心，是在重力場(chǎng)中，物體處于任何方位時(shí)其所有質(zhì)點(diǎn)的重力的合力都通過(guò)的那一點(diǎn)。因此，物體的重心是確定的，與物體的空間位置無(wú)關(guān)。無(wú)論在工程實(shí)際中，還是日常生活中，確定物體重心的位置都具有非常重要的意義。如下所述首先，重心的位置的確定有利于保持物體的平衡與穩(wěn)定。重心偏高的物體容易傾翻，狀態(tài)不穩(wěn)定，確定物體的重心位置后，可以將物體的重心靠近支撐點(diǎn)，以保持平穩(wěn)。比如，起吊重物時(shí)，吊鉤就應(yīng)位于被吊物體重心的正上方，以保證起吊過(guò)程中物體保持平穩(wěn)。其次，制造某些產(chǎn)品時(shí)，需要使重心位置滿(mǎn)足一定的條件，以保證產(chǎn)品的正常使用和使用的質(zhì)量。比如，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)剛體，如電機(jī)轉(zhuǎn)子、飛輪等旋轉(zhuǎn)部件，在設(shè)計(jì)、制造安裝時(shí)，要求該類(lèi)部件的重心應(yīng)盡量靠近轉(zhuǎn)軸，否則會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，甚至?xí)鹌茐?，影響機(jī)器壽命。而對(duì)于振動(dòng)打樁機(jī)、混凝土振搗器等又要求其轉(zhuǎn)動(dòng)部分重心偏離轉(zhuǎn)軸以得到預(yù)期的振動(dòng)。故重心確立對(duì)于該類(lèi)產(chǎn)品的合格檢驗(yàn)和故障檢測(cè)具有重要意義。此外，重心位置還是汽車(chē)類(lèi)產(chǎn)品的重要參數(shù)之一，對(duì)動(dòng)力性、制動(dòng)穩(wěn)定性、操縱穩(wěn)定性、舒適性、通過(guò)性(越野性)等均有重要影響，重心位置設(shè)計(jì)也是提高整車(chē)安全系數(shù)的一個(gè)重要方式。通常，規(guī)則而密度均勻的物體的重心即其幾何中心，根據(jù)物體的尺寸和形狀，能夠易于獲得物體的重心。但大部分物體會(huì)呈不規(guī)則的形狀，尤其是在工程中，大多是一些外形復(fù)雜或質(zhì)量分布不均的物體和設(shè)備，幾何中心計(jì)算重心的方式不再適用。針對(duì)該類(lèi)不規(guī)則或質(zhì)量分布不均勻的物體設(shè)備，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量重心位置，然而該種測(cè)量方法操作復(fù)雜，且受時(shí)間、空間的限制。有鑒于此，如何提供一種操作簡(jiǎn)單、適用性更廣的重心測(cè)量裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種重心測(cè)量裝置，該重心測(cè)量裝置能夠測(cè)量任意形狀物體的重心，不受質(zhì)量分布均勻性影響，且操作較為簡(jiǎn)單。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種重心測(cè)量裝置，包括支撐部件，用于水平支撐待測(cè)物于基體上，支撐部件上具有傳遞所述待測(cè)物重力至所述基體的N個(gè)支撐點(diǎn)，N彡3 ;壓力檢測(cè)元件，用于至少檢測(cè)N-I個(gè)所述支撐點(diǎn)處的壓力；升降裝置，所述升降裝置能夠在所述支撐部件上將支撐物的一端抬起而使所述待測(cè)物與水平面產(chǎn)生夾角。優(yōu)選地，所述支撐部件包括支撐平臺(tái)和彈性件，所述支撐平臺(tái)的底部設(shè)有所述彈性件，所述彈性件支撐于所述基體上，所述彈性件的設(shè)置位置為所述支撐點(diǎn)。優(yōu)選地，各所述支撐點(diǎn)處均設(shè)置所述壓力檢測(cè)元件。優(yōu)選地，所述升降裝置設(shè)置于所述支撐部件上。優(yōu)選地，所述升降裝置包括伸縮油缸，所述伸縮油缸縮回時(shí)，所述升降裝置的頂端低于或等于所述支撐平臺(tái)上表面的高度；所述伸縮油缸伸出且所述待測(cè)物的一端位于所述升降裝置的頂端時(shí)，所述升降裝置頂端的高度大于所述支撐平臺(tái)上表面的高度，以抬起所述待測(cè)物的一端。優(yōu)選地，所述升降裝置包括升降件和驅(qū)動(dòng)裝 置，所述升降件與所述支撐平臺(tái)鉸接， 鉸接軸線(xiàn)沿水平面延伸；所述升降件處于水平狀態(tài)時(shí)，所述升降件的最高高度低于或等于所述支撐平臺(tái)上表面的高度；所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述升降件由水平狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直狀態(tài)， 且所述待測(cè)物的一端位于所述升降件上時(shí)，所述升降件抬起所述待測(cè)物的一端。優(yōu)選地，所述支撐平臺(tái)為方形，所述支撐部件共設(shè)四個(gè)支撐點(diǎn)，四個(gè)所述支撐點(diǎn)分別位于所述支撐平臺(tái)的四角處，且四個(gè)所述支撐點(diǎn)連線(xiàn)為方形。優(yōu)選地，各所述支撐點(diǎn)處至少設(shè)置兩個(gè)所述壓力檢測(cè)元件。優(yōu)選地，所述支撐部件為地磅。該重心測(cè)量裝置通過(guò)支撐部件和壓力檢測(cè)元件即可獲得待測(cè)物在水平面上的重心位置，通過(guò)升降裝置抬起待測(cè)物后，根據(jù)待測(cè)物與水平面的夾角，建立力矩平衡方程又能夠獲得待測(cè)物在豎直方向的重心位置，則綜合可獲得待測(cè)物的重心位置。該裝置通過(guò)支撐部件、壓力檢測(cè)元件以及升降裝置即可確立待測(cè)物的重心位置，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的成本較低，操作便利，且適用范圍較廣，能夠測(cè)量任意形狀物體的重心，且不受物體質(zhì)量分布的影響。


圖I為本發(fā)明所提供重心測(cè)量裝置一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖中還示出待測(cè)物；圖2為圖I的俯視圖；圖3為圖I中重心測(cè)量裝置的升降裝置抬起待測(cè)物后的主視圖；圖4為圖I中重心測(cè)量裝置的俯視圖，該圖未示出待測(cè)物；圖5為圖2中重心測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)物前后重心位置的示意圖；圖6為圖2中重心測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)物左右重心位置的示意圖；圖7為圖2中重心測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)物上下重心位置的示意圖。圖1-7 中10待測(cè)物、21支撐平臺(tái)、22彈性件、231升降臺(tái)、232伸縮油缸
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心為提供一種重心測(cè)量裝置，該重心測(cè)量裝置能夠測(cè)量任意形狀物體的重心，不受質(zhì)量分布均勻性影響，且操作較為簡(jiǎn)單。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參考圖1-4，圖I為本發(fā)明所提供重心測(cè)量裝置一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖中還示出待測(cè)物；圖2為圖I的俯視圖；圖3為圖I中重心測(cè)量裝置抬起待測(cè)物后的主視圖；圖4為圖I中重心測(cè)量裝置的俯視圖，該圖未示出待測(cè)物。該實(shí)施例中的重心測(cè)量裝置，包括支撐部件、壓力檢測(cè)元件以及升降裝置。支撐部件用于水平支撐待測(cè)物10于基體上，即使得待測(cè)物10處于水平狀態(tài)，基體通常選擇為地面 ，也可以是其他能夠承受待測(cè)物10重力的平臺(tái)，待測(cè)物10可以是任意需要測(cè)量重心的物體，比如車(chē)輛、工程設(shè)備等，圖I中僅以矩形體為待測(cè)物10進(jìn)行示意說(shuō)明。支撐部件上具有傳遞待測(cè)物10重力至基體的N個(gè)支撐點(diǎn)，為保證穩(wěn)定支撐，要求 N > 3。圖I中，以地面為基體，支撐部件包括支撐平臺(tái)21和彈性件22，支撐平臺(tái)21為方形，四組彈性件22分別位于支撐平臺(tái)21的四角處，且彈性件22設(shè)于支撐平臺(tái)21的底部， 位于支撐平臺(tái)21和地面之間。待測(cè)物10置于支撐平臺(tái)21之上，顯然，該支撐部件供具有四個(gè)支撐點(diǎn)，即N = 4，四個(gè)支撐點(diǎn)分別為彈性件22的設(shè)置位置，由彈性件22傳遞待測(cè)物 10的重力。當(dāng)然，也可以不設(shè)置彈性件22，直接設(shè)置剛性支撐件也是可以的，鑒于彈性件22 的柔性屬性，能夠起到緩沖作用，使得待測(cè)物10能夠平緩地位于支撐平臺(tái)21上，避免沖擊。 可以想到，支撐部件也可以不包括支撐平臺(tái)21，直接設(shè)置豎直的支撐件也是可以的，當(dāng)然， 支撐平臺(tái)10的設(shè)置能夠更為穩(wěn)定地支撐待測(cè)物10，且能夠支撐任意形狀的待測(cè)物10，使得應(yīng)用范圍更廣。壓力檢測(cè)元件布置于支撐平臺(tái)21四個(gè)支撐點(diǎn)處，壓力檢測(cè)元件可以是壓力傳感器，布置于彈性件22上。升降裝置設(shè)置于支撐部件上，該實(shí)施例中的升降裝置包括升降臺(tái)231和伸縮油缸 232。將待測(cè)物10置于支撐平臺(tái)21上時(shí)，應(yīng)當(dāng)將待測(cè)物10的一端置于升降臺(tái)231的上方， 此時(shí)的伸縮油缸232處于縮回狀態(tài)。伸縮油缸232縮回時(shí)，使升降臺(tái)231的高度低于支撐平臺(tái)21上表面的高度，或者升降臺(tái)231的上表面與支撐平臺(tái)21的上表面平齊，如此設(shè)計(jì)，升降臺(tái)231不會(huì)對(duì)待測(cè)物10置放造成影響，待測(cè)物10易于處于水平狀態(tài)，并能夠簡(jiǎn)單地自水平狀態(tài)轉(zhuǎn)化為抬起狀態(tài)，且諸如車(chē)輛等待測(cè)物10可以不受限制地駛至支撐平臺(tái)21上。伸縮油缸232處于伸出狀態(tài)時(shí)，升降臺(tái)231凸出于支撐平臺(tái)21的表面，即升降臺(tái)231的高度高于支撐平臺(tái)21上表面的高度，由于待測(cè)物10的一端處于升降臺(tái)231上，則升降臺(tái)231在伸縮油缸232伸出時(shí)能夠?qū)⒋郎y(cè)物10的該端抬起，從而使待測(cè)物10與水平面產(chǎn)生夾角。此實(shí)施例為便于理解和描述，通過(guò)確立待測(cè)物10前后、左右、上下的重心位置以確立待測(cè)物10的重心位置，圖I中所示的a向、b向、c向即前后方向、左右方向、上下方向， 實(shí)際上，通過(guò)獲取重心在水平面上的兩個(gè)相互垂直方向上的位置，以及獲取重心在豎直方向上的位置，即可確立重心位置。假設(shè)支撐平臺(tái)21上四個(gè)支撐點(diǎn)的位置分別為A、B、C、D， 所受力分別為F4、F2、F3、Fi，待測(cè)物10四角支點(diǎn)分別為E、F、J、K，下面論述該重心測(cè)量裝置測(cè)量的過(guò)程(一 )前后重心位置的測(cè)量請(qǐng)參見(jiàn)圖5,圖5為圖2中重心測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)物10前后重心位置的示意圖。圖5中F12 = F^F2, F34 = F3+F4，假設(shè)待測(cè)物10重力為G，則可得G = F1+F2+F3+F4-G/，即去除支撐平臺(tái)21重力G'的影響，當(dāng)然，可以調(diào)節(jié)壓力檢測(cè)元件，使得未置放待測(cè)物10時(shí)，壓力檢測(cè)元件讀取的數(shù)值為零，則G = Fi+F2+F3+F4。
以B點(diǎn)為支點(diǎn)(或BD之間的任一點(diǎn)為支點(diǎn)),假設(shè)AB之間的距離為L(zhǎng)x,重心位置為0，選取待測(cè)物10的任一點(diǎn)，此實(shí)施例選取一角支點(diǎn)E，角支點(diǎn)E與BD的距離更易于獲取， 假設(shè)E距離BD的距離為L(zhǎng)1，待測(cè)物10的前后重心位置0距離E的距離為X。由力矩平衡原理可得F34 xLx =G x(x+ Li)則可得X= (F34 X Lx/G) -L1.........(I)其中，F(xiàn)34由壓力傳感器測(cè)量獲得，Lx為該四方形支撐平臺(tái)21上兩角之間的距離， 該實(shí)施例中，Lx即前后兩彈性件22上壓力傳感器之間的距離，為已知定值，L1可以在置放待測(cè)物10后通過(guò)測(cè)量工具直接測(cè)量獲得，比如通過(guò)卷尺測(cè)量。由此可知，通過(guò)式(I)可計(jì)算獲得待測(cè)物10前后的重心位置。計(jì)算過(guò)程中，也可以測(cè)量待測(cè)物10前后重心位置距離AC的距離為L(zhǎng)1，式(I)中的 F34相應(yīng)地更換為F12，此時(shí)，以AC上任一點(diǎn)為支點(diǎn)獲得力矩平衡方程式。( 二)左右重心位置的測(cè)量請(qǐng)參見(jiàn)圖6，圖6為圖2中重心測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)物10左右重心位置的示意圖。圖6 中 F24 = F2+F4, F13 = F^F3O以D點(diǎn)為支點(diǎn)(或BD之間的任一點(diǎn)為支點(diǎn))，假設(shè)BD之間的距離為L(zhǎng)y，選取待測(cè)物10的任一點(diǎn)，此實(shí)施例選取另一角支點(diǎn)F，角支點(diǎn)F與CD的距離更易于獲取，假設(shè)F距離 ⑶的距離為L(zhǎng)2，待測(cè)物10的前后重心位置0距離F的距離為y。則由力矩平衡原理可得F24XLy = GX (y+L2)則可得y = (F24 X Ly/G) -L2...........(2)同樣，F(xiàn)24由壓力傳感器測(cè)量獲得，Ly為該四方形支撐平臺(tái)21上兩角之間的距離， 該實(shí)施例中，Ly即左右兩彈性件22上壓力傳感器之間的距離，為已知定值，L2可以在置放待測(cè)物10后通過(guò)測(cè)量工具直接測(cè)量獲得，比如通過(guò)卷尺測(cè)量。由此可知，通過(guò)式(2)可計(jì)算獲得待測(cè)物10左右的重心位置。計(jì)算過(guò)程中，也可以測(cè)量待測(cè)物10左右重心位置距離AB的距離為L(zhǎng)1，式⑵中的 F24相應(yīng)地更換為F13，此時(shí)，以AB上任一點(diǎn)為支點(diǎn)獲得力矩平衡方程式。(三)上下重心位置的測(cè)量請(qǐng)參見(jiàn)圖7,圖7為圖2中重心測(cè)量裝置測(cè)量待測(cè)物10上下重心位置的示意圖。通過(guò)升降裝置將待測(cè)物10的一端抬起任意高度H，抬起后的待測(cè)物10與水平面具有夾角e，抬起后，壓力傳感器的檢測(cè)值發(fā)生變化，分別為F' 1,F/ 2、f' 3>f/ 4，則f' 12 =F/ 1+F/ 2,F/ 34 = F/ 3+F/ 4,5.G = F1+F2+F3+F4 = F/ 1+F/ 2+F/ 3+F/ 4。圖3中待測(cè)物10抬起后，其EF邊形成支撐邊，假設(shè)重心位置0和支撐邊的水平距離為X,，重心位置0距離待測(cè)物10底面的距離為z，仍選取點(diǎn)E，E距離BD的距離為U。則由力 矩平衡原理可得F' 34XLx = GX (X' +L1),其中，z*sin0+x/ /cos 0 = x,結(jié)合式(I),則整理可得:
權(quán)利要求
1.一種重心測(cè)量裝置，其特征在于，包括支撐部件，用于水平支撐待測(cè)物于基體上，支撐部件上具有傳遞所述待測(cè)物重力至所述基體的N個(gè)支撐點(diǎn)，NS 3 ；壓力檢測(cè)元件，用于至少檢測(cè)N-I個(gè)所述支撐點(diǎn)處的壓力；升降裝置，所述升降裝置能夠在所述支撐部件上將支撐物的一端抬起而使所述待測(cè)物與水平面產(chǎn)生夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，所述支撐部件包括支撐平臺(tái)和彈性件，所述支撐平臺(tái)的底部設(shè)有所述彈性件，所述彈性件支撐于所述基體上，所述彈性件的設(shè)置位置為所述支撐點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，各所述支撐點(diǎn)處均設(shè)置所述壓力檢測(cè)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，所述升降裝置設(shè)置于所述支撐部件上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，所述升降裝置包括伸縮油缸，所述伸縮油缸縮回時(shí)，所述升降裝置的頂端低于或等于所述支撐平臺(tái)上表面的高度；所述伸縮油缸伸出且所述待測(cè)物的一端位于所述升降裝置的頂端時(shí)，所述升降裝置頂端的高度大于所述支撐平臺(tái)上表面的高度，以抬起所述待測(cè)物的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，所述升降裝置包括升降件和驅(qū)動(dòng)裝置，所述升降件與所述支撐平臺(tái)鉸接，鉸接軸線(xiàn)沿水平面延伸；所述升降件處于水平狀態(tài)時(shí)，所述升降件的最高高度低于或等于所述支撐平臺(tái)上表面的高度；所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述升降件由水平狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直狀態(tài)，且所述待測(cè)物的一端位于所述升降件上時(shí)，所述升降件抬起所述待測(cè)物的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，所述支撐平臺(tái)為方形， 所述支撐部件共設(shè)四個(gè)支撐點(diǎn)，四個(gè)所述支撐點(diǎn)分別位于所述支撐平臺(tái)的四角處，且四個(gè)所述支撐點(diǎn)連線(xiàn)為方形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，各所述支撐點(diǎn)處至少設(shè)置兩個(gè)所述壓力檢測(cè)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重心測(cè)量裝置，其特征在于，所述支撐部件為地磅。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重心測(cè)量裝置，包括支撐部件和壓力檢測(cè)元件，支撐部件用于水平支撐待測(cè)物于基體上，支撐部件上具有傳遞所述待測(cè)物重力至所述基體的N個(gè)支撐點(diǎn)，N≥3；壓力檢測(cè)元件至少檢測(cè)N-1個(gè)所述支撐點(diǎn)處的壓力；還包括能夠?qū)⒅挝锏囊欢颂鸲顾龃郎y(cè)物與水平面產(chǎn)生夾角的支撐裝置。該發(fā)明提供的重心測(cè)量裝置僅通過(guò)支撐部件、壓力檢測(cè)元件以及升降裝置即可獲得待測(cè)物的重心位置，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的成本較低，操作便利，且適用范圍較廣，能夠測(cè)量任意形狀物體的重心，且不受物體質(zhì)量分布的影響。
文檔編號(hào)G01M1/12GK102620889SQ20121010749
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者李超, 趙建軍, 金軻, 黃家琴 申請(qǐng)人:山推工程機(jī)械股份有限公司