轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

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壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢Q 197216396 或 11970985 摘 要 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是生活中常用的物理量，它是表示剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的量值。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是由質(zhì)量和質(zhì)量分布和它旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸的位置決定與轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，首先分析查閱了有關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的所有知識(shí)點(diǎn)，理論內(nèi)容。不規(guī)則的物體或非均質(zhì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般常用實(shí)驗(yàn)法來(lái)測(cè)量。所以挑選了相對(duì)好的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行接下來(lái)的思考測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法有許多，三線擺法是具有較好的方法。 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)很重要的工程上的參數(shù)，怎么精準(zhǔn)地測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在工程上有巨大意義。實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量一直都是測(cè)量的難點(diǎn)。剛體以一定的方式運(yùn)動(dòng)，三線擺法也有簡(jiǎn)單、靈活、測(cè)試方便得等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)出一套能相對(duì)精確的測(cè)量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)輔助裝置。該裝置設(shè)計(jì)采用非接觸測(cè)量方式，可以更好避免一些誤差，更方便、準(zhǔn)確的測(cè)量三線擺盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期信號(hào)。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，三線擺，實(shí)驗(yàn)輔助裝置，非接觸式測(cè)量 II ABSTRACT The moment of inertia is a common physical quantity in life. It is the magnitude of the inertia of a rigid body. The moment of inertia is determined by the mass and mass distribution and the position of the rotating shaft it rotates, irrespective of the rotation state. In the design experiment, firstly, all knowledge points about the moment of inertia are analyzed and discussed, and the theoretical content is also discussed. The moment of inertia of an irregular object or an inhomogeneous rigid body is usually measured by experimental methods. Therefore, the choice of relatively good experimental method for the next thinking, measuring the method of rotating inertia, there are many, three wire pendulum method is a better method. The moment of inertia is an important parameter in engineering, and how to measure the moment of inertia accurately is of great significance in engineering. The measurement of moment of inertia is always the difficult point in the experiment. The rigid body moves in a certain way, and the three wire pendulum method has the advantages of simplicity, flexibility and convenience in testing. A set of experimental assistant device for measuring the inertia moment of rigid body is designed. The design of the device adopts non-contact measuring method, which can better avoid some errors, and more conveniently and accurately measure the periodic signals of the rotation of the three wire wobble plate. Key words: Moment of Inertia; Trilinear Pendulum; Measurement System; Assistive Devices; Non-contact measurement 目 錄 1. 引 言 1 1.1 研究意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.3 主要研究?jī)?nèi)容 2 2. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的運(yùn)用研究與測(cè)量 3 2.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義及其運(yùn)用 3 2.2 現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)算方法 3 2.3 測(cè)算方法分析 5 3. 測(cè)試裝置設(shè)計(jì) 6 3.1 測(cè)試裝置技術(shù)要求 6 3.2 總體方案設(shè)計(jì) 6 4. 電氣系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 4.1 傳感器信號(hào)放大與處理 8 4.2 傳感器接收電路設(shè)計(jì) 9 4.3 電源模塊設(shè)計(jì) 9 5. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 5.1 設(shè)計(jì)流程 11 5.2 擺盤(pán)夾取裝置的設(shè)計(jì) 12 5.3 定位移動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 13 5.4 轉(zhuǎn)角控制方式和傳感器裝夾裝置 15 5.5 其它裝置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 6. 結(jié)論及展望 17 參考文獻(xiàn) 18 致 謝 19 外文譯文 20 外文原文 22 III 壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢Q 197216396 或 11970985 1 引 言 1.1 研究意義 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的量度，其量值取決于物體的形狀、質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸的位置。剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有著重要的物理意義，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程技術(shù)、航天、電力、機(jī)械、儀表等工業(yè)領(lǐng)域也是一個(gè)重要參量。 近年來(lái)，伴隨著高新技術(shù)的日新月異，對(duì)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，尤其是對(duì)非均質(zhì)、不規(guī)則物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的深入性研究已經(jīng)對(duì)未來(lái)的航天、航空、軍事及精密儀器制造等高精尖行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，而且，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)于研究、設(shè)計(jì)、控制轉(zhuǎn)動(dòng)物體，尤其是導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等飛行體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有著非常重要的作用，是影響其運(yùn)動(dòng)的重要參數(shù)之一。 目前關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的常規(guī)測(cè)量方法有直接計(jì)算法、線擺法和扭振法等。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量，一般都是使剛體以一定的形式運(yùn)動(dòng)。通過(guò)表征這種運(yùn)動(dòng)特征的物理量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系，進(jìn)行轉(zhuǎn)換測(cè)量。測(cè)量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法有多種，三線擺法是具有較好物理思想的實(shí)驗(yàn)方法，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、直觀、測(cè)試方便等優(yōu)點(diǎn)。但在普通的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，一般采用測(cè)量三線擺微擺周期，然后計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法，這種線擺法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方式仍依靠手動(dòng)操作，由于人為操作自身的局限性必然存在著人為誤差。從而產(chǎn)生了用自動(dòng)的方式來(lái)測(cè)量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的想法，以達(dá)到減小人為誤差的目的。 本課題設(shè)計(jì)一套“三線擺”法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)輔助裝置，該裝置由機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分組成，能夠準(zhǔn)確的測(cè)量三線擺擺盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，同時(shí)能有效的減小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用三線擺測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備由于測(cè)量條件和方法的限制， 在實(shí)驗(yàn)的操作、測(cè)量、記錄分析過(guò)程中存在諸多不便。調(diào)試的方法不盡合理，在測(cè)量 過(guò)程中誤差產(chǎn)生的原因很多。特別是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的徑向擺動(dòng)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)未能水平放置以 及人工計(jì)數(shù)等等因素使得測(cè)試測(cè)量誤差較大，教學(xué)工作人員和學(xué)生都不滿意。某種程 度上說(shuō)這和三線扭擺法是測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的優(yōu)點(diǎn)“儀器簡(jiǎn)單，操作方便、精度較高”是 相悖的。 目前，對(duì)三線擺測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)，據(jù)可查閱到的文獻(xiàn)表明從 1986 年以來(lái)就有人從事轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量方法的研究和“三線擺”測(cè)量方式的改進(jìn)。同時(shí)發(fā)表了很多與之相關(guān)的論文。 2011 年海軍航空工程學(xué)院基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部理化實(shí)驗(yàn)中心張勇提出了運(yùn)用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量疊加原理，對(duì)三線擺測(cè)量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原理公式進(jìn)行合理變形，選擇下盤(pán)的固有 33 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作為測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)量，推導(dǎo)了剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量公式。該方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)的計(jì)算工作量，缺點(diǎn)是該試驗(yàn)的計(jì)算方式并沒(méi)有提高測(cè)量的精度。 2009 年?yáng)|風(fēng)汽車(chē)有限公司東風(fēng)商用車(chē)技術(shù)中心劉昶提出了由加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取三線擺圓盤(pán)切向加速度的時(shí)間歷程信號(hào)，通過(guò)測(cè)算以得到三線擺的周期信號(hào)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是減少了人工計(jì)數(shù)的工作量，同時(shí)采用加速度傳感器其測(cè)算的精度也有所提高，缺點(diǎn)是該方法在測(cè)量周期是改變了擺盤(pán)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，給測(cè)算帶來(lái)誤差。 上述兩種方法也是目前大部分學(xué)者所研究的方向，方法雖然各異,但是都具有共同目標(biāo)，就是減小實(shí)驗(yàn)中的誤差，以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度。張代勝等在《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)》中發(fā)表論文詳細(xì)地分析了“三線擺”法誤差產(chǎn)生的原因：① 三線擺的擺盤(pán)是否水平；②周期測(cè)量精度的高低；③擺扭轉(zhuǎn)角的大小是否小于 6°；④轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候是否存在平動(dòng)；⑤空氣阻力。 1.3 主要研究?jī)?nèi)容 本課題要求研究物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的常規(guī)測(cè)試方法，并且設(shè)計(jì)出測(cè)量精度更高的測(cè)試方法，基本擺脫人為因素的干擾，實(shí)現(xiàn)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的自動(dòng)測(cè)量。那么在設(shè)計(jì)過(guò)程中就要考慮到許多實(shí)際的問(wèn)題，其中包括測(cè)量方案的選定、相關(guān)硬件的設(shè)計(jì)以及測(cè)量數(shù)據(jù)的處理等。 課題難點(diǎn)在于方案的可行性研究。作為整個(gè)設(shè)計(jì)流程的前提，方案的選取決定著設(shè)計(jì)的方向，例如測(cè)量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方式可以是機(jī)械式的，電控式的等等，這就決定了以后設(shè)計(jì)的方向是純機(jī)械的、純電控的或者機(jī)電結(jié)合的。另外，硬件的設(shè)計(jì)必然將涉及到機(jī)學(xué)、電學(xué)，以及信號(hào)的采樣處理等，覆蓋范圍較大，需重點(diǎn)突破。 信號(hào)（主要是指三線擺轉(zhuǎn)動(dòng)的周期信號(hào)）采集方案的設(shè)計(jì)是本文研究的核心部分。在結(jié)合性價(jià)比的情況下，優(yōu)選出最佳方案，并最終將該方案需要用到的硬件設(shè)計(jì)制作出來(lái)。就現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，本文所做的工作主要是研究“三線擺”測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法，通過(guò)研究誤差產(chǎn)生的原因、影響以及避免或者減小的方法，設(shè)計(jì)一套可以有效運(yùn)用于“三線擺”法測(cè)慣量的試驗(yàn)平臺(tái)上，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度的裝置。 本課題是針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及測(cè)試方法進(jìn)行的研究，在常規(guī)測(cè)試方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出新的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試系統(tǒng)，提高其測(cè)試精度。 作為一種更加精確的測(cè)試方式，本文設(shè)計(jì)的物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)如果進(jìn)一步改良，可成為一種適用于各種物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試手段，在工程設(shè)計(jì)中得到普遍應(yīng)用，將是一種方便、快捷、準(zhǔn)確的測(cè)量方式。 本課題所設(shè)計(jì)的裝置非接觸式測(cè)量，在不改變?cè)袦y(cè)量裝置的前提下，使測(cè)量精度提高，同時(shí)設(shè)計(jì)焊接了電路系統(tǒng)，為后期實(shí)時(shí)顯示周期與自動(dòng)測(cè)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量奠定了硬件基礎(chǔ)。該設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度高，人為干擾因素小，可以較大幅度提高實(shí)驗(yàn)測(cè)算數(shù)據(jù)的可信度，和提高工作效率。 2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的運(yùn)用研究與測(cè)量 2.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義及其運(yùn)用 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸定理能簡(jiǎn)便地從剛體對(duì)于一個(gè)通過(guò)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，將敢提對(duì)于平行質(zhì)心軸的另一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算出來(lái)?？梢员硎緸楣? ,由于式子第二項(xiàng)的 一直大于零，所以剛體繞過(guò)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是繞此平行軸所有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中最小的。 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量量綱是 ，單位是 。 (1) 人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在體育中的應(yīng)用 1 在花樣滑冰體育運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)員需要做空中快速轉(zhuǎn)的動(dòng)作,他們是先打開(kāi)雙臂,在起跳旋轉(zhuǎn)的時(shí)候收縮雙臂就能夠快速的旋轉(zhuǎn).這是運(yùn)用了角動(dòng)量守衡定律,角動(dòng)量＝轉(zhuǎn)動(dòng)慣量＊角速度,收縮雙臂使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變小,角速度就增加,所以運(yùn)動(dòng)員做空中旋轉(zhuǎn)動(dòng)作, 手臂都是成收縮的狀態(tài)。 (2) 人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在體育中的應(yīng)用 2 跳水這個(gè)體育項(xiàng)目大家都非常喜歡。你會(huì)發(fā)現(xiàn)：跳水運(yùn)動(dòng)員在空中做旋轉(zhuǎn)或翻騰的動(dòng)作，會(huì)盡可能將身體抱在一團(tuán)。入水時(shí)又要將手臂和雙腿都伸直。這個(gè)需要如何解釋呢? 2.2 現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)算方法 一般地測(cè)量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，是讓剛體運(yùn)動(dòng)，描述這運(yùn)動(dòng)的一些物理量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量關(guān)系來(lái)測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)方法有很多，經(jīng)常用的有扭擺法、動(dòng)力法、拉伸法和三線擺法這四種。 (1) 扭擺法是測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的一個(gè)常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的誤差分析也多有報(bào)道。從儀器方面討論扭擺法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差。郭志榮等將空氣的阻尼分成粘性、壓性阻尼，分析在強(qiáng)度不一樣時(shí)這兩種阻尼對(duì)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)周期的作用。從加上物體后彈性系數(shù)的變化和空氣阻力等原因分析測(cè)量誤差。扭擺運(yùn)動(dòng)是角簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧 振動(dòng)的周期是 ，其中 K 是彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)式，I 是物體繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量。計(jì)算出彈簧扭轉(zhuǎn)系數(shù) K，用幾何形狀規(guī)則物體，可以通過(guò)公式計(jì)算出它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算出 K 值。測(cè)其他物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可以將需要測(cè)量的物體放在儀器頂部夾具上測(cè)量擺動(dòng)周期，就可算出這個(gè)物體轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 (2) 動(dòng)力法通過(guò)“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)儀”測(cè)出物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。裝置如圖： 1.在不同質(zhì)量的砝碼牽引下空載測(cè)量，記錄轉(zhuǎn)過(guò)兩圈所用時(shí)間，然后用最小二乘法算出 。2.在不同質(zhì)量的砝碼牽引下測(cè)量整體，記錄轉(zhuǎn)過(guò)兩圈所用時(shí)間，用最小二乘法算出 。3.測(cè)量出繞線塔輪直徑，算鋁圈轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4 估計(jì)測(cè)量結(jié)果的不確定度。5.測(cè)量鋁圈相關(guān)參數(shù)后，公式計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (3) “三線擺”法測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分析： 設(shè)計(jì)中“三線擺”法測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式是：  接下來(lái)說(shuō)明這個(gè)公式的推導(dǎo)過(guò)程。 J0—圓盤(pán)中心處的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；T —圓盤(pán)擺動(dòng)周期； L —線長(zhǎng)；M —圓盤(pán)的質(zhì)量； r —線和圓盤(pán)固定點(diǎn)的半徑長(zhǎng)；R—圓盤(pán)的半徑。若圓盤(pán)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角是 ，圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角是 時(shí),通過(guò)圖 2-2 易知： 圓盤(pán)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)最大動(dòng)能為： 圓盤(pán)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)最大勢(shì)能為： ，（ ） ∴ = 對(duì)于保守系統(tǒng)： 所有圓盤(pán)振動(dòng)的固有頻率是： 則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量  。 由測(cè)量的數(shù)據(jù)，能求出電磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 2.3 測(cè)算方法分析 對(duì)一般“三線擺”法來(lái)說(shuō)，擺動(dòng)的平動(dòng)動(dòng)能被大家看成是與擺角大小沒(méi)有關(guān)系的， 造成的系統(tǒng)誤差可在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中修正，不影響測(cè)量誤差，所以不對(duì)擺角進(jìn)行特別要求。但要讓轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)做線性振動(dòng)，必須將圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度限制在 6°之內(nèi)。在這方法中仍然是靠測(cè)量者自己控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，那么將無(wú)法保證精準(zhǔn)度。 用三線擺法測(cè)試轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，存在影響擺動(dòng)周期和圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的人為原因，從而影響轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量精度。所以需要設(shè)計(jì)出一套精度高的測(cè)量裝置。 3 測(cè)試裝置設(shè)計(jì) 3.1 測(cè)試裝置技術(shù)要求 我們對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行分析，了解到了一些需要改進(jìn)的周期信號(hào)采集方法和三線擺圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度控制方法。 為了提高測(cè)量精度要從之前介紹的五方面著手。空氣阻力在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法避免。擺 線是否水平要用水平尺調(diào)節(jié)是實(shí)驗(yàn)裝置自身所致。所以我們的研究對(duì)象后面三方面給 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差，設(shè)計(jì)出可以采集擺盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定可靠的擺盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定周期信號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)。所以我現(xiàn)在最想找到控制三線擺擺盤(pán)轉(zhuǎn)角為 5°的方法，還有 “三線擺”擺動(dòng)的解決問(wèn)題。所設(shè)計(jì)的裝置要求: (1) X 方向上可以自由的移動(dòng)范圍為：0 40 mm；Y 方向上可以自由的移動(dòng)范圍為：0 40 mm；Z 方向上可自由移動(dòng)的范圍為：0 20mm； (2) 定位精度≤0.2mm； (3) 信號(hào)采集時(shí)間響應(yīng)時(shí)間小于 20ms。 3.2 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是為提高“三線擺”法測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)精度設(shè)計(jì)的輔助裝置，目前的改進(jìn)方法，有的測(cè)量過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，有的只針對(duì)造成誤差的一兩個(gè)問(wèn)題，并沒(méi)有一個(gè)好的改進(jìn)方法徹底解決這些問(wèn)題，所以為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，減輕測(cè)量者的工作，最好的提高測(cè)量精度和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)行了“三線擺”法測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量輔助裝置的設(shè)計(jì)。 該裝置包括調(diào)節(jié)測(cè)量平臺(tái)裝置、擺盤(pán)夾放裝置、激光發(fā)射器和光敏三極管感應(yīng)機(jī)構(gòu)還有計(jì)算機(jī)。如圖 3-是 1 測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 電系統(tǒng)部分是非接觸式的測(cè)量方式，測(cè)試系統(tǒng)能采集到準(zhǔn)確穩(wěn)定可靠的周期信號(hào)， 之后對(duì)信號(hào)處理，計(jì)算出周期。 機(jī)械部分可調(diào)節(jié)蝶型螺母讓測(cè)量裝置可以在 X、Y、Z 方向上移動(dòng)和調(diào)整。此裝置可在擺盤(pán)給定范圍的位置處移動(dòng)。 3.2.1 電氣系統(tǒng)方案 在測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)中，最重要的部分就是測(cè)量擺盤(pán)的周期，所以在實(shí)驗(yàn)中周期測(cè)算的越精準(zhǔn)，算出的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量精度越高。 目前測(cè)量擺盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)周期可以用到許多傳感器：光敏電阻、霍爾元件、加速度傳感器等等。在安裝上可通過(guò)是否接觸分接觸式和非接觸式。要求此裝置能自行測(cè)算出擺盤(pán)擺動(dòng)周期，所以我們要使用傳感器，接下來(lái)就介紹一下傳感器的特性： (1) 光敏電阻是隨著光線強(qiáng)弱，電阻也不斷變化，但是它的響應(yīng)速度比擺盤(pán)擺動(dòng)慢，所以光敏電阻不適合作測(cè)量器件。 (2) 加速度傳感器在擺盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)加速度發(fā)生變化，因此加速度傳感器理論上可以作該實(shí)驗(yàn)的傳感裝置，但是加速度傳感器直接與測(cè)量裝置接觸會(huì)產(chǎn)生很大誤差。 (3) 用霍爾元件測(cè)量周期，要在擺盤(pán)上加磁性物質(zhì)，這會(huì)改變裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 也給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了誤差。最后我選用光敏三極管。光敏三極管是光電轉(zhuǎn)換器，它的原理是當(dāng)光照到 P-N 結(jié)上，將光能轉(zhuǎn)變成電能。光敏三極管從根本上是在基極與集電極間接含有光敏二極管的三極管。光敏三極管有很多優(yōu)越性：P-N 結(jié)受光輻射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光電流由基極進(jìn)入到發(fā)射極，在集電極回路中就會(huì)得到一個(gè)放大β 倍的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏三極管有不一樣的光譜特性，也有很高的靈敏度。 實(shí)驗(yàn)中會(huì)使用激光器。非接觸式測(cè)量與接觸式測(cè)量相比的優(yōu)點(diǎn)有：1.不改變裝置的運(yùn)動(dòng)情況；2.避免了人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。 在設(shè)計(jì)時(shí)不改變?cè)袦y(cè)試平臺(tái)和其他部件，滿足測(cè)試響應(yīng)速度快的要求。所以選用了光敏三極管反射式轉(zhuǎn)換信號(hào)采集方式。對(duì)周期測(cè)算的系統(tǒng)如圖 3-2 所示: 圖 3-2 選電磁鐵作該輔助裝置的執(zhí)行元件，通過(guò)電源開(kāi)關(guān)可在不接觸測(cè)量平臺(tái)的同時(shí)完成對(duì)裝置測(cè)量的控制。在電路設(shè)計(jì)時(shí)采用的是貼片式的元件，為了讓整個(gè)電路的尺寸較小，方便安裝。 3.2.2 機(jī)械系統(tǒng)方案 考慮到現(xiàn)有設(shè)備對(duì)本次設(shè)計(jì)的局限性，進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。 根據(jù)目前的一些實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為參考，經(jīng)分析，該輔助裝置放置的最佳的方式是裝夾在實(shí)驗(yàn)臺(tái)立柱上，且具有可調(diào)節(jié)性。所以我設(shè)計(jì)了一種可在 X、Y、Z 三方向上移動(dòng)的測(cè)試機(jī)構(gòu)，而且能解決三線擺擺盤(pán)轉(zhuǎn)角≤6°的問(wèn)題。 裝置在 X、Y 方向能移動(dòng) 20mm，Z 方向能移動(dòng) 10mm。主要的結(jié)構(gòu)有：連接測(cè)量裝置和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的 V 型爪；X、Y 方向移動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)精度≤0.2mm，因此設(shè)計(jì)時(shí)候用牙距為 1mm 的螺桿調(diào)節(jié)；擺盤(pán)圓心的定位錐，將套筒套在定位錐上與操作臺(tái)連接使其可自由旋轉(zhuǎn)；Z 方向的高度調(diào)節(jié)精度≤0.2mm；“三線擺”擺盤(pán)的夾頭部分是能?chē)@擺盤(pán)中心的旋轉(zhuǎn)的，在平臺(tái)上合適位置擺上量角器當(dāng)旋轉(zhuǎn) 5°后釋放擺盤(pán)。 4 電氣系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì) 4.1 傳感器信號(hào)放大與處理 光敏三極管工作原理:光敏三級(jí)管與普通三極管相比有對(duì)光敏感的 P-N 管感光面， 通常用集電結(jié)作受光結(jié)，所以，光敏三極管從根本上是在基極與集電極間接含有光敏 二極管的三極管。它采用了具有 NPN 或 PNP 結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體管。而在結(jié)構(gòu)上和半導(dǎo)體三極管類(lèi)似，引出電極有兩個(gè)或者三個(gè)。在設(shè)計(jì)時(shí)為了滿足光電之間轉(zhuǎn)換的要求，光 敏三極管的基區(qū)面積更大一些，而發(fā)射區(qū)面積會(huì)更小一些，在光線照射進(jìn)來(lái)時(shí)主要會(huì) 被它的基區(qū)所吸收。而且和光敏二極管一樣，玻璃透鏡裝載芯片的金屬殼里，當(dāng)光線 被基區(qū)所吸收后，通過(guò)透鏡光線能全都集中照射在芯片上。設(shè)計(jì)選用 3DU33B 光敏三極管，激光發(fā)射器選用 650NM 型號(hào)。 4.2 傳感器接收電路設(shè)計(jì) 激光發(fā)射器照射到光敏三極管上時(shí)，光敏三極管接收光信號(hào)。計(jì)算機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)記錄。其電路圖為： 圖 4-1 選用適當(dāng) I/O 板將其插入計(jì)算機(jī)中來(lái)完成信號(hào)接收工作，如圖選用 PCI8360V 型號(hào) I/O 板。 圖 4-2 當(dāng)信號(hào)通過(guò)光敏三極管傳入 I/O 板都接入計(jì)算機(jī) ，在計(jì)算機(jī)中通過(guò) VB 設(shè)計(jì)了測(cè)量記錄并計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的程序。 圖 4-3 圖 4-4 4.3 電源模塊設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)時(shí)，整個(gè)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，電磁體和激光發(fā)射器等都需要通過(guò)電源來(lái)工作。所以我引入了實(shí)驗(yàn)臺(tái)能提供的 24V 直流電源，傳感器部分主要電路需要的電壓為 5V。而且激光發(fā)射器同時(shí)需要一個(gè)可變的電壓源，為調(diào)節(jié)激光器亮度還設(shè)計(jì)了一個(gè)電壓變化為 1.5V 5V 的可調(diào)電源。兩者組成了電源模塊，電源模塊主要是通過(guò) LM2576 將電流轉(zhuǎn)化為直流 5V 給裝置供電的。電磁鐵需要的 24V 電壓也同樣由此供電處提供。 5 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定周期信號(hào)采集方式后，設(shè)計(jì)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和釋放圓盤(pán)的控制裝置。裝置要滿足實(shí)驗(yàn)精度要求，還要能方便的操作而測(cè)量得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。所設(shè)計(jì)的測(cè)量機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置有：擺盤(pán)夾取裝置、定位移動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)角定位、計(jì)數(shù)傳感裝置和其他裝置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 5-1 所示： 5.1 設(shè)計(jì)流程 在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)考慮到設(shè)計(jì)的裝置應(yīng)滿足下面三點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求： 1.設(shè)計(jì)的輔助裝置在實(shí)驗(yàn)中能有效的減小改進(jìn)前人為因素所造成的誤差。2.設(shè)計(jì)的輔助裝置在使用中能很好的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作。3.設(shè)計(jì)的輔助裝置有一定的可調(diào)節(jié)性，調(diào)節(jié)的精度也要滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 5-2 方案設(shè)計(jì)流程 5.2 擺盤(pán)夾取裝置的設(shè)計(jì) “三線擺”法測(cè)圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，將圓盤(pán)扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，該實(shí)驗(yàn)要求三線擺圓盤(pán)作線性振動(dòng)。當(dāng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)小于 6 度時(shí)才是線性振動(dòng)。夾取擺盤(pán)的爪頭是兩個(gè)內(nèi)徑和擺盤(pán)外徑相同的兩個(gè)半圓彎臂連接而成，兩個(gè)半圓彎臂尾部有一個(gè)彈簧，能讓兩彎臂保持外張的狀態(tài)。我們通過(guò)控制電磁鐵的通斷來(lái)控制夾頭的張開(kāi)與夾緊動(dòng)作。在夾頭夾住三線擺盤(pán)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)中，為了更好的防止擺盤(pán)被磨壞，防止讓擺盤(pán)變形，讓抓取擺盤(pán)動(dòng)作更穩(wěn)定，在抓頭上我們裝有兩塊相對(duì)厚的塑料。為保證圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度6°，減小轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)的人為誤差，如今設(shè)計(jì)了一套裝置，通過(guò)這個(gè)裝置夾住圓盤(pán)，再旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)等到指定的度數(shù)后，再釋放圓盤(pán)，它就可以來(lái)回?cái)[動(dòng)。圓盤(pán)的扭轉(zhuǎn)操作是由設(shè)計(jì)的釋放機(jī)構(gòu)完成，而松夾動(dòng)作是由夾頭控制的。夾頭與電磁鐵是互相連接，我們通過(guò)電磁鐵的通斷來(lái)間接的控制夾頭的張開(kāi)閉合。接下來(lái)是對(duì)這裝置的設(shè)計(jì)分析。 5.2.1 釋放機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 釋放機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由電磁鐵控制夾頭抓取和釋放擺盤(pán)。我們選擇的電磁鐵是框架直流推拉式型號(hào)為 ZYE1(TAU)-0837ZP DC12/24V。它可行程是 10mm。有以下特點(diǎn)：1、固定方便且容易連接負(fù)載 2、溫升穩(wěn)定能很好的延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命保證性能 3、扣電磁鐵能夠靜音工作 4、磨擦小所以可以很好的保持高效率并延長(zhǎng)使用壽命 5、設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)易靈活。通電工作一段時(shí)間后電磁鐵的溫度會(huì)發(fā)生一些改變，它的吸力特性也會(huì)隨著鐵芯的移動(dòng)而被影響。電磁鐵實(shí)現(xiàn)控制的工作過(guò)程為：當(dāng)整個(gè)裝置接入電源后產(chǎn)生了電流，電磁鐵通電螺線管會(huì)產(chǎn)生電磁來(lái)吸引鐵芯，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電磁鐵的移動(dòng)。斷電后彈簧復(fù)位，在此過(guò)程中行程 10mm。電磁鐵是只由電源控制的執(zhí)行元件，圖 5-4 所示。每次通電工作時(shí)間是：1 10s。在裝置通電后電磁鐵向后移動(dòng) 10mm，這時(shí)， 兩夾頭共同向定位錐位置移動(dòng) 5mm，抓頭能穩(wěn)定的夾住擺盤(pán)。 5.2.2 夾頭設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)夾頭的功能是將圓盤(pán)夾緊和釋放。其工作過(guò)程如圖 5-5 所示。 由圖可知，我所設(shè)計(jì)的夾爪裝置是把兩個(gè)弧形的鐵板用螺栓相互連接而成，螺栓 下墊有兩個(gè)墊片，并且螺栓也要不擰緊，這樣稍松的螺栓能保證夾頭能夠進(jìn)行很好的夾緊和釋放動(dòng)作。在弧形的夾頭部件上分別有一塊有弧度的夾爪頭，夾爪頭圓弧對(duì)應(yīng)的直徑與“三線擺”實(shí)驗(yàn)裝置的擺盤(pán)直徑相同是 100mm。這個(gè)設(shè)計(jì)為了讓夾頭能在做夾取動(dòng)作時(shí)更穩(wěn)定。在兩夾頭固定端由一個(gè)彈簧連接，當(dāng)電磁鐵鐵芯移動(dòng)后處于伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，彈簧將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)收縮的力將兩夾頭張開(kāi)，在測(cè)量的時(shí)候才能固定住擺盤(pán)的位置。當(dāng)電磁鐵通入電流后，電磁鐵鐵芯受力會(huì)向后收縮，兩個(gè)爪頭則向中間進(jìn)行靠攏并且?jiàn)A住擺盤(pán)。電磁鐵是由剛性繩和兩夾頭相連，所以?shī)A頭會(huì)向中間靠攏。電磁鐵拉力很小所以理論上不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置造成任何損壞。 5.3 定位移動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量輔助裝置的平臺(tái)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)蝶形螺母由絲桿副共同組成的移動(dòng)副能在給定范圍內(nèi)完成整個(gè)裝置的水平移動(dòng)，在裝置的下面同樣有絲桿機(jī)構(gòu)能完成裝置在上下方向上移動(dòng)，兩種移動(dòng)的精度可以保證在 0.1mm 以內(nèi)。定位的部分設(shè)計(jì)了定位錐，把定位錐固定在測(cè)試平臺(tái)的最中間，移動(dòng)裝置時(shí)將定位錐對(duì)準(zhǔn)在三線擺盤(pán)的中心位置。 5.3.1 移動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 考慮輔助裝置的調(diào)節(jié)范圍小，精度要求較高，因此選用了螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在這里 它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成為直線運(yùn)動(dòng)的工具。螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有傳遞能量為主的千斤頂?shù)龋?有傳遞運(yùn)動(dòng)為主的機(jī)床進(jìn)給絲杠等；還可以調(diào)整零件間相對(duì)位置?；瑒?dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且具有自鎖功能，但它的摩擦阻力矩很大、所以傳動(dòng)效率較低在30％～40％之間。另一種是滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且不能自鎖，但它的摩 擦阻力矩小、傳動(dòng)效率較高在 92％～98％之間，精度高，系統(tǒng)剛度較好，而且運(yùn)動(dòng)具有可逆性，使用的壽命又長(zhǎng)，所以這些優(yōu)點(diǎn)使它在機(jī)械系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。在 這個(gè)課題的實(shí)驗(yàn)分析時(shí)，載荷很小而且在各個(gè)方向上移動(dòng)范圍不超過(guò) 50mm，所以最后選用了滑動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)如圖 5-6 所示。在滑動(dòng)絲杠水平方向上安裝了一根導(dǎo)軌， 導(dǎo)軌中有一個(gè)鍵槽和鍵的配合固定。X 方向的導(dǎo)向軸座上有螺紋孔，當(dāng)裝置調(diào)動(dòng)到指定的位置時(shí)，擰緊螺栓讓整個(gè)裝置變得穩(wěn)定，移動(dòng)的一端講四個(gè)螺母兩兩分別并死固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)兩端。 該定位移動(dòng)裝置用調(diào)節(jié)蝶形螺母來(lái)完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)在空間直 X、Y、Z 方向上的移動(dòng)，X、Y、Z 方向調(diào)節(jié)方式相同。 所設(shè)計(jì)輔助裝置可以在 X、Y、Z 方向上自由移動(dòng)（如圖 5-7），并且要能滿足實(shí)驗(yàn)測(cè)量要求，參考的一些實(shí)驗(yàn)臺(tái)自身在空間上的位置相對(duì)都比較固定，所以設(shè)計(jì)時(shí)移動(dòng)位置盡量比較小，這樣可以非常方便于安裝調(diào)試。所以該輔助裝置的移動(dòng)平臺(tái)在X 方向上移動(dòng)范圍是：85±20mm；在 Y 方向上移動(dòng)范圍是：200±20mm；在 Z 方向上移動(dòng)范圍是：130±10mm。因?yàn)檎{(diào)節(jié) Z 方向時(shí)可以將裝夾部分直接在立柱上移動(dòng)調(diào)節(jié)。在使用時(shí)可以先依次調(diào)節(jié) X 與 Y 方向的位置，最后調(diào)節(jié) Z 方向的位置，直至定位錐對(duì)準(zhǔn)在三線擺盤(pán)的中心位置時(shí)停止調(diào)節(jié)。 5.3.2 定位裝置設(shè)計(jì) 定位移動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)中心必須要和“三線擺”擺盤(pán)的中心在同一條軸線上，所以設(shè)計(jì)了可供定位的定位錐作為調(diào)節(jié)的重要裝置，這個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)是一根錐形柱體，在柱體上有螺紋。結(jié)構(gòu)如圖 5-8 所示。 定位錐用 4 個(gè)螺栓連接在轉(zhuǎn)軸上，將轉(zhuǎn)軸套套在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸和套是間隙配合。所以整個(gè)測(cè)量平臺(tái)可在定位錐上轉(zhuǎn)動(dòng)，而且定位錐上有螺紋目的是方便激光器和光敏三極管的裝夾。在安裝定位裝置時(shí)，要確保定位錐與擺盤(pán)的中心處相距 3 5mm 便于調(diào)整。 5.4 轉(zhuǎn)角控制方式和傳感器裝夾裝置 5.4.1 轉(zhuǎn)角控制方式 在可調(diào)查的實(shí)驗(yàn)中，一般是人為撥動(dòng)擺盤(pán)讓擺盤(pán)旋轉(zhuǎn) 5°，然后開(kāi)始計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)周期的。在手撥動(dòng)的時(shí)候，因?yàn)槿耸滞鶗?huì)有一定的抖動(dòng)，當(dāng)這個(gè)抖動(dòng)值超過(guò)一定范圍時(shí)就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。所以這個(gè)方法會(huì)造成很大的人為誤差。 “三線擺”法測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量輔助裝置，擺盤(pán)下方有一個(gè)定位錐，定位錐在測(cè)量平臺(tái)擺盤(pán)的中心，其他的測(cè)試裝置和夾頭機(jī)構(gòu)都分布在徑向部分，可繞它旋轉(zhuǎn)。改進(jìn)之后的測(cè)量裝置可以很好的避免人用手直接操作擺盤(pán)，而是間接用可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)， 來(lái)實(shí)現(xiàn)了擺盤(pán)的旋轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)前在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)支座上放置一個(gè)量角器，放好之后調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)在旋轉(zhuǎn)到 5°時(shí)在支座上用黑筆畫(huà)上一條線，這個(gè)就是擺盤(pán)旋轉(zhuǎn) 5°后的位置如 如圖 5-9 所示虛線位置處。在以后實(shí)驗(yàn)時(shí)旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)至虛線位置處即旋轉(zhuǎn)到位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 5.4.2 激光器和光敏三極管裝夾裝置 該裝置測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)周期的元件主要是激光器和光敏三級(jí)管。該小節(jié)主要內(nèi)容是激光器和光敏三極管的安裝。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中先要保證激光器照射在擺盤(pán)上光的角度、高度等條件不發(fā)生改變，所以設(shè)計(jì)中為激光器設(shè)計(jì)了一個(gè)支座。支座的定位錐上有螺紋， 所以激光座下的橫梁可由螺紋連接方式固定在實(shí)驗(yàn)裝置上，在激光座的上方有個(gè)螺紋孔，這可以再加上螺栓擰緊來(lái)更好固定激光器的位置。 激光發(fā)射器和光敏三極管感應(yīng)接收裝置，光敏三級(jí)管上裝有個(gè)簡(jiǎn)易濾波器。激光器發(fā)出光線照在“三線擺”擺盤(pán)側(cè)面，光敏三級(jí)管與激光發(fā)射器放在一側(cè)，當(dāng)鋁箔線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)激光照射擺盤(pán)不是鋁箔線的位置上時(shí)，光敏三級(jí)管就接收到光信號(hào)，當(dāng)光線照到鋁箔線時(shí)接收的信號(hào)會(huì)很大程度的減弱。 5.5 其它裝置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中除主要機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)連接裝置。下面就這部分做簡(jiǎn)單概述。 在設(shè)計(jì)中采用的裝夾方式，因?yàn)橐脤?shí)驗(yàn)臺(tái)兩邊的立柱，所以在設(shè)計(jì)中采用 V 型爪的設(shè)計(jì)方式，其結(jié)構(gòu)圖如下（圖 5-11 所示）。 如圖 V 型爪是由兩個(gè)半片組成，中間是一顆銷(xiāo)釘將兩個(gè)活頁(yè)半片連接在一起。V 型爪一側(cè)有五個(gè)螺紋孔，其中的四個(gè)是和實(shí)驗(yàn)臺(tái)的橫梁連接，一個(gè)孔是和另一個(gè)半片上的螺紋孔連接，使兩個(gè)半片口固定。然后上緊螺栓使整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)定的固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。 6 結(jié)論及展望 這個(gè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始思路是從轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的理論知識(shí)著手，上網(wǎng)查閱資料去圖書(shū)館查閱書(shū)籍對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行詳細(xì)了解分析，研究和學(xué)習(xí)了其他學(xué)者對(duì)改進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量的各種方法、方案。我’在設(shè)計(jì)方案中完成了對(duì)電路的設(shè)計(jì)，傳感器的設(shè)計(jì)，CAD 圖紙的繪畫(huà)等，程序的寫(xiě)入，最終整套的實(shí)驗(yàn)輔助裝置的理論設(shè)計(jì)。本課題取得了階段性的成果。 設(shè)計(jì)時(shí)思考了包括對(duì)三線擺擺動(dòng)周期信號(hào)采集方法的許多方案設(shè)計(jì)、圓盤(pán)扭轉(zhuǎn)角度的控制方案設(shè)計(jì)、完成圓盤(pán)釋放裝置方案設(shè)計(jì)等諸多內(nèi)容。由于時(shí)間問(wèn)題，還有很多的理論工作需要補(bǔ)充。還有實(shí)踐工作等著大家一起完成。 通過(guò)對(duì)題目與涉及到的內(nèi)容的透徹研究，認(rèn)真學(xué)習(xí)了與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相關(guān)的理論知識(shí)又加深了對(duì)測(cè)量方法的理解。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用到了許多不擅長(zhǎng)的電學(xué)知識(shí)，間接的又拓展了我的電學(xué)知識(shí)面，豐富了我的學(xué)習(xí)。此外我設(shè)計(jì)了圓盤(pán)釋放裝置與測(cè)試裝置定位固定機(jī)構(gòu)，大大鞏固了、提升了我機(jī)械設(shè)計(jì)方面的能力。 在研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于時(shí)間的原因在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)上不夠完善，而且未能對(duì)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行搭建，只設(shè)計(jì)出了理論模型。所以很多工作內(nèi)容還尚未完成，還尚未學(xué)習(xí)接觸到， 所以以后將加強(qiáng)軟件和實(shí)踐方面的鍛煉。 參考文獻(xiàn) [1] 付軼軒.質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一體化測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)[J]《機(jī)械制造》2014/01 [2] 丁雪松.高精度轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量設(shè)備的研制[J]《計(jì)量技術(shù)》2007/09 [3] 郭帆.基于 LabVIEW 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