转动惯量测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及转动惯量测量技术领域，特别是涉及一种转动惯量测试装置。


背景技术：

2.转动惯量是刚体转动时惯性的量度，其量值取决于物体的形状、质量分布以及转轴的位置，刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械仪表等工业领域也是一个重要的参量。
3.目前，通常使用扭摆装置进行转动惯量的测量，这种装置通过需要操作人员手动进行计时，从而会导致其测量精度受到操作人员的反应速度的影响，难以实现精确测量。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有扭摆装置很难实现精确测量的问题，提供一种转动惯量测试装置。
5.本实用新型提供了一种转动惯量测试装置，用于测量待测件的转动惯量，包括：
6.支撑架；
7.转动位置测量装置，用于测量所述待测件的转动角度；
8.悬挂组件，连接所述支撑架和所述待测件，用于将所述待测件悬挂在对应所述转动位置测量装置的位置。
9.上述转动惯量测试装置，悬挂组件的设置方便了待测件的安装和位置调整，通过转动位置测量装置测量待测件的旋转位置，从而方便计算待测件的振荡周期，进而再计算转动惯量，整体装置无需操作人员手动计时，提高了测量结果的精确度。
10.在其中一个实施例中，所述悬挂组件包括调节件和适配件，所述调节件连接所述支撑架和所述适配件；
11.所述适配件位于所述转动位置测量装置的上方，用于连接所述调节件和所述待测件；
12.其中，当所述待测件固定到所述适配件上时，所述调节件用于通过所述适配件将所述待测件悬挂在对应所述转动位置测量装置的位置，并用于调整所述适配件和所述待测件的位置使得所述待测件的下端与所述转动位置测量装置上的中空环间隙配合。
13.在其中一个实施例中，所述调节件包括两个第一滑动组件、第二滑动组件以及两条牵引线；
14.所述支撑架包括依次连接的底座、两个竖直支架和水平支架，其两个所述竖直支架分别设置有一个所述第一滑动组件，所述水平支架朝向所述底座的一侧上设置有两个所述第二滑动组件；
15.其中一个所述牵引线的第一端与所述适配件连接，第二端穿过其中一个所述第二滑动组件后与其中一个所述第一滑动组件连接；
16.其中另一个所述牵引线的第一端与所述适配件连接，第二端穿过其中另一个所述
第二滑动组件后与其中另一个所述第一滑动组件连接。
17.在其中一个实施例中，所述第一滑动组件包括第一导轨、第一滑块以及第一紧锁件；
18.两个所述竖直支架的相对侧上沿所述竖直支架的长度方向分别设置有一个所述第一导轨，所述第一滑块与所述第一导轨滑动连接，所述第一紧锁件设置在所述第一滑块上，用于将所述第一滑块固定在所述第一导轨上；
19.两条所述牵引线的第二端分别与对应的所述第一滑块连接。
20.在其中一个实施例中，所述第一滑动组件还包括第一连接件和紧固件，所述第一连接件设置在所述第一滑块背离所述第一导轨的一侧，所述紧固件设置在所述第一连接件上；
21.两条所述牵引线的第二端分别通过对应的所述紧固件与对应的所述第一滑块连接。
22.在其中一个实施例中，所述第二滑动组件包括第二导轨、两个第二滑块以及两个第二紧锁件；
23.所述水平支架朝向所述底座的一侧上沿所述水平支架的长度方向设置有所述第二导轨，两个所述第二滑块均与所述第二导轨滑动连接，每个所述第二滑块上对应设置有一个所述第二紧锁件，所述第二紧锁件用于将所述第二滑块固定在所述第二导轨上；
24.所述牵引线的第二端穿过对应的所述第二滑块后与对应的所述第一滑块连接。
25.在其中一个实施例中，所述第二滑动组件还包括与所述第二滑块连接的第二连接件，所述第二连接件通过紧扣件固定在所述第二滑块背离所述第二导轨的一侧；
26.所述牵引线的第二端穿过对应的所述第二连接件上的通孔后与对应的所述第一滑块连接。
27.在其中一个实施例中，还包括空气轴承，所述空气轴承设置在所述支撑架的底座上；
28.当所述待测件被悬挂在对应所述转动位置测量装置的位置时，所述待测件的下端穿过所述转动位置测量装置后伸入到所述空气轴承中，所述空气轴承用于所述待测件的轴对中。
29.在其中一个实施例中，还包括移动组件，所述移动组件设置在所述支撑架上，所述移动组件与所述转动位置测量装置连接，用于调整所述转动位置测量装置在所述支撑架上的位置。
30.在其中一个实施例中，所述移动组件包括连接支架和移动支架，所述移动支架设置在所述支撑架上，所述移动支架通过所述连接支架与所述转动位置测量装置连接，用于调整所述转动位置测量装置在所述支撑架上沿多个方向的位置。
附图说明
31.图1为本实用新型一实施例提供的转动惯量测试装置的结构示意图；
32.图2为图1中的转动惯量测试装置的正视图；
33.图3为本实用新型一实施例提供的待测件的振荡周期示意图；
34.图4为图1中的转动惯量测试装置沿a-a线的剖视图；
35.图5为本技术一实施例的第二导轨示意图；
36.图6为本技术一实施例的第一导轨示意图；
37.图7为本技术一实施例的第二滑块示意图；
38.图8为图7中的第二滑块装配后的示意图；
39.图9为本技术一实施例的连接件示意图；
40.图10为本技术一实施例的紧固件示意图。
41.图中标记如下：
42.1、底座；2、竖直支架；3、第一导轨；4、第一滑块；401、第一锁紧件；5、第一连接件；501、螺纹孔；6、紧固件；601、螺纹段；602、连接孔；7、水平支架；8、第二导轨；9、第二滑块；901、第二锁紧件；902、第二连接件；903、通孔；10、紧扣件；11、牵引线；12、位置编码器；13、适配件；14、连接支架；15、移动支架；16、空气轴承。
具体实施方式
43.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
44.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
46.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
49.如图1所示，本实用新型一实施例中，提供了一种转动惯量测试装置，用于测量待测件17的转动惯量，包括：支撑架、转动位置测量装置以及悬挂组件，其中，转动位置测量装置用于测量待测件的转动角度；悬挂组件连接支撑架和待测件，用于将待测件悬挂在对应转动位置测量装置的位置。
50.具体地，如图1所示，本技术中的支撑架包括底座1、水平支架7以及两个竖直支架2，其中，两个竖直支架2平行间隔设置在底座1的同一侧，两个竖直支架2远离底座1的同一端均与水平支架7连接；在本实施例中，两个竖直支架2均通过螺栓安装在底座1上，同时水平支架7的两端对应用螺栓固定在两个竖直支架2远离底座1的一端，底座1、水平支架7以及两个竖直支架2连接成四方形框架结构。
51.在一实施例中，转动位置测量装置选用位置编码器12，该转动位置测量装置设置在底座1上，且位置编码器12位于两个竖直支架2之间。可以理解，在其他实施例中，也可以使用其他具有转动位置测量功能的装置。
52.在使用时，通过悬挂组件将待测件悬挂在对应转动位置测量装置处，操作人员给与待测件一个初始角位移后松手令待测件在悬挂状态下往复振荡，然后利用转动位置测量装置测量待测件的旋转位置与时间的对应关系，从而方便计算待测件的振荡周期，进而再计算转动惯量，整体装置无需操作人员手动计时，提高了测量结果的精确度。
53.需要说明的是，本技术实施例中竖直支架与底座的连接结构以及水平支架与竖直支架的连接结构仅为示例，在其他可替代的方案中，也可以采用其它结构，例如，竖直支架与底座以及水平支架与竖直支架均通过卡扣和卡槽的结构连接在一起，支撑架整体可以呈梯形框架等其他构造。本技术对竖直支架与底座的具体连接结构以及水平支架与竖直支架的具体连接结构不作特殊限制，只要上述结构能实现本技术的目的便可。
54.在一些实施例中，如图1所示，本技术中的悬挂组件包括调节件和适配件13，其中，调节件连接支撑架和适配件13，适配件13位于转动位置测量装置的上方，用于连接调节件和待测件，当待测件固定到适配件13上时，调节件用于通过适配件13将待测件悬挂在对应转动位置测量装置的位置，并用于调整适配件13和待测件的位置使得待测件的下端与转动位置测量装置上的中空环间隙配合。
55.进一步地，如图1并结合图4所示，上述调节件包括第一滑动组件、第二滑动组件以及两条牵引线11，其中，两个竖直支架2的相对侧上分别设置有一个第一滑动组件，水平支架7朝向底座1的一侧上设置有两个第二滑动组件；其中一个牵引线11的第一端与适配件13连接，第二端穿过其中一个第二滑动组件后与其中一个第一滑动组件连接；其中另一个牵引线11的第一端与适配件13连接，第二端穿过其中另一个第二滑动组件后与其中另一个第一滑动组件连接。其中，第一滑动组件用于调整牵引线11的第二端在竖直支架2延伸方向上的位置，而第二滑动组件用于调整牵引线11穿过其的部分在水平支架7延伸方向上的位置。因此，通过调整第一和第二滑动组件，可调整牵引线11悬挂待测件的方式，以满足转动惯量测试的需求。
56.具体地，上述第一滑动组件包括第一导轨3、第一滑块4以及第一紧锁件401；其中，两个竖直支架2的相对侧上沿竖直支架2的长度方向分别设置有一个第一导轨3，第一滑块4与第一导轨3滑动连接，第一紧锁件401设置在第一滑块4上，用于在测试待测件的转动惯量时将第一滑块4固定在第一导轨3上需要的位置；牵引线11的第二端穿过对应的第二滑动组件后与对应的第一滑块4连接。
57.第二滑动组件包括第二导轨8、两个第二滑块9以及两个第二紧锁件901；其中，水平支架7朝向底座1的一侧上沿水平支架7的长度方向设置有第二导轨8，两个第二滑块9均与第二导轨8滑动连接，每个第二滑块9上对应设置有一个第二紧锁件901，第二紧锁件901用于在测试待测件的转动惯量时将第二滑块9固定在第二导轨8上需要的位置；牵引线11的第二端穿过对应的第二滑块9后与对应的第一滑块4连接。
58.可以理解，第一滑块4在第一导轨3上的位置以及第二滑块9在第二导轨8上的位置均可通过手动或自动(例如电机)的方式调整，在此不做限定。
59.在一个实施例中，如图5和图6所示，上述第一导轨3通过螺栓固定在竖直支架2上，第二导轨8通过螺栓固定在水平支架7上，第一紧锁件401和第二紧锁件901均选用拧紧螺栓，其中，第一紧锁件401与第一滑块4螺栓连接，通过转动第一紧锁件401，以使得第一紧锁件401与第一导轨3抵接，从而可以将第一滑块4固定在第一导轨3上的预设位置，第二紧锁件901与第二滑块9螺纹连接，通过转动第二紧锁件901，以使得第二紧锁件901与第二导轨8抵接，从而可以将第二滑块9固定在第二导轨8上的预设位置。
60.在一些实施例中，为了方便将牵引线11固定到第一滑块4，如图9、图10并结合图1所示，本技术中的转动惯量测试装置还包括第一连接件5和紧固件6，其中，第一连接件5设置在第一滑块4背离第一导轨3的一侧，紧固件6设置在第一连接件5上；牵引线11的第二端穿过对应的第二滑块9后与对应的紧固件6连接。
61.在一个实施例中，上述第一连接件5通过螺栓固定在第一滑块4背离第一导轨3的一侧，第一连接件5上设置有螺纹孔501，紧固件6上的螺纹段601与螺纹孔501螺纹连接，同时，紧固件6上还设置有连接孔602，牵引线11的第二端穿过对应的第二滑块9后与对应的紧固件6上的连接孔602连接。
62.在一些实施例中，为了方便将牵引线11穿过第二滑块9，如图7、图8并结合图1所示，本技术中的转动惯量测试装置还包括第二连接件902和紧扣件10，第二连接件902通过紧扣件10固定在第二滑块9背离第二导轨8的一侧；牵引线11的第二端穿过对应的第二连接件902上的通孔903后与对应的紧固件6上的连接孔602连接。
63.具体地，上述第二滑块9背离第二导轨8的一侧上设置有螺纹孔，第二连接件902上对应也设置有螺纹孔，紧扣件10选用拧紧螺母，通过拧紧螺母依次穿过第二连接件902上的螺纹孔和第二滑块9上的螺纹孔后，即可将第二连接件902固定到第二滑块9，同时，第二连接件902背离第二滑块9的一侧上设置有通孔903，牵引线11的一端固定在适配件13上，第二端穿过对应的通孔903后固定在对应的连接孔602上。
64.在一些实施例中，如图1并结合图4所示，本技术中的转动惯量测试装置还包括空气轴承16，空气轴承16设置在底座1上，当待测件17被悬挂在对应转动位置测量装置的位置时，待测件17的下端穿过转动位置测量装置后伸入到空气轴承16中，空气轴承16用于待测件17的轴对中，并且不产生摩擦从而不会影响转动惯量的测量。
65.在一些实施例中，为了方便调节位置编码器12的位置，本技术中的转动惯量测试装置还包括移动组件，该移动组件设置在底座1上，移动组件与位置编码器12连接，用于调整转动位置测量装置在支撑架上的位置。
66.具体地，如图1所示，上述移动组件包括连接支架14和移动支架15，移动支架15设置在底座1上，移动支架15通过连接支架14与转动位置测量装置连接，用于调整转动位置测量装置在支撑架上沿多个方向的位置。
67.在一个实施例中，该移动支架15选用x/y轴移动平台，由于x/y轴移动平台为现有技术，此处不再累述，在使用时，通过x/y轴移动平台带动连接支架14沿x/y轴移动，从而就可以带动位置编码器12沿支撑架的x/y轴(如图1所示)移动。
68.综上所述，本实施例的转动惯量测试装置在使用时：
69.如图1并结合图2和图3所示，在安装好各个零部件后，将待测件17(如机器人关节驱动器)通过适配件13连接到牵引线11上，然后通过第一锁紧件401固定第一滑块4的位置，第二锁紧件901固定第二滑块9的位置，此时，待测件17的下端与位置编码器12上的中空环间隙配合，待测件17的下端穿过位置编码器12后伸入到空气轴承16中。
70.根据一示例性的方法，使用本转动位置测量装置对待测件的转动惯量进行测试和计算的步骤包括：对待测件施加一个初始角位移，使用位置编码器12计算其振荡周期t，同时，测量牵引线11从适配件13到紧扣件10沿y方向的的垂直高度h，测量两个紧扣件10上的两条牵引线11的两个连接点沿x方向的距离2a，测量两条牵引线11在适配件13上的两个连接点沿x方向的距离2b，此时，待测件的转动惯量：b＝(mgabt2)/(4hπ2)，其中，m为待测件质量，g为重力加速度。应当理解，本领域的技术人员也可以使用本技术的转动惯量测试装置并结合其他转动惯量计算方法进行待测件的转动惯量计算。
71.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
72.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。