CN105157919A - 三扭杆转动惯量测量装置 - Google Patents

Abstract

三扭杆转动惯量测量装置属于机械测量技术领域，目的在于解决现有技术存在的测量精度低的问题。本发明的吊框机构上端通过上连接轴与机架顶部固定连接，下端通过下连接轴与机架中部固定连接；拉紧机构设置在机架上端，第一扭杆上端通过上夹紧块与拉紧机构固定连接，下端通过下夹紧块与下连接轴固定连接；支撑套上端与机架中部固定连接，下端与机架底部固定连接；第二扭杆和第三扭杆在整体设置在支撑套内部，第二扭杆上端通过上夹紧块与下连接轴固定连接，第二扭杆和第三扭杆连接处通过可动插销A实现在支撑套上的固定和脱开，第三扭杆下端通过可动插销B实现在支撑套上的固定和脱开；光电传感器设置固定在机架中部，检测吊框机构的摆角。

Description

三扭杆转动惯量测量装置

技术领域

本发明属于机械测量技术领域，具体涉及一种三扭杆转动惯量测量装置。

背景技术

转动惯量是刚体重要的物理量之一，有着很特殊的物理意义。测量物体转动惯量的测量方法有多种，包括计算法和测量法。计算法可以用于形状规则，质量分布均匀的被测物体，计算过程简便易懂。对于形状复杂难以计算的被测物体，要用测量法。测量法从最简单的落体法，发展到复摆法、三线摆，再到扭摆法。落体法测量物体的转动惯量具有简便性，常用于中小型如齿轮、涡轮、活塞等物体转动惯量的测量，但落体法在测量过程中受阻尼影响较大，导致测量精度相对较低。复摆法相对来说，测量精度有所提高，测量环节也不复杂，结构简单，操作方便，但是比较适合测量长径比较大的物体。线摆法由于成本低、易于实现，并且受阻尼的影响比较小，在生产实际中得到了广泛的应用，对于质量较小物体的转动惯量测量，测量过程具有简便性，测量精度也可以达到要求，但是在测量过程中，往往由于被测物体在转动过程中会稍微扭动，造成摆动周期准确测定有困难。另外，悬摆悬线如果受到很大的载荷作用，可能由于刚度不足，悬线便有可能伸长变形，使测量误差增大，所以该测量方法对悬线的刚度、长度和悬挂位置有一定的要求，并且对于测量大质量的物体转动惯量时，悬线存在吊装不安全等问题。扭摆法的测试精度最高，装夹方便，误差可小于1％，其误差主要来自摩擦阻力和空气阻力，并且可以通过改进结构提高测试精度，现有技术中一般采用单扭杆测量装置或单双扭杆切换测量装置；采用单扭杆来实现对转动惯量的测量，对于测量的范围有一定的限制；而采用单双扭杆的切换机构测量转动惯量，相比于单扭杆测量装置，虽然在一定程度上提高了测量范围，但是提高的范围幅度有限，测量精度低，不能满足需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种三扭杆转动惯量测量装置，解决现有技术存在的测量精度低的问题。

为实现上述目的，本发明的三扭杆转动惯量测量装置包括机架、吊框机构、第一扭杆、第二扭杆、第三扭杆、拉紧机构、光电传感器和支撑套；

所述吊框机构上端通过上连接轴与所述机架顶部固定连接，下端通过下连接轴与所述机架中部固定连接；所述拉紧机构设置在所述机架上端，所述第一扭杆上端通过上夹紧块与所述拉紧机构固定连接，下端通过下夹紧块与所述下连接轴固定连接；所述支撑套上端与所述机架中部固定连接，下端与所述机架底部固定连接；所述第二扭杆和第三扭杆在整体设置在支撑套内部，第二扭杆上端通过上夹紧块与所述下连接轴固定连接，所述第二扭杆和第三扭杆连接处通过可动插销A实现在支撑套上的固定和脱开，所述第三扭杆下端通过可动插销B实现在支撑套上的固定和脱开；

所述光电传感器设置固定在所述机架中部，检测吊框机构的摆角。

所述拉紧机构、上连接轴、吊框机构、下连接轴和支撑套同轴。

所述测量装置还包括保护装置，所述保护装置螺纹筒、螺杆、安装螺母、手柄A和V型滑块，所述螺纹筒与所述螺杆形成螺纹副，螺杆一端与所述手柄A连接，另一端与所述V型滑块连接；两个保护装置相对设置在吊框机构两侧，通过安装螺母固定在所述机架上。

所述测量装置还包括解脱释放机构，所述解脱释放机构包括固定板、限位块、直线导轨、滑块、轴承B和手柄B；所述直线导轨固定在所述固定板上，滑块与直线导轨形成滑动副，所述直线导轨一端设置有限位块，所述滑块上远离滑块的一端设置有轴承B，所述手柄B固定在所述滑块上，所述固定板固定在所述机架中部，通过手柄B带动滑块沿直线导轨滑动，进而实现轴承B与吊框机构的锁紧或松开。

所述滑块滑动方向与吊框机构转动方向成90°。

所述拉紧机构包括圆柱筒和螺纹帽，所述圆柱筒底端与所述机架顶部固定连接，圆柱筒设置有外螺纹，所述圆柱筒和螺纹帽形成螺纹副，所述第一扭杆与所述螺纹帽通过上夹紧块固定连接。

所述吊框机构内还包括夹具和压紧盘，所述夹具位于所述吊框机构底部，通过压紧盘实现试件在所述夹具上的定位。

所述上连接轴上端通过轴承A与机架顶部连接，下端通过螺钉与所述吊框机构固定连接；所述下连接轴上端通过螺钉与所述吊框机构固定连接，下端通过轴承A与机架中部连接。

所述第一扭杆、第二扭杆和第三扭杆满足以下关系：

(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)/D₁ ⁴(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)≤T₂ ²/T₁ ²

(D₁ ⁴L₂+D₂ ⁴L₁)(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)/L₂(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)≤T₂ ²/T₁ ²

其中：D₁为第一扭杆的直径，D₂为第二扭杆的直径，D₃为第三扭杆的直径，L₁为第一扭杆的作用长度，L₂为第二扭杆的作用长度，L₃为第三扭杆的作用长度；在设计双扭杆转动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为T₁～T₂，其中，T₁＜T₂。

所述第一扭杆、第二扭杆和第三扭杆满足以下关系：

(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)/D₁ ⁴(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)＝T₂ ²/T₁ ²

(D₁ ⁴L₂+D₂ ⁴L₁)(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)/L₂(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)＝T₂ ²/T₁ ²

其中：D₁为第一扭杆的直径，D₂为第二扭杆的直径，D₃为第三扭杆的直径，L₁为第一扭杆的作用长度，L₂为第二扭杆的作用长度，L₃为第三扭杆的作用长度；在设计双扭杆转动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为T₁～T₂，其中，T₁＜T₂。

本发明的有益效果为：本发明的三扭杆转动惯量测量装置采用可动插销进行三扭杆的切换，当可动插销A和可动插销B同时拔下时，第三扭杆下端没有约束，只有第一扭杆工作；可动插销A拔下可动插销B插上时，第二扭杆和第三扭杆串联，再与第一扭杆并联工作；可动插销A和可动插销B同时插上时，第一扭杆和第二扭杆并联工作。从而一台设备可以实现三台设备的功能，极大地降低了成本，而且大大的提高了转动惯量的测量范围，提高测量精度，方便地解决了单双扭杆存在的问题。

附图说明

图1为本发明的三扭杆转动惯量测量装置试件横向放置时结构示意图；

图2为本发明的三扭杆转动惯量测量装置试件纵向放置时结构示意图；

图3为本发明的三扭杆转动惯量测量装置中的保护装置结构示意图；

图4为本发明的三扭杆转动惯量测量装置中的解脱释放机构示意图；

其中：1、上夹紧块，2、拉紧机构，201、圆柱筒，202、螺纹帽，3、第一扭杆，4、下夹紧块，5、轴承A，6、上连接轴，7、吊框机构，8、保护装置，801、V型滑块，802、螺杆，803、螺纹筒，804、安装螺母，805、手柄A，9、压紧盘，10、试件，11、夹具，12、下连接轴，13、解脱释放机构，1301、轴承B，1302、手柄B，1303、滑块，1304、直线导轨，1305、限位块，1306、固定板，14、第二扭杆，15、可动插销A，16、第三扭杆，17、支撑套，18、可动插销B，19、机架，20、光电传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1和附图2，本发明的三扭杆转动惯量测量装置包括机架19、吊框机构7、第一扭杆3、第二扭杆14、第三扭杆16、拉紧机构2、光电传感器20和支撑套17；

所述吊框机构7上端通过上连接轴6与所述机架19顶部固定连接，下端通过下连接轴12与所述机架19中部固定连接；所述拉紧机构2设置在所述机架19上端，所述第一扭杆3上端通过上夹紧块1与所述拉紧机构2固定连接，下端通过下夹紧块4与所述下连接轴12固定连接；所述支撑套17上端与所述机架19中部固定连接，下端与所述机架19底部固定连接；所述第二扭杆14和第三扭杆16在整体设置在支撑套17内部，第二扭杆14上端通过上夹紧块1与所述下连接轴12固定连接，所述第二扭杆14和第三扭杆16连接处通过可动插销A15实现在支撑套17上的固定和脱开，所述第三扭杆16下端通过可动插销B18实现在支撑套17上的固定和脱开；

所述光电传感器20设置固定在所述机架19中部，检测吊框机构7的摆角。

所述拉紧机构2、上连接轴6、吊框机构7、下连接轴12和支撑套17同轴。

参见附图3，所述测量装置还包括保护装置8，所述保护装置8螺纹筒803、螺杆802、安装螺母804、手柄A805和V型滑块1303801，所述螺纹筒803与所述螺杆802形成螺纹副，螺杆802一端与所述手柄A805连接，另一端与所述V型滑块1303801连接；两个保护装置8相对设置在吊框机构7两侧，通过安装螺母804固定在所述机架19上。通过旋转两个保护装置8的手柄A805实现螺杆802的伸出或缩回，进而带动V型滑块1303801前进或后退，实现试件10安装过程中对吊框机构7的固定或松开。

参见附图4，所述测量装置还包括解脱释放机构13，所述解脱释放机构13包括固定板1306、限位块1305、直线导轨1304、滑块1303、轴承B1301和手柄B1302；所述直线导轨1304固定在所述固定板1306上，滑块1303与直线导轨1304形成滑动副，所述直线导轨1304一端设置有限位块1305，所述滑块1303上远离滑块1303的一端设置有轴承B1301，所述手柄B1302固定在所述滑块1303上，所述固定板1306固定在所述机架19中部，通过手柄B1302带动滑块1303沿直线导轨1304滑动，进而实现轴承B1301与吊框机构7的锁紧或松开。解脱释放机构13在吊框机构7转动一定预摆角度后能锁住摆架，并在释放摆架过程中不会对摆架有法向作用力；具体为：推动手柄B1302带动轴承B1301前后滑动，前滑至顶端时轴承B1301与吊框机构7的定位面接触并锁住吊框机构7，后滑时轴承B1301脱离吊框机构7，吊框机构7开始自由扭摆。

所述滑块1303滑动方向与吊框机构7转动方向成90°。

所述拉紧机构2包括圆柱筒201和螺纹帽202，所述圆柱筒201底端与所述机架19顶部固定连接，圆柱筒201设置有外螺纹，所述圆柱筒201和螺纹帽202形成螺纹副，所述第一扭杆3与所述螺纹帽202通过上夹紧块1固定连接。

所述吊框机构7内还包括夹具11和压紧盘9，所述夹具11位于所述吊框机构7底部，通过压紧盘9实现试件10在所述夹具11上的定位。所述夹具11根据待夹持试件10的形状及摆放方向进行更换。所述压紧盘9将试件10压紧在夹具11上，防止试件10在扭摆时窜动。

所述上连接轴6上端通过轴承A5与机架19顶部连接，下端通过螺钉与所述吊框机构7固定连接；所述下连接轴12上端通过螺钉与所述吊框机构7固定连接，下端通过轴承A5与机架19中部连接。

所述第一扭杆3、第二扭杆14和第三扭杆16满足以下关系：

(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)/D₁ ⁴(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)≤T₂ ²/T₁ ²

(D₁ ⁴L₂+D₂ ⁴L₁)(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)/L₂(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)≤T₂ ²/T₁ ²

其中：D₁为第一扭杆3的直径，D₂为第二扭杆14的直径，D₃为第三扭杆16的直径，L₁为第一扭杆3的作用长度，L₂为第二扭杆14的作用长度，L₃为第三扭杆16的作用长度；在设计双扭杆转动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为T₁～T₂，其中，T₁＜T₂。

所述第一扭杆3、第二扭杆14和第三扭杆16满足以下关系：

(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)/D₁ ⁴(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)＝T₂ ²/T₁ ²

(D₁ ⁴L₂+D₂ ⁴L₁)(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)/L₂(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)＝T₂ ²/T₁ ²

其中：D₁为第一扭杆3的直径，D₂为第二扭杆14的直径，D₃为第三扭杆16的直径，L₁为第一扭杆3的作用长度，L₂为第二扭杆14的作用长度，L₃为第三扭杆16的作用长度；在设计双扭杆转动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为T₁～T₂，其中，T₁＜T₂。

本发明的三扭杆转动惯量测量装置的工作原理为：

将吊框机构7在水平面内转过一个角度θ，当可动插销A15和可动插销B18同时拔下时，第一扭杆3扭转θ₁，即θ₁＝θ；当可动插销A15拔下可动插销B18插上时，第一扭杆3扭转θ₁，第二扭杆14扭转θ₂角度，第三扭杆16同时扭转θ₃角度，即θ₁＝θ₂₊θ₃；当可动插销A15和可动插销B18同时插上时，第一扭杆3扭转和第二扭杆14同时扭转θ₁。当突然释放吊框机构7时，吊框机构7连同试件10在扭杆轴恢复力矩作用下开始绕垂直轴作往复扭摆运动，由弹性定律，扭杆轴受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度θ成正比。

M＝Kθ(一)

其中：M—恢复力矩；

K—扭杆的弹性系数，当材料及结构确定时为常数；

θ—扭杆转过的角度。

根据刚体定轴转动定律有：

Mz＝Jβ(二)

其中：Mz—吊框连同试件10对于扭杆的合外力矩；

J—吊框连同试件10对于扭杆中心的转动惯量；

β—吊框连同试件10的角加速度。

由于扭摆运动是逐渐变慢的，做减速运动，令ω²＝K/J得：

Mz＝Jβ＝-Kθ(三)

β＝d²θ/dt²＝-(K/J)θ＝-ω²θ(四)

得：

d²θ/dt²＝-ω²θ(五)

求解二阶常系数齐次线性微分方程得：

θ＝C₁cosωt+C₂sinωt(六)

(七)

其中：A—谐振角振幅；

ω—角速度；

—初相位角。

公式(七)表示扭摆运动具有谐振动的特性，角加速度角位移成正比，且方向相反。此谐振动周期T为：

T＝2π/ω＝2π(K/J)^-1/2(八)

由公式(七)得：

J＝KT²/(4π²)(九)

本发明的三扭杆转动惯量测量装置的参数计算：

在三扭杆转动惯量测量装置设计时，受结构及运动的限制，谐振周期T在T₁和T₂之间，其中：T₁＜T₂，则在扭杆的弹性系数为固定结构的情况下弹性系数K为常数，则公式(九)可解得：

$J_1={\mathrm{KT}}_1^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$ (十)

$J_2={\mathrm{KT}}_2^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$ (十一)

此转动惯量测量装置的测量范围为：J₁～J₂之间，其中：J₁＜J₂：

1、单扭杆测量

当可动插销A15和可动插销B18同时拔下时，只有第一扭杆3扭转θ，此时θ₁＝θ，即为单扭杆测量，此时第一扭杆3的弹性系数为K₁，根据材料力学扭转定律：

θ＝MLGI_P(十二)

其中：θ—扭杆的相对扭转角；

L—扭杆的作用长度；

G—扭杆的弹性模量；

I_P—横截面极惯性矩。

由公式(十二)知K₁＝M/θ＝GI_P1/L₁,对于实心圆截面，I_P＝πD⁴/32,推出：

$K_1=\left({\mathrm{\πD}}_1^{4}G\right)/\left(32L_1\right)$ (十三)

其中：D₁—第一扭杆3作用直径；

L₁—第一扭杆3作用长度。

扭杆可选用65Mn钢制作，扭转弹性模量G＝80～84GN/m²；

代入(十)、(十一)式可得：

$J_{11}=K_1{T}_1^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$ (十四)

$J_{12}=K_1{T}_2^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$ (十五)

此单扭杆转动惯量测量装置的测量范围为：J₁₁～J₁₂之间，其中，J₁₁＜J₁₂；

2、双扭杆测量

当可动插销A15和可动插销B18同时插上时，第一扭杆3扭转和第二扭杆14同时扭转θ₁，此时，θ₁＝θ，即为双扭杆测量，此时第一扭杆3的弹性系数为K₁，第二扭杆14的弹性系数为K₂，第一扭杆3和第二扭杆14为并列布置，第一扭杆3和第二扭杆14在预加一个扭矩时应承受所受扭矩分别为M₁和M₂，即：

K₁＝M₁/θ

K₂＝M₂/θ

K₀＝M/θ

从而推出：

K₀＝K₁+K₂(十六)

其中：K₀—两个扭杆共同作用后扭杆的弹性系数。

参照上面弹性系数计算方法得：

$K_2=\left({\mathrm{\πD}}_2^{4}G\right)/\left(32L_2\right)$ (十七)

其中：D₂—第二扭杆14作用直径；

L₂—第二扭杆14作用长度。

将(十三)和(十七)代入(十六)解得：

$K_0=\mathrm{\π}G(D_1^4{L}_2+D_2^4{L}_1)/32L_1{L}_2$ (十八)

将(十八)代入(十)、(十一)式得：

$J_{21}=K_0{T}_1^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$

$J_{22}=K_0{T}_2^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$

此双扭杆转动惯量测量装置的测量范围为：J₂₁～J₂₂之间，其中，J₂₁＜J₂₂。

3、三扭杆测量

当可动插销A15拔下可动插销B18插上时，第一扭杆3扭转θ₁，第二扭杆14扭转θ₂角度，第三扭杆16同时扭转θ₃角度，此时，θ₁＝θ₂₊θ₃，即为三扭杆测量，此时第一扭杆3的弹性系数为K₁，第二扭杆14的弹性系数为K₂，第三扭杆16的弹性系数为K₃，此时第二扭杆14和第三扭杆16串联布置，所受扭矩是相同的，再和第一扭杆3并联，三杆在预加一个扭矩时应承受所受扭矩分别为M₁、M。首先对第二扭杆14和第三扭杆16分解计算得：

K₂＝M/θ₂

K₃＝M/θ₃

θ₁＝θ₂₊θ₃

即：

K′＝M/θ₁＝M/(M/K₂+M/K₃)＝K₂K₃/K₃+K₂

接着整体和第一扭杆3并联，即

k_z＝K₁+K′＝K₁+K₂K₃/K₃+K₂(十九)

其中：K_Z—三个扭杆共同作用后扭杆的弹性系数。

参照上面弹性系数计算方法得：

K₃＝(πD₃ ⁴G)/(32L₃)(二十)

其中：D₃—第三扭杆16作用直径；

L₃—第三扭杆16作用长度。

将公式(十三)、(十七)和(二十)代入(十九)解得：

K_Z＝πG[D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁]/[32L₁(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)](二十一)

将(二十一)代入(十)、(十一)式得：

$J_{31}=K_Z{T}_1^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$

$J_{32}=K_Z{T}_2^2/\left(4{\mathrm{\π}}^2\right)$

此三扭杆转动惯量测量装置的测量范围为：J₃₁～J₃₂之间，其中，J₃₁＜J₃₂。

通过以上计算可以知道，K₁≤K_Z≤K₀，由此得出J₁₁≤J₃₁≤J₂₁，J₁₂≤J₃₂≤J₂₂，同时可以通过设计三扭杆的长度和直径的具体数值，最终可以实现J₃₁≤J₁₂，J₂₁≤J₃₂，保证三段测量范围之间存在交集，这样就可以达到整体机构的测量范围为J₁₁～J₂₂，可以看出通过插拔可动插销实现三扭杆测量的转换，使测量周期范围不变的情况下，即测量精度不变，使得测量试件10转动惯量的范围明显提高，也就是说，一台测量设备可以实现三台设备的测量工作，达到了原有的目的。

Claims (10)

1.三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，包括机架(19)、吊框机构(7)、第一扭杆(203)、第二扭杆(14)、第三扭杆(16)、拉紧机构(2)、光电传感器(20)和支撑套(17)；

所述吊框机构(7)上端通过上连接轴(6)与所述机架(19)顶部固定连接，下端通过下连接轴(12)与所述机架(19)中部固定连接；所述拉紧机构(2)设置在所述机架(19)上端，所述第一扭杆(203)上端通过上夹紧块(1)与所述拉紧机构(2)固定连接，下端通过下夹紧块(4)与所述下连接轴(12)固定连接；所述支撑套(17)上端与所述机架(19)中部固定连接，下端与所述机架(19)底部固定连接；所述第二扭杆(14)和第三扭杆(16)在整体设置在支撑套(17)内部，第二扭杆(14)上端通过上夹紧块(1)与所述下连接轴(12)固定连接，所述第二扭杆(14)和第三扭杆(16)连接处通过可动插销A(15)实现在支撑套(17)上的固定和脱开，所述第三扭杆(16)下端通过可动插销B(18)实现在支撑套(17)上的固定和脱开；

所述光电传感器(20)设置固定在所述机架(19)中部，检测吊框机构(7)的摆角。

2.根据权利要求1所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述拉紧机构(2)、上连接轴(6)、吊框机构(7)、下连接轴(12)和支撑套(17)同轴。

3.根据权利要求1所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括保护装置(8)，所述保护装置(8)螺纹筒(803)、螺杆(802)、安装螺母(804)、手柄A(805)和V型滑块(1303)(801)，所述螺纹筒(803)与所述螺杆(802)形成螺纹副，螺杆(802)一端与所述手柄A(805)连接，另一端与所述V型滑块(1303)(801)连接；两个保护装置(8)相对设置在吊框机构(7)两侧，通过安装螺母(804)固定在所述机架(19)上。

4.根据权利要求1所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括解脱释放机构(13)，所述解脱释放机构(13)包括固定板(1306)、限位块(1305)、直线导轨(1304)、滑块(1303)、轴承B(1301)和手柄B(1302)；所述直线导轨(1304)固定在所述固定板(1306)上，滑块(1303)与直线导轨(1304)形成滑动副，所述直线导轨(1304)一端设置有限位块(1305)，所述滑块(1303)上远离滑块(1303)的一端设置有轴承B(1301)，所述手柄B(1302)固定在所述滑块(1303)上，所述固定板(1306)固定在所述机架(19)中部，通过手柄B(1302)带动滑块(1303)沿直线导轨(1304)滑动，进而实现轴承B(1301)与吊框机构(7)的锁紧或松开。

5.根据权利要求4所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述滑块(1303)滑动方向与吊框机构(7)转动方向成90°。

6.根据权利要求1所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述拉紧机构(2)包括圆柱筒(201)和螺纹帽(202)，所述圆柱筒(201)底端与所述机架(19)顶部固定连接，圆柱筒(201)设置有外螺纹，所述圆柱筒(201)和螺纹帽(202)形成螺纹副，所述第一扭杆(203)与所述螺纹帽(202)通过上夹紧块(1)固定连接。

7.根据权利要求1所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述吊框机构(7)内还包括夹具(11)和压紧盘(9)，所述夹具(11)位于所述吊框机构(7)底部，通过压紧盘(9)实现试件(10)在所述夹具(11)上的定位。

8.根据权利要求1所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述上连接轴(6)上端通过轴承A(5)与机架(19)顶部连接，下端通过螺钉与所述吊框机构(7)固定连接；所述下连接轴(12)上端通过螺钉与所述吊框机构(7)固定连接，下端通过轴承A(5)与机架(19)中部连接。

9.根据权利要求1所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述第一扭杆(203)、第二扭杆(14)和第三扭杆(16)满足以下关系：

(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)/D₁ ⁴(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)≤T₂ ²/T₁ ²

(D₁ ⁴L₂+D₂ ⁴L₁)(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)/L₂(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)≤T₂ ²/T₁ ²

其中：D₁为第一扭杆(203)的直径，D₂为第二扭杆(14)的直径，D₃为第三扭杆(16)的直径，L₁为第一扭杆(203)的作用长度，L₂为第二扭杆(14)的作用长度，L₃为第三扭杆(16)的作用长度；在设计双扭杆转动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为T₁～T₂，其中，T₁＜T₂。

10.根据权利要求9所述的三扭杆转动惯量测量装置，其特征在于，所述第一扭杆(203)、第二扭杆(14)和第三扭杆(16)满足以下关系：

(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)/D₁ ⁴(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)＝T₂ ²/T₁ ²

(D₁ ⁴L₂+D₂ ⁴L₁)(D₂ ⁴L₃+D₃ ⁴L₂)/L₂(D₁ ⁴D₂ ⁴L₃+D₁ ⁴D₃ ⁴L₂+D₂ ⁴D₃ ⁴L₁)＝T₂ ²/T₁ ²

其中：D₁为第一扭杆(203)的直径，D₂为第二扭杆(14)的直径，D₃为第三扭杆(16)的直径，L₁为第一扭杆(203)的作用长度，L₂为第二扭杆(14)的作用长度，L₃为第三扭杆(16)的作用长度；在设计双扭杆转动惯量测量装置时，受结构及运动的限制，谐振周期在一定时间范围内时所测得的转动惯量的结果才是合理的，超出这个范围，测量结果和测量精度就得不到保障。设此有效范围为T₁～T₂，其中，T₁＜T₂。