CN105222958B - 一种细长部件的质心测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细长部件的质心测量装置及测量方法。所述细长部件的质心测量装置包括底板，装在底板上的左右两个侧支座，装在左右两个侧支座上的轴，以及装在轴上位于左右两个侧支座之间的偏心轮；左右两个侧支座内侧各设有一个侧挂板，每个侧挂板顶部装有一个主体定位在左右两个侧支座顶端的刀口，两个侧挂板底部通过托板固定相连，位于偏心轮之上的所述托板上设有用于放置细长部件的条形的主板，该主板的一端下部装有用于测量主板端部力F的顶尖，在主板的另一端装有调整主板水平度的水平调整机构。本发明易于快速调整平衡，方便测量，提高测量效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种细长部件的质心测量装置及测量方法，特别适用于重量大、长度长的圆柱体飞行器质心位置的方便测量。
背景技术
例如飞行物体的质心位置影响自身飞行轨迹，因此质心位置的测量对于空间飞行器至关重要。
目前利用天平原理采用不平衡力矩法测量质心位置的装置均采用刀口支点在重心之下的结构，此种结构对于较大的物体，尤其是测量重量大、长度长的圆柱体飞行器的质心位置前，装置的平衡很难调整。
发明内容
本发明旨在提供一种细长部件的质心测量装置及测量方法，该质心测量装置的刀口支点在质心位置测量装置重心之上，利用重心在支撑轴下方时，如果偏离竖直方向，合力指向平衡位置，使之回归平衡的基本原理，实现测量重量大、长度长的细长部件，如圆柱体飞行器的质心位置前，整个装置易于快速调整平衡，方便测量，提高测量效率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种细长部件的质心测量装置，其结构特点是，包括底板，装在底板上的左右两个侧支座，装在左右两个侧支座上的轴，以及装在轴上位于左右两个侧支座之间的偏心轮；左右两个侧支座内侧各设有一个侧挂板，每个侧挂板顶部装有一个主体定位在左右两个侧支座顶端的刀口，两个侧挂板底部通过托板固定相连，位于偏心轮之上的所述托板上设有用于放置细长部件的条形的主板，该主板的一端下部装有用于测量主板端部力F的顶尖，在主板的另一端装有调整主板水平度的水平调整机构；所述刀口下端面可随着偏心轮的转动而与所述侧支座顶端接触或分离。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
为了更均匀地支撑细长部件，所述主板的两个端部上装有用于支撑所述细长部件的支撑块。由此，细长部件支撑在主板的支撑块上，方便装卸。
作为一种具体的调整机构，所述水平调整机构包括固定在主板端部的吊块，装在吊块上水平布置的螺杆，以及装在螺杆上的至少一个砝码。由此，旋转螺杆上的砝码，可以调整砝码的位置，从而保证平衡状态。同时，也可以增减砝码数量来实现。
优选地，所述主板上装有显示主板水平度的水准仪。水准仪的气泡位于中心时，主板水平。
优选地，所述侧挂板顶部开有定位孔，所述侧支座顶端开有定位刀口的V形槽，所述刀口部分置于所述定位孔内。刀口落在侧支座顶端时，刀口的刀尖与V形槽均匀接触。
所述托板的安装位置为偏心轮顶面位于下止点时，托板与偏心轮顶面具有间隙，刀口下端面与所述侧支座顶端接触；偏心轮顶面位于上止点时，托板与偏心轮顶面接触，刀口下端面与所述侧支座顶端分离。
为了方便旋转偏心轮，所述侧支座外侧设有用于通过轴旋转偏心轮的扳手。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用上述细长部件的质心测量装置来测量细长部件质心的方法，已知细长部件重力G，顶尖到两个刀口之间连线的垂直距离L1；所述测量细长部件质心的方法包括如下步骤：
S1、旋转偏心轮，使偏心轮顶面位于下止点时与托板存在间隙，刀口定位于侧支座顶端并保持接触，此时通过水平调整机构使主板保持水平而处于平衡状态；
S2、旋转偏心轮，使偏心轮顶面与托板接触，且刀口脱离侧支座顶端，并将细长部件置于主板上，
S3、再次旋转偏心轮，使偏心轮顶面位于下止点时与托板存在间隙，且侧支座顶端与刀口的刀尖均匀接触，此时质心测量装置处于非平衡状态，即可利用顶尖测得主板端部力F，同时根据F*L1=G*L2，得质心O到两个刀口之间连线的垂直距离L2=F*L1/G，即得细长部件的质心位置。
作为一种具体的调节方式，所述水平调整机构包括固定在主板端部的吊块，装在吊块上水平布置的螺杆，以及装在螺杆上的至少一个砝码；所述主板上装有水准仪；在调整主板水平度时，旋转砝码使水准仪的气泡位于中心时，主板水平。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的质心测量装置的刀口支点在质心位置测量装置重心之上，利用重心在支撑轴下方时，如果偏离竖直方向，合力指向平衡位置，使之回归平衡的基本原理，实现了测量重量大、长度长的细长部件，如圆柱体飞行器的质心位置前，整个装置易于快速调整平衡，方便测量，提高了测量效率。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构原理图；
图2是图1的A—A剖视图；
图3是图1的俯视图。
具体实施方式
一种上支点式圆柱形飞行器质心测量装置，如图1和2所示，由以下零件构成：顶尖1、螺母2、主板3、支撑块4、底板5、扳手6、侧支座7、刀口8、螺栓9、销钉10、水准仪11、螺钉12、螺杆13、吊块14、砝码15、紧定螺钉16、侧挂板17、托板18、轴19、偏心轮20。
安装时，将轴19、偏心轮20安装在两件侧支座7上，再将两件侧支座7通过螺栓9、销钉10与底板5连接为一体。刀口8压入侧挂板17上部孔，用紧定螺钉16锁紧；托板18两端分别插入侧挂板17的定位槽内，用螺钉12、销钉10固定；支撑块4、水准仪11用螺钉12固定在主板3上，左端螺杆13安装在吊块14上，吊块14通过螺钉12连接在主板3右端，砝码15通过螺纹旋入螺杆13，再将螺母2将顶尖1安装在主板3。主板3与托板18同样采用螺钉12、销钉10连接，接着将两侧刀口8分别轻放在两件侧支座上的V形槽内。
使用时，把扳手6套在轴19前端，逆时针转动扳手6保证偏心轮20在最低位不与托板18接触，旋转砝码15调整测量装置，当主板3上的水准仪11的水泡在中心时，测量装置处于平衡状态。此时顺时针方向旋转扳手6，使偏心轮20与托板18接触，刀口8脱离侧支座上的V形槽，然后将细长部件21放在主板3上的支撑块4上，再将扳手6按逆时针方向旋转使偏心轮20与托板18脱离，使侧支座7的V形槽底与刀口8的刀尖均匀接触，此时质心位置不在支点，所以顶尖处可测得向下力F，利用顶尖1测得的力F，及已知细长部件21的重力为G，顶尖1到刀口8的垂直距离L1，即可计算出质心O到刀口8的垂直距离L2，同时根据F*L1=G*L2，得质心O到两个刀口的刀尖之间连线的垂直距离L2=F*L1/G，从而确定质心O的位置，整个操作简便、准确、迅速。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (14)
1.一种细长部件的质心测量装置，其特征在于，包括底板（5），装在底板（5）上的左右两个侧支座（7），装在左右两个侧支座（7）上的轴（19），以及装在轴（19）上位于左右两个侧支座（7）之间的偏心轮（20）；左右两个侧支座（7）内侧各设有一个侧挂板（17），每个侧挂板（17）顶部装有一个主体定位在左右两个侧支座（7）顶端的刀口（8），两个侧挂板（17）底部通过托板（18）固定相连，位于偏心轮（20）之上的所述托板（18）上设有用于放置细长部件的条形的主板（3），该主板（3）的一端下部装有用于测量主板（3）端部力F的顶尖（1），在主板（3）的另一端装有调整主板（3）水平度的水平调整机构；所述刀口（8）下端面可随着偏心轮（20）的转动而与所述侧支座（7）顶端接触或分离。
2.根据权利要求1所述的细长部件的质心测量装置，其特征在于，所述主板（3）的两个端部上装有用于支撑所述细长部件（21）的支撑块（4）。
3.根据权利要求1所述的细长部件的质心测量装置，其特征在于，所述水平调整机构包括固定在主板（3）端部的吊块（14），装在吊块（14）上水平布置的螺杆（13），以及装在螺杆（13）上的至少一个砝码（15）。
4.根据权利要求1所述的细长部件的质心测量装置，其特征在于，所述主板（3）上装有显示主板（3）水平度的水准仪（11）。
5.根据权利要求1所述的细长部件的质心测量装置，其特征在于，所述侧挂板（17）顶部开有定位孔，所述侧支座（7）顶端开有定位刀口（8）的V形槽，所述刀口（8）部分置于所述定位孔内。
6.根据权利要求1所述的细长部件的质心测量装置，其特征在于，所述侧支座（7）外侧设有用于通过轴（19）旋转偏心轮（20）的扳手（6）。
7.一种利用细长部件的质心测量装置来测量细长部件质心的方法，已知细长部件重力G，顶尖（1）到两个刀口（8）之间连线的垂直距离L1；其特征在于，所述细长部件的质心测量装置包括底板（5），装在底板（5）上的左右两个侧支座（7），装在左右两个侧支座（7）上的轴（19），以及装在轴（19）上位于左右两个侧支座（7）之间的偏心轮（20）；左右两个侧支座（7）内侧各设有一个侧挂板（17），每个侧挂板（17）顶部装有一个主体定位在左右两个侧支座（7）顶端的刀口（8），两个侧挂板（17）底部通过托板（18）固定相连，位于偏心轮（20）之上的所述托板（18）上设有用于放置细长部件的条形的主板（3），该主板（3）的一端下部装有用于测量主板（3）端部力F的顶尖（1），在主板（3）的另一端装有调整主板（3）水平度的水平调整机构；所述刀口（8）下端面可随着偏心轮（20）的转动而与所述侧支座（7）顶端接触或分离；
所述测量细长部件质心的方法包括如下步骤：
S1、旋转偏心轮（20），使偏心轮（20）顶面位于下止点时与托板（18）存在间隙，刀口（8）定位于侧支座（7）顶端并保持接触，此时通过水平调整机构使主板（3）保持水平而处于平衡状态；
S2、旋转偏心轮（20），使偏心轮（20）顶面与托板（18）接触，且刀口（8）脱离侧支座（7）顶端，并将细长部件（21）置于主板（3）上，
S3、再次旋转偏心轮（20），使偏心轮（20）顶面位于下止点时与托板（18）存在间隙，且侧支座（7）顶端与刀口（8）的刀尖均匀接触，此时质心测量装置处于非平衡状态，即可利用顶尖（1）测得主板（3）端部力F，同时根据F*L1=G*L2，得质心O到两个刀口（8）之间连线的垂直距离L2=F*L1/G，即得细长部件（21）的质心位置。
8.根据权利要求7所述的测量细长部件质心的方法，其特征在于，所述主板（3）的两个端部上装有用于支撑所述细长部件（21）的支撑块（4）。
9.根据权利要求7所述的测量细长部件质心的方法，其特征在于，所述水平调整机构包括固定在主板（3）端部的吊块（14），装在吊块（14）上水平布置的螺杆（13），以及装在螺杆（13）上的至少一个砝码（15）。
10.根据权利要求7所述的测量细长部件质心的方法，其特征在于，所述主板（3）上装有显示主板（3）水平度的水准仪（11）。
11.根据权利要求7所述的测量细长部件质心的方法，其特征在于，所述侧挂板（17）顶部开有定位孔，所述侧支座（7）顶端开有定位刀口（8）的V形槽，所述刀口（8）部分置于所述定位孔内。
12.根据权利要求7所述的测量细长部件质心的方法，其特征在于，所述托板（18）的安装位置为偏心轮（20）顶面位于下止点时，托板（18）与偏心轮（20）顶面具有间隙，刀口（8）下端面与所述侧支座（7）顶端接触；偏心轮（20）顶面位于上止点时，托板（18）与偏心轮（20）顶面接触，刀口（8）下端面与所述侧支座（7）顶端分离。
13.根据权利要求7所述的测量细长部件质心的方法，其特征在于，所述侧支座（7）外侧设有用于通过轴（19）旋转偏心轮（20）的扳手（6）。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的测量细长部件质心的方法，其特征在于，所述水平调整机构包括固定在主板（3）端部的吊块（14），装在吊块（14）上水平布置的螺杆（13），以及装在螺杆（13）上的至少一个砝码（15）；所述主板（3）上装有水准仪（11）；在调整主板（3）水平度时，旋转砝码（15）使水准仪（11）的气泡位于中心时，主板（3）水平。
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