一種回轉體質心測量支架的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種回轉體質心測量支架,采用一體化刀口支架結構,實現(xiàn)多種長度、多種方向(X、Y、Z向)、多種直徑的回轉體質心位置的測量;包括支架結構、支托和定位桿,支架結構包括刀口支架和支托放置槽。測量X方向質心時,將支托放置在支托放置槽內(nèi),將測量支架的兩個刀口支腳分別放置在兩臺電子秤的中心,將回轉體產(chǎn)品軸線垂直于矩形框架短邊放置,將定位桿放置在矩形框架短邊支托圓弧面一側的平面上,使刀口支腳中心刻線與定位滑塊表面刻線的對齊來測量所需距離。測量Y、Z向質心時,將支托放置在支托放置槽內(nèi),將回轉體軸線平行于支架短邊放置。倒三角形刀口支腳支撐方式,增加了支架的穩(wěn)定性,同時避免刀口與被測產(chǎn)品直接接觸。
【專利說明】一種回轉體質心測量支架
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種回轉物體質心的測量支架,特別是一種對稱結構圓柱型回轉物體(以下統(tǒng)稱回轉體)質心的測量支架。
【背景技術】
[0002]在航天領域,由標準件、零部組件、設備和電纜等裝配而成的圓柱型類回轉體產(chǎn)品所占的比例較高,為了驗證產(chǎn)品的設計指標,需要進行質心測量。質心測量方法分為傳統(tǒng)測量和高精度質量質心測試臺測量。由于高精度質量質心測試設備對環(huán)境要求高、安裝和操作復雜、穩(wěn)定性差、造價昂貴等特點,性價比低;傳統(tǒng)方法采用簡單刀口機械支撐結構進行測量,實用性高。刀口支撐結構分為測量X向質心的“X向刀口支撐結構”和測量Y、Z向質心的“Y/Z向刀口支撐結構”兩種支架。其測量原理如下:
[0003]首先使用X向刀口支架進行X向質心的測量,安裝示意圖見附圖1。具體為,支撐點I和支撐點2刀口支架分別放在兩臺電子秤上,回轉體垂直放置于刀口上方,測量支撐點I和支撐點2到回轉體前部的垂直距離Xl和X2,以及支撐點I和支撐點2處電子秤的讀數(shù)ml和m2,由力矩平衡原理可求得回轉體X向質心位置Xc= (mlXl+m2X2) / (ml+m2)。
[0004]然后使用Y/Z向刀口支架進行Y/Z向質心的測量,安裝示意圖見附圖2。具體為,將支撐點I和支撐點2刀口支架分別放在兩臺電子秤上,YZ向刀口支架結構放在支撐點I和支撐點2的刀口上,將回轉體垂直放置在刀口支架結構的弧形托架上,調(diào)節(jié)并保持支架平衡。測量支撐點I和支撐點2到Y/Z向刀口支架結構弧形托架中心位置的垂直距離Zl和Z2,以及支撐點I和支撐點2處電子秤的讀數(shù)ml和m2,由力矩平衡原理可求得回轉體Z向質心位置Zc= (m2Z2-mlZl)/ (ml+m2)。將回轉體沿X向旋轉90度,重復Z向質心的測量過程可得到Y向質心位置Yc= (m2Y2-mlYl) / (ml+m2)。
[0005]這種支架的特點是:結構簡單,過程實施方便,安裝環(huán)境要求低,拆裝快速方便,造價低。但存在以下不足:①測量精度偏低,X向質心測量誤差通常在3?8mm,Y/Z向質心測量誤差通常在2?5mm。②回轉體在安裝時形位誤差較大;③人工較難準確地測量支架其他位置到刀口位置的距離刀口支架的安裝需要調(diào)平,過程比較繁瑣,回轉體結構不穩(wěn)定,容易有跌落風險;⑤為了盡量提高測量精度,支撐結構的刀口往往較鋒利,但容易對回轉體造成切割破壞;⑥X向質心測量完畢后需要更換Y/Z向質心測量刀口結構支撐,增加了測量支架的安裝轉換時間和操作的復雜性;⑦為了提高測量精度,要求支撐結構有較高的安裝精度,需要反復多次進行支架的調(diào)較,測量多次數(shù)值結果取平均等,相應地提高了安裝難度,降低了工作效率。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型提供了一種簡易、快速測量回轉物體質心的測量支架,采用一體化刀口支架結構,實現(xiàn)多種長度、多種方向(X、Y、Z向)、多種直徑的回轉體質心位置的測量;具體支架方案如下:[0007]一種回轉體質心測量支架,包括支架結構、支托和定位桿。支架結構為一體化加工成型,包括刀口支架和支托放置槽。刀口支架包括矩形框架和刀口支腳,刀口支腳在矩形框架的長邊兩側下端對稱,長度與矩形框架寬度相等,支腳橫截面為等邊倒三角形,防止由于刀口直接接觸產(chǎn)品而帶來的切割損傷,刀口支腳與其所置平面為線支撐;刀口支腳橫截面倒三角形中心線的位置有刻線,此刻線即為刀口支腳支撐線位置;支托放置槽為矩形槽,對稱分布在矩形框架的上端四周,用于安裝和定位支托;四個支托放置槽長寬高相等,矩形框架短邊的兩個支托放置槽中心之間的距離等于兩個刀口支腳中心之間的距離,放置在矩形框架長邊的支托和放置在矩形框架短邊的支托可以自由的進行切換。兩橫兩縱的支托設計,達到了測量X、Y、Z三個方向質心的目的。
[0008]支托為上側有圓弧面的長方體結構,支托的長寬高與支架結構的支托安裝槽的尺寸相同,以便支托與支托安裝槽相匹配,支托的圓弧面與待測回轉體匹配,以達到測量多種直徑回轉體產(chǎn)品的目的。支托分別用于支撐測量回轉體X向質心位置和Y/Z向質心位置,支托采用不同直徑圓弧放置面的設計,實現(xiàn)了一種支架結構測量多種直徑回轉體質心位置的功能;放置在矩形框架長邊的支托和放置在矩形框架短邊的支托外型尺寸相同,可以進行互換安裝。也就是說,對于同一回轉體,X向質心測量完成后,只需將支托從長邊支托放置槽移動到短邊支托放置槽中就可以進行Y/Z向質心的測量。
[0009]定位桿由底座滑塊和中心桿組成,中心桿與底座滑塊固定連接,且中心桿的右側在底座滑塊一個側面中心線的延長線上。
[0010]測量X方向質心時,將支托放置在支托放置槽內(nèi),將測量支架的兩個刀口支腳分別放置在兩臺電子秤的中心,將回轉體產(chǎn)品軸線垂直于矩形框架短邊放置,并保證質心位置在刀口支腳支撐線之間,以防止由于質心偏移而造成測量支架和產(chǎn)品的傾覆。將定位桿放置在矩形框架短邊支托圓弧面一側的平面上,利用支托的上表面和短邊側面來定位底座滑塊的兩個方向,沿回轉體軸向調(diào)整定位桿位置,使刀口支腳中心刻線與定位滑塊表面刻線的對齊來測量回轉體一端到刀口支腳支撐線之間的距離。
[0011]測量Y、Z向質心時,將支托放置在支托放置槽內(nèi),將回轉體軸線平行于支架短邊放置。
[0012]相比之前的結構,這種支架結構更簡單,操作更方便,用途更廣,精度更高。一個支架只需要更換相適應的支托結構就可以完成Χ、y、ζ三個方向質心的測量;多個方向集成測量的方式節(jié)省了在不同方向測量時支架換裝和調(diào)試的時間;支托采用不同直徑圓弧放置面的設計,可以進行多種直徑、多種長度的回轉體質心的測量;測量過程中,回轉體支撐定位、支架刀口到刀口、支架刀口到回轉體軸線等影響測量精度的重要尺寸完全由機械加工保證,無需進行手工測量,并減少了由此帶來的誤差疊加;倒三角形刀口支腳支撐的方式,增加了支架的穩(wěn)定性,同時避免刀口與被測產(chǎn)品直接接觸;。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]附圖1為傳統(tǒng)質心測量法X向質心測量示意圖;
[0014]附圖2為傳統(tǒng)質心測量法Υ/Ζ向質心測量示意圖;
[0015]附圖3為質心測量支架示意圖見;
[0016]附圖4為質心測量支架測量X向質心安裝示意圖;[0017]附圖5為質心測量支架測量Y/Z向質心安裝示意圖;
[0018]I——回轉體,2——X向質心位置,3——刀口支腳,4——Y/Z向支撐結構,5——支撐點1,6——支撐點2,7——定位桿,8——放置在矩形框架長邊的支托,9——放置在矩形框架短邊的支托,10——矩形框架。
【具體實施方式】
[0019]一種回轉體質心測量支架,包括支架結構、支托和定位桿。
[0020]首先測量X向質心位置。擺放兩臺電子秤,使其距離大致等于支架結構刀口支腳的間距,用水平儀檢查電子秤安裝的水平度,調(diào)平并清零;確定回轉體直徑,選擇與其直徑相對應的支托2個,置于支架結構的矩形框架短邊支托放置槽內(nèi);將測量支架的刀口支腳分別置于兩臺電子秤之上,可以在電子秤面上預先放置一塊鋼板以避免秤表面被切割,刀口支腳盡量保持在稱面的中心;電子秤清零;將回轉體置于矩形框架的兩個短邊支托上,并確保其質心在兩個刀口之間;待回轉體、支架、電子秤平穩(wěn),記錄電子秤I和電子秤2的讀數(shù)ml和m2 ;將定位桿放在回轉體側面的矩形框架短邊支托上,利用支托的上表面和短邊側面來定位底座滑塊的兩個方向,沿回轉體軸向調(diào)整定位桿位置,使刀口支腳中心刻線與定位滑塊表面刻線的對齊,此時定位桿右側在回轉體軸線上的投影位置與刀口支腳支撐線在回轉體軸線上的投影位置重合;用游標卡尺測量回轉體前端到定位桿右側的距離即為Xl ;則X2=X1+L,其中L為兩刀口支腳間距,X2為回轉體前端到另一個刀口支腳支撐線之間的距離;利用力矩平衡原理可求得X向的質心位置。通過一次測量得到Xl和X2,這就避免了多次測量的誤差疊加。
[0021]然后測量Y、Z向質心位置。另外選擇與回轉體直徑相對應的支托2個(也可以重復使用測量X向質心的2個支托),置于支架結構的長邊支托放置槽內(nèi)并落實到位;電子秤清零后,將回轉體置于支架的兩個長邊支托上,并確保其質心在兩個刀口之間;待回轉體、支架、電子秤平穩(wěn),記錄電子秤I和電子秤2的讀數(shù)ml和m2 ;其中,Yl/Zl=Y2/Z2=L/2 ;利用力矩平衡原理可求得Y/Z向的質心位置。通過支托的定位支撐,避免了直接對Yl/Zl、Y2/Z2進行手工測量,極大地提高了測量精度。
【權利要求】
1.一種回轉體質心測量支架,其特征在于,包括支架結構、支托和定位桿;支架結構為一體化加工成型,包括刀口支架和支托放置槽;刀口支架包括矩形框架和刀口支腳,刀口支腳在矩形框架的長邊兩側下端對稱,長度與矩形框架寬度相等,支腳橫截面為等邊倒三角形,刀口支腳與其所置平面為線支撐;支托放置槽為矩形槽,對稱分布在矩形框架的上端四周;四個支托放置槽長寬高相等,矩形框架短邊的兩個支托放置槽中心之間的距離等于兩個刀口支腳中心之間的距離。
2.如權利要求1所述的回轉體質心測量支架,其特征在于,支托為上側有圓弧面的長方體結構,支托的長寬高與支架結構的支托安裝槽的尺寸相同,支托的圓弧面與待測回轉體匹配;放置在矩形框架長邊的支托和放置在矩形框架短邊的支托外型尺寸相同。
3.如權利要求2所述的回轉體質心測量支架,其特征在于,定位桿由底座滑塊和要求中心桿組成,中心桿與底座滑塊固定連接,且中心桿的右側在底座滑塊一個側面中心線的延長線上。
4.如權利要求3所述的回轉體質心測量支架,其特征在于,刀口支腳橫截面倒三角形中心線的位置有刻線。
【文檔編號】G01M1/12GK203519256SQ201320588050
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】肖利杰 申請人:北京航天新風機械設備有限責任公司