專利名稱：大型動力設(shè)備質(zhì)量慣性特性參數(shù)測取綜合實驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動力設(shè)備振動控制領(lǐng)域的基本參數(shù)測取裝置。
背景技術(shù)：
隨著汽車的速度向高速化、車身的重量向輕量化方向發(fā)展，振動噪聲問題日益突出， 人們對振動和噪聲的要求也越來越嚴(yán)格。汽車行駛的平順性、乘坐舒適性越來越受到人 們的關(guān)注。動力總成的減振和隔振顯得尤為重要，合理設(shè)計動力總成懸置系統(tǒng)，不但可 以改善汽車乘坐的舒適性，還可以延長發(fā)動機和其它部件的使用壽命，是解決內(nèi)燃機整機振動最為有效的辦法。動力總成質(zhì)量參數(shù)和慣性參數(shù)對于動力總成懸置系統(tǒng)動態(tài)特性 分析及其懸置隔振設(shè)計都有重要意義。是合理布置發(fā)動機支承型式以減小發(fā)動機對車體 的振動輸入的重要依據(jù)參數(shù)。目前關(guān)于"質(zhì)量——'慣性特性"參數(shù)測取的方法精度較低； 并且難以普及推廣，尤其對于質(zhì)量較大，外形復(fù)雜的大型動力設(shè)備難以操作。為此，本 發(fā)明設(shè)計了質(zhì)量——'慣性特性參數(shù)綜合實驗臺，該實驗臺可以實現(xiàn)質(zhì)量參數(shù)和慣性參數(shù) 的測取同時完成，對于質(zhì)量超過五百千克，外形尺寸超過1.5米的大型動力設(shè)備，更加 顯現(xiàn)出優(yōu)勢。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種適用于大型動力設(shè)備"質(zhì)量——'慣性"特性參數(shù)測取的綜 合實驗臺。下面結(jié)合附圖1-2對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理進行說明。大型動力設(shè)備質(zhì)量慣性特性參數(shù) 綜合實驗臺，具有支架l、鋼絲繩2、水平微調(diào)器3、轉(zhuǎn)盤4、拉力傳感器5、光電傳感 器6、接口板7、計算機8等。組成結(jié)構(gòu)及具體連接方式為支架1與水平轉(zhuǎn)盤4通過 三根鋼絲繩2吊裝在一起，三個水平微調(diào)器3和三個拉力傳感器5分別固定于三根鋼絲 繩上，轉(zhuǎn)盤4外邊緣切有小口，在小口處安裝光電傳感器6。三個拉力傳感器5和光電 傳感器6的輸出信號端均通過接口板7與計算機8相連。接口板包括A/D轉(zhuǎn)換器、濾波 放大器等。以三個拉力傳感器5的拉力作為調(diào)整轉(zhuǎn)盤4水平和對準(zhǔn)待測物9的質(zhì)心的標(biāo) 準(zhǔn)；由光電傳感器6測取水平轉(zhuǎn)盤扭擺的周期。待測物體9置于水平轉(zhuǎn)盤4上，測試面 為待測物體的三維坐標(biāo)面。結(jié)合附圖3和附圖4對本發(fā)明的測試原理進行說明，首先通過水平微調(diào)器3調(diào)整轉(zhuǎn) 盤的水平，以三個拉力傳感器5讀數(shù)相同時為標(biāo)準(zhǔn)。在轉(zhuǎn)盤4上，建立如圖3的坐標(biāo)系， 坐標(biāo)原點位于圓心處。由于被測物體外形復(fù)雜，將其固定在一個規(guī)則矩形框內(nèi)，作為一 個整體，將被測物體水平放在轉(zhuǎn)盤上，下表面幾何中心與坐標(biāo)原點重合，幾何中心線與 坐標(biāo)軸對齊。此時，采集拉力傳感器5的讀數(shù)。根據(jù)其讀數(shù)和三個吊點的位置，通過計 算便可以得到質(zhì)量、以及質(zhì)心在該平面內(nèi)的兩個投影坐標(biāo)。在完成該平面質(zhì)心坐標(biāo)測量 后，挪動物體使其質(zhì)心投影與坐標(biāo)原點重合，標(biāo)準(zhǔn)為三個拉力傳感器5讀數(shù)相同。然后 扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤一個小角度，讓轉(zhuǎn)盤4自由扭擺振動，通過光電傳感器6測量扭擺周期T，便可 以計算出其相對于Z軸的轉(zhuǎn)動慣量Iz。完成該面的測量后，依次將物體翻轉(zhuǎn)到與現(xiàn)平面 垂直的兩個平面內(nèi)，重復(fù)上述過程，這樣，質(zhì)心的三個坐標(biāo)值都被重復(fù)了一次，取平均 數(shù)。繞過質(zhì)心的三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動慣量也全部求得。計算質(zhì)心和轉(zhuǎn)動慣量的數(shù)據(jù)處理流 程如附圖5。


附圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。 附圖2為本發(fā)明光電傳感器與轉(zhuǎn)盤的安裝簡圖。 附圖3為本發(fā)明測試時待測物擺放示意圖。 附圖4為本發(fā)明質(zhì)心測取原理說明圖。
圖中Fl、 F2、 F3分別為三個拉力傳感器承受的拉力；Ll和L3是三個吊點與坐標(biāo)系 x軸的距離，L2是其中兩個吊點距坐標(biāo)系y軸的距離。 附圖5為數(shù)據(jù)處理計算流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。本實驗臺包括臺架、采 集系統(tǒng)和計算機數(shù)據(jù)計算處理三部分構(gòu)成。本實施例支架1高4.5米，設(shè)計承重2噸， 在其頂部，三根短支梁成120°均勻外切分布在直徑為1.8米的圓上。轉(zhuǎn)盤4直徑1.8 米。由三根鋼絲繩將三個水平微調(diào)器、三個拉力傳感器與支架連在一起。并按圖l所示 安裝光電傳感器6、接口板7以及計算機8的接線。
在進行測試以前，首先調(diào)整轉(zhuǎn)盤水平，以三個拉力傳感器讀數(shù)相同為標(biāo)準(zhǔn)；然后將 被測物體平放在轉(zhuǎn)盤上(如圖3)，安放時下表面幾何中心與原點對齊，幾何中心線與 坐標(biāo)軸對齊。此時采集三個拉力傳感器的讀數(shù)，依據(jù)拉力值和轉(zhuǎn)盤三個懸吊點的位置， 通過計算程序就可以得到質(zhì)量和質(zhì)心的兩個坐標(biāo)。在得到該平面的兩個質(zhì)心坐標(biāo)后，調(diào)整待測物，使其質(zhì)心投影與轉(zhuǎn)盤中心重合，同樣以拉力傳感器讀數(shù)相同為標(biāo)準(zhǔn)；然后將 轉(zhuǎn)盤扭轉(zhuǎn)一個微小角度使其扭振，由光電傳感器測量其扭擺周期。實驗臺擺繩長度和轉(zhuǎn) 盤直徑都為定值，在得到這些數(shù)據(jù)后，計算程序便可以計算出物體關(guān)于繞過質(zhì)心垂直軸 的轉(zhuǎn)動慣量。然后將物體翻轉(zhuǎn)到另外兩個相互垂直的平面內(nèi)，重復(fù)上述過程，質(zhì)心的三 個坐標(biāo)值都得到了兩次，取其平均值。繞過質(zhì)心坐標(biāo)軸的三個轉(zhuǎn)動慣量也全部測得。然后除去固定用規(guī)則矩形框的成分，便得到了復(fù)雜形狀動力設(shè)備的質(zhì)量---慣性特性參數(shù)。本測試系統(tǒng)的有益效果是利用支點反力法和力矩平衡原理迅速得到復(fù)雜物體質(zhì) 心，利用三線擺法測取扭振周期得到轉(zhuǎn)動慣量。質(zhì)量參數(shù)和慣性參數(shù)在同一臺架上一次 完成，操作方便。利用拉力傳感器調(diào)整水平和對準(zhǔn)質(zhì)心、利用光電傳感器測取扭擺周期、 利用計算軟件計算結(jié)果，提高了測量精度，簡化了測量過程。實驗臺設(shè)計容量大，基本 可以完成國內(nèi)所有大型車用發(fā)動機及動力總成的測量。
權(quán)利要求
1. 大型動力設(shè)備質(zhì)量慣性特性參數(shù)綜合實驗臺，具有支架、鋼絲繩、水平微調(diào)器、轉(zhuǎn)盤、拉力傳感器、光電傳感器、接口板、計算機，其特征是支架(1)與水平轉(zhuǎn)盤(4)通過三根鋼絲繩(2)吊裝在一起，三個水平微調(diào)器(3)和三個拉力傳感器(5)分別固定于三根鋼絲繩上，轉(zhuǎn)盤(4)外邊緣切有小口，在小口處安裝光電傳感器(6)，三個拉力傳感器(5)和光電傳感器(6)的輸出信號端均通過接口板(7)與計算機(8)相連。
2. 按照權(quán)利要求1所述的大型動力設(shè)備質(zhì)量慣性特性參數(shù)綜合實驗臺，其特征是以 所述三個拉力傳感器(5)的拉力作為調(diào)整轉(zhuǎn)盤(4)水平和對準(zhǔn)待測物(9)的質(zhì)心的 標(biāo)準(zhǔn)；由所述光電傳感器(6)測取水平轉(zhuǎn)盤扭擺的周期；待測物體(9)置于水平轉(zhuǎn)盤(4)上，測試面為待測物體的三維坐標(biāo)面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于大型動力設(shè)備質(zhì)量慣性特性參數(shù)測量的實驗臺。支架與水平轉(zhuǎn)盤通過三根鋼絲繩吊裝在一起，三個水平微調(diào)器和三個拉力傳感器分別固定于三根鋼絲繩上。在轉(zhuǎn)盤外邊緣的小口處安裝光電傳感器，三個拉力傳感器和光電傳感器的輸出信號端均通過接口板與計算機相連。以三個拉力傳感器拉力值來調(diào)整轉(zhuǎn)盤水平和對準(zhǔn)待測物的質(zhì)心；由光電傳感器測取水平轉(zhuǎn)盤扭擺的周期。待測物體置于水平轉(zhuǎn)盤上，測試面為待測物體的三維坐標(biāo)面。本發(fā)明利用支點反力法和力矩平衡原理迅速得到復(fù)雜物體質(zhì)心，利用三線擺法測取扭振周期得到轉(zhuǎn)動慣量。質(zhì)量參數(shù)和慣性參數(shù)在同一臺架上一次完成，操作方便?；究梢酝瓿蓢鴥?nèi)所有大型車用發(fā)動機及動力總成的測量。
文檔編號G01M1/00GK101281075SQ200810053278
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者張俊紅, 畢鳳榮, 田新偉, 胡春林 申請人:天津大學(xué)