CN108760151B - 一种质量质心转动惯量综合测试工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及质量特性测试设备领域，特别是一种质量质心转动惯量综合测试工装,包括倾斜支撑座、气缸，所述气缸通过安装于倾斜支撑座上的气缸支撑座与倾斜支撑座连接，还包括通过轴承连接于倾斜支撑座上方的半圆工装支架，通过螺钉固定安装于半圆工装支架上方的旋转下盘；所述气缸支撑座与旋转下盘通过螺钉连接，所述半圆工装支架能在气缸的推动下绕第一旋转轴承的轴线转动；所述旋转下盘中嵌有多个第二旋转轴承，其上方设有能被第二旋转轴承带动绕旋转下盘的轴线且相对于旋转下盘转动的旋转上盘；本发明的有益效果是：可以实现零部件在工装上一次安装，完成质量、各方向质心及转动惯量的测量，无需重新安装，缩短测量时间，提高测量精度。

Description

一种质量质心转动惯量综合测试工装

技术领域

本发明涉及质量特性测试设备领域，特别是一种质量质心转动惯量综合测试工装。

背景技术

质量特性是航天、航空及汽车零部件、军工、整机等生产制造、测试及运行过程中的重要参数，随着航空航天及汽车工业的迅速发展，质量特性的测试过程要求既要提高精度又能够减少安装和拆卸的次数，以提高测试效率和安全性。然而传统的质量特性测试设备功能较为单一，装置效率低，误差大，智能化程度不高，不能一次性在一个设备上测量质量、质心位置及转动惯量等多个参数，且设备结构复杂，测试过程中，测试件需要反复安装，拆卸，不仅测试效率低下，还因为不同测试设备之间的精度不同，影响测试件的质量参数的精度，造成测试件在航空航天、汽车或军工工业上使用时存在安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术中测量误差大、效率低、测量方法单一的不足，本发明提出一种小型的质量质心转动惯量综合测试三坐标工装，测试件在其测试台上一次性安装即可自动完成各类航天器、无人机、子弹、小型导弹等及其零部件的质量，各个方向的三维质心及转动惯量的测量，省去了多次安装拆卸测量不同参数的过程，测量精度较高，且该工装体积小，便于携带，可一次性测试多种小型零部件的各个方向质量质心和转动惯量等参数。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种质量质心转动惯量综合测试工装，包括气缸、气缸支撑座、倾斜支撑座、半圆工装支架、旋转下盘、旋转上盘等零部件。

所述倾斜支撑座由十字形底板、三个支撑柱、和两个轴承座组成，十字形底板底面通过螺钉固定于地面上；其中两个第一支撑柱、一个第二支撑柱和两个轴承座垂直地连接在十字形底板上表面，分别位于十字形的四个方向，其中两个第一支撑柱互相平行且位于同一侧，与一个第二支撑柱相对设置，两个轴承座分别位于另外两个方向且相对设置，轴承座用于安装半圆工装支架，第一支撑柱和第二支撑柱用于支撑半圆工装支架，且第一支撑柱用于连接气缸及气缸支撑座。

在上述技术方案的基础上，还包括半圆工装支架，位于所述倾斜支撑座上方，所述半圆工装支架上安装有一根转轴，所述转轴通过两个第一旋转轴承安装于倾斜支撑座的轴承座中，使半圆工装能够绕着转轴轴线相对于倾斜支撑座转动。

在上述技术方案的基础上，还包括气缸和气缸支撑座，所述气缸与气缸支撑座通过销轴连接，气缸支撑座可以绕销轴相对于气缸转动，气缸和气缸支撑座一体通过两块钢板与倾斜支撑座连接，所述两块钢板通过螺钉与倾斜支撑座的第一支撑柱固定连接，同时两块钢板也通过螺钉与气缸连接。

在上述技术方案的基础上，还包括位于气缸支撑座和倾斜支撑座上方的旋转下盘，通过螺钉与气缸支撑座和倾斜支撑座连接在一起，从而气缸、气缸支撑座、倾斜支撑座，半圆工装支架及旋转下盘全部连接在一起，从而半圆工装支架在气缸的推动下绕第一旋转轴承的轴线从水平状态旋转到倾斜状态，也能够在气缸的拉动下绕第一旋转轴承的轴线从倾斜状态旋转回到水平状态。此外旋转下盘中还嵌入有多个第二旋转轴承，沿旋转下盘圆周方向均匀分布。

在上述技术方案的基础上，还包括位于旋转下盘上方的旋转上盘，在第二旋转轴承的带动下，旋转上盘可以绕旋转下盘的轴线相对于旋转下盘转动，旋转下盘与旋转上盘之间通过安装在旋转下盘圆周侧面均匀分布的四个保护支架卡合在一起，从而旋转上盘在相对旋转下盘转动时不会滑出旋转上盘上表面。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下有益效果：

通过半圆工装支架的倾斜转动以及旋转上盘的旋转，可以实现零部件在该工装上一次安装完成质量、X,Y,Z三个方向质心及X,Y,Z三个方向转动惯量的测量，在质量质心和转动惯量的测量过程中倾斜测量角度大，无需重新吊装，调平、配重。减少了中间人为干预所产生的误差，整个测试过程中的调整转换均为半自动方式，使测量时间大大缩短，安全系数提高，并且均匀性好，测试周期性好，通用性好，整个工装体积小，质量轻，便于携带，同时达到较高的测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例质量质心转动惯量综合测试工装的***图；

图2是图1中部件3的结构示意图；

图3是图1中部件4的结构示意图。

上述图中：1-气缸；2-气缸支撑座；3-倾斜支撑座；4-半圆工装支架；5-旋转下盘；6-旋转上盘；7-十字形底板；8-第一支撑柱；9-第二支撑柱；10-轴承座；11-第一底板；12-第二底板；13-第三底板；14-半圆形梁；15-加强筋；16-转轴；17-第一旋转轴承；18-销轴；19-钢板；20-第二旋转轴承；21-保护支架。

具体实施方式

结合图1—图3，通过实施例对本发明的技术方案作进一步的说明：

如图1—3所示，本发明所采用的技术方案是：提供一种质量质心转动惯量综合测试工装，包括气缸1、气缸支撑座2、倾斜支撑座3、半圆工装支架4、旋转下盘5、旋转上盘6等零部件。所述倾斜支撑座3由十字形底板7、两个第一支撑柱8、第二支撑柱9、和两个轴承座10组成，其中由第一底板11、第二底板12和第三底板13组成的十字形底板7通过螺钉固定于地面上，第一底板11和第三底板13相对设置，分别与第二底板12垂直连接；所述两个第一支撑柱8、第二支撑柱9和两个轴承座10与地面垂直，也即垂直地连接在十字形底板7上，其中两个第一支撑柱8互相平行，且两者垂直连接在第一底板11上，第二支撑柱9垂直连接在第三底板13上，两个轴承座10相对连接在第二底板12的两端。

半圆工装支架4由两根弯曲为半圆形的半圆形梁14和四根加强筋15组成，两个半圆形梁14互相平行，四个加强筋15从半圆形梁14的左端至右端分别放置用于连接两个半圆形梁14，每个加强筋15的两端分别与两根半圆形梁14连接，每个半圆形梁14的两端平面上分别有四个螺纹孔，且每个半圆形梁的外侧面中部各有一个孔，一根转轴16***孔中连接两个半圆形梁，转轴16轴线与所述半圆形梁14的侧面垂直，半圆工装支架4通过转轴16分别***到所述倾斜支撑座3上的两个轴承座10的孔中，所述转轴16与轴承座10之间通过两个第一旋转轴承17连接，从而使半圆工装支架4能够绕着第一旋转轴承17轴线相对于倾斜支撑座3从水平状态转动到倾斜状态或从倾斜状态转动回到水平状态。

气缸1与气缸支撑座2通过销轴18连接，气缸支撑座2可以绕销轴18相对于气缸1转动，气缸活塞的往复运动可以带动气缸支撑座2一起往复运动，气缸支撑座2上表面有四个螺纹孔，气缸1和气缸支撑座2一体通过两块钢板19与倾斜支撑座3连接，所述两块钢板19通过螺钉与倾斜支撑座3的第一支撑柱8固定连接，同时两块钢板19也通过螺钉与气缸1连接，从而气缸1、气缸支撑座2与倾斜支撑座3连接。

旋转下盘5为一个圆形环状部件，上表面和侧面有若干螺纹孔，上表面的螺纹孔与气缸支撑座2上表面和半圆工装支架4中半圆形梁14两端表面的螺纹孔相对应，通过螺钉使所述旋转下盘5固定于气缸支撑座2和半圆工装支架4上方，此外旋转下盘5中还嵌有四个第二旋转轴承20，沿旋转下盘5圆周方向每隔90度均匀分布；旋转下盘5上方有一个与旋转下盘圆形盘状结构的旋转上盘6，所述旋转上盘6为直径与旋转下盘5直径相同，其圆周边缘为阶梯形。

在四个第二轴承20旋转的带动下，旋转上盘6可以绕旋转下盘5的轴线相对于旋转下盘5转动，旋转上盘5上表面有若干螺纹孔，测试件可以通过螺钉固定在旋转上盘5的上表面，旋转下盘5与旋转上盘6之间通过位于它们圆周方向均匀分布的四个保护支架21连接，每个保护支架21为倒L型的形状，其短边所在的面卡住旋转上盘6的下阶梯上表面，长边所在的表面的两个孔与旋转下盘5侧面的螺纹孔相对应，通过螺钉安装在旋转下盘5的圆周侧面，四个保护支架21的存在能够防止旋转上盘6在相对旋转下盘5转动时滑出旋转下盘5上表面。通过以上连接，气缸1、气缸支撑座2、倾斜支撑座3、半圆工装支架4、旋转下盘5、旋转上盘6全部连接在一起。

进行质量质心水平测试时，各连接部位自锁装置锁紧，旋转上盘5、旋转下盘6与半圆工装支架4呈水平状态，半圆工装支架4左侧受到倾斜支撑座3的两个第一支撑柱8支撑，测试件固定于旋转上盘5的上表面，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向上运动，因驱动气缸1、气缸支架2与半圆工装支架4、旋转下盘5和旋转上盘6均连接在一起，气缸1推动半圆工装支架4绕转轴16轴线旋转，从而将半圆工装支架4、旋转下盘5和旋转上盘6一起推动到倾斜状态后停止，各连接部位自锁装置锁紧，进行倾斜测试，气缸活塞伸出量的不同可以把半圆工装支架4、旋转下盘5和旋转上盘6推动到不同角度进行倾斜测试，倾斜到最大角度时，半圆工装支架4最右侧受到倾斜支撑座3的第二支撑柱9支撑；测试完毕后，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向回运动将半圆工装支架4、旋转下盘5和旋转上盘6拖回成水平状态后停止，质量质心测试完成。

在水平状态下进行转动惯量测试时，各连接部位自锁装置锁紧，旋转上盘5、旋转下盘6与半圆工装支架4呈水平状态，半圆工装支架4左侧受到倾斜支撑座3的两个第一支撑柱8支撑，测试件固定于旋转上盘5的上表面，通过旋转上盘5绕旋转下盘5的轴线旋转，依次对0°、45°、90°、180°、270°测量，测试完毕。如要在倾斜状态下进行转动惯量测试，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向上运动，气缸1推动半圆工装支架4绕转轴16轴线旋转，从而将半圆工装支架4、旋转下盘5和旋转上盘6一起推动到倾斜状态后停止，各连接部位自锁装置锁紧，进行倾斜状态时的转动惯量测试，通过转盘旋转，依次对0°、45°、90°、180°、270°测量，测试完毕，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向回运动将半圆工装支架4拖回成水平状态后停止，转动惯量测试完成。通过以上动作一次性完成测试件各个方向的所有质量参数的测量。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明方案做出的变形和改进，以及尺寸上的改动，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种质量质心转动惯量综合测试工装，包括气缸（1）、倾斜支撑座（3），所述气缸（1）通过安装于倾斜支撑座（3）上的气缸支撑座（2）与倾斜支撑座（3）连接，其特征在于，该工装还包括通过两个第一旋转轴承（17）连接于倾斜支撑座（3）上方的半圆工装支架（4），通过螺钉固定安装于半圆工装支架（4）上方的旋转下盘（5）；所述气缸支撑座（2）与旋转下盘（5）通过螺钉连接；所述半圆工装支架（4）能在气缸（1）的推动下相对于倾斜支撑座（3）且绕第一旋转轴承（17）的轴线转动；所述旋转下盘（5）中嵌有多个第二旋转轴承（20），其上方设有能被第二旋转轴承（20）带动绕旋转下盘（5）的轴线且相对于旋转下盘（5）转动的旋转上盘（6）；

所述旋转下盘（5）嵌有的多个第二旋转轴承（20）分别沿旋转下盘（5）圆周方向均匀分布；

所述旋转下盘（5）和旋转上盘（6）之间通过安装在旋转下盘（5）圆周侧面均匀分布的四个保护支架（21）卡合在一起；

所述旋转上盘（6）上表面有若干用于安装测试件的螺纹孔；

所述旋转上盘（6）为圆形盘状结构，其圆周边缘为阶梯形；

保护支架（21）为倒L型的形状，其短边所在的面卡住旋转上盘（6）的下阶梯面，长边所在表面的两个孔与旋转下盘（5）侧面的螺纹孔相对应，通过螺钉安装在旋转下盘（5）的圆周侧面；

所述倾斜支撑座（3）由十字形底板（7）、两个第一支撑柱（8）、一个第二支撑柱（9）和两个轴承座（10）组成，十字形底板（7）底面通过螺钉固定于地面上；两个第一支撑柱（8）、一个第二支撑柱（9）垂直地连接在十字形底板（7）上表面，分别位于十字形的四个方向，所述两个第一支撑柱（8）互相平行且位于同一侧，与第二支撑柱（9）相对设置，两个轴承座（10）分别位于另外两个方向且相对设置；

所述半圆工装支架（4）由两个弯曲为半圆形的半圆形梁（14）和四根加强筋（15）组成，两个半圆形梁（14）互相平行，四根加强筋（15）从半圆形梁（14）的左端至右端分别放置用于连接两个半圆形梁（14），每根加强筋（15）的两端分别与两个半圆形梁（14）连接；每个半圆形梁（14）的两端平面上分别有四个螺纹孔，且每个半圆形梁的外侧面中部各有一个孔，一根转轴（16）***孔中连接两个半圆形梁，转轴（16）轴线与所述半圆形梁（14）的侧面垂直，半圆工装支架（4）通过转轴（16）分别***到所述倾斜支撑座（3）上的两个轴承座（10）的孔中，所述转轴（16）与轴承座（10）之间通过两个第一旋转轴承（17）连接，从而使半圆工装支架（4）能够绕着第一旋转轴承（17）轴线相对于倾斜支撑座（3）从水平状态转动到倾斜状态或从倾斜状态转动回到水平状态；

进行质量质心水平测试时，各连接部位自锁装置锁紧，旋转上盘（6）、旋转下盘（5）与半圆工装支架（4）呈水平状态，半圆工装支架（4）左侧受到倾斜支撑座（3）的两个第一支撑柱（8）支撑，测试件固定于旋转上盘（6）的上表面，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向上运动，因驱动气缸（1）、气缸支撑座（2）与半圆工装支架（4）、旋转下盘（5）和旋转上盘（6）均连接在一起，气缸（1）推动半圆工装支架（4）绕转轴（16）轴线旋转，从而将半圆工装支架（4）、旋转下盘（5）和旋转上盘（6）一起推动到倾斜状态后停止，各连接部位自锁装置锁紧，进行倾斜测试，气缸活塞伸出量的不同能够把半圆工装支架（4）、旋转下盘（5）和旋转上盘（6）推动到不同角度进行倾斜测试，倾斜到最大角度时，半圆工装支架（4）最右侧受到倾斜支撑座（3）的第二支撑柱（9）支撑；测试完毕后，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向回运动将半圆工装支架（4）、旋转下盘（5）和旋转上盘（6）拖回成水平状态后停止，质量质心测试完成；

在水平状态下进行转动惯量测试时，各连接部位自锁装置锁紧，旋转上盘（6）、旋转下盘（5）与半圆工装支架（4）呈水平状态，半圆工装支架（4）左侧受到倾斜支撑座（3）的两个第一支撑柱（8）支撑，测试件固定于旋转上盘（6）的上表面，通过旋转上盘（6）绕旋转下盘（5）的轴线旋转，依次对0°、45°、90°、180°、270°测量，测试完毕；如要在倾斜状态下进行转动惯量测试，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向上运动，气缸（1）推动半圆工装支架（4）绕转轴（16）轴线旋转，从而将半圆工装支架（4）、旋转下盘（5）和旋转上盘（6）一起推动到倾斜状态后停止，各连接部位自锁装置锁紧，进行倾斜状态时的转动惯量测试，通过旋转上盘（6）绕旋转下盘（5）的轴线旋转，依次对0°、45°、90°、180°、270°测量，测试完毕，按下气缸驱动按钮，驱动气缸活塞向回运动将半圆工装支架（4）拖回成水平状态后停止，转动惯量测试完成；通过以上动作一次性完成测试件各个方向的所有质量参数的测量。