【正文】 輛轉(zhuǎn)彎時的應(yīng)用車輛過彎時應(yīng)該要考慮轉(zhuǎn)動慣量。 ??2mrK所以，就是因為有了轉(zhuǎn)動慣量，從能量的角度分析轉(zhuǎn)動問題，才有了價值。 3） 除了不包含轉(zhuǎn)動信息，而且還不包含體現(xiàn)局部運動的信息，2)/(因為里面的速度 v 只代表那個物體的質(zhì)心運動情況。從能量角度分析轉(zhuǎn)動問題：1） 本身代表研究對象的運動能量。把 代入動能公式 (ω 是角速度，r 是半徑，在這里對任何物體來說是把rv??物體微分化分為無數(shù)個質(zhì)點，質(zhì)點與運動整體的重心的距離為 r，而再把不同質(zhì)點積分化得到實際等效的 r)，得到 ，由于某一個對象物體在運動2)(/1rmE??當(dāng)中的本身屬性 m 和 r 都是不變的，所以把關(guān)于 m、r 的變量用一個變量 K 代替，得到 ，K 就是轉(zhuǎn)動慣量，分析實際情況中的作用相當(dāng)于2rK?2)/1(E?牛頓運動平動分析中的質(zhì)量的作用，都是一般不輕易變的量。m 。轉(zhuǎn)動慣量的量綱為[L 描述剛體繞互相平行諸轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量之間的關(guān)系，有如下的平行軸定理：剛體對一軸的轉(zhuǎn)動慣量，等于該剛體對同此軸平行并通過質(zhì)心之軸的轉(zhuǎn)動慣量加上該剛體的質(zhì)量同兩軸間距離平方的乘積，公式為 ,由于和式的第239。不規(guī)則剛體或非均質(zhì)剛體的轉(zhuǎn)動慣量，一般用實驗法測定。轉(zhuǎn)動慣量只決定于剛體的形狀、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置，而同剛體繞軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)（如角速度的大?。o關(guān)。通過公式 或 可以知道，轉(zhuǎn)動慣量的大小由物體的質(zhì)量、2irmJ??drJ??2質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置三個因素來決定。該設(shè)計準(zhǔn)確度高，人為干擾因素小，可以較大幅度提高實驗測算數(shù)據(jù)的可信度，和提高工作效率。作為一種更加精確的測試方式，本文設(shè)計的物體轉(zhuǎn)動慣量自動測試系統(tǒng)如果進一步改良，可成為一種適用于各種物體的轉(zhuǎn)動慣量測試手段，在工程設(shè)計中得到普遍應(yīng)用，將是一種方便、快捷、準(zhǔn)確的測量方式。 河南工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文2就現(xiàn)階段來說，本文所做的工作主要是研究“三線擺”測轉(zhuǎn)動慣量的實驗改進方法，通過研究誤差產(chǎn)生的原因、影響以及避免或者減小的方法，設(shè)計一套可以有效運用于“三線擺”法測慣量的試驗平臺上，提高實驗數(shù)據(jù)精度的裝置。信號（主要是指三線擺轉(zhuǎn)動的周期信號）采集方案的設(shè)計是本文研究的核心部分。作為整個設(shè)計流程的前提，方案的選取決定著設(shè)計的方向，例如測量物體轉(zhuǎn)動慣量的方式可以是機械式的，電控式的等等，這就決定了以后設(shè)計的方向是純機械的、純電控的或者機電結(jié)合的。那么在設(shè)計過程中就要考慮到許多實際的問題，其中包括測量方案的選定、相關(guān)硬件的設(shè)計以及測量數(shù)據(jù)的處理等。；4. 轉(zhuǎn)動的時候是否存在平動；5. 空氣阻力 [2]。上述兩種方法也是目前大部分學(xué)者所研究的方向，方法雖然各異,但是都具有共同目標(biāo)，就是減小實驗中的誤差，以提高實驗結(jié)果的精確度。2022 年東風(fēng)汽車有限公司東風(fēng)商用車技術(shù)中心劉昶提出了由加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取三線擺圓盤切向加速度的時間歷程信號，通過測算以得到三線擺的周期信號。2022 年海軍航空工程學(xué)院基礎(chǔ)實驗部理化實驗中心張勇提出了運用剛體轉(zhuǎn)動慣量疊加原理，對三線擺測量剛體轉(zhuǎn)動慣量的原理公式進行合理變形，選擇下盤的固有轉(zhuǎn)動慣量作為測量的標(biāo)準(zhǔn)量，推導(dǎo)了剛體轉(zhuǎn)動慣量的測量公式。目前，對三線擺測物體轉(zhuǎn)動慣量的實驗，據(jù)可查閱到的文獻表明從 1986 年第 1 章 引言1以來就有人從事轉(zhuǎn)動慣量測量方法的研究和“三線擺”測量方式的改進。特別是實驗平臺的徑向擺動，實驗平臺未能水平放置以及人工計數(shù)等等因素使得測試測量誤差較大，教學(xué)工作人員和學(xué)生都不滿意。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀教學(xué)實驗中，用三線擺測定剛體轉(zhuǎn)動慣量的實驗設(shè)備由于測量條件和方法的限制，在實驗的操作、測量、記錄分析過程中存在諸多不便。從而產(chǎn)生了用自動的方式來測量物體轉(zhuǎn)動慣量的想法，以達到減小人為誤差的目的 [1]。測量剛體轉(zhuǎn)動慣量的方法有多種，三線擺法是具有較好物理思想的實驗方法，它具有設(shè)備簡單、直觀、測試方便等 優(yōu)點。轉(zhuǎn)動慣量的測量，一般都是使剛體以一定的形式運動。近年來，伴隨著高新技術(shù)的日新月異，對物體轉(zhuǎn)動慣量，尤其是對非均質(zhì)、不規(guī)則物體轉(zhuǎn)動慣量的深入性研究已經(jīng)對未來的航天、航空、軍事及精密儀器制造等高精尖行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，而且，轉(zhuǎn)動慣量對于研究、設(shè)計、控制轉(zhuǎn)動物體，尤其是導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等飛行體的運動規(guī)律有著非常重要的作用，是影響其運動的重要參數(shù)之一。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動慣量，三線擺，實驗輔助裝置，非接觸式測量ABSTRACTIABSTRACTThe moment of inertia as an important engineering parameters, how to measure the moment of inertia accurately has a magnificent significance in the project.This thesis based on the trilinear pendulum method to measure the moment of inertia at the ZME1 prehensive mechanical bench. Designing a more accurate system to measure the moment of inertia, the system can display realtime swing cycle, automatically calculates the moment of inertia data. Designed noncontact measurement can be convenient, fast, accurate estimates of threewire pendulum rotation cycle. The moment of inertia measure equipment has been tested in the laboratory that can collect the periodic turn signal accurately and stably.Key words : Moment of Inertia, Trilinear Pendulum, Measurement System, Assistive Devices, Noncontact measurement目 錄II目 錄第 1 章 引 言 .........................................................1 研究意義 .......................................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................................1 主要研究內(nèi)容 ...................................................2第 2 章 轉(zhuǎn)動慣量的運用研究與測量 ......................................4 轉(zhuǎn)動慣量的物理意義及其運用 .....................................4 現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動慣量測算方法 ..........................................6 各種測算方法分析 ...............................................10第 3 章 測試裝置設(shè)計 .................................................12 測試裝置技術(shù)要求 ..............................................12 總體方案設(shè)計 ..................................................12 電氣系統(tǒng)方案 ...............................................13 機械系統(tǒng)方案 ...............................................14第 4 章 電氣系統(tǒng)原理及設(shè)計 ...........................................16 傳感器信號放大與處理 ...........................................16 光電池工作原理 .............................................16 單片機控制光電池計數(shù)原理 ...................................17 信號采集模塊 ...............................................18 單片機及其外圍電路設(shè)計 ........................................19 單片機電路設(shè)計 .............................................20 LED 顯示模塊 ...................................................21 電源模塊設(shè)計 ..................................................24第 5 章 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................27 設(shè)計流程 ......................................................27目 錄III 擺盤夾取裝置的設(shè)計 .............................................28 釋放機構(gòu)設(shè)計 ...............................................29 夾頭設(shè)計 ...................................................30 定位移動裝置的設(shè)計 ............................................30 移動裝置設(shè)計 ...............................................31 定位裝置設(shè)計 ...............................................32 轉(zhuǎn)角控制和傳感器裝夾裝置 ......................................33 轉(zhuǎn)角控制方式 ...............................................33 激光器和光電池裝夾裝置 .....................................33 其它裝置機構(gòu)的設(shè)計 ............................................34 實驗輔助裝置裝配調(diào)試及檢驗 ....................................35 裝配調(diào)試 ...................................................35 實驗效果檢驗 ...............................................36第 6 章 結(jié)論及展望 ...................................................38參考文獻 ............................................................39致 謝 ...............................................................40附 錄 ...............................................................41附錄 1 實驗輔助裝置的電路圖 ........................................41附錄 2 實驗輔助裝置的裝配圖 ........................................42外文資料原文 ........................................................43外文資料 譯文 ........................................................47河南工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文0第 1 章 引 言 研究意義轉(zhuǎn)動慣量是剛體轉(zhuǎn)動時慣性的量度，其量值取決于物體的形狀、質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸的位置。該裝置采用非接觸測量方式，可以方便、快捷、準(zhǔn)確的獲取三線擺盤轉(zhuǎn)動的周期信號。ABSTRACT摘 要轉(zhuǎn)動慣量作為一個重要的工程參數(shù)，如何準(zhǔn)確地測量轉(zhuǎn)動慣量在工程上具有重大意義。本文針對 ZME1 綜合力學(xué)實驗臺 “三線擺”法測轉(zhuǎn)動慣量測量實驗，設(shè)計出一套能夠較精確的測量物體轉(zhuǎn)動慣量的實驗輔助裝置。經(jīng)在實驗室檢驗該轉(zhuǎn)動慣量測量裝置，能準(zhǔn)確穩(wěn)定的采集到周期旋轉(zhuǎn)信號。剛體的轉(zhuǎn)動慣量有著重要的物理意義，在科學(xué)實驗、工程技術(shù)、航天、電力、機械、儀表等工業(yè)領(lǐng)域也是一個重要參量。目前關(guān)于轉(zhuǎn)動慣量的常規(guī)測量方法有直接計算法、線擺法和扭振法等。通過表征這種運動特征的物理量與轉(zhuǎn)動慣量之間的關(guān)系，進行轉(zhuǎn)換測量。但在普通的測量實驗中，一般采用測量三線擺微擺周期，