【正文】 輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的應(yīng)用車輛過彎時(shí)應(yīng)該要考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 ??2mrK所以，就是因?yàn)橛辛宿D(zhuǎn)動(dòng)慣量，從能量的角度分析轉(zhuǎn)動(dòng)問題，才有了價(jià)值。 3） 除了不包含轉(zhuǎn)動(dòng)信息，而且還不包含體現(xiàn)局部運(yùn)動(dòng)的信息，2)/(因?yàn)槔锩娴乃俣?v 只代表那個(gè)物體的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)情況。從能量角度分析轉(zhuǎn)動(dòng)問題：1） 本身代表研究對象的運(yùn)動(dòng)能量。把 代入動(dòng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)整體的重心的距離為 r，而再把不同質(zhì)點(diǎn)積分化得到實(shí)際等效的 r)，得到 ，由于某一個(gè)對象物體在運(yùn)動(dòng)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(gè)變量 K 代替，得到 ，K 就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分析實(shí)際情況中的作用相當(dāng)于2rK?2)/1(E?牛頓運(yùn)動(dòng)平動(dòng)分析中的質(zhì)量的作用，都是一般不輕易變的量。m 。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的量綱為[L 描述剛體繞互相平行諸轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)慣量，一般用實(shí)驗(yàn)法測定。轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)狀態(tài)（如角速度的大?。o關(guān)。通過公式 或 可以知道，轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)因素來決定。該設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度高，人為干擾因素小，可以較大幅度提高實(shí)驗(yàn)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(jì)的物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量自動(dòng)測試系統(tǒng)如果進(jìn)一步改良，可成為一種適用于各種物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測試手段，在工程設(shè)計(jì)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(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)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(jì)一套可以有效運(yùn)用于“三線擺”法測慣量的試驗(yàn)平臺上，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度的裝置。信號（主要是指三線擺轉(zhuǎn)動(dòng)的周期信號）采集方案的設(shè)計(jì)是本文研究的核心部分。作為整個(gè)設(shè)計(jì)流程的前提，方案的選取決定著設(shè)計(jì)的方向，例如測量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方式可以是機(jī)械式的，電控式的等等，這就決定了以后設(shè)計(jì)的方向是純機(jī)械的、純電控的或者機(jī)電結(jié)合的。那么在設(shè)計(jì)過程中就要考慮到許多實(shí)際的問題，其中包括測量方案的選定、相關(guān)硬件的設(shè)計(jì)以及測量數(shù)據(jù)的處理等。；4. 轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候是否存在平動(dòng)；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(shí)驗(yàn)中的誤差，以提高實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)部理化實(shí)驗(yàn)中心張勇提出了運(yùn)用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量疊加原理，對三線擺測量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原理公式進(jìn)行合理變形，選擇下盤的固有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作為測量的標(biāo)準(zhǔn)量，推導(dǎo)了剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測量公式。目前，對三線擺測物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)，據(jù)可查閱到的文獻(xiàn)表明從 1986 年第 1 章 引言1以來就有人從事轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測量方法的研究和“三線擺”測量方式的改進(jìn)。特別是實(shí)驗(yàn)平臺的徑向擺動(dòng)，實(shí)驗(yàn)平臺未能水平放置以及人工計(jì)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(shí)驗(yàn)中，用三線擺測定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備由于測量條件和方法的限制，在實(shí)驗(yàn)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(dòng)的方式來測量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的想法，以達(dá)到減小人為誤差的目的 [1]。測量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法有多種，三線擺法是具有較好物理思想的實(shí)驗(yàn)方法，它具有設(shè)備簡單、直觀、測試方便等 優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測量，一般都是使剛體以一定的形式運(yùn)動(dòng)。近年來，伴隨著高新技術(shù)的日新月異，對物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，尤其是對非均質(zhì)、不規(guī)則物體轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)慣量對于研究、設(shè)計(jì)、控制轉(zhuǎn)動(dòng)物體，尤其是導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等飛行體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有著非常重要的作用，是影響其運(yùn)動(dòng)的重要參數(shù)之一。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，三線擺，實(shí)驗(yàn)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(dòng)慣量的運(yùn)用研究與測量 ......................................4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義及其運(yùn)用 .....................................4 現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì) .................................................12 測試裝置技術(shù)要求 ..............................................12 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................12 電氣系統(tǒng)方案 ...............................................13 機(jī)械系統(tǒng)方案 ...............................................14第 4 章 電氣系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì) ...........................................16 傳感器信號放大與處理 ...........................................16 光電池工作原理 .............................................16 單片機(jī)控制光電池計(jì)數(shù)原理 ...................................17 信號采集模塊 ...............................................18 單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計(jì) ........................................19 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) .............................................20 LED 顯示模塊 ...................................................21 電源模塊設(shè)計(jì) ..................................................24第 5 章 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................27 設(shè)計(jì)流程 ......................................................27目 錄III 擺盤夾取裝置的設(shè)計(jì) .............................................28 釋放機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................29 夾頭設(shè)計(jì) ...................................................30 定位移動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) ............................................30 移動(dòng)裝置設(shè)計(jì) ...............................................31 定位裝置設(shè)計(jì) ...............................................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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................34 實(shí)驗(yàn)輔助裝置裝配調(diào)試及檢驗(yàn) ....................................35 裝配調(diào)試 ...................................................35 實(shí)驗(yàn)效果檢驗(yàn) ...............................................36第 6 章 結(jié)論及展望 ...................................................38參考文獻(xiàn) ............................................................39致 謝 ...............................................................40附 錄 ...............................................................41附錄 1 實(shí)驗(yàn)輔助裝置的電路圖 ........................................41附錄 2 實(shí)驗(yàn)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(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(dòng)的周期信號。ABSTRACT摘 要轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作為一個(gè)重要的工程參數(shù)，如何準(zhǔn)確地測量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在工程上具有重大意義。本文針對 ZME1 綜合力學(xué)實(shí)驗(yàn)臺 “三線擺”法測轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測量實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一套能夠較精確的測量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)輔助裝置。經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)該轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)慣量有著重要的物理意義，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程技術(shù)、航天、電力、機(jī)械、儀表等工業(yè)領(lǐng)域也是一個(gè)重要參量。目前關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的常規(guī)測量方法有直接計(jì)算法、線擺法和扭振法等。通過表征這種運(yùn)動(dòng)特征的物理量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系，進(jìn)行轉(zhuǎn)換測量。但在普通的測量實(shí)驗(yàn)中，一般采用測量三線擺微擺周期，