3.5.1   PCI总线技术简介 28

3.5.2   数据采集卡的选择 29

3.6  转轴 30

3.6  夹具 30

3.6.1  夹具的设计原则 30

3.6.2  夹具的设计 31

3.7  其余构件设计及国家标准件明细 32

3.7.1  底部支架 32

3.7.2  上支架 32

3.7.3  国家标准件 33

4  测试台的工作方法和流程 34

4.1  转轴受力分析 34

4.1.1  作用于转轴的力 34

4.1.2  转轴的应力分析 35

4.2  标准件的测量及k值得确定 37

4.3  工件的测量流程 38

5  误差分析和测量方法的改进 40

5.1  光电计时法原理及误差分析 40

5.2 试验方法的改进 42

5.3  提高精度的若干方法 43

结论 44

致  谢 45

参考文献 46

 1  引言

转动惯量(Rotational inertia)是刚体在转动中惯性大小的量度，是运动系统设计中的重要技术参数，转动惯量与刚体的总质量、形状和转轴的位置有关。转动惯量的测量在诸如飞机、汽车、机械零部件、电机转子等机械领域都要用到。对于形状较简单的刚体，可以通过数学方法算出它绕特定轴的转动惯量。但是，对于形状较复杂的刚体，用数学方法计算它的转动惯量非常困难，多用实验方法测定。因此，研究刚体转动惯量的测定方法具有重要的实际意义。另外，转动惯量是研究和控制飞行体轨道及姿态所需的重要物理量，是各类弹丸、火箭弹、导弹、核弹头、鱼雷等武器，中远程导弹、运载火箭、卫星、载人飞船等航天器及搭载设备所需的重要测量项目。国内外拥有很多大型弹箭转动惯量测试的方法和仪器，人类科学向大尺度发展的同时也向着小尺度迈进。本文将设计一个简单的磁悬浮式转动惯量测试台解决微型转动惯量测试台设计时可能遇见的问题。

1.1  构件转动惯量测试的意义

转动惯量测试是静态参数测试技术的重要组成部分，特别是在炮弹工业领域，反坦克导弹、巡航导弹、火箭弹以及各种炮弹都需要检测极、赤道转动惯量，从而确定这些特征物理参数对弹药的初始扰动、弹道轨迹和命中率的影响；坦克炮弹需要检测转动惯量，以确定其响应能力。在实际工程中，常常根据工作需要来确定转动惯量的大小。例如，往复式活塞发动机、冲床、剪床等机器在工作时常常受到冲击，为了使运转平稳，在机器的转轴上安装一个大飞轮，并使用飞轮的转动惯量，那么当机器受到冲击时角速度变小，机器借此可以保持比较稳定的运转状态。又如，仪表中的某些零件必须具有较高的的灵敏度，因此这些零件的转动惯量必须尽可能的小。还有航天器的姿态控制、机动变轨；临床医学中的体验等都要求对复杂形体的转动惯量进行高精度识别；对于汽车来说，因为地理环境不一，行车速度也因情况有异而不同，我们必须常常因地制宜配合需要，随时要变换扭力和速度，即变换排档。但为了达到换档目的，必须将变速箱内齿轮转速与引擎转速作短时间的分隔，这个任务由离合器负担。为了解转动与变速之间的关系，汽车离合器的转动惯量是一个重要的因素。所以对于汽车工业的研究来说，精确测量汽车离合器的转动惯量是很重要的。但测试的不方便和缺乏精度是测试中的一个难点，所以研究转动惯量的测试是很有必要的。