本发明专利技术提供一种多自由度天平校准装置以及天平校准方法，校准装置包括：底座、撑杆、连接件、校准力臂和力引导装置；第1力引导装置、第2力引导装置、第3力引导装置、第4力引导装置、第5力引导装置、第6力引导装置分别设置于第1螺栓、第2螺栓、第3螺栓、第4螺栓、第7螺栓和第8螺栓的外侧，并且，力引导装置中滑轮的上沿切线与对应螺栓的轴线重合，从螺栓通孔引出的细线绕过对应滑轮后，在细线的末端挂载砝码，用于实现对校准力臂施加水平方向的拉力。具有以下优点：本发明专利技术能够精确的进行适用于风洞实验的多自由度天平的校准工作，并且，还具有结构简单、易于操作以及适用性强的优点。
【技术实现步骤摘要】
多自由度天平校准装置以及天平校准方法
本专利技术属于天平校准
，具体涉及一种多自由度天平校准装置以及天平校准方法。
技术介绍
在航空飞行器的研制过程中，风洞实验是研究飞行器气动特性的常用方法之一。飞行器设计要求的提高对风洞实验测量精度提出了更高的要求。天平作为风洞实验中主要的测量部件，对其精度的要求越来越高。在风洞实验前对测量天平进行校准是实验成功的必要步骤。专利号CN203587316U，公开日2014年5月7日，技术专利名称为一种具有六自由度调整的天平校准台，该申请公开了一种具有六自由度调整的天平校准台，该校准台采用激光位移计测量线位移和角位移，通过调整六联杆机构中的电动缸的不同伸缩量使加载头回到初始位置。该技术适合进行大载荷天平的校准工作。然而，其不足之处是，装置结构复杂，制作成本高，不适合进行小量程天平的校准。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种多自由度天平校准装置以及天平校准方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种多自由度天平校准装置，包括：底座(1)、撑杆(2)、连接件(3)、校准力臂(4)和力引导装置(5)；其中，所述连接件(3)包括第1连接件(3A)和第2连接件(3B)；所述校准力臂(4)包括X轴向校准力臂(4A)和Y轴向校准力臂(4B)；所述力引导装置(5)包括8个力引导装置，分别为第1力引导装置(5A)、第2力引导装置(5B)、第3力引导装置(5C)、第4力引导装置(5D)、第5力引导装置(5E)、第6力引导装置(5F)、第7力引导装置(5G)和第8力引导装置(5H)；所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)通过槽定位实现“十”字形对称连接；在所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)的交叉位置底端按自上而下顺序，依次同轴垂直固定安装所述第2连接件(3B)、被校准天平、所述第1连接件(3A)和所述撑杆(2)，并且，所述撑杆(2)的底端固定安装到所述底座(1)；所述X轴向校准力臂(4A)的左右两端面中心位置分别开有沿X向水平设置的第1螺纹孔和第2螺纹孔；所述X轴向校准力臂(4A)的前端面开有沿Y向水平设置且左右对称的第3螺纹孔和第4螺纹孔；所述X轴向校准力臂(4A)的底端面开有垂直向且左右对称的第5螺纹孔和第6螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的左右两端面中心位置分别开有沿Y向水平设置的第7螺纹孔和第8螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的底端面开有垂直向且左右对称的第9螺纹孔和第10螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的顶端面中心开有垂直向的第11螺纹孔；另外，所述第1螺纹孔、所述第2螺纹孔、所述第3螺纹孔、所述第4螺纹孔、所述第5螺纹孔、所述第6螺纹孔、所述第7螺纹孔、所述第8螺纹孔、所述第9螺纹孔、所述第10螺纹孔和所述第11螺纹孔中分别安装有带通孔的第1螺栓、第2螺栓(4.2)、第3螺栓(4.3)、第4螺栓(4.4)、第5螺栓(4.5)、第6螺栓(4.6)、第7螺栓(4.7)、第8螺栓、第9螺栓(4.9)、第10螺栓(4.10)和第11螺栓(4.11)；各个螺栓的通孔分别穿过一条与螺栓栓接的细线；所述第1力引导装置(5A)、所述第2力引导装置(5B)、所述第3力引导装置(5C)、所述第4力引导装置(5D)、所述第5力引导装置(5E)、所述第6力引导装置(5F)、所述第7力引导装置(5G)和所述第8力引导装置(5H)均包括固定安装于底座(1)的滑轮支架(7)以及竖直设置于所述滑轮支架(7)的滑轮(8)；并且，所述第1力引导装置(5A)、所述第2力引导装置(5B)、所述第3力引导装置(5C)、所述第4力引导装置(5D)、所述第5力引导装置(5E)、所述第6力引导装置(5F)分别设置于所述第1螺栓、所述第2螺栓(4.2)、所述第3螺栓(4.3)、所述第4螺栓(4.4)、所述第7螺栓(4.7)和所述第8螺栓的外侧，并且，力引导装置中滑轮的上沿切线与对应螺栓的轴线重合，从螺栓通孔引出的细线绕过对应滑轮后，在细线的末端挂载砝码，用于实现对校准力臂施加水平方向的拉力；所述第7力引导装置(5G)的滑轮设置于所述第11螺栓(4.11)的上方，所述第7力引导装置(5G)的滑轮的竖直方向切线与第11螺栓(4.11)中心孔的轴线重合；所述第8力引导装置(5H)固定于所述底座(1)，并且，所述第8力引导装置(5H)的滑轮与所述第7力引导装置(5G)的滑轮的上沿切线共线；从第11螺栓(4.11)通孔引出的细线绕过第7力引导装置(5G)的滑轮后，再继续绕过第8力引导装置(5H)的滑轮，最后，在细线的末端挂载砝码，用于实现对校准力臂施加垂直方向的拉力。优选的，所述被校准天平的上端面开设有呈正三角形分布的三个螺纹孔，在该三个螺纹孔中，标注出X轴向的指定螺纹孔；所述被校准天平的下端面开设有呈正三角形分布的三个螺纹孔；根据被校准天平的螺纹孔设计所述第2连接件(3B)、所述第1连接件(3A)和所述X轴向校准力臂(4A)的螺纹孔布置方式，进而保证所述X轴向校准力臂(4A)与被校准天平的X轴向重合。优选的，所述第1连接件(3A)为圆柱形构件，并且沿轴线开有四个相互平行的通孔，其中一个通过位于圆心，用于与所述撑杆(2)的顶端通过螺栓连接；另外三个通孔呈正三角形分布，与被校准天平下端面设置的三个螺纹孔的布置方式相同，用于与被校准天平下端面通过螺栓连接；所述第2连接件(3B)为圆柱形构件，并且沿轴线开有六个相互平行的通孔，且沿周向均匀分布，其中三个相互间隔的通孔与被校准天平上端面设置的三个螺纹孔的布置方式相同，用于与被校准天平上端面通过螺栓连接；其它三个相互间隔的通孔用于与X轴向校准力臂(4A)通过螺栓连接。优选的，所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)均在中间部位开槽，并且，所述X轴向校准力臂(4A)开设有上凹槽，所述Y轴向校准力臂(4B)开设有下凹槽；所述Y轴向校准力臂(4B)的下凹槽扣合到所述X轴向校准力臂(4A)的上凹槽中。优选的，所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)均为等尺寸的直四棱柱形；所述上凹槽和所述下凹槽的深度为校准力臂高度的二分之一。本专利技术还提供一种多自由度天平的校准方法，包括以下步骤：被校准天平为六分量天平，通过以下方法实现对天平X轴向力的校准：从第2螺栓(4.2)的螺栓通孔引出的细线绕过第2力引导装置(5B)的滑轮后，在细线的末端挂载不同数量的砝码，进而实现对天平X轴向施加不同大小的X正方向力，此时，每次所挂载砝码的重量为已知真实值，而每次挂载砝码后天平均输出对应的测量值，记录一系列已知真实值和测量值的对应关系，并对数据进行处理，得到已知真实值和测量值的函数关系；后续过程中，当采用天平进行X正方向力的测量时，每次得到的测量值采用函数关系进行修正，得到真实值；从第1螺栓的螺栓通孔引出的细线绕过第1力引导装置(5A)的滑轮后，在细线的末端挂载不同数量的砝码，进而实现对天平X轴向施加不同大小的X负方向力，最终实现对天平X轴向负方向力的校准；同理，从第4螺栓(4.4)的螺栓通孔引出的细线绕过第4力引导装置(5D)的滑轮后，在细线的末端挂载不同数量的砝码，进而实现对天平绕Z轴负向力矩的校准；从第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多自由度天平校准装置，其特征在于，包括：底座(1)、撑杆(2)、连接件(3)、校准力臂(4)和力引导装置(5)；其中，所述连接件(3)包括第1连接件(3A)和第2连接件(3B)；所述校准力臂(4)包括X轴向校准力臂(4A)和Y轴向校准力臂(4B)；所述力引导装置(5)包括8个力引导装置，分别为第1力引导装置(5A)、第2力引导装置(5B)、第3力引导装置(5C)、第4力引导装置(5D)、第5力引导装置(5E)、第6力引导装置(5F)、第7力引导装置(5G)和第8力引导装置(5H)；所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)通过槽定位实现“十”字形对称连接；在所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)的交叉位置底端按自上而下顺序，依次同轴垂直固定安装所述第2连接件(3B)、被校准天平、所述第1连接件(3A)和所述撑杆(2)，并且，所述撑杆(2)的底端固定安装到所述底座(1)；所述X轴向校准力臂(4A)的左右两端面中心位置分别开有沿X向水平设置的第1螺纹孔和第2螺纹孔；所述X轴向校准力臂(4A)的前端面开有沿Y向水平设置且左右对称的第3螺纹孔和第4螺纹孔；所述X轴向校准力臂(4A)的底端面开有垂直向且左右对称的第5螺纹孔和第6螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的左右两端面中心位置分别开有沿Y向水平设置的第7螺纹孔和第8螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的底端面开有垂直向且左右对称的第9螺纹孔和第10螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的顶端面中心开有垂直向的第11螺纹孔；另外，所述第1螺纹孔、所述第2螺纹孔、所述第3螺纹孔、所述第4螺纹孔、所述第5螺纹孔、所述第6螺纹孔、所述第7螺纹孔、所述第8螺纹孔、所述第9螺纹孔、所述第10螺纹孔和所述第11螺纹孔中分别安装有带通孔的第1螺栓、第2螺栓(4.2)、第3螺栓(4.3)、第4螺栓(4.4)、第5螺栓(4.5)、第6螺栓(4.6)、第7螺栓(4.7)、第8螺栓、第9螺栓(4.9)、第10螺栓(4.10)和第11螺栓(4.11)；各个螺栓的通孔分别穿过一条与螺栓栓接的细线；所述第1力引导装置(5A)、所述第2力引导装置(5B)、所述第3力引导装置(5C)、所述第4力引导装置(5D)、所述第5力引导装置(5E)、所述第6力引导装置(5F)、所述第7力引导装置(5G)和所述第8力引导装置(5H)均包括固定安装于底座(1)的滑轮支架(7)以及竖直设置于所述滑轮支架(7)的滑轮(8)；并且，所述第1力引导装置(5A)、所述第2力引导装置(5B)、所述第3力引导装置(5C)、所述第4力引导装置(5D)、所述第5力引导装置(5E)、所述第6力引导装置(5F)分别设置于所述第1螺栓、所述第2螺栓(4.2)、所述第3螺栓(4.3)、所述第4螺栓(4.4)、所述第7螺栓(4.7)和所述第8螺栓的外侧，并且，力引导装置中滑轮的上沿切线与对应螺栓的轴线重合，从螺栓通孔引出的细线绕过对应滑轮后，在细线的末端挂载砝码，用于实现对校准力臂施加水平方向的拉力；所述第7力引导装置(5G)的滑轮设置于所述第11螺栓(4.11)的上方，所述第7力引导装置(5G)的滑轮的竖直方向切线与第11螺栓(4.11)中心孔的轴线重合；所述第8力引导装置(5H)固定于所述底座(1)，并且，所述第8力引导装置(5H)的滑轮与所述第7力引导装置(5G)的滑轮的上沿切线共线；从第11螺栓(4.11)通孔引出的细线绕过第7力引导装置(5G)的滑轮后，再继续绕过第8力引导装置(5H)的滑轮，最后，在细线的末端挂载砝码，用于实现对校准力臂施加垂直方向的拉力。...
【技术特征摘要】
1.一种多自由度天平校准装置，其特征在于，包括：底座(1)、撑杆(2)、连接件(3)、校准力臂(4)和力引导装置(5)；其中，所述连接件(3)包括第1连接件(3A)和第2连接件(3B)；所述校准力臂(4)包括X轴向校准力臂(4A)和Y轴向校准力臂(4B)；所述力引导装置(5)包括8个力引导装置，分别为第1力引导装置(5A)、第2力引导装置(5B)、第3力引导装置(5C)、第4力引导装置(5D)、第5力引导装置(5E)、第6力引导装置(5F)、第7力引导装置(5G)和第8力引导装置(5H)；所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)通过槽定位实现“十”字形对称连接；在所述X轴向校准力臂(4A)和所述Y轴向校准力臂(4B)的交叉位置底端按自上而下顺序，依次同轴垂直固定安装所述第2连接件(3B)、被校准天平、所述第1连接件(3A)和所述撑杆(2)，并且，所述撑杆(2)的底端固定安装到所述底座(1)；所述X轴向校准力臂(4A)的左右两端面中心位置分别开有沿X向水平设置的第1螺纹孔和第2螺纹孔；所述X轴向校准力臂(4A)的前端面开有沿Y向水平设置且左右对称的第3螺纹孔和第4螺纹孔；所述X轴向校准力臂(4A)的底端面开有垂直向且左右对称的第5螺纹孔和第6螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的左右两端面中心位置分别开有沿Y向水平设置的第7螺纹孔和第8螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的底端面开有垂直向且左右对称的第9螺纹孔和第10螺纹孔；所述Y轴向校准力臂(4B)的顶端面中心开有垂直向的第11螺纹孔；另外，所述第1螺纹孔、所述第2螺纹孔、所述第3螺纹孔、所述第4螺纹孔、所述第5螺纹孔、所述第6螺纹孔、所述第7螺纹孔、所述第8螺纹孔、所述第9螺纹孔、所述第10螺纹孔和所述第11螺纹孔中分别安装有带通孔的第1螺栓、第2螺栓(4.2)、第3螺栓(4.3)、第4螺栓(4.4)、第5螺栓(4.5)、第6螺栓(4.6)、第7螺栓(4.7)、第8螺栓、第9螺栓(4.9)、第10螺栓(4.10)和第11螺栓(4.11)；各个螺栓的通孔分别穿过一条与螺栓栓接的细线；所述第1力引导装置(5A)、所述第2力引导装置(5B)、所述第3力引导装置(5C)、所述第4力引导装置(5D)、所述第5力引导装置(5E)、所述第6力引导装置(5F)、所述第7力引导装置(5G)和所述第8力引导装置(5H)均包括固定安装于底座(1)的滑轮支架(7)以及竖直设置于所述滑轮支架(7)的滑轮(8)；并且，所述第1力引导装置(5A)、所述第2力引导装置(5B)、所述第3力引导装置(5C)、所述第4力引导装置(5D)、所述第5力引导装置(5E)、所述第6力引导装置(5F)分别设置于所述第1螺栓、所述第2螺栓(4.2)、所述第3螺栓(4.3)、所述第4螺栓(4.4)、所述第7螺栓(4.7)和所述第8螺栓的外侧，并且，力引导装置中滑轮的上沿切线与对应螺栓的轴线重合，从螺栓通孔引出的细线绕过对应滑轮后，在细线的末端挂载砝码，用于实现对校准力臂施加水平方向的拉力；所述第7力引导装置(5G)的滑轮设置于所述第11螺栓(4.11)的上方，所述第7力引导装置(5G)的滑轮的竖直方向切线与第11螺栓(4.11)中心孔的轴线重合；所述第8力引导装置(5H)固定于所述底座(1)，并且，所述第8力引导装置(5H)的滑轮与所述第7力引导装置(5G)的滑轮的上沿切线共线；从第11螺栓(4.11)通孔引出的细线绕过第7力引导装置(5G)的滑轮后，再继续绕过第8力引导装置(5H)的滑轮，最后，在细线的末端挂载砝码，用于实现对校准力臂施加垂直方向的拉力；其中，所述被校准天平的上端面开设有呈正三角形分布的三个螺纹孔，在该三个螺纹孔中，标注出X轴向的指定螺纹孔；所述被校准天平的下端面开设有呈正三角形分布的三个螺纹孔；根据被校准天平的螺纹孔设计所述第2连接件(3B)、所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁少然，宋笔锋，付鹏，杨文青，年鹏，薛栋，唐伟，钟京洋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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