專利名稱：一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量裝置，尤其是涉及一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置。
背景技術(shù)：
鐵餅運(yùn)動是在投擲圈內(nèi)通過身體的轉(zhuǎn)動和持餅上肢的擺動，用單手將鐵餅擲出， 以鐵餅飛行的遠(yuǎn)度決定成績的比賽項目。鐵餅為圓盤形，中間厚，四周薄，多以金屬和木料 制成，正式比賽中鐵餅的重量男子為兩公斤，女子為一公斤。投擲者可在內(nèi)圈直徑為2. 50 米區(qū)域內(nèi)運(yùn)動，鐵餅在空中飛行的有效廣角為40度。投擲鐵餅遠(yuǎn)度，與鐵餅在空中飛行的 穩(wěn)定性密切相關(guān)，鐵餅繞法向軸自轉(zhuǎn)動速度越大，鐵餅的靜動和章動就越小，那么，鐵餅在 空中飛行的穩(wěn)定性就越好。從動量矩守恒定律可知，鐵餅繞法向軸轉(zhuǎn)動的速度越大，就得要 求鐵餅繞法向軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量越小。因此，一方面在生產(chǎn)鐵餅時，對鐵餅的結(jié)構(gòu)、材料等 就提出了 一定的要求；另一方面，如何快速檢測鐵餅的轉(zhuǎn)動慣量，對生產(chǎn)廠家而言是非常關(guān) 心的問題。轉(zhuǎn)動慣量是剛體在轉(zhuǎn)動中慣性大小的量度，它與剛體的總質(zhì)量、形狀、大小和轉(zhuǎn)軸 的位置有關(guān)。對于形狀較簡單、規(guī)范的剛體，可以通過數(shù)學(xué)方法算出它繞特定軸的轉(zhuǎn)動慣 量。但是對于形狀復(fù)雜、不規(guī)則的剛體，用數(shù)學(xué)方法計算它的轉(zhuǎn)動慣量是非常困難的。大都 是采用實驗的方法來測定。對鐵餅而言，一般可視它為剛體，雖然它的外形較規(guī)則，但它本 身的結(jié)構(gòu)卻是較復(fù)雜的，因此只有用實驗方法來測定較為合理。經(jīng)專利查新檢索，申請?zhí)朇N CN200710062199.0公開了一種用于運(yùn)動員動力學(xué)信 息測試的鐵餅，上殼體、下殼體通過金屬圈連接成一體并構(gòu)成餅體，餅體內(nèi)有空腔，下殼體 內(nèi)側(cè)中心有一凹槽，在凹槽上方固定有電路板，電路板中心位置下側(cè)的凹槽中裝有與電路 板相連接的E型膜片，在E型膜片下方固定有質(zhì)量塊。在電路板的外側(cè)，位于下殼體的內(nèi)側(cè) 臺面上固定有電池夾，電池夾的對側(cè)，下殼體的內(nèi)側(cè)臺面上緊固有配重塊。本發(fā)明可以將鐵 餅出手前和空中飛行時的受力狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并完全量化表示，可以有效反映運(yùn)動員動 作的有效性，及時糾正不合理動作、提高訓(xùn)練效率。申請?zhí)朇N200420117970. 1公開了一種轉(zhuǎn)動慣量測量裝置。它包括臺面、主軸、底 座、扭轉(zhuǎn)彈簧和光電信號接發(fā)器，其特征在于由主軸和上止推板及軸承本體組成空氣軸 承。由于采用空氣軸承，其摩擦力極小，因而測量轉(zhuǎn)動慣量準(zhǔn)確度高。由此，現(xiàn)已有利用空氣軸承等一系列測量轉(zhuǎn)動慣量的實驗裝置，而未能有針對內(nèi) 部結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布不均，材料不一的鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的測定，且有用于運(yùn)動員動力學(xué)信息測試 的鐵餅，餅體內(nèi)有空腔，內(nèi)設(shè)置器件，可以收集鐵餅出手前和空中飛行時的受力狀況量化數(shù) 據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種利用光電傳感技術(shù)，測定鐵餅轉(zhuǎn)動幅度與時間關(guān) 系，進(jìn)而測定鐵餅繞法向軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量的裝置，通過對鐵餅轉(zhuǎn)動慣量數(shù)據(jù)測定，以保證鐵餅在空中飛行的穩(wěn)定性，從而達(dá)到提高鐵餅飛行的遠(yuǎn)度。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝 置，包括桌及固裝其上的支架，包括桌及固裝其上的支架，主要是鐵餅套在軸桿上，兩端套 有軸承的軸桿固定在支架上，支架上設(shè)有電磁鐵鉗住鐵餅，透明帶一端固定在鐵餅金屬外 環(huán)且繞其上，另一端可掛有砝碼，在支架邊設(shè)有兩光電門安裝架，光電門安裝架上分別裝有 兩個可升降的紅外光源和光敏管，砝碼經(jīng)紅外光源下落。而且，光電門安裝架上有刻度標(biāo)尺。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于測定裝置設(shè)有透明帶，透明帶一端粘在鐵餅金屬外環(huán)且繞其上并帶動鐵 餅，在砝碼作用下，透明帶經(jīng)光電門透光，下落一定高度，數(shù)字毫秒計獲得計時，通過運(yùn)動學(xué) 相關(guān)公式可獲得鐵餅轉(zhuǎn)動的角加速度，然后由轉(zhuǎn)動定律得到鐵餅繞法向軸的轉(zhuǎn)動慣量。2、由于在支撐架上設(shè)有電磁鐵，便于鉗住鐵餅，使鐵餅不會在砝碼作用下轉(zhuǎn)動，當(dāng) 電磁鐵開啟時，自動與鐵餅分離，計時開始，兩桿設(shè)有刻度標(biāo)尺，并計有下落高度，便于得到 鐵餅繞法向軸的轉(zhuǎn)動慣量。3、便于體育器材生產(chǎn)廠家對鐵餅的結(jié)構(gòu)，質(zhì)量分布的合理設(shè)計，通過鐵餅轉(zhuǎn)動慣 量的測定，調(diào)整鐵餅的結(jié)構(gòu)，以保證鐵餅在空中飛行的穩(wěn)定性，從而到達(dá)提高鐵餅飛行的遠(yuǎn)度。4、為測定鐵餅繞法向軸的轉(zhuǎn)動慣量提供一種實驗裝置，裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于制作， 由于采用光電門傳感器，接入數(shù)字毫秒計，計時準(zhǔn)確，通過實驗便于對鐵餅的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步理 解，提高投擲鐵餅運(yùn)動成績。

圖1 一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 —種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳述，參照圖1、2。鐵餅金屬外環(huán)(1)、鐵餅(2)、電磁鐵(3)、支架(4)、桌(5)、鐵餅中心圓臺(6)、軸 承(7)、軸桿(8)、透明帶(9)、紅外光源(10)、光電門安裝架(11)、光敏管(12)、砝碼(13)。一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置，桌(5)由試驗桌或其它桌即可，桌(5)上固定有支 架(4)，可支撐起軸承(7)的作用；軸桿(8)兩端設(shè)有軸承(7)，軸承(7)固定在支架(4)上， 或支架(4)上可通過設(shè)有橫槽，軸桿(8)兩端套有軸承(7)，兩軸承(7)落入支架(4)的橫 槽上；鐵餅(2)套入并固裝在軸桿(8)上，透明帶(9) 一端固定在鐵餅金屬外環(huán)(1)且繞其 上，另一端有可掛砝碼(13)，支架(4)上設(shè)有電磁鐵(3)鉗住鐵餅(2)，使鐵餅(2)不會在 砝碼(13)作用下轉(zhuǎn)動，透明帶(9)可起感光作用，在桌(5)邊設(shè)有兩光電門安裝架(11)，光 電門安裝架(11)設(shè)有刻度標(biāo)尺，可計砝碼(13)下落高度，光電門安裝架(11)分別裝有兩 個可升降的紅外光源(10)和光敏管(12)，砝碼(13)經(jīng)紅外光源(10)下落。光敏管(12) 接入數(shù)字毫秒計，計砝碼(13)經(jīng)紅外光源(10)下落時間。由此，支架(4)上電磁鐵(3)與鐵餅(2)分離，透明帶(9)在砝碼(13)的重力作
4用下帶動鐵餅(2)轉(zhuǎn)動，由數(shù)字毫秒計獲得砝碼(13)通過紅外光源(10)的時間t，并在光 電門安裝架(11)上計有下落高度h。鐵餅質(zhì)量m，鐵餅半徑R，于是鐵餅的轉(zhuǎn)動慣量可由公
式得到?？刹捎枚啻沃貜?fù)測量，然后取其平均值的辦法代替真值。通過鐵 2h
餅轉(zhuǎn)動慣量的測定，合理調(diào)整鐵餅的結(jié)構(gòu)或質(zhì)量分布，以保證鐵餅在空中飛行的穩(wěn)定性，從 而到達(dá)提高鐵餅飛行的遠(yuǎn)度。
權(quán)利要求一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置，包括桌(5)及固裝其上的支架(4)，其特征在于鐵餅(2)套在軸桿(8)上，兩端套有的軸承(7)的軸桿(8)固定在支架(4)上，支架(4)上設(shè)有電磁鐵(3)鉗住鐵餅(2)，透明帶(9)一端固定在鐵餅金屬外環(huán)(1)且繞其上，另一端可掛有砝碼(13)，在支架(4)邊設(shè)有兩光電門安裝架(11)，光電門安裝架(11)上分別裝有兩個可升降的紅外光源(10)和光敏管(12)，砝碼(13)經(jīng)紅外光源(10)下落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置，其特征在于光電門安裝架 (11)上有刻度標(biāo)尺。
專利摘要本實用新型公開了一種測定鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的裝置，包括桌及固裝其上的支架，主要是鐵餅套在軸桿上，兩端套有軸承的軸桿固定在支架上，支架上設(shè)有電磁鐵鉗住鐵餅，透明帶一端固定在鐵餅金屬外環(huán)且繞其上，另一端可掛有砝碼，在支架邊設(shè)有兩光電門安裝架，光電門安裝架上分別裝有兩個可升降的紅外光源和光敏管，砝碼經(jīng)紅外光源下落，光電門安裝架上有刻度標(biāo)尺。本裝置通過對鐵餅轉(zhuǎn)動慣量的測定，合理調(diào)整鐵餅的結(jié)構(gòu)或質(zhì)量分布，以保證鐵餅在空中飛行的穩(wěn)定性，從而達(dá)到提高鐵餅飛行的遠(yuǎn)度。
文檔編號G01M1/10GK201697756SQ20102024248
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者葉繼強(qiáng), 李玉剛, 羅躍兵, 連佑群, 邱先蓉, 陳健, 陳興勝, 馬浩哲 申請人:武漢體育學(xué)院