一種重力加速度測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及測量領域，特指一種采用物體自由下落時，下落的距離與下落時間的平方以及重力加速度成正比的原理測量重力加速度的一種重力加速度測量裝置。主要由送料盤、軸承座、橫桿、圓螺母、立柱、行星輪系、工作臺、減速箱、數(shù)控電機、透明塑料管、插銷、凸輪、彈簧和接料盤構成。所述行星輪系主要由主軸、行星架、四支相同的行星軸、靜止太陽輪、四只相同的行星輪和太陽輪構成。本測量裝置結構簡單，測量原理合理，測量過程簡便，能夠較準確測量重力加速度。
【專利說明】一種重力加速度測量裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測量領域，特指一種采用物體自由下落時，下落的距離與下落時間的平方以及重力加速度成正比的原理測量重力加速度的一種重力加速度測量裝置。
【背景技術】
[0002]在工程和科學實驗中，由于環(huán)境的多樣性與復雜性，地球上不同的地方重力加速度會有變化，因此需要測量重力加速度。
實用新型內容
[0003]為了解決上述問題，本實用新型提供一種重力加速度測量裝置。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:
[0005]所述一種重力加速度測量裝置主要由送料盤、軸承座、橫桿、圓螺母、立柱、行星輪系、工作臺、減速箱、數(shù)控電機、透明塑料管、插銷、凸輪、彈簧和接料盤構成。所述數(shù)控電機是步進電機或伺服電機，通過與相應的數(shù)控系統(tǒng)和電氣電路連接可以對其轉速大小進行調節(jié)并顯示轉速大小。所述工作臺的上表面有很高的平面度和表面粗糙度。所述工作臺有工作臺上軸承孔和工作臺下軸承孔。所述工作臺的所述工作臺上軸承孔、所述工作臺下軸承孔兩者的中心軸線重合并與所述工作臺的上表面垂直。所述行星輪系主要由主軸、行星架、四支相同的行星軸、靜止太陽輪、四只相同的行星輪和太陽輪構成。四臺相同的所述減速箱并均布在所述行星架上，每臺所述減速箱主要由減速箱殼、行星軸軸承、行星軸小齒輪、滾針軸承、軸齒輪、軸齒輪軸承、過渡軸上軸承、過渡軸小齒輪、大齒輪、過渡軸和過渡軸下軸承構成。所述數(shù)控電機通過三枚螺釘與所述工作臺連接。所述靜止太陽輪通過三枚螺釘與所述工作臺連接并用二枚圓柱銷定位。所述橫桿通過二支所述立柱與所述工作臺連接，并且在所述立柱的兩頭分別用墊片和所述圓螺母固定，此時二支所述立柱與所述工作臺的上表面垂直。所述主軸的下端有一個帶切口的內孔，該內孔與所述數(shù)控電機的帶切口的電機軸配合連接。將所述工作臺上軸承裝入所述工作臺的所述工作臺上軸承孔，將所述工作臺下軸承裝入所述工作臺的所述工作臺下軸承孔，將所述主軸的下頭裝入所述工作臺上軸承的內孔和所述工作臺下軸承的內孔，所述主軸與所述工作臺的上表面垂直，所述主軸的中心軸線和二支所述立柱的中心軸線處在過所述靜止太陽輪中心軸線的同一平面。所述主軸的上頭裝有軸承I，所述軸承I的外圈與所述軸承座配合，所述軸承座通過二只螺釘I與所述橫桿連接。所述凸輪通過平鍵I與所述主軸連接。所述透明塑料管與所述橫桿的圓圈槽配合，所述透明塑料管的中心軸線與所述工作臺的上表面垂直，所述橫桿的所述圓圈槽的對應的上面裝有所述送料盤，所述送料盤、所述橫桿和所述透明塑料管上下貫通，能讓一定直徑的鋼球無阻力做自由落體運動。所述橫桿有帶切口內孔和沉孔。所述插銷有帶切口圓柱和斜切口。所述插銷的所述帶切口圓柱與所述橫桿的所述帶切口內孔配合并剛好能使所述插銷自由移動。所述橫桿的所述沉孔的小孔與所述插銷的外徑配合并剛好能使所述插銷自由移動，所述橫桿的所述沉孔的大孔與所述彈簧的外徑配合并剛好能使所述彈簧自由移動。將所述插銷分別裝入所述帶切口內孔和所述沉孔，裝入所述彈簧，然后用擋圈與所述插銷固接。所述太陽輪通過平鍵與所述主軸連接，四只所述行星輪均布在所述靜止太陽輪和所述太陽輪之間并分別與二者嚙合，所述行星輪通過平鍵與所述行星軸連接。所述行星架有過渡軸下軸承孔、行星軸下軸承孔和行星架主軸孔，所述行星架主軸孔裝有滾動軸承，該軸承的內圈與所述主軸配合連接。所述行星軸上分別裝有所述行星軸軸承、所述行星軸小齒輪和所述滾針軸承，所述行星軸小齒輪通過平鍵與所述行星軸連接。所述行星軸軸承的外圈與所述行星架的所述行星軸下軸承孔配合。所述減速箱殼有過渡軸上軸承孔、減速箱殼螺孔和軸齒輪軸承孔。四只所述減速箱殼螺孔用來通過四只螺釘與所述行星架連接。所述軸齒輪有帶切口軸和滾針軸承外殼孔。所述接料盤有帶切口沉孔和接料圓凹面。所述軸齒輪的所述帶切口軸和所述接料盤的所述帶切口沉孔配合。所述軸齒輪的所述滾針軸承外殼孔與所述滾針軸承配合。所述軸齒輪軸承的內圈與所述軸齒輪的所述帶切口軸的圓柱部分配合，所述軸齒輪軸承的外圈與所述減速箱殼的所述軸齒輪軸承孔配合。所述過渡軸分別裝有所述過渡軸上軸承、所述過渡軸小齒輪、所述大齒輪和所述過渡軸下軸承，所述過渡軸小齒輪和所述大齒輪分別通過平鍵與所述過渡軸連接。所述過渡軸上軸承的外圈與所述過渡軸上軸承孔配合，所述過渡軸下軸承的外圈與所述過渡軸下軸承孔配合。所述軸齒輪與所述過渡軸小齒輪嚙合，所述行星軸小齒輪與所述大齒輪嚙合。
[0006]本實用新型的有益效果是:
[0007]本測量裝置結構簡單，測量原理合理，測量過程簡便，能夠較準確測量重力加速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結合本實用新型的圖形進一步說明:
[0009]圖1是本實用新型的測量裝置的結構示意圖。
[0010]圖2是本實用新型的測量裝置的部分爆炸圖。
[0011]圖3是所述行星輪系的爆炸圖
[0012]圖4是所述行星輪系的結構示意圖。
[0013]圖5是所述減速箱的結構示意圖。為了便于觀看，圖中所述減速箱殼已打開。
[0014]圖6是所述減速箱的爆炸圖。
[0015]圖7、圖8是所述插銷的結構示意圖。圖中所述插銷已與所述擋圈固接。
[0016]圖9、圖10是所述橫桿的結構示意圖。
[0017]圖11、圖12是所述接料盤的結構示意圖。
[0018]圖13是所述減速箱殼的結構示意圖。
[0019]圖14是所述軸齒輪的結構示意圖。
[0020]圖15、圖16是所述行星架的結構示意圖。
[0021]圖17、圖18是所述工作臺的結構示意圖。
[0022]圖中，1.送料盤，2.軸承座，3.橫桿，4.圓螺母，5.立柱，6.行星輪系，7.工作臺，
8.減速箱，9.數(shù)控電機，10.透明塑料管，11.插銷，12.螺釘I，13.墊片，14.軸承I，15.凸輪，16.彈簧，17.接料盤，18.平鍵I，19.主軸，20.行星架，21.行星軸，22.靜止太陽輪，23.行星輪，24.太陽輪，25.工作臺上軸承，26.工作臺下軸承，27.減速箱殼，28.行星軸軸承,29.行星軸小齒輪,30.滾針軸承,31.軸齒輪,32.軸齒輪軸承,33.過渡軸上軸承，34.過渡軸小齒輪，35.大齒輪，36.過渡軸，37.過渡軸下軸承，38.帶切口圓柱，39.擋圈，40.斜切口，41.帶切口內孔，42.圓圈槽，43.沉孔，44.帶切口沉孔，45.接料圓凹面，46.過渡軸上軸承孔，47.減速箱殼螺孔，48.軸齒輪軸承孔，49.帶切口軸，50.滾針軸承外殼孔，51.過渡軸下軸承孔,52.行星軸下軸承孔,53.行星架主軸孔,54.工作臺上軸承孔,55.工作臺下軸承孔。
【具體實施方式】
[0023]所述一種重力加速度測量裝置主要由所述送料盤(I)、所述軸承座(2)、所述橫桿
(3)、所述圓螺母(4)、所述立柱(5)、所述行星輪系(6)、所述工作臺(7)、所述減速箱(8)、所述數(shù)控電機(9)、所述透明塑料管(10)、所述插銷(11)、所述凸輪(15)、所述彈簧(16)和所述接料盤(17)構成。所述數(shù)控電機(9)是步進電機或伺服電機，通過與相應的數(shù)控系統(tǒng)和電氣電路連接可以對其轉速大小進行調節(jié)并顯示轉速大小。所述工作臺(7)的上表面有很高的平面度和表面粗糙度。所述工作臺(7)有所述工作臺上軸承孔(54)和所述工作臺下軸承孔(55)。所述工作臺(7)的所述工作臺上軸承孔(54)、所述工作臺下軸承孔(55)兩者的中心軸線重合并與所述工作臺(7)的上表面垂直。所述行星輪系(6)主要由所述主軸
(19)、所述行星架(20)、四支相同的所述行星軸(21)、所述靜止太陽輪(22)、四只相同的所述行星輪(23)和所述太陽輪(24)構成。四臺相同的所述減速箱(8)并均布在所述行星架
(20)上，每臺所述減速箱(8)主要由所述減速箱殼(27)、所述行星軸軸承(28)、所述行星軸小齒輪(29)、所述滾針軸承(30)、所述軸齒輪(31)、所述軸齒輪軸承(32)、所述過渡軸上軸承(33)、所述過渡軸小齒輪(34)、所述大齒輪(35)、所述過渡軸(36)和所述過渡軸下軸承(37)構成。所述數(shù)控電機(9)通過三枚螺釘與所述工作臺(7)連接。所述靜止太陽輪
(22)通過三枚螺釘與所述工作臺(7)連接并用二枚圓柱銷定位。所述橫桿(3)通過二支所述立柱(5)與所述工作臺(7)連接，在所述立柱(7)的兩頭分別用所述墊片(13)和所述圓螺母(4)固定，此時二支所述立柱(5)與所述工作臺(7)的上表面垂直。所述主軸(19)的下端有一個帶切口的內孔，該內孔與所述數(shù)控電機(9)的帶切口的電機軸配合連接。將所述工作臺上軸承(25)裝入所述工作臺(7)的所述工作臺上軸承孔(54)，將所述工作臺下軸承(26)裝入所述工作臺(7)的所述工作臺下軸承孔(55)，將所述主軸(19)的下頭裝入所述工作臺上軸承(25)的內孔和所述工作臺下軸承(26)的內孔，所述主軸(19)與所述工作臺(7)的上表面垂直，所述主軸(19)的中心軸線和二支所述立柱(5)的中心軸線處在過所述靜止太陽輪(22)中心軸線的同一平面。所述主軸(19)的上頭裝有所述軸承I (14)，所述軸承I (14)的外圈與所述軸承座(2)配合，所述軸承座(2)通過二只所述螺釘I (12)與所述橫桿(3)連接。所述凸輪(15)通過所述平鍵I (18)與所述主軸(19)連接。所述透明塑料管(10)與所述橫桿(3)的所述圓圈槽(42)配合，所述透明塑料管(10)的中心軸線與所述工作臺(7)的上表面垂直，所述橫桿(3)的所述圓圈槽(42)的對應的上面裝有所述送料盤(I)，所述送料盤(I)、所述橫桿(3)和所述透明塑料管(10)上下貫通，能讓一定直徑的鋼球無阻力做自由落體運動。所述橫桿(3)有所述帶切口內孔(41)和所述沉孔(43)。所述插銷(11)有所述帶切口圓柱(38)和所述斜切口(40)。所述插銷(11)的所述帶切口圓柱(38)與所述橫桿(3)的所述帶切口內孔(41)配合并剛好能使所述插銷(11)自由移動。所述橫桿(3)的所述沉孔(43)的小孔與所述插銷(11)的外徑配合并剛好能使所述插銷(11)自由移動，所述橫桿⑶的所述沉孔(43)的大孔與所述彈簧(16)的外徑配合并剛好能使所述彈簧(16)自由移動。將所述插銷(11)分別裝入所述帶切口內孔(41)和所述沉孔(43)，裝入所述彈簧(16)，然后用所述擋圈(39)與所述插銷(11)固接。所述太陽輪(24)通過平鍵與所述主軸(19)連接，四只所述行星輪(23)均布在所述靜止太陽輪(22)和所述太陽輪(24)之間并分別與二者嚙合，所述行星輪(23)通過平鍵與所述行星軸(21)連接。所述行星架(20)有所述過渡軸下軸承孔(51)、所述行星軸下軸承孔(52)和所述行星架主軸孔(53)，所述行星架主軸孔(53)裝有滾動軸承，該軸承的內圈與所述主軸(19)配合連接。所述行星軸(21)上分別裝有所述行星軸軸承(28)、所述行星軸小齒輪(29)和所述滾針軸承(30)，所述行星軸小齒輪(29)通過平鍵與所述行星軸(21)連接。所述行星軸軸承(28)的外圈與所述行星架(20)的所述行星軸下軸承孔(52)配合。所述減速箱殼(27)有所述過渡軸上軸承孔(46)、所述減速箱殼螺孔(47)和所述軸齒輪軸承孔(48)。四只所述減速箱殼螺孔(47)用來通過四只螺釘與所述行星架(20)連接。所述軸齒輪(31)有所述帶切口軸(49)和所述滾針軸承外殼孔(50)。所述接料盤(17)有所述帶切口沉孔(44)和所述接料圓凹面(45)。所述軸齒輪(31)的所述帶切口軸(49)和所述接料盤(17)的所述帶切口沉孔(44)配合。所述軸齒輪(31)的所述滾針軸承外殼孔(50)與所述滾針軸承
(30)配合。所述軸齒輪軸承(32)的內圈與所述軸齒輪(31)的所述帶切口軸(49)的圓柱部分配合，所述軸齒輪軸承(32)的外圈與所述減速箱殼(27)的所述軸齒輪軸承孔(48)配合。所述過渡軸(36)分別裝有所述過渡軸上軸承(33)、所述過渡軸小齒輪(34)、所述大齒輪(35)和所述過渡軸下軸承(37)，所述過渡軸小齒輪(34)和所述大齒輪(35)分別通過平鍵與所述過渡軸(36)連接。所述過渡軸上軸承(33)的外圈與所述過渡軸上軸承孔(46)配合，所述過渡軸下軸承(37)的外圈與所述過渡軸下軸承孔(51)配合。所述軸齒輪(31)與所述過渡軸小齒輪(34)嚙合，所述行星軸小齒輪(29)與所述大齒輪(35)嚙合。
[0024]記所述太陽輪(24)的齒數(shù)為Z1,
[0025]記所述行星輪(23)的齒數(shù)為Z2,
[0026]記所述靜止太陽輪(22)的齒數(shù)為Z3,
[0027]記所述行星軸小齒輪(29)的齒數(shù)為Z4,
[0028]記所述大齒輪(35)的齒數(shù)為Z5,
[0029]記所述過渡軸小齒輪(34)的齒數(shù)為Z6,
[0030]記所述軸齒輪(31)的齒數(shù)為Z7,
[0031]記所述太陽輪(24)的轉速為Ii1,
[0032]記所述行星輪(23)的轉速為n2，即所述行星軸(21)的轉速也為n2，
[0033]記所述靜止太陽輪(22)的轉速為n3, n3=0,
[0034]記所述行星架(20)的轉速為nH,
[0035]記所述過渡軸(36)的轉速為n4,
[0036]記所述軸齒輪(31)的轉速為n5，
[0037]令:
[0038]Z1=Z2=ISN1,即齒數(shù)為15的倍數(shù)，
[0039]Z3=45N1；[0040]Z4=Z6=15N2,
[0041]Z5=Z7=30N2,
[0042]Np N2均為正整數(shù)。
[0043]于是，
[0044]
[0045]根據(jù)行星輪系理論，可知所述行星輪系(6)滿足同心條件，即所述行星輪系(6)能正常運轉。
[0046]又，
[0047](Z^Z3) A=BON1^=ISN1,
[0048]式中，k為行星輪個數(shù)。
[0049]可見，兩個太陽輪即所述太陽輪(24)和所述靜止太陽輪(22)的齒數(shù)之和ZjZ3能被行星輪個數(shù)k=4整除，根據(jù)行星輪系理論，可知所述行星輪系(6)滿足行星輪均布安裝條件。
[0050]根據(jù)轉動輪系理論可得， [0051](n「nH)/(n3-nH) = (n「nH)/(0-nH) S-(I^-1ih)Aih=-Z3ZZ1=-S (I)
[0052]^zyzi=-1 (2)
[0053]由式(I)、⑵，結合齒輪系理論，
[0054]可得:
[0055]n2=-n1/2,
[0056]
[0057]n4=-n2/2=n1/4,
[0058]^=-^/2=-^/8,
[0059]即，當所述太陽輪(24)逆時針轉一圈，即所述主軸(19)逆時針轉一圈，所述凸輪
(15)逆時針轉一圈，所述行星架(20)逆時針轉四分之一圈，所述行星輪(23)順時針轉二分之一圈，所述過渡軸(36)逆時針轉四分之一圈，所述軸齒輪(31)順時針轉八分之一圈，所述接料盤(17)順時針轉八分之一圈。
[0060]四個在所述行星架(20)上均布的相同的所述減速箱(8)，每個所述減速箱(8)分別有一個所述接料盤(17)，參考圖1，將圖示中四個所述接料盤(17)從與所述透明塑料管
(10)相對的那只所述接料盤(17)開始按順時針方向分別記成1、11、111、IV，每個所述接料盤(17)各有四個均布的所述接料圓凹面(45)，從圖示中遠離所述主軸(19)的那只所述接料圓凹面(45)開始按順時針方向分別記成1、2、3、4，于是將16只所述接料圓凹面(45)的編號分別記成 I1、12、13、14，II1、112、113、114，1111、1112、1113、1114，IVU IV2、IV3、IV4。
[0061]測量前，調整所述工作臺(J)的上表面水平，在所述送料盤(I)內裝入16只一定直徑的同一規(guī)格的鋼球，所述插銷(11)由于所述彈簧(16)的作用而關閉，16只鋼球靜止在所述送料盤(I)內。測量開始時，該測量裝置工作，所述數(shù)控電機(9)轉動，當所述凸輪
(15)將所述插銷(11)推開時，此時所述透明塑料管(10)剛好正對所述接料圓凹面(45)II，假設測量裝置制造精度足夠，調節(jié)所述數(shù)控電機(9)的轉速至合適大小，則16只鋼球將依次落到編號分別為 112、1113、IV4、I1、II1、1112、IV3、14、114、1111、IV2、13、113、1114、IV1、12的所述接料圓凹面(45)內。
[0062]根據(jù)力學原理知，
[0063]h=gt2/2 (3)
[0064]式中，h為初速度為零的自由落體下降高度，g為重力加速度，t為自由落體下降時間。
[0065]由公式(3)得，
[0066]g=2h/t2 (4)
[0067]在本測量裝置中，h由測量裝置本身設計和制造所決定，通過測量為已知值，t為所述主軸轉動一圈的時間，可通過所述數(shù)控電機(9)的轉速大小計算得到，也等于16只鋼球從第一只開始下落開始到最后一只降落到編號為12的所述接料圓凹面(45)內結束這段時間的十六分之一。不計空氣阻力和摩擦力，于是按公式(4)可得到重力加速度。
[0068]由此可見，通過使16只鋼球依次落到編號分別為112、1113、IV4、I1、II1、1112、IV3、I4、II4、III1、IV2、I3、II3、III4、IV1、I2的所述接料圓凹面(45)內，可以驗證整個測量裝置特別是齒輪系的制造精度，同時自由落體下降時間t為16只鋼球從第一只開始下落開始到最后一只降落到編號為12的所述接料圓凹面(45)內結束這段時間的十六分之一，即自由落體下降時間t為平均值，可以使自由落體下降時間t的測量更為精確，于是可以從理論和實驗上確保重力加速度測量的精確度。
【權利要求】
1.一種重力加速度測量裝置，主要由送料盤、軸承座、橫桿、圓螺母、立柱、行星輪系、工作臺、減速箱、數(shù)控電機、透明塑料管、插銷、凸輪、彈簧和接料盤構成；所述行星輪系主要由主軸、行星架、四支相同的行星軸、靜止太陽輪、四只相同的行星輪和太陽輪構成；四臺相同的所述減速箱并均布在所述行星架上，每臺所述減速箱主要由減速箱殼、行星軸軸承、行星軸小齒輪、滾針軸承、軸齒輪、軸齒輪軸承、過渡軸上軸承、過渡軸小齒輪、大齒輪、過渡軸和過渡軸下軸承構成；其特征是:所述數(shù)控電機是步進電機或伺服電機，可以對其轉速大小進行調節(jié)并顯示轉速大小；所述工作臺的工作臺上軸承孔、工作臺下軸承孔兩者的中心軸線重合并與所述工作臺的上表面垂直；所述靜止太陽輪通過三枚螺釘與所述工作臺連接并用二枚圓柱銷定位；所述主軸與所述工作臺的上表面垂直，所述主軸的中心軸線和二支所述立柱的中心軸線處在過所述靜止太陽輪中心軸線的同一平面；所述凸輪通過平鍵I與所述主軸連接；所述送料盤、所述橫桿和所述透明塑料管上下貫通，能讓一定直徑的鋼球無阻力做自由落體運動；所述插銷的帶切口圓柱與所述橫桿的帶切口內孔配合并剛好能使所述插銷自由移動，所述橫桿的沉孔的小孔與所述插銷的外徑配合并剛好能使所述插銷自由移動，所述橫桿的所述沉孔的大孔與所述彈簧的外徑配合并剛好能使所述彈簧自由移動；所述太陽輪通過平鍵與所述主軸連接，四只所述行星輪均布在所述靜止太陽輪和所述太陽輪之間并分別與二者嚙合；所述行星輪通過平鍵與所述行星軸連接；所述行星軸小齒輪通過平鍵與所述行星軸連接；四只減速箱殼螺孔用來通過四只螺釘與所述行星架連接；所述過渡軸小齒輪和所述大齒輪分別通過平鍵與所述過渡軸連接；所述軸齒輪與所述過渡軸小齒輪嚙合,所述行星軸小齒輪與所述大齒輪嚙合。
【文檔編號】G01V7/14GK203773069SQ201420114729
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月8日 優(yōu)先權日:2014年3月8日
【發(fā)明者】楊紹榮 申請人:金華職業(yè)技術學院