应用三维软件模拟求解器件转动惯量

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1、万方数据第35卷，增刊红外与激光工程2006年10月、吼．35SupplementInfl阻red锄dL蕊erEngin∞ringoct．2006应用三维软件模拟求解器件转动惯量卢加涛(华北光电技术研究所，北京100015)擅要。通过利用sohdworl(s三维软件对128×128焦平面探测器组件进行结构建模，材料编辑，模拟装配和坐标定义，模拟求解出其对指定转轴的转动惯量，并总结出几点在建模求解转动惯量过程中应该注意的问题，为以后类似工程问题的求解提供参考和帮助。关键词：转动惯量；solidworks三维软件中圈分类号：THl2文l蚨标识码lA文章

2、缩号l1007．2276(2006)增B0275—06Momentofinemabyusing3Dsoftwaret0perfo珊stmcturalmodelingLUJia．t∞删西ina黜嘲瞳chh8tin他ofBlect睁opdcs，Be苟i呜1咖15，C址咂)Abst珊t：11lispaper觚tgets吐lernom胁t0fi11e]niafbrⅡlcspeci凰axisofme128x128‰a1·plane—debect讲subassemblywitllsimulation锄dthensummaIizessomeissuestobea

3、wareofdmjng吐lep∞cessofusingmodelingtogettllemomentofinemabyusing3Dsoftwaresohdw血kstopedbnnstrIlctIlralmodelillg；muspro、，idesrefe佗nce锄dhelpforsiIIlilaren舀neeringpmblemsinfuture．Keywords：MomentofiIlema；Sohdwod(s3Dso脚areO引育把定轴转动刚体内每个质点的质量与该质点到转轴距离平方之积的总和称作该刚体对其转轴的转动惯量，用．，表示：扛∑，，l

4、i．ri2式中：，，li表示刚体的某个质点的质量：ri表示该质点到转轴的垂直距离。转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量，它是由质量、质量分布、转轴位置三个因素决定的，同一刚体对不同转轴的转动不同，凡是提到转动惯量，必须指明它是对哪个轴的才有意义【l】。在许多涉及到旋转和角加速度的实际工程问题中，常常要求得到转动惯量值。如果刚体形状简单，质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定轴的转动惯量。但对于几何形状不规则和质量分布不均匀的物体，只能用实验和三维模拟的方法来测量。收一日一l200∞8．2l作者■介·卢加涛(19救．)，男，甘肃永昌人。助理工程师，主

5、要从事红外探测嚣结构设计方面的研究．万方数据276红外与激光工程：光电子器件技术第35卷测量转动惯量的仪器有很多种，如三线摆、单悬扭摆、双悬扭摆、转动惯量仪等。现以精度相对较高的转动惯量测量仪为例，说明它的工作原理【21。1转动惯量实验仪的测量原理转动惯量实验仪如图1、2所示。图1中1为承物台；2为遮光细棒；3为绕线塔轮：4为光电门；6为砝码。待测物体可放置在支架上是一架绕竖直轴转动的圆盘支，支架的下面有一个倒置的塔式轮，图l刚体转动惯量实验仪Fig．1DeVicefbrtllemomentofinertia设转动惯量仪空载(不加任何试件)时的转动

6、惯量为而；动惯量的叠加原理，该试件的转动惯量以为：3乒)厂jQ测量而、-，l可以用刚体动力学的理论来计算。在实验中，的质量以及绕线盘的半径等参数。2建模求解的步骤5为滑轮；用来绕线。图2承物台俯视图Fig．2Pl锄fbnnofcarricr加试件后该系统的转动惯量用^表示，根据转需要测量的量有重物下落的时间及距离，重物用sohdworks三维软件对器件进行建模，然后进行模拟计算。三维模拟计算的理论根据就是转动惯量的原始定义，它是将要求解的刚体自动化分为无数三维小网格(质元)，根据定义以：mf矛计算出每一质元相对转轴的转动惯量，然后利用计算机强大的计

7、算功能将^累加得出结果。第一步：对各零部件建模。包括金属杜瓦壳体、制冷器底座、陶瓷引线环、锗片、锥管冷屏组件、制冷器芯等。建模过程中应该注意以下几点：(1)应该以实际工程图纸提供的参数为准进行结构建模，可以不考虑公差因素，以基本尺寸为准；(2)为了简化模型，可将部分小质量、不便装配的零件如芯片、金丝引线、引线环上的金属引线端子等省略；(3)为了简化模型，提高建模速度，可将同种材料的零部件合并，例如本模型中的杜瓦上下壳体；(4)对于带螺纹孔的零部件，应考虑装配后螺钉的质量，作适当的质量补偿，以免使最终模拟结出现较大的偏差。第二步：材料编辑。转动惯量的

8、影响因素中有质量和表1器件零部件材料密度列表’rab．1Densitiesof嬲semblypartsmateriab万方