扭轮摩擦传动机构动力学分析

从四种工作状况出发对扭轮摩擦传动机构进行了动力学分析,讨论了扭轮平移加速度和驱动力矩及扭轮承受载荷的关系、扭轮纯滚动的动力学条件以及驱动力合力和扭轮轴线的夹角.通过分析表明,载荷对扭轮平移加速度和传动轴圆周切向驱动力的影响很小.

超精密扭轮摩擦传动动力学研究

为了进行超精密定位，人们提出了运用扭轮摩擦传动。本文针对这种结构对其传动原理与动力学特性进行了分析，得出了新的结论。

传动轴误差对扭轮摩擦传动运动性能的影响

针对扭轮摩擦传动机构运动性能受传动轴误差影响的问题,讨论了扭轮摩擦传动机构中传动轴尺寸误差、弹性变形误差和制造形状误差对工作台运动性能的影响。由三扭轮均布结构导程方程式出发,推导出传动轴尺寸误差和传动轴弹性变形误差对机构运动性能没有影响,而传动轴制造形状误差则会在传动轴转动过程中引起工作台位移以2π为周期呈周期性变化的结论,实验结果与分析推导的结论基本相符,为进一步研究扭轮摩擦传动机构特点和提高机构运动性能提供了理论依据。

压力可调式扭轮摩擦传动机构研制

在前人研究的基础上,提出了一种扭轮和光轴之间正压力可调的新型扭轮摩擦传动机构,并研究了压力可调扭轮摩擦传动机构扭轮和光轴之间正压力与弹簧压力之间的关系,分析了该机构导程和扭轮轴线与光轴轴线夹角的关系,并推导出其关系式。采用压力可调扭轮摩擦传动机构设计了一维超精密伺服驱动工作台,分析了其结构特点和工作原理。

扭轮摩擦传动静力学分析

讨论了扭轮摩擦传动机构稳定运行的力学条件,扭轮所受驱动力和扭轮轴线之间的夹角.驱动力矩机构轴向载荷与扭轮和传动轴间正压力的关系.通过分析得出了驱动力矩、扭轮所受的来自于传动轴圆周切向驱动力主要取决于扭轮与传动轴间的正压力,扭轮所受驱动力的方向和扭轮轴轴线的夹角随着扭轮与传动轴间正压力和传动轴的轴向载荷的变化而变化的结论.

波动载荷下扭轮摩擦传动机构的导程分析

针对扭轮摩擦传动机结构导程易受载荷波动影响的问题,通过对扭轮摩擦传动机构进行力学分析,给出了工作载荷和扭轮摩擦传动机构导程的关系式.研究表明,扭轮和传动轴接触区形状为一椭圆.本文证明该椭圆长轴和传动轴应该呈一定的夹角,而且夹角值随工作载荷的大小和方向的变化而变化.证明了导程的变化量不仅取决于载荷变化量,而且取决于扭轮和传动轴之间的接触刚度.研究结果为提高扭轮摩擦传动机构动态跟踪精度提供了理论基础.

采用扭轮摩擦传动的埃级定位系统

我们提出了一个具有埃级分辨率的定位系统。这个系统有一个由液压导轨驱动的工作台和一个安装在工作台内的扭轮摩擦传动系统。摩擦传动把交流伺服电机的旋转运动转换成工作台的线性运动。扭轮摩擦传动特别适合超精密定位。因为它的导程可以小于0.1mm,用一个光纤传感器检测工作台的位移,计算机控制交流伺服电机的转角,最后得到0.2nm的定位分辨率。这种系统的行程可以达到几百毫米。这样,证实了扭轮摩擦传动是适合埃级定位的系统。

纳米级定位的简单化设计——采用滚珠球轴承的扭轮摩擦传动

作者在前面的文章中报导了扭轮摩擦传动能实现亚纳米级的定位分辨率。然而,这套装置在结构上的复杂之处就是在于采用了静压轴承支撑扭轮。本文指出了扭轮摩擦传动在结构上如何可以简化为采用球轴承支撑扭轮。在简化之后,实验表明定位分辨率小于1纳米。本文得出结论,采用球轴承的扭轮摩擦传动对于在洁净环境下要求实现纳米级定位的制造过程变得更为方便,而且可以取代滚珠丝杠以及常规摩擦传动方式。

采用扭轮摩擦传动的超精密定位系统

为了进行超精密定位,我们提出了运用扭轮摩擦传动。要提高常规的扭轮摩擦驱动的定位精度,所提出的方案有两个主要特征:(1)主动轴与从动轴之间的扭角非常小。(2)从动轮由液体静压轴承支撑。扭轮是一种机械上的丝杠,小的扭角使得摩擦驱动的导程小于0.1mm,静压轴承的应用对于提高从动轮的旋转精度,以及消除旋动过程中波动对定位精度的影响是有效的。实验结果证明,定位分辨率小于10nm,这种扭轮摩擦传动特别适合超精密定位。

交错轴摩擦轮传动及其应用

交错轴摩擦轮传动具有回转运动与直线运动的转换、直线运动位移任意调节和远程往复输送、驱动能力自适应、过载自保护、传动效率高、磨损小、寿命长、成本低、结构和制造工艺简单等特点,100多年来得到较快的发展和应用,被广泛应用于自动化、智能化、精密定位等装备上,然而,在机械工程领域的教材和手册中并未将其明确系统地列出,在分类体系中仅对平行轴和相交轴摩擦轮传动进行归类。鉴于此,本文介绍交错轴摩擦轮传动技术原理和特点,归纳总结交错轴摩擦轮传动基本原理和两种基本运动形式及4种基本结构形式,构建完整的摩擦轮传动分类体系;同时从传动基本原理的角度,综述交错轴摩擦轮机构在不同工程领域中的应用和研究进展;指出交错轴摩擦轮传动技术目前存在的难点及问题,并对其发展趋势进行展望。

扭轮摩擦驱动系统研究

扭轮摩擦驱动是集摩擦传动和螺旋传动为一体的传动系统，它既具有摩擦传动动态特性好，同时又有螺旋传动导程小的特点。本文介绍一种扭轮摩擦驱动系统，它的导程小于０．２ｍｍ，行程为２５０ｍｍ，运动分辨率可达纳米级水平。它由扭轮摩擦传动机构、气体静压导轨及相关部件组成，是一种大行程高分辨率的新型驱动系统。

光束指向装置高分辨率传动机构

为满足某型光束指向装置高分辨率、空间紧凑和低成本的需求,结合其负载小、转速低的实际应用特点,设计了一种偏置型扭轮摩擦传动机构。该机构的变传动比特性通过改变主动轮与从动轮的扭角实现,为优选扭角设计区间,研究了扭角对机构位移特性的影响。在分析偏置型扭轮摩擦传动机构运动学特性及扭轮接触区受力、变形情况的基础上,建立了偏置型扭轮摩擦传动的刚柔耦合动力学模型,通过物理样机试验和多体动力学仿真分析,开展了扭角对输出角速度稳定性和角位移分辨率的影响。结果表明:扭角越大,机构输出角速度的波动范围也较大,传动越不平稳。设计的传动机构在扭角不大于80°时能实现平稳传动,且在大扭角条件下,机构能实现0.005°(18″)的低速微步进运动,输出分辨率优于单级圆柱齿轮传动。上述分析为偏置型扭轮摩擦传动机构在光束指向装置传动系统中的应用提供了一种新的思路。

微位移机构的现状及趋势

微位移机构是精密机械和精密仪器的关键部件之一。介绍了一些典型的微位移机构的结构、原理、特点和应用,并对这些机构进行了比较。

偏摆式纠偏机构的研究与设计

重点介绍了偏摆式纠偏机构中纠偏框架和驱动装置的工作原理及结构设计,利用辊筒支架上3个支点的直线运动实现纠偏框架的摆动,驱动装置采用扭轮摩擦传动方式。由于采用了特殊的工作原理和方法,使纠偏装置具有了更好的适用性和经济性。

微位移机构研究

微位移机构在精密机械和精密仪器中应用广泛 ,种类很多。本文对这些机构的结构、原理、特点和应用进行了分析与比较 ,并阐述了该类机构的发展趋势。