專利名稱：摩擦圓盤運動分解合成機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械運動分解合成機構，特別涉及非完整約束下的摩擦圓盤運動分解合成機構。
背景技術：
非完整系統(tǒng)是一種自由度數(shù)目比位形空間維數(shù)小的系統(tǒng)。按控制論的觀點，非完整系統(tǒng)可以用較少的輸入就可控制系統(tǒng)在可達位形空間內(nèi)的位姿。因此，研究開發(fā)非完整系統(tǒng)有利于解決機械系統(tǒng)的復雜性與控制方法的簡便、有效性的矛盾，同時對分析理解復雜機械系統(tǒng)的運動本質(zhì)具有重要的意義。目前，已經(jīng)研制開發(fā)了一些非完整機械裝置或系統(tǒng)，如無級變速裝置、摩擦球矢量分解機構等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出一種非完整約束下的運動分解合成機構--摩擦圓盤運動分解合成機構，該機構可以通過控制轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)運動的分解合成關系。
本發(fā)明的目通過下述的技術方案來實現(xiàn)一種非完整約束下的運動分解合成機構，其特征在于該機構包括一個大圓盤、i個小圓盤(2)，i＝1、2、3、…n，大圓盤轉(zhuǎn)動軸，各個小圓盤自身轉(zhuǎn)動軸，各個小圓盤控制轉(zhuǎn)軸，各個小圓盤自身轉(zhuǎn)動軸所在平面與大圓盤的平面平行，各個小圓盤除可繞自身轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動外，還可繞過該小圓盤平面且與大圓盤轉(zhuǎn)動軸相平行的控制轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，各個小圓盤平面與大圓盤平面垂直相接觸。
本發(fā)明的運動分解合成機構為摩擦圓盤運動分解合成機構。各個小圓盤繞自身轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動稱為自身轉(zhuǎn)動，其角位移為θi，各個小圓盤繞過該小圓盤平面且與大圓盤轉(zhuǎn)動軸相平行的控制轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動稱為控制轉(zhuǎn)動，其角位移為Фj。本運動分解合成機構，當至少一個小圓盤有自身轉(zhuǎn)動時，在滾動摩擦的作用下，通過大圓盤將帶動其它各個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動，且自身轉(zhuǎn)動之間的轉(zhuǎn)動比關系與相應的控制轉(zhuǎn)動的角位移有關，當大圓盤有轉(zhuǎn)動時，在滾動摩擦作用下，將帶動所有小圓盤的自身轉(zhuǎn)動，大圓盤與各個小圓盤的轉(zhuǎn)動比關系受控于各個小圓盤的控制轉(zhuǎn)動的角位移。
本發(fā)明的機構的各個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動可以合成大圓盤的一個轉(zhuǎn)動，反之，大圓盤的轉(zhuǎn)動可以分解成各個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動，同時，這種運動的分解合成關系與控制轉(zhuǎn)動有關，因此可以通過控制轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)運動的分解合成關系。這是本機的主要特點。


圖1是摩擦圓盤運動分解合成機構的結(jié)構示意圖。
圖2是本摩擦圓盤運動分解合成機構的運動關系示意圖。
圖中標號含義1大圓盤，2小圓盤，3大圓盤轉(zhuǎn)動軸，4小圓盤自身轉(zhuǎn)動軸，5小圓盤控制轉(zhuǎn)軸，φ大圓盤的轉(zhuǎn)動角速度，θ1、θ2、θ3為第1、2、3個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動角速度，Ф1、Ф2、Ф3為第1、2、3個小圓盤控制轉(zhuǎn)動的角位移，θi、θj為第i與第j個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動角速度，Ri、Rj為對應小圓盤與大圓盤的滾動接觸占到大圓盤轉(zhuǎn)軸的垂直距離，ri、rj為對應小圓盤的半徑。
具體實施例方式
本發(fā)明的摩擦圓盤運動分解合成機構實施例的結(jié)構如圖1所示。該機構由1個大圓盤1，多個小圓盤2，大圓盤轉(zhuǎn)動軸3，多個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動軸4，每個小圓盤的控制轉(zhuǎn)軸5組成，各個小圓盤2的自身轉(zhuǎn)動軸4所在平面與大圓盤1的平面平行，各個小圓盤2除可繞自身轉(zhuǎn)動軸4轉(zhuǎn)動外，還可繞過該小圓盤2平面且與大圓盤轉(zhuǎn)動軸3相平行的控制轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動，各個小圓盤2平面與大圓盤1平面垂直相接觸。該摩擦圓盤運動分解合成機構的關系與圖2所示。
從附圖1可知當至少一個小圓盤2有自身轉(zhuǎn)動時，在滾動摩擦的作用下，通過大圓盤1將帶動其它各個小圓盤2的自身轉(zhuǎn)動，且自身轉(zhuǎn)動之間的轉(zhuǎn)動比關系與相應的控制轉(zhuǎn)動的角位移有關；當大圓盤1有轉(zhuǎn)動時，在滾動摩擦作用下，將帶動所有小圓盤2的自身轉(zhuǎn)動，大圓盤1與各個小圓盤2的轉(zhuǎn)動比關系受控于各個小圓盤2的控制轉(zhuǎn)動的角位移。
由圖2所示運動關系看出第i個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動角速度θI與大圓盤的轉(zhuǎn)動角速度Ф的關系為riθisinФi＝Riφ(a)第i與第j個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動角速度θi、θj的關系為riθisinΦi=RiRjRjθjsinΦj---(b)]]>式中Фi、Фj為對應小圓盤控制轉(zhuǎn)動的角位移；Ri、Rj為對應小圓盤的滾動接觸點至大圓盤轉(zhuǎn)軸的垂直距離；ri、rj為對應小圓盤的半徑；可以證明(a)式和(b)式給出的約束是運動約束，即非完整約束。所以，該運動分解合成機構是一種非完整機械機構。
權利要求
1.一種非完整約束下的運動分解合成機構，其特征在于該機構包括一個大圓盤(1)、i個小圓盤(2)，i＝1、2、3、…n，大圓盤轉(zhuǎn)動軸(3)，各個小圓盤自身轉(zhuǎn)動軸(4)，各個小圓盤控制轉(zhuǎn)軸(5)，各個小圓盤(2)自身轉(zhuǎn)動軸(4)所在平面與大圓盤(1)的平面平行，各個小圓盤(2)除可繞自身轉(zhuǎn)動軸(4)轉(zhuǎn)動外，還可繞過該小圓盤平面且與大圓盤轉(zhuǎn)動軸(3)相平行的控制轉(zhuǎn)軸(5)轉(zhuǎn)動，各個小圓盤(2)平面與大圓盤(1)平面垂直相接觸。
全文摘要
本發(fā)明給出了一種摩擦圓盤運動分解合成機構，該機構包括一個大圓盤1、i個小圓盤2，大圓盤轉(zhuǎn)動軸3，各個小圓盤自身轉(zhuǎn)動軸4，各個小圓盤控制轉(zhuǎn)軸5，各個小圓盤2自身轉(zhuǎn)動軸4所在平面與大圓盤1的平面平行，各個小圓盤2除可繞自身轉(zhuǎn)動軸4轉(zhuǎn)動外，還可繞過該小圓盤平面且與大圓盤轉(zhuǎn)動軸3相平行的控制轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動，各個小圓盤平面與大圓盤1平面垂直相接觸。本機構是一種非完整約束下的運動分解合成機構。其主要特點是各個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動可以合成大圓盤的一個轉(zhuǎn)動。反之，大圓盤的轉(zhuǎn)動可以分解成各個小圓盤的自身轉(zhuǎn)動。同時，這種運動的分解合成關系與控制轉(zhuǎn)動有關，因此可以通過控制轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)運動的分解合成關系。
文檔編號F16H35/00GK1415873SQ0214777
公開日2003年5月7日 申請日期2002年12月3日 優(yōu)先權日2002年12月3日
發(fā)明者譚躍剛, 周祖德 申請人:武漢理工大學