专利名称：摩擦圆盘运动分解合成机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械运动分解合成机构，特别涉及非完整约束下的摩擦圆盘运动分解合成机构。
背景技术：
非完整系统是一种自由度数目比位形空间维数小的系统。按控制论的观点，非完整系统可以用较少的输入就可控制系统在可达位形空间内的位姿。因此，研究开发非完整系统有利于解决机械系统的复杂性与控制方法的简便、有效性的矛盾，同时对分析理解复杂机械系统的运动本质具有重要的意义。目前，已经研制开发了一些非完整机械装置或系统，如无级变速装置、摩擦球矢量分解机构等。
发明内容
本发明的目的是给出一种非完整约束下的运动分解合成机构--摩擦圆盘运动分解合成机构，该机构可以通过控制转动来调节运动的分解合成关系。
本发明的目通过下述的技术方案来实现一种非完整约束下的运动分解合成机构，其特征在于该机构包括一个大圆盘、i个小圆盘(2)，i＝1、2、3、…n，大圆盘转动轴，各个小圆盘自身转动轴，各个小圆盘控制转轴，各个小圆盘自身转动轴所在平面与大圆盘的平面平行，各个小圆盘除可绕自身转动轴转动外，还可绕过该小圆盘平面且与大圆盘转动轴相平行的控制转轴转动，各个小圆盘平面与大圆盘平面垂直相接触。
本发明的运动分解合成机构为摩擦圆盘运动分解合成机构。各个小圆盘绕自身转动轴的转动称为自身转动，其角位移为θi，各个小圆盘绕过该小圆盘平面且与大圆盘转动轴相平行的控制转轴的转动称为控制转动，其角位移为Фj。本运动分解合成机构，当至少一个小圆盘有自身转动时，在滚动摩擦的作用下，通过大圆盘将带动其它各个小圆盘的自身转动，且自身转动之间的转动比关系与相应的控制转动的角位移有关，当大圆盘有转动时，在滚动摩擦作用下，将带动所有小圆盘的自身转动，大圆盘与各个小圆盘的转动比关系受控于各个小圆盘的控制转动的角位移。
本发明的机构的各个小圆盘的自身转动可以合成大圆盘的一个转动，反之，大圆盘的转动可以分解成各个小圆盘的自身转动，同时，这种运动的分解合成关系与控制转动有关，因此可以通过控制转动来调节运动的分解合成关系。这是本机的主要特点。
图1是摩擦圆盘运动分解合成机构的结构示意图。
图2是本摩擦圆盘运动分解合成机构的运动关系示意图。
图中标号含义1大圆盘，2小圆盘，3大圆盘转动轴，4小圆盘自身转动轴，5小圆盘控制转轴，φ大圆盘的转动角速度，θ1、θ2、θ3为第1、2、3个小圆盘的自身转动角速度，Ф1、Ф2、Ф3为第1、2、3个小圆盘控制转动的角位移，θi、θj为第i与第j个小圆盘的自身转动角速度，Ri、Rj为对应小圆盘与大圆盘的滚动接触占到大圆盘转轴的垂直距离，ri、rj为对应小圆盘的半径。
具体实施例方式
本发明的摩擦圆盘运动分解合成机构实施例的结构如图1所示。该机构由1个大圆盘1，多个小圆盘2，大圆盘转动轴3，多个小圆盘的自身转动轴4，每个小圆盘的控制转轴5组成，各个小圆盘2的自身转动轴4所在平面与大圆盘1的平面平行，各个小圆盘2除可绕自身转动轴4转动外，还可绕过该小圆盘2平面且与大圆盘转动轴3相平行的控制转轴5转动，各个小圆盘2平面与大圆盘1平面垂直相接触。该摩擦圆盘运动分解合成机构的关系与图2所示。
从附图1可知当至少一个小圆盘2有自身转动时，在滚动摩擦的作用下，通过大圆盘1将带动其它各个小圆盘2的自身转动，且自身转动之间的转动比关系与相应的控制转动的角位移有关；当大圆盘1有转动时，在滚动摩擦作用下，将带动所有小圆盘2的自身转动，大圆盘1与各个小圆盘2的转动比关系受控于各个小圆盘2的控制转动的角位移。
由图2所示运动关系看出第i个小圆盘的自身转动角速度θI与大圆盘的转动角速度Ф的关系为riθisinФi＝Riφ(a)第i与第j个小圆盘的自身转动角速度θi、θj的关系为riθisinΦi=RiRjRjθjsinΦj---(b)]]>式中Фi、Фj为对应小圆盘控制转动的角位移；Ri、Rj为对应小圆盘的滚动接触点至大圆盘转轴的垂直距离；ri、rj为对应小圆盘的半径；可以证明(a)式和(b)式给出的约束是运动约束，即非完整约束。所以，该运动分解合成机构是一种非完整机械机构。
权利要求
1.一种非完整约束下的运动分解合成机构，其特征在于该机构包括一个大圆盘(1)、i个小圆盘(2)，i＝1、2、3、…n，大圆盘转动轴(3)，各个小圆盘自身转动轴(4)，各个小圆盘控制转轴(5)，各个小圆盘(2)自身转动轴(4)所在平面与大圆盘(1)的平面平行，各个小圆盘(2)除可绕自身转动轴(4)转动外，还可绕过该小圆盘平面且与大圆盘转动轴(3)相平行的控制转轴(5)转动，各个小圆盘(2)平面与大圆盘(1)平面垂直相接触。
全文摘要
本发明给出了一种摩擦圆盘运动分解合成机构，该机构包括一个大圆盘1、i个小圆盘2，大圆盘转动轴3，各个小圆盘自身转动轴4，各个小圆盘控制转轴5，各个小圆盘2自身转动轴4所在平面与大圆盘1的平面平行，各个小圆盘2除可绕自身转动轴4转动外，还可绕过该小圆盘平面且与大圆盘转动轴3相平行的控制转轴5转动，各个小圆盘平面与大圆盘1平面垂直相接触。本机构是一种非完整约束下的运动分解合成机构。其主要特点是各个小圆盘的自身转动可以合成大圆盘的一个转动。反之，大圆盘的转动可以分解成各个小圆盘的自身转动。同时，这种运动的分解合成关系与控制转动有关，因此可以通过控制转动来调节运动的分解合成关系。
文档编号F16H35/00GK1415873SQ0214777
公开日2003年5月7日 申请日期2002年12月3日 优先权日2002年12月3日
发明者谭跃刚, 周祖德 申请人:武汉理工大学