[发明专利]一种轮地交错轴摩擦轮传动机构驱动能力的分析方法

说明书

本发明公开了一种轮地交错轴摩擦轮传动机构驱动能力的分析方法，利用摩擦轮作纯滚动螺旋运动时摩擦轮与地面接触处的静摩擦力随驱动载荷而变化，且自适应平衡原理，分析摩擦轮驱动轴向载荷、驱动周向载荷、同时驱动轴向和周向载荷时摩擦轮与地面接触点总静摩擦力的大小和方向，从而得出轮地交错轴摩擦轮传动机构驱动能力。本发明分析过程简洁明了、直观、概念清晰，为轮地交错轴摩擦轮传动机构和一般交错轴摩擦轮传动机构的设计计算提供参考。

技术领域

本发明属于传动机构技术领域，特别涉及一种轮地交错轴摩擦轮传动机构驱动能力的分析方法。

背景技术

轮地交错轴摩擦轮传动是指摩擦轮支撑轴轴线与其移动方向的垂直方向偏置一定角度的机构传动技术，轮地交错轴摩擦轮传动运动方式为：支撑轴移动时，摩擦轮绕支撑轴转动同时沿支撑轴移动，即摩擦轮作螺旋运动。轮地交错轴摩擦轮传动机构可实现回转运动与直线运动的可逆转换、轴向运动速度和位移任意调节，及远距离输送、驱动能力在一定范围内任意调节、传动件的结构形式多样化、利用闭环控制系统高精度定位，并具有负荷过载时有自保护能力、效率高、磨损小、寿命长、成本低、结构和制造工艺简单等优点，在机械加工、物料输送、微进给及微调整以及日常生活等领域得到了广泛应用。

现有的应用研究，均未能准确地认识交错轴摩擦轮有效传动时，摩擦轮接触点静摩擦力变化规律、驱动载荷对摩擦轮接触点静摩擦力的影响，未分析得出明确的摩擦轮接触点静摩擦力与不同驱动载荷之间的关系。另外，由于实际试验台不能理想化构件之间接触关系的局限性，使摩擦轮接触点静摩擦力方向的判定存在偏差。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轮地交错轴摩擦轮传动机构驱动能力的分析方法，过程分析简单直观概念清晰，判定出摩擦轮接触点静摩擦力方向更精确。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种轮地交错轴摩擦轮传动机构驱动能力的分析方法，摩擦轮无驱动载荷纯滚动时，确定其与地面接触点静摩擦力F_sτ；摩擦轮驱动载荷纯滚动时，确定其驱动载荷产生的静摩擦力F_sw；由静摩擦力F_sτ和F_sw，确定摩擦轮驱动载荷纯滚动时，摩擦轮与地面接触点总静摩擦力F_s，得出轮地交错轴摩擦轮传动机构驱动能力。

上述技术方案中，所述摩擦轮无驱动载荷纯滚动时，地面接触点静摩擦力F_sτ与摩擦轮受到的支撑轴推力F_t平衡，且接触点静摩擦力F_sτ垂直于支撑轴。

上述技术方案中，所述摩擦轮驱动载荷包括摩擦轮驱动轴向载荷、摩擦轮驱动周向载荷以及摩擦轮同时驱动轴向和周向载荷。

上述技术方案中，所述摩擦轮驱动轴向载荷纯滚动时，摩擦轮驱动轴向载荷产生的静摩擦力F_sw与驱动的轴向载荷F平衡。

上述技术方案中，所述摩擦轮驱动轴向载荷纯滚动时，摩擦轮与地面接触点总静摩擦力近似等于驱动的轴向载荷F，总静摩擦力F_s与支撑轴轴线之间夹角近似为0°。

上述技术方案中，所述摩擦轮驱动周向载荷纯滚动时，摩擦轮驱动周向载荷产生的静摩擦力F_sw与驱动的周向载荷F_M平衡。

上述技术方案中，所述摩擦轮驱动周向载荷纯滚动时，摩擦轮与地面接触点总静摩擦力近似等于驱动的周向载荷F_M，总静摩擦力与支撑轴轴线之间夹角为90°。

上述技术方案中，所述摩擦轮同时驱动轴向和周向载荷纯滚动时，摩擦轮驱动轴向载荷产生的静摩擦力F_sw1与驱动的轴向载荷F平衡，摩擦轮驱动周向载荷产生的静摩擦力F_sw2与驱动的周向载荷F_M平衡。