精密绳传动空回特性研究和验证

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1、精密绳传动空回特性研究和验证摘要：精密绳传动作为一种新型传动形式，已经发展成为齿轮传动、链传动、带传动等传动方式的替代形式,具有高刚度、高效率、轻量化、无摩擦、低空回以及无需润滑等明显优势，在光电跟踪等系统广泛应用。研究了从理论上分析精密绳传动空回特性的方法，为设计者在设计初期预估系统最终精度特性提供理论依据。计算了精密绳传动系统中滑移段和无滑移段的绳变形公式，推导了传动空回公式，参数化分析了传动空回与系统主要设计参数包括预紧力、摩擦系数、包角以及负载力等之间的关系，并通过构建实验系统分析了预紧力对传动空回的影响，测试结果验证了理论分析方法的正确性。关键词：

2、精密绳传动；传动空回；预紧力；光电跟踪中图分类号：TH132.3+3文献标识码：A文章编号：1673-5048(2014)01-0014-07VerificationandAnalysisofCableDriveTransmission'sBacklashCharacteristicsZHANGLianchao,LUYafei,FANDapeng,HEIMo(CollegeofMechatronicsandAutomation,NationalUniversityofDefenseTechnologyChangsha410073,China)Abstract

3、Precisecabledrivehasbeendevelopedasanalternativetransmissionelementtogearbox,chains,andbelt・Ithastheadvantagesofhighstiffness,highefficiency,nofrictionandlowbacklash,andiswidelyusedinelectroopticaltrackingsystemsuchasmissileseeker・Theanalyticalmethodisdevelopedtopredictthetransmiss

4、ionbacklashcharacteristicsofprecisecab1edrivetoenabledesignerstoassesstheprecisionperformanceinthedesignstudyphase・Thedeformationofcableinslipregionandfreeregionisealculatedandtheoreticalformulationoftransmissionbacklashforprecisecabledriveiscarriedout・Parametriestudiesareconducted

5、toevaluatetherelationshipbetweenthetransmissionbacklashandcab1edrivemainparametersincludingpreloadforce,frictioncoefficient,wrapang1eand1oadforce.Experimentalsetupisbuiltandtheeffectofpreloadforceontransmissionbacklashisinvestigated.Experimentalresultsverifythevalidationofthetheore

6、ticalmethoddevelopedinthispaper.precisecabledrivepreloadforceKeywordstransmissionbacklashelectroopticaltracking0引言复合导引头的发展对导引头平台结构及其传动机构提出了新的需求，小型化、轻量化、集成化是未来新型导引头伺服机构的发展方向。精密绳传动是一种轻质、高效、简洁的传动方式[1],在动力传动领域已有广泛应用，其在某些传动性能上优于诸如齿轮传动、带传动、链传动等传统传动方式，具有低空回、高刚度、高效率以及无需润滑等突出优点：1-4]o在精密绳传动中

7、，传动转矩是通过钢丝绳与主动轮之间的静态摩擦力实现的。钢丝绳通常8字形缠绕在主动轮和从动轮上，且在主动轮上多圈缠绕。这样缠绕的优势在于可以实现作用在主动轮轴的力的互消和提高传动能力[5-6]o精密绳传动中，传动转矩是通过接触段钢丝绳与主动轮之间的静态摩擦力产生，并通过非接触段的钢丝绳上的张力差传递到从动轮。在往复运动过程中，钢丝绳上张力的变化会引起钢丝绳变形量的变化，这会对传动系统引入空回。由于与齿轮传动、链传动以及带传动等传统传动方式相比，精密绳传动系统的空回很小，因此在精度不高的应用场合，精密绳传动系统中的空回特性通常被忽略[7-9]o然而，由于精密绳传

8、动的空回对传动精度和传动刚度有直接影响，在高精度高带