光学望远镜中摩擦驱动的应力应变分析开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

超声马达是70年代发展起来的一种新型电机,其在驱动方式上与普通电磁马达明显不同。超声马达是不同于传统电磁马达的一种原动机,它没有绕阻和磁路,不是利用磁场将电能转化为机械能。它是利用压电陶瓷的逆压电效应,将超高频(20KHz 以上)的电能转换为压电陶瓷振动能,通过激励与压电陶瓷粘贴为在一体弹性体(即定子),在超声频域(振动频率在20KHz以上)产生微观机械共振,激发出定子端点或者定子表面质点的微观椭圆运动(椭圆的长短轴通常在几至十几微米),再通过摩擦驱动转子作转动或直线运动。通常将转子接触面上粘有摩擦材料(Friction material,简称FM),正是产生椭圆振动的定子质点高频撞击转子上的摩擦材料产生了转子的宏观运动。具有电磁马达所没有的许多特性,如单位转矩很大且无磁场干扰等,被认为是一种未来型的微型电机。

在天文光学领域,望远镜的定位对望远镜的观测有着极其重要的影响,由于摩擦驱动性价比极高,没有周期性累积误差,没有空回,望远镜运动时传动平稳、无振动、响应速度比较快,在低速下能够获得很高的传动精度,因此,很多大型天文光学望远镜采用了外圆滚动摩擦作为其主轴的驱动方式。但是更大口径的天文望远镜却回避使用摩擦驱动,其中一个重要原因是摩擦驱动存在滑移现象,长期或严重滑移则会造成摩擦传动副的永久损伤。因此本文就摩擦驱动过程中系统的应力应变、运动特性进行分析与讨论。

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2. 国内外研究现状分析

近几年来,日本、美国和德国等发达国家都在对超声马达进行大力研究,并在机器人、汽车和照像机镜头等很多方面得到了应用。我国从80年代末才开始在这方面进行研究,截至目前也已经试制出几种型式的超声马达.可以认为,超声马达是功能陶瓷、机械振动、超精加工和摩擦学研究等交叉发展的高科技产品。由于超声马达是通过接触面的摩擦传递驱动力,因而定子与转子接触界面的摩擦磨损特性,以及所用驱动摩擦材料的特性,都能够直接影响其使用寿命和工作性能。超声波振动对超声马达摩擦驱动的影响,给摩擦学研究带来了不少很受人们重视的新课题。

1国内:

1.中国科学院云南天文台在1.2m地平式望远镜伺服控制和传动系统中,分析单点和多点摩擦驱动的力学特性,提出通过传动比的变化来检测摩擦驱动中是否存在打滑。

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3. 研究的基本内容与计划

1.1~3周熟悉使用中国知网,万方数据,Engineering Village,Web ofScinece等各类数据库查询相关文献,熟读国内外文献,查询相关资料,写好文献综述,积极与指导老师交流,确定好研究方向及后续工作。

2.4-5周自学相关建模分析软件,如ANSYS,SOILDWORKS,PROE等

3.5-13周确定模型,对相关模型进行建模及分析,并与指导老师进行交流,改正。

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4. 研究创新点

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