【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车零部件制造，更具体地，涉及一种多层复合滚珠坡面增力加压机构及其设计方法。
技术介绍
1、与传统的丝杠结构不同，滚珠坡面结构的位移输出是由滚道起始点与终点之间高度差异所决定的。由于滚道设置于机构盘体的端面上，在给定坡道倾斜角度的前提下，整个装置的位移输出主要取决于滚动体(即滚珠)的分布半径。如果采用较大的分布半径，虽然能够增大位移输出的空间，但这也会导致力传递效率下降，这对于对推力有较高要求的应用来说并不理想。相反地，若滚珠的分布半径太小，则会限制位移输出范围，进而影响到整个系统的行程性能。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的不足和缺点，本专利技术的第一个目的在于提供一种多层复合滚珠坡面增力加压机构，所述多层复合滚珠坡面增力加压机构可以在保证足够位移输出的前提下还能维持高效力传输。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法。
3、本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：
4、一种多层复合滚珠坡面增力加压机构，包括转动盘、复合盘、移动盘、设置在所述转动盘和所述复合盘以及所述复合盘和所述移动盘之间的滚动体，其中，
5、所述转动盘与动力输入轴连接，该转动盘上设置有第一螺旋槽；所述复合盘的两侧均分别设置有第二螺旋槽；所述移动盘与受压件连接，该移动盘上设置有第三螺旋槽；所述第一螺旋槽与所述第二螺旋槽以及所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽的螺旋升角的方向相反；所述滚动体设置在所述第一螺旋槽和所
6、所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽以及所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽相互错开；当所述转动盘和所述复合盘以及所述复合盘和所述移动盘之间的间距最小时，所述滚动体位于所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽以及所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽的最低点；当所述转动盘和所述复合盘以及所述复合盘和所述移动盘之间的间距最大时，所述滚动体位于所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽以及所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽的最高点。
7、本专利技术的优选方案是：所述复合盘为多组，沿着所述动力输入轴的转动方向，相邻两组复合盘之间相对的表面上的第二螺旋槽的螺旋升角的方向相反。
8、本专利技术的优选方案是：所述滚动体为多个，对应的，所述第一螺旋槽、所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽均为多组；所述转动盘与所述复合盘之间以及所述复合盘与所述移动盘之间均设置有用于促使多个滚动体同步转动的约束组件，所述约束组件为联动板，所述联动板上设置有用于安装所述滚动体的安装槽。
9、本专利技术的优选方案是：所述滚动体为滚珠；所述安装槽为球形槽，所述滚珠安装在所述球形槽内。
10、本专利技术的优选方案是：所述第一螺旋槽、第二螺旋槽、第三螺旋槽均为三组，相邻两组第一螺旋槽、第二螺旋槽、第三螺旋槽之间的夹角为120度；对应的，所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽之间以及所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽之间的滚珠也为三组。
11、本专利技术的优选方案是：还包括用于对所述复合盘进行径向限位的限位结构，所述限位结构用于限制所述复合盘发生径向移动。
12、本专利技术的多层复合滚珠坡面增力加压机构的工作原理是：
13、将本专利技术的多层复合滚珠坡面增力加压机构中的转动盘安装在动力输入轴上，移动盘则与受压件连接；未工作时，所述转动盘和所述复合盘以及所述复合盘和所述移动盘之间的间距最小，所述滚动体位于所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽以及所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽的最低点处；当需要增加作用力时，所述动力输入轴驱动转动盘旋转，所述转动盘上的第一螺旋槽会促使滚动体在第一螺旋槽和第二螺旋槽内滚动；在此过程中，由于常态下所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽相互错开，因此随着所述动力输入轴的转动，所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽会逐渐重合；这样，所述滚动体会在所述第一螺旋槽和所述第二螺旋槽中做爬升运动，相当于说，所述滚动体从所述第一螺旋槽的最低点往最高点运动，同时该滚动体也沿着所述第二螺旋槽的最低点往最高点运动，假设滚动体在第一螺旋槽内的爬升距离为l，那么复合盘的轴向位移则为2l，以此驱动移动盘直线运动，另外，由于在所述转动盘转动时，所述滚动体也会带动所述复合盘转动，从而使得复合盘和移动盘之间的滚动体也在所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽内做爬升运动，从而再次驱动所述移动盘做轴向运动，假设转动盘和复合盘之间的最大输出位移为x，那么本专利技术的多层复合滚珠坡面增力加压机构的最大输出位移则为2x，这样可以在保证足够位移输出的前提下还能维持高效力传输。
14、另外，本专利技术的多层复合滚珠坡面增力加压机构这种独特的配置不仅增加了系统的灵活性，还提高了整体的力传递效率，特别是对于需要较大推力输出但空间有限的应用环境而言，提供了极佳的解决方案。通过精确控制复合盘的层数及其每层复合盘中的螺旋升角，从而可以进一步优化本专利技术的多层复合滚珠坡面增力加压机构的工作性能，使之更加适应多样化的工作需求。
15、一种多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，包括以下步骤：
16、步骤1：确定所述多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计参数，其中，所述的设计参数包括螺旋槽的数量、螺旋槽的曲率半径、螺旋槽的螺旋升角、相邻两个盘体之间的滚动体的数量、滚动体的半径以及盘体的数量；
17、步骤2：确定优化目标，所述的优化目标包括最小化摩擦损耗、最大化承载能力、最小化重量和最大化疲劳寿命；
18、步骤3：建立各优化目标与设计参数之间的目标函数；
19、步骤4：使用nsga-ii算法构建多目标优化模型，对设计参数进行优化，以获得最佳设计方案。
20、本专利技术的优选方案是：在步骤3中，关于承载能力的目标函数的构建步骤为：
21、步骤301：计算滚动体与螺旋槽之间的等效曲率半径和等效弹性模量，其中，
22、所述等效曲率半径为：
23、
24、式中：r等效为等效曲率半径；r曲率为螺旋槽的曲率半径；r滚动体为滚动体的半径；
25、所述等效弹性模量为：
26、
27、式中：e等效为等效弹性模量：e1为滚动体的弹性模量；e2为螺旋槽的弹性模量：v1为滚动体的弹性模量；v2为螺旋槽的弹性模量；
28、步骤302：计算滚动体与螺旋槽之间的接触区域的接触半径a和最大接触应力σmax；其中，
29、所述接触半径a为：
30、
31、所述最大接触应力σmax为：
32、
33、式中：f为单个滚动体所承受的载荷；
34、
35、式中：f总为总外部荷载，即所述多层复合滚珠坡面增力加压机构所需要施加的作用力；
36、步骤303：计算滚动体与螺旋槽之间的接触区域的最大允许载荷f允许；
37、
38、式中：σ极限为材料的极限接触强度；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层复合滚珠坡面增力加压机构，其特征在于，包括转动盘、复合盘、移动盘、设置在所述转动盘和所述复合盘以及所述复合盘和所述移动盘之间的滚动体，其中，
2.根据权利要求1所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构，其特征在于，所述复合盘为多组，沿着所述动力输入轴的转动方向，相邻两组复合盘之间相对的表面上的第二螺旋槽的螺旋升角的方向相反。
3.根据权利要求1所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构，其特征在于，所述滚动体为多个，对应的，所述第一螺旋槽、所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽均为多组；所述转动盘与所述复合盘之间以及所述复合盘与所述移动盘之间均设置有用于促使多个滚动体同步转动的约束组件，所述约束组件为联动板，所述联动板上设置有用于安装所述滚动体的安装槽。
4.一种用于权利要求1-3任一项所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，在步骤3中，关于承载能力的目标函数的构建步骤为：
6.根据权利要求5所述的多层复合滚珠坡面增力加压
7.根据权利要求6所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，在步骤3中，关于摩擦损耗的目标函数的构建步骤为：
8.根据权利要求7所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，在步骤3中，关于重量的目标函数的构建步骤为：
9.根据权利要求8所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，在步骤4中，所述的多目标优化模型的构建步骤为：
10.根据权利要求9所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，在步骤S5中，采用锦标赛算法比较个体的非支配等级和拥挤度距离来决定个体；对所选择的个体使用模拟二进制交叉算法进行父代交叉，以生成新的子代；对生成新的子代的个体采用自适应变异策略对该个体进行变异，以生成新解。
...【技术特征摘要】
1.一种多层复合滚珠坡面增力加压机构，其特征在于，包括转动盘、复合盘、移动盘、设置在所述转动盘和所述复合盘以及所述复合盘和所述移动盘之间的滚动体，其中，
2.根据权利要求1所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构，其特征在于，所述复合盘为多组，沿着所述动力输入轴的转动方向，相邻两组复合盘之间相对的表面上的第二螺旋槽的螺旋升角的方向相反。
3.根据权利要求1所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构，其特征在于，所述滚动体为多个，对应的，所述第一螺旋槽、所述第二螺旋槽和所述第三螺旋槽均为多组；所述转动盘与所述复合盘之间以及所述复合盘与所述移动盘之间均设置有用于促使多个滚动体同步转动的约束组件，所述约束组件为联动板，所述联动板上设置有用于安装所述滚动体的安装槽。
4.一种用于权利要求1-3任一项所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的多层复合滚珠坡面增力加压机构的设计方法，其特征在于，在步...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙元香，冯小明，黄万义，曹晋曾，徐海锋，林子鹏，王世楚，罗叔清，陆萍，
申请(专利权)人：广州瑞立科密汽车电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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