新型定日鏡跟蹤機(jī)構(gòu)精密傳動(dòng)特性研究.pdf

1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)的變化,風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)岷蜕镔|(zhì)等新能源在本世紀(jì)中葉將替代傳統(tǒng)一次性能源,并將占整個(gè)能源構(gòu)成中的50％,其中太陽(yáng)能熱發(fā)電以其經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性逐漸受到普遍的關(guān)注。因太陽(yáng)能本身特性,轉(zhuǎn)換效率成為制約太陽(yáng)能熱利用的瓶頸,分析表明太陽(yáng)能的跟蹤與否對(duì)其轉(zhuǎn)換效率的影響達(dá)37.7%,所以定日鏡跟蹤技術(shù)成為目前及將來太陽(yáng)能領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)因具有恒功率輸出、能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn),成為定日鏡跟蹤系統(tǒng)的主要應(yīng)用形式。因此,研究

2、定日鏡跟蹤機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的精密傳動(dòng)特性,對(duì)定日鏡跟蹤技術(shù)的發(fā)展有重要意義,對(duì)提升我國(guó)太陽(yáng)能領(lǐng)域的整體水平也有積極的促進(jìn)作用。
　　本課題結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51075407)——《定日鏡齒輪系統(tǒng)精密傳動(dòng)特性及傳動(dòng)精度控制》和重慶市自然科學(xué)基金計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(CSTC,2009BA3020)——《重載精密齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)態(tài)特性及傳動(dòng)精度主動(dòng)控制技術(shù)》的研究任務(wù),依據(jù)定日鏡對(duì)其跟蹤機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)提出的既要實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)又

3、要承受重載荷的要求,對(duì)自主研制的新型定日鏡精密跟蹤機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)展開了研究工作,主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
　　1)新型精密跟蹤機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及誤差來源
　　介紹自主研制的新型定日鏡精密跟蹤機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),探討系統(tǒng)原始誤差來源,分析對(duì)系統(tǒng)傳動(dòng)誤差或回差影響較大的主要誤差因素,選取嚙合線分析方法作為本文傳動(dòng)精度的主要分析方法之一。
　　2)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度分析
　　從幾何學(xué)角度建立定日鏡跟蹤機(jī)構(gòu)齒輪

4、傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差和回差的數(shù)學(xué)模型,討論模型中誤差值及其初始相位等隨機(jī)參數(shù)所服從的概率分布及其取值區(qū)間。分別用蒙特卡羅法和概率統(tǒng)計(jì)法等方法計(jì)算跟蹤機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)傳動(dòng)誤差和系統(tǒng)回差,并與其他方法計(jì)算的系統(tǒng)傳動(dòng)誤差和系統(tǒng)回差結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,得出相關(guān)有用結(jié)論。
　　3)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)誤差的耦合補(bǔ)償分析
　　以行星齒輪為例,統(tǒng)一其傳動(dòng)誤差模型中各誤差分量的函數(shù)形式,討論誤差耦合補(bǔ)償?shù)目尚行约爸匾?。通過幾何學(xué)方法推導(dǎo)出誤差分量角頻率

5、相同時(shí)的耦合誤差模型,用數(shù)值方法計(jì)算并歸納誤差分量角頻率不同時(shí)的耦合規(guī)律,在此基礎(chǔ)上提出系統(tǒng)傳動(dòng)誤差的快速估算法和不改變系統(tǒng)構(gòu)件其他參數(shù)僅通過調(diào)整各分量誤差初始相位的相互位置關(guān)系進(jìn)行構(gòu)件安裝就能夠?qū)崿F(xiàn)誤差間最優(yōu)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)試裝配法。通過實(shí)例行星齒輪在不同狀況下系統(tǒng)傳動(dòng)誤差結(jié)果的分析與對(duì)比,總結(jié)調(diào)試裝配法的優(yōu)越性。
　　4)定日鏡負(fù)載特性及其動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度分析
　　分析定日鏡所受負(fù)載的特性,以負(fù)載最終傳遞到跟蹤系統(tǒng)輸出軸的表現(xiàn)形式將

6、負(fù)載分解為彎矩和扭矩,重點(diǎn)討論扭矩對(duì)跟蹤機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用機(jī)理。從齒輪輪齒的彈性變形和系統(tǒng)振動(dòng)的位移響應(yīng)等角度討論負(fù)載作用下齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度問題,并提出相應(yīng)的技術(shù)路線。以齒輪副為實(shí)例分析恒定載荷和交變載荷作用下的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)精度。
　　5)定日鏡跟蹤機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試
　　利用高精度角度測(cè)量?jī)x器對(duì)定日鏡跟蹤機(jī)構(gòu)樣機(jī)的系統(tǒng)傳動(dòng)誤差和系統(tǒng)回差進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)分跟蹤機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)在空載和加載兩種狀態(tài)下分別進(jìn)行,其中