新型定日鏡跟蹤機構(gòu)精密傳動特性研究.pdf

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

2、定日鏡跟蹤機構(gòu)的齒輪傳動系統(tǒng)的精密傳動特性,對定日鏡跟蹤技術(shù)的發(fā)展有重要意義,對提升我國太陽能領(lǐng)域的整體水平也有積極的促進作用。
　　本課題結(jié)合國家自然科學基金資助項目(51075407)——《定日鏡齒輪系統(tǒng)精密傳動特性及傳動精度控制》和重慶市自然科學基金計劃重點項目(CSTC,2009BA3020)——《重載精密齒輪傳動系統(tǒng)非線性動態(tài)特性及傳動精度主動控制技術(shù)》的研究任務,依據(jù)定日鏡對其跟蹤機構(gòu)的傳動系統(tǒng)提出的既要實現(xiàn)精密傳動又

3、要承受重載荷的要求,對自主研制的新型定日鏡精密跟蹤機構(gòu)的齒輪傳動系統(tǒng)展開了研究工作,主要內(nèi)容有以下幾個方面:
　　1)新型精密跟蹤機構(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構(gòu)齒輪傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點,探討系統(tǒng)原始誤差來源,分析對系統(tǒng)傳動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精度的主要分析方法之一。
　　2)齒輪傳動系統(tǒng)的運動精度分析
　　從幾何學角度建立定日鏡跟蹤機構(gòu)齒輪

4、傳動系統(tǒng)的傳動誤差和回差的數(shù)學模型,討論模型中誤差值及其初始相位等隨機參數(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)計法等方法計算跟蹤機構(gòu)的系統(tǒng)傳動誤差和系統(tǒng)回差,并與其他方法計算的系統(tǒng)傳動誤差和系統(tǒng)回差結(jié)果進行對比分析,得出相關(guān)有用結(jié)論。
　　3)齒輪傳動系統(tǒng)傳動誤差的耦合補償分析
　　以行星齒輪為例,統(tǒng)一其傳動誤差模型中各誤差分量的函數(shù)形式,討論誤差耦合補償?shù)目尚行约爸匾?。通過幾何學方法推導出誤差分量角頻率

5、相同時的耦合誤差模型,用數(shù)值方法計算并歸納誤差分量角頻率不同時的耦合規(guī)律,在此基礎(chǔ)上提出系統(tǒng)傳動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)系進行構(gòu)件安裝就能夠?qū)崿F(xiàn)誤差間最優(yōu)補償?shù)恼{(diào)試裝配法。通過實例行星齒輪在不同狀況下系統(tǒng)傳動誤差結(jié)果的分析與對比,總結(jié)調(diào)試裝配法的優(yōu)越性。
　　4)定日鏡負載特性及其動態(tài)傳動精度分析
　　分析定日鏡所受負載的特性,以負載最終傳遞到跟蹤系統(tǒng)輸出軸的表現(xiàn)形式將

6、負載分解為彎矩和扭矩,重點討論扭矩對跟蹤機構(gòu)傳動系統(tǒng)的作用機理。從齒輪輪齒的彈性變形和系統(tǒng)振動的位移響應等角度討論負載作用下齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)傳動精度問題,并提出相應的技術(shù)路線。以齒輪副為實例分析恒定載荷和交變載荷作用下的齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)傳動精度。
　　5)定日鏡跟蹤機構(gòu)的實驗測試
　　利用高精度角度測量儀器對定日鏡跟蹤機構(gòu)樣機的系統(tǒng)傳動誤差和系統(tǒng)回差進行實驗測試,實驗分跟蹤機構(gòu)傳動系統(tǒng)在空載和加載兩種狀態(tài)下分別進行,其中