太阳能追光系统中环面蜗杆传动副高精加工

针对平面二次包络环面蜗杆传动在国内外的发展现状,对其在理论和生产实践方面的研究进行了综述,分析了平面二次包络环面蜗杆传动研究目前存在的问题,提出了未来的研究方向。

提出一种新型蜗杆传动形式——平面内齿轮包络凸环面蜗杆传动。以微分几何和空间啮合理论为基础建立该传动的啮合函数、齿面方程的数学模型。分析该传动的各种传动形式,研究其母平面倾角对啮合性能的影响规律。研究结果表明:母平面倾角决定传动副的接触线分布;平面内齿轮一次包络凸环面蜗杆传动具有良好的润滑性能;平面内齿轮二次包络凸环面蜗杆传动具有较高的承载能力。为研制承载能力高、润滑性能好、体积小的新型动力蜗杆传动形式提供理论基础。

为了简化平面二次包络环面蜗杆传动承载能力的计算方法,基于hertz理论,应用线性回归法和插值法,推导了平面二次包络环面蜗杆传动接触强度计算公式;考虑齿间载荷分配系数的影响,修正了普通圆柱蜗杆传动弯曲强度计算公式;根据蜗杆副有限元网格模型,分析了轮齿应力分布.结果表明:解析式计算的平面二次包络环面蜗杆传动接触强度(弯曲强度)比有限元分析结果大6%~16%,满足工程使用的要求;蜗轮齿面接触应力沿接触线呈倾斜l型分布;蜗杆载荷从1n.m增大至额定值时,5对齿啮合的最大齿间载荷分配从32.4%降至27.5%.

文中首先介绍了机械设计的优化方法，其次分析了平面包络环面蜗杆传动的优化流程，最后以实例的方式对方位角、高度角蜗杆副的设计进行优化，其结果是令人满意的。

为了提高太阳能电池板的工作效率,设计了一种基于arm920t平台的太阳能电池板自动追光系统。系统以arm920t内核s3c2440处理器为控制器,根据二维光位置敏感探测器psd的电流输出量确定电池板绕竖直轴和水平轴转动的方向和角度,进而由2个步进电机驱动双轴跟踪系统,以达到自动追光的目的。经测试表明,该系统运行稳定、可靠,具有良好的应用前景。

在环面蜗杆螺旋线参数方程的建模基础上,论证并分析构建了平面包络环面蜗杆产形齿的特征模型,按此模型在mdt6.0环境中实现了平面包络环面蜗杆的三维建模.进而又分析讨论了平面二次包络环面蜗轮的特征模型与实体构建,实现了“平面二次包络环面蜗杆传动的参数化建模”.该方法简洁实用,三维实体具有真实的运动型面,能为数控加工提供精确的坐标参数,也能为平面二次包络环面蜗杆传动的性能优化奠定良好的基础.

根据弧廓线圆环面包络圆柱蜗杆各自形成理论,找出了这几种蜗杆形成原理的共同形式,推导出统一的计算公式,供设计使用。同时,针对用杯形砂轮磨削圆柱蜗杆,推导出最小砂轮半径的计算公式,以保证加工工艺要求。

为消除环面蜗杆传动齿侧间隙,提出倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动,采取双排滚子错位布置,且滚子轴线与蜗轮径向倾斜一定角度.阐述了倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的工作原理,依据空间齿轮啮合理论和微分几何理论,采用运动学法建立了蜗杆副的静态坐标系及活动坐标系,推导了该新型环面蜗杆齿面方程,并导出了该传动的蜗杆轴向截面齿廓方程、法向截面齿廓方程、一界函数、螺旋升角等几何特性相关的方程及计算公式,分析了滚柱半径r、滚柱偏距c2、倾斜角γ等啮合参数对蜗杆几何特性的影响.结果表明:该新型传动蜗杆喉部齿廓非常接近直线,蜗杆不会发生根切和齿顶变尖现象.要使该传动保持良好的几何特性,r不宜超过12mm,c2在5～9mm之间,γ在18°～25°之间.

准平面二次包络环面蜗杆传动按照形成蜗杆和蜗轮齿面的2次包络的相对运动规律相同与否,分为标准传动和变位传动2种传动形式。分析计算了在变位情况下各变位参数对齿面啮合性能的影响,计算结果表明,该传动在采取变位形式加工时其齿面接触线分布形态及接触性能主要取决于变位参数的选取,通过变位参数的合理选取能使蜗杆传动齿面接触线得到良好的分布形态

在西部偏远的农村,阳光充足,太阳能要比电能更容易获得,农业用水可以采用太阳能抽水泵。介绍了一种自动追光控制系统,可以用它来辅助抽水泵的太阳能供电系统,控制步进电机去带动太阳能电池板自动旋转,使电池板能够保持在太阳能转换效率最高的位置,能够使太阳能抽水泵更加充分利用太阳能资源。

变传动比蜗杆曲柄销式传动机构,其环面蜗杆的齿距是依变传动比的函数关系变化的,当环面蜗杆匀速转动时,通过啮合使滚销式曲柄产生预期的变速转动,可应用于铸造生产的铁水浇包的倾转机构。这里依啮合原理给出了车削变齿距环面蜗杆的齿面方程和磨削的环面蜗杆齿面方程、一类及二类界限曲线。

此装置的采光面能始终根据光源照度调整方位,使得采光面始终保持朝向最强的光源方向,因此,首先,在采光板上安装了五个光敏电阻,通过ad采集其两端电压来记录光强值。同时,采用电机来提供动力,使装置能够通过控制转动,从而面向光强方向。

采用弹塑性接触有限元法求解了不同包容齿数下的齿间载荷分配系数,基于啮合原理计算了接触点的诱导法曲率半径并进行了回归分析,建立了单齿接触线长度和总接触线长度的简化计算模型。基于hertz模型,推导出适用于平面二次包络环面蜗杆传动的承载最大齿对的接触应力计算公式和平均接触应力计算公式。建立了蜗杆副的有限元模型,分析了不同载荷作用下的齿间载荷分配及齿向应力分布规律。最后,通过实例对比了用于平面二包蜗轮副齿面接触应力分析的解析法及数值法。结果表明:解析法与数值法计算结果接近,前者计算值高于后者约10%~25%。

文中通过对滚柱包络环面蜗杆传动机构的原理、结构以及运动特性的分析及思考,为这类新兴机构在机床行业的进一步推广、应用提供可能。

分析了砂轮磨损对准平面二次包络环面蜗杆传动的蜗杆几何尺寸以及接触和运动精度的影响。分析结果表明:准平面包络环面蜗杆传动由于在蜗杆和蜗轮滚刀磨削过程中不可避免出现砂轮磨损,这种蜗杆传动实际上是瞬时呈双点接触的点接触环面蜗杆传动,因而该传动能在一定程度上降低蜗轮副对制造及安装误差的敏感性。

给出了滚柱式超环面行星蜗杆传动转子蜗杆和定子螺旋面上载荷分布及其与滚柱之间最小油膜厚度计算公式.分析了弹流润滑的影响因素和影响规律,为该种传动的设计与制造提供了理论依据.

提出了一种新型滚动式球面包络点啮合环面蜗杆传动；运用活动标架和回转运动群对其啮合方程和啮合效率进行了分析研究；推导了啮合效率的计算公式，证明了这种滚动式球面包络点啮合环面蜗杆传动的可实现性．

为了研究误差对无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动啮合性能的影响规律,利用齿轮啮合原理首次建立了该蜗杆传动在误差状态下的啮合方程、润滑角方程和诱导法曲率方程,分析了蜗杆蜗轮轴交角误差、中心距误差、蜗杆轴向窜动误差、蜗轮滚子齿距角误差、蜗轮滚子偏距安装误差等对蜗杆润滑角、诱导法曲率的影响及变化规律。研究结果表明:蜗轮滚子偏距误差对蜗杆的润滑性能影响最大,轴交角误差对蜗杆接触性能影响最大,蜗杆中心距误差、蜗杆轴向窜动误差和蜗轮滚子齿距角误差对该蜗杆传动的接触性能影响较小,在制定加工工艺时应尽量减小齿距角误差和蜗杆蜗轮轴交角误差。本文的研究结果为制定合适的蜗杆加工工艺及进一步的相关研究奠定了理论基础。

提出了新型滚动式圆柱面包络点啮合环面蜗杆副的高副机构传动原理,建立了此类机构误差与变异关系的数学模型,据此分析了机构对各类误差的敏度及其适应性问题;并通过应用实例的分析计算,证明了滚动式圆柱廓面包络点啮合环面蜗杆传动副对各类位置误差的敏度处在较低的量级,具有良好的适应性。本文的研究方法适用于各类点啮合高副机构的运动几何特性分析与计算。

应用媒介共轭曲面的点啮合理论提出了滚动式回转面包络点啮合环面蜗杆副的廓面构形和点啮合原理;建立了滚动式回转面包络点啮合环面蜗杆传动媒介共轭点啮合的基本方程;为原型机的设计和制造奠定了理论基础。

重点研究了平面二次包络环面蜗杆传动蜗轮滚刀的数字化建模方法,基于坐标变换、啮合原理推导了蜗轮滚刀基本蜗杆的齿面方程、滚刀刃口方程和后刀面方程。找到了一种在matlab中基于获得轴向截廓数据的建模方法,最后在solidworks中建立了蜗轮滚刀的三维实体模型。

分析了砂轮磨损对准平面二次包络环面蜗杆传动的蜗杆几何尺寸以及接触和运动精度的影响。分析结果表明：准确平面包括环面蜗杆传动由于在蜗杆和蜗轮滚刀磨削过程中不可避免出现砂轮磨损，这种蜗杆传动实际上是瞬时呈双点接触的点接触环面蜗杆传动，因而该传动能在一定程度上降低蜗轮副对制造及安装误差的敏感性。