原文传递
一种SMA驱动的日光跟踪装置的设计与研究
| 论文题名： | 一种SMA驱动的日光跟踪装置的设计与研究 |
| 关键词： | 隧道工程;适应性照明;日光跟踪装置;结构设计 |
| 摘要： | 隧道出入口的适应性照明问题一直是隧道建设和应用的重点和难点之一，主要原因在于其出入口的内外光线明暗不同，强烈的视觉差会使驾驶员产生短暂的致盲，极易引发交通事故。太阳光照明是一个有效的解决途径，不需要长距离电缆和供电系统，此外，对短隧道出入口和外界的光线强度同步性更好，给驾乘人员带来的视觉感受更加舒适。尽管太阳光照明能很好的解决问题，但缺乏与之契合的日光跟踪装置，极大的限制了太阳光照明的应用。为此，研究和设计了一种以SMA弹簧驱动的新型日光跟踪装置，为隧道出入口适应性照明带来很大的帮助，同时也能为小型太阳能装备的跟踪部分提供另一种选择。 （1）从日光跟踪的运动特点出发，以向日葵为参照原型设计出刚性运动和柔性运动相结合的新结构。三维变位支撑模块突破性的采用SMA弹簧为智能驱动源。柔性杆的结构采用空心直径为总体七分之五的等截面圆柱杆，施加8.73N的驱动力即可实现60.66°的弯曲运动。定位夹紧模块设计为类似磁力扣的结构，夹紧力超过100N。 （2）通过三组特定的实验，对构建的SMA弹簧运动模型以及电热产生的驱动应力应变进行检验验证。SMA弹簧长度11cm以上可产生大于27N的驱动力。在定负载25N时最大伸缩量为70mm，能够满足装置对驱动位移的要求。 （3）对装置运动仿真表明伸缩驱动到最大位置的耗时约为50s，位移量约为52mm，柔性杆的变形量为8mm，跟踪板的最大倾角达到63°，跟踪的最大耗时和跟踪范围都符合设计要求。 （4）运动过程中装置最大受载为225MPa，柔性杆最大受载为12MPa，均在材料承载范围内，装置具有良好的安全性；装置在误差消除能力方面远高于现有串联双轴装置，在高度角和方位角分别可提升82.5%和99.3%，设计的日光跟踪装置更加适合太阳光照明系统。 |
| 作者： | 李旗 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 李宇鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
