一种球面连杆太阳视运动跟踪机构制造技术

本实用新型专利技术涉及太阳视运动跟踪领域，特别涉及一种球面连杆太阳视运动跟踪机构。该实用新型专利技术包括：能够外接太阳能收集装置和驱动装置，包括主构件、从构件、连杆架和机架；所述机架上设有驱动装置，所述驱动装置轴接主动杆，所述主动杆‑机架连接轴分别轴接所述主动杆和所述机架，所述连杆架分别通过所述主动杆‑连杆连接轴和从动杆‑连杆连接轴连接主动杆和从动杆，所述连杆架固接有太阳能收集装置；本实用新型专利技术有益效果在于：具有结构简单、依靠单驱动装置即可根据四季不同变化调整运动轨迹的特点。

Sun tracking motion mechanism of spherical connecting rod solar sight

The utility model relates to the field of solar visual motion tracking, in particular to a spherical connecting rod solar visual motion tracking mechanism. The utility model can include: external solar energy collection device and a driving device, including the main component, component, the connecting rod from the frame and the frame; the frame is provided with a driving device, the driving device is connected with shaft driving lever, the driving rod frame connection shaft are respectively connected with the driving shaft rod and the rack. The connecting rod frame respectively through the connecting rod driving shaft and the driven rod connecting rod shaft is connected with a drive rod and a driven rod, the connecting frame is fixedly connected with a solar energy collecting device; the utility model has the advantages of simple structure, has to rely on a single drive device can according to the characteristics of different seasons change trajectory.

【技术实现步骤摘要】
一种球面连杆太阳视运动跟踪机构
本技术涉及太阳视运动跟踪领域，特别涉及一种球面连杆太阳视运动跟踪机构。
技术介绍
众所周知，我们站在大地上看到太阳从东方升起，经过天空再到西方降落，这是地球自转形成的现象，同时我们假设太阳是绕我们作圆周运动，称之为视运动。现有的太阳能收集装置大都采用近似地指向太阳方位，从而提高太阳能的利用率。目前的太阳能收集装置大都为单轴结构形式，单轴收集装置结构简单，导致其运动轨迹单一，不能根据视运动在四季不同变化调整运动轨迹。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本技术旨在设计一种球面连杆太阳视运动跟踪机构，使其跟踪轨迹可以适应四季的太阳视运动轨迹变化，同时具有结构简单、依靠单驱动装置即可根据四季不同变化调整运动轨迹的特点。如图1所示，先不考虑向心杆OM，球面连杆机构O-ABCD是一种沿球面运动的四连杆机构，且各连接件的轴线汇交于球心O。杆件CD为机架且固定不动，杆件AD为主动杆且相对于机架CD的转角为θ(即输入转角)、杆件AB为连杆，杆件BC为从动杆且相对于机架CD的转角为Ψ(即输出转角)，P为连杆AB上一点。在空间机构学中，杆件AD、AB、BC、CD的球面长度可分别用角度ɑ、η、β、γ表示。基于球面三角理论，可以推得输出转角Ψ仅为输入转角θ的函数，即：式中，k＝+1或-1，其值取决于球面连杆机构在安装时的分支构型，一旦完成安装，k值即确定，而且有：显然，当球面连杆机构安装完成后，给定主动杆AD的输入转角θ，则其输出转角Ψ可通过前述公式计算得到且结果唯一，这样主动杆AD与从动杆BC的球面位置即被确定，进而使得连杆AB的位置被确定(前述公式在推导过程中限定了连杆AB在运动过程中的球面长度不变这一事实，故在确定了主动杆AD与从动杆BC的位置后，连杆AB在输入转角为θ时的球面位置可直接通过在球面上连接点A和点B得到)。连杆AB的位置确定后，其上的任意一点P与点A、B构成球面三角形，这样通过球面三角理论，可以求得P点在输入转角为θ时的球面位置且结果唯一。综上所述，连杆AB上任意一点P的球面坐标为主动杆输入转角θ的函数。本技术欲通过利用连杆AB上一点P的运动(该点称为导引点)引导太阳能收集装置对太阳视运动进行跟踪。考虑到太阳能收集装置具有一定的重量，为提高球面连杆机构的刚度和运动平稳性，需要在连杆和球心之间设置一条向心杆，即图1中的OM。向心杆在球心O处的运动只限定其移动自由度，而允许其绕任意轴线转动，这可通过球面副实现。同时考虑到连杆AB上任意一点(包括M点)只可能沿着球面运动，即向心杆OM的直线长度不变，故向心杆OM为运动学意义上的冗余杆，对球面连杆机构O-ABCD的运动无任何影响，其作用为提高其刚度和运动平稳性。通过在球面连杆机构的连杆架上连接向心杆，同时在连杆架上外侧安装太阳能收集装置，从而构成本技术所述的球面连杆太阳视运动跟踪机构。根据导引点运动轨迹14的封闭性，可将具有扁平的近似香肠形导引点运动轨迹14的球面连杆机构分为两种类型：导引点运动轨迹14封闭的球面连杆机构(即导引点运动轨迹14仅由1个分支构型产生)与导引点运动轨迹14不封闭的球面连杆机构(即导引点运动轨迹14由2个分支构型产生)。导引点运动轨迹14的封闭性取决于主动杆2是否可以整周旋转。如图1所示，如果主动杆2可整周旋转，即使得导引点运动轨迹14封闭，则需满足：T1T2>0以及T3T4>0，其中，T1＝γ-α+η-β，T2＝γ-α-η+β，T3＝η+β-γ-α，T4＝2π-η-β-γ-α，否则，导引点运动轨迹14不封闭，其由两个分支构型的球面连杆机构产生。(1)如图3所示的球面连杆太阳视运动跟踪机构可以产生近似香肠形扁平且封闭的导引点运动轨迹14，其实施如下：图3中导引点运动轨迹14由同一球面连杆太阳视运动跟踪机构在安装时的同一分支构型产生，故其导引点12形成的运动轨迹是封闭的。如图4、图5和图6所示，在安装球面连杆太阳视运动跟踪机构时调整整个机构的方位，使该机构的导引点运动轨迹在天球的投影曲线21大致被春秋分时太阳轨迹在天球的投影曲线19分割为两部分，即春夏两季导引点运动轨迹在天球的投影曲线22和秋冬两季导引点运动轨迹在天球的投影曲线24，且被分割的每一部分导引点运动轨迹在天球的投影曲线21均近似与春秋分时太阳轨迹在天球的投影曲线19平行；相对于春秋分时太阳轨迹在天球的投影曲线19，春夏两季导引点运动轨迹在天球的投影曲线22位于夏至时太阳轨迹在天球的投影曲线18的一侧，秋冬两季导引点运动轨迹在天球的投影曲线24位于冬至时太阳轨迹在天球的投影曲线20的一侧。如图5所示，当时间处于同一年中的春分和秋分之间，即春、夏两时，太阳轨迹在天球的实际投影曲线位于夏至时太阳轨迹在天球的投影曲线18和春秋分时太阳轨迹在天球的投影曲线19之间，此时，通过限定球面连杆太阳视运动跟踪机构中主动杆2的转角范围，可使导引点12在天球上的投影始终沿着春夏两季导引点运动轨迹在天球的投影曲线22运动，从而确保与导引点12同步运动的太阳能收集装置11能够以较小的误差跟踪太阳方位。如图6所示，当时间处于一年中的秋分和第二年的春分之间，即秋、冬两季时，太阳轨迹在天球的实际投影曲线位于冬至时太阳轨迹在天球的投影曲线20和春秋分时太阳轨迹在天球的投影曲线19之间，此时，通过限定球面连杆太阳能跟踪装置中主动杆2的转角范围，可使导引点12在天球上的投影始终沿着秋冬两季导引点运动轨迹在天球的投影曲线24运动，从而确保与导引点12同步运动的太阳能收集装置11能够以较小的误差跟踪太阳方位。如图3所示，就具体的某一天而言，通过调整球面连杆太阳视运动跟踪机构中主动杆2的转角，可使导引点12沿着导引点运动轨迹14运动，进而使与导引点12同步运动的太阳能收集装置11始终近似地指向太阳。(2)如图7所示的球面连杆太阳视运动跟踪机构可以产生近似香肠形扁平但不封闭的导引点运动轨迹14，其实施例如下：图7中导引点运动轨迹14描粗部分与描细部分分别由同一球面连杆太阳视运动跟踪机构在安装时的不同分支构型产生，由于球面连杆机构的两种分支构型在运动中难以自行切换，故其导引点12形成的运动轨迹不封闭，如球面连杆太阳视运动跟踪机构在图7所示的安装条件下，其导引点12在运动时仅能产生导引点运动轨迹14中描细部分的运动轨迹。此时，如果导引点运动轨迹14中由同一分支构型产生的部分连续区段近似于香肠形扁平轨迹(如图7中导引点运动轨迹14的描细部分)，其所对应的球面连杆太阳视运动跟踪机构亦可按照前述导引点运动轨迹14封闭的情况实施太阳视运动跟踪。上述参数和具体计算公式有计算机分析计算得出并通过大量数据实验得出。由上述内容所述，本技术旨提供一种球面连杆太阳视运动跟踪机构，本技术的技术方案为：一种球面连杆太阳视运动跟踪机构，能够外接太阳能收集装置和驱动装置，包括主构件、从构件、连杆架和机架；所述主构件包括主动杆和所述主动杆)两端设有的主动杆-机架连接轴和主动杆-连杆连接轴；所述从构件包括从动杆和所述从动杆两端设有的从动杆-连杆连接轴和从动杆-机架连接轴；所述机架上设有驱动装置，所述驱动装置轴接主动杆，所述主动杆-机架连接轴分别轴接所述主动杆和所述机架，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球面连杆太阳视运动跟踪机构，能够外接太阳能收集装置(11)和驱动装置(15)，其特征在于：包括主构件、从构件、连杆架(4)和机架(10)；所述主构件包括主动杆(2)和所述主动杆(2)两端设有的主动杆‑机架连接轴(1)和主动杆‑连杆连接轴(3)；所述从构件包括从动杆(6)和所述从动杆(6)两端设有的从动杆‑连杆连接轴(5)和从动杆‑机架连接轴(7)；所述机架(10)上设有驱动装置(15)，所述驱动装置(15)轴接主动杆(2)，所述主动杆‑机架连接轴(1)分别轴接所述主动杆(2)和所述机架(10)，所述连杆架(4)分别通过所述主动杆‑连杆连接轴(3)和从动杆‑连杆连接轴(5)连接主动杆(2)和从动杆(6)，所述连杆架(4)固接有太阳能收集装置(11)。

【技术特征摘要】
1.一种球面连杆太阳视运动跟踪机构，能够外接太阳能收集装置(11)和驱动装置(15)，其特征在于：包括主构件、从构件、连杆架(4)和机架(10)；所述主构件包括主动杆(2)和所述主动杆(2)两端设有的主动杆-机架连接轴(1)和主动杆-连杆连接轴(3)；所述从构件包括从动杆(6)和所述从动杆(6)两端设有的从动杆-连杆连接轴(5)和从动杆-机架连接轴(7)；所述机架(10)上设有驱动装置(15)，所述驱动装置(15)轴接主动杆(2)，所述主动杆-机架连接轴(1)分别轴接所述主动杆(2)和所述机架(10)，所述连杆架(4)分别通过所述主动杆-连杆连接轴(3)和从动杆-连杆连接轴(5)连接主动杆(2)和从动杆(6)，所述连杆架(4)固接有太阳能收集装置(11)。2.根据权利要求1所述的一种球面连杆太阳视运动跟踪机构，其特征是：所述连杆架(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光明，
申请(专利权)人：王光明，
类型：新型
国别省市：山东,37