李进韬1，龚 俊1，2,宁会峰1，2，李翠明1，2，康 儒1

(1. 兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州730050）

(2. 兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃 兰州730050)

基金项目：兰州市科技发展计划项目（2015-3-118）

作者简介：李进韬（1989—），男，硕士研究生，主要从事太阳能光伏板清灰装备的动力学研究,897683015@qq.com.

摘要：为改善太阳能清灰机械推拉机构的性能，首先建立太阳能清灰机械推拉机构的物理模型和数学模型，采用三次多项式逼近海塞阶跃函数模拟实际工况中液压油缸的进油规律；然后运用作图法对整个机构进行速度和加速度分析，结合MATLAB得出液压缸进油时旋转的角速度和角加速度的曲线；最后利用ADAMS软件和Pro/E软件建立整个机构的虚拟模型并进行机构的速度和加速度曲线分析，对各个部件的重要铰接点进行受力曲线分析，从而能够检测用经验设计的产品是否符合实际要求。

关键词：ADAMS；太阳能清灰机械；推拉机构；角速度；角加速度；铰接点；仿真

中图分类号：TH113   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)04-0007-05

随着能源危机日益严重、环境污染日益加剧，新能源的开发与利用越来越受到关注。太阳能光伏发电作为重要的清洁能源得到了重视，近年来取得了极大的发展，但太阳能光伏板上的落灰严重制约了发电效率，因而很有必要研制开发一款效率高、成本低、自动进行灰尘清洁的机械。本文主要是对一种新型太阳能清灰机械的关键机构——推拉机构进行动力学研究，以便为清灰机械的流量控制及其他相关部件的结构设计、强度校核、整车的灵敏性以及稳定性测试提供具体的设计参考依据。该推拉机构实质是导杆机构，现有的导杆机构的运动学和动力学分析方法有作图法［1］和计算法［2］两种：作图法直观、方便，但精度不高，需要反复作图；计算法人工计算量大，容易出错。采用计算法时，使用ADAMS软件不仅可以生成复杂机械系统的虚拟样机，有效地仿真其运动过程，精确度高，而且将计算工作交给计算机能省去大量人工，并且不容易出错。

1 太阳能清灰机械推拉机构的总体设计

太阳能清灰机械主要由车体、水平移动装置、竖直移动装置、液压缸推拉装置、刷体清灰装置等几部分构成，如图1所示。其中，水平移动装置用来补偿车体偏离光伏板的水平距离，竖直移动装置用来适应不同高度的太阳能光伏板的清灰，通过液压缸推拉装置将刷体清灰装置旋转至与水平面成37°（太阳能光伏板电站中太阳能光伏板的安装角度与水平地面成37°），它是整个设备中的关键结构。由于太阳能光伏板自身长为4 060 mm，这就要求刷体的长度也为4 060 mm。整个设备工作时是处于偏心状态的，其中推拉机构的设计关系到整台设备是否可以实现刷体清灰装置与水平面成37°的目的和整台设备受力是否合理。

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1.1. 推拉机构的工作原理

1.2. 推拉机构由两个平行液压缸、刷子与主梁的总装体、连接架（基体）等组成，是一个摆动导杆机构，其工作原理如图2所示。推拉机构分为非工作和工作两个状态。当液压缸不进油时，机构处于非工作状态，当液压缸进油至液压缸处于最大行程时，机构处于工作状态，此时刷体与主梁的总装体与水平面的夹角为37°。