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7月24日14时22分，中国空间站问天实验舱在海南文昌航天发射场发射升空，准确进入预定轨道，任务取得圆满成功。记者25日从重庆大学获悉，问天实验舱大型太阳翼对日定向装置的阿尔法机构中所采用的“对构齿轮传动”由重庆大学机械传动国家重点实验室陈兵奎教授团队，历经8年攻克多项关键技术自主研发。
据介绍，问天实验舱配置了目前国内研制的最大面积可展收柔性太阳翼，单翼全展开状态下长达27米，面积可达138平方米。受太阳入射角和空间站飞行姿态的影响，太阳翼的发电效率会因时段不同、姿态不同而产生相应变化。问天实验舱首次采用太阳翼双自由度同时转动，确保每一缕阳光都垂直照射在太阳翼上，为实现这一目的，问天实验舱还使用了我国目前设计规模最大、连续工作寿命最长、传输功率最大的大型回转运动类空间机构产品——对日定向装置。
图为陈兵奎教授在机械传动国家重点实验室。 重庆大学供图
重庆大学机械传动国家重点实验室教授陈兵奎介绍说，对日定向装置里的“对构齿轮传动”，其作用就是让太阳翼24小时不间断追踪太阳，保持最高状态的发电效率，为空间站保障用电。
这是一种新型齿轮传动，其突出的误差适应能力和较高的承载能力，能够满足太空极端高低温交替变化对阿尔法机构提出的超大空间尺寸形变、高可靠、长寿命等严苛要求。“对构齿轮传动”系统中应用的齿轮，经过实验室试验验证，寿命可以达到25-30年，对于太空恶劣环境的耐受能力更为优异。
“对构齿轮传动的原理是我们受小时候滚铁环的启发提出的。”陈兵奎说，滚铁环直走的时候，铁环垂直于地面，而拐弯的时候，铁环与地面倾斜，因此猜想曲线与曲面的接触会具有很好的误差适应性。经过深入的研究后，团队提出了具有很好误差补偿能力的线面对构齿轮传动。
图为重庆大学科研人员展示“对构齿轮传动”系统中应用的齿轮。 重庆大学供图
“我们开展对构齿轮的研究最早开始于2003年，之后陆续形成了曲线-曲线、曲线-曲面的对构圆柱齿轮、对构锥齿轮等理论体系。”陈兵奎称，问天实验舱采用的便是曲线与曲面的对构齿轮。
在研发攻关期间，陈兵奎团队成员夜以继日，经常通宵工作。由于没有高精度的检测设备，需要到成都进行协作检测，团队成员一边进行加工，一边接力去成都，常常早上去晚上回，奋战100天，终于完成产品交付。
据了解，在问天实验舱“对构齿轮传动”产品交付的同时，梦天实验舱使用的“对构齿轮传动”产品也同时交付。下一步，陈兵奎教授实验室团队还将把“对构齿轮传动”技术推广至汽车、机械制造等其他行业，让航天科研创造更大的社会价值。(记者 钟旖)
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