圖為問天實驗艙阿爾法對日定向機構“對構齒輪傳動”示意圖。　重慶大學供圖

7月24日14時22分，中國空間站問天實驗艙在海南文昌航天發射場發射升空，準確進入預定軌道，任務取得圓滿成功。記者25日從重慶大學獲悉，問天實驗艙大型太陽翼對日定向裝置的阿爾法機構中所采用的“對構齒輪傳動”由重慶大學機械傳動國家重點實驗室陳兵奎教授團隊，歷經8年攻克多項關鍵技術自主研發。

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據介紹，問天實驗艙配置了目前國內研制的最大面積可展收柔性太陽翼，單翼全展開狀態下長達27米，面積可達138平方米。受太陽入射角和空間站飛行姿態的影響，太陽翼的發電效率會因時段不同、姿態不同而產生相應變化。問天實驗艙首次采用太陽翼雙自由度同時轉動，確保每一縷陽光都垂直照射在太陽翼上，為實現這一目的，問天實驗艙還使用了我國目前設計規模最大、連續工作壽命最長、傳輸功率最大的大型回轉運動類空間機構產品——對日定向裝置。

圖為陳兵奎教授在機械傳動國家重點實驗室。　重慶大學供圖

重慶大學機械傳動國家重點實驗室教授陳兵奎介紹說，對日定向裝置里的“對構齒輪傳動”，其作用就是讓太陽翼24小時不間斷追蹤太陽，保持最高狀態的發電效率，為空間站保障用電。

這是一種新型齒輪傳動，其突出的誤差適應能力和較高的承載能力，能夠滿足太空極端高低溫交替變化對阿爾法機構提出的超大空間尺寸形變、高可靠、長壽命等嚴苛要求。“對構齒輪傳動”系統中應用的齒輪，經過實驗室試驗驗證，壽命可以達到25-30年，對于太空惡劣環境的耐受能力更為優異。

“對構齒輪傳動的原理是我們受小時候滾鐵環的啟發提出的。”陳兵奎說，滾鐵環直走的時候，鐵環垂直于地面，而拐彎的時候，鐵環與地面傾斜，因此猜想曲線與曲面的接觸會具有很好的誤差適應性。經過深入的研究后，團隊提出了具有很好誤差補償能力的線面對構齒輪傳動。

圖為重慶大學科研人員展示“對構齒輪傳動”系統中應用的齒輪。　重慶大學供圖

“我們開展對構齒輪的研究最早開始于2003年，之后陸續形成了曲線-曲線、曲線-曲面的對構圓柱齒輪、對構錐齒輪等理論體系。”陳兵奎稱，問天實驗艙采用的便是曲線與曲面的對構齒輪。

在研發攻關期間，陳兵奎團隊成員夜以繼日，經常通宵工作。由于沒有高精度的檢測設備，需要到成都進行協作檢測，團隊成員一邊進行加工，一邊接力去成都，常常早上去晚上回，奮戰100天，終于完成產品交付。

據了解，在問天實驗艙“對構齒輪傳動”產品交付的同時，夢天實驗艙使用的“對構齒輪傳動”產品也同時交付。下一步，陳兵奎教授實驗室團隊還將把“對構齒輪傳動”技術推廣至汽車、機械制造等其他行業，讓航天科研創造更大的社會價值。(記者 鐘旖)