【正文】 =172mm。 。 楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 28 太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)高度角部分的設(shè)計(jì) 下圖為太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)自動(dòng)跟蹤高度角的減速箱中的設(shè)計(jì)。減速箱中安裝了 步進(jìn)電機(jī)、蝸桿、蝸輪、小齒輪、大齒輪、凸輪構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。查閱《機(jī)電控制技術(shù)》知步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系為 步進(jìn)電機(jī)的功率為 式中： n 轉(zhuǎn)速，單位 r/min； 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 f 脈沖頻率，單位 HZ； 步距角，單位176。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100制造。 ○ 5 確定許用接觸應(yīng)力 [ ] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度，可從 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十一章 )中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力。 齒根高。 楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 32 蝸輪分度圓直徑 蝸輪齒頂高 。 壽命系數(shù) [ ]=56 彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。代入式中得 ,小 于原估計(jì)值， 代入 重算 ，算得中心距小于所取數(shù)值，符合要求 。 ○ 3 材料選擇。 2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )選取齒寬系數(shù) 。 6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 36 b==1 4) 計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 h= = 5) 計(jì)算載荷系數(shù)。 5) 查取齒形系數(shù)。 7)計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較。 凸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 電池板支架與凸輪之間的運(yùn)動(dòng)選為對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，并選定該推桿的運(yùn)動(dòng)要求為 :當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 90 時(shí)，推桿上升 50mm，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò) 90 時(shí)，推桿停止不動(dòng)；推論再繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò) 60 時(shí)，推桿下降 50mm，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余角度時(shí)，推桿又停止不動(dòng)。 ○ 1 推程階段 ○ 2 遠(yuǎn)休止階段 = ○ 3 回程階段 楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 40 ○ 4 近休止階段 ○ 5 推程段的壓力角和回程段的壓力角 取計(jì)算時(shí)間間隔為 10 ，將以上各相應(yīng)值代入（ 41）計(jì)算理論輪廓線(xiàn)上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。凸輪的輪廓曲線(xiàn)如下圖 34所示。的轉(zhuǎn)角，有足夠的能動(dòng)性。 在本文中，首先討論了太陽(yáng)能利用的一些現(xiàn)狀，諸如目前世界上的能源利用楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 46 狀況、太陽(yáng)能的特點(diǎn)以及其與目前主流的常規(guī)能源相比的一些優(yōu)勢(shì)、太陽(yáng)能在國(guó)內(nèi)外的利用情況，并且敘述了目前的幾種太陽(yáng)能采集裝置以及目前幾種比較常用的太陽(yáng)光照跟蹤方法，從而對(duì)太陽(yáng)能利用及其跟蹤方面有了一個(gè)比較清楚的了解。 目前的資源體系仍舊以不可再生資源為主，但在社會(huì)不斷快速發(fā)展的今天，資源的使用越來(lái)越多，目前資源體系的各種缺點(diǎn)也越發(fā)的凸顯出來(lái)，例如污染的問(wèn)題以及目前資源的不可再生的問(wèn)題。 謝 辭 四年的大學(xué)生活即將結(jié)束 ,在此我衷心地感謝各位曾經(jīng)指導(dǎo)我?guī)椭业睦蠋?,特別是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 繆鵬程老師和輔導(dǎo)員沈武群 老師 , 在他們的耐心教導(dǎo)和無(wú)私幫助下，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和謙和蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 47 的為人給我留下了深刻的印象。再次由衷地感謝各位老師 ！ 參 考 文 獻(xiàn) [1] 余海 .太陽(yáng)能利用綜述及提高其利用率的途徑 [J].新能源研究及利用 ,20xx(11)， 3437. [2] 劉心 .我國(guó)太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展情況 [J].科技創(chuàng)業(yè)月刊， 20xx(8)， 1920 . [3] 高峰，孫成權(quán) .太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J] .世界科技研究與發(fā)展，楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 48 20xx(7)， 3539. [4] 吳靜 .太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的研究 [D].重慶：重慶大學(xué)光電工程學(xué)院， 20xx， 43 . [5] 孫茵茵 、 鮑劍斌 、 王凡 .太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤器的研究 [J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 ,20xx(7)，157159. [6] 郭廷瑋 、 劉建民 .太陽(yáng)能的利用 [M].北京 :科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 ,1987： 2325. [7] 王雪文，王洋，閻軍鋒 .太陽(yáng)能電池 板自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].西北大學(xué)學(xué)報(bào) ,20xx,34(2)， 163164. [8] 宋寶玉、吳宗澤 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) [M].北京：高等教育出版社 ， 20xx：121 142143. [9] 郁建平 .機(jī)械控制技術(shù) [M].北京：科學(xué)出版社， 20xx： 114— 120. [10] 濮良貴、紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京：高等教育出版社 ， 20xx： 186272. [11] 孫恒、陳作模 .機(jī)械原理 [M].北京：高等教育出版社 ， 20xx： 153168. 。同時(shí)，我們也意識(shí)到了畢業(yè)計(jì)在學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要地位，設(shè)計(jì)可以看作是汲取專(zhuān)業(yè)知識(shí)的主要渠道，它給我們留下了廣闊的思維空間，在設(shè)計(jì)中，學(xué)生有問(wèn)題可發(fā)現(xiàn)，有問(wèn)題可思考，有問(wèn)題可研究，也有教師可咨詢(xún)，既汲取了更完整的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)也培養(yǎng)了獨(dú)立操作的能力。今后太陽(yáng)能的利用范圍必然會(huì)越來(lái)越廣，而利 用太陽(yáng)能發(fā)電也必然是太陽(yáng)能利用的主要方面，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的主要部分之一，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、較高的穩(wěn)定性并且對(duì)太陽(yáng)能的利用效率高等的特點(diǎn)，也必然會(huì)有極大的發(fā)展?jié)摿?。之后分別對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的方位角和高度角的自動(dòng)跟蹤進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)中用到的主要器件步進(jìn)電機(jī)、蝸輪蝸桿、直齒圓柱齒輪 及凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了選型?？偟膩?lái)說(shuō)，通過(guò)結(jié)合本設(shè)計(jì)中的要求對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型，所得的設(shè)計(jì)結(jié)果有較高的性?xún)r(jià)比和使用性，比較符合本次的設(shè)計(jì)要求。通過(guò)兩個(gè)減速裝置對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)換，使該裝置東西向能夠進(jìn)行360176。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 11. (3) 求工作廓線(xiàn) 由《機(jī)械原理》 （第七版第九章） 得 (42) 其中： ○ 1 推程段 其中： 蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 其中： ○ 2 遠(yuǎn)休止段 ○ 3 回程階段 其中： 楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 42 其中： ○ 4 近休止段 計(jì)算結(jié)果可得凸輪工作廓線(xiàn)各點(diǎn)的坐標(biāo)見(jiàn)表 34。其次選定推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪工作條件適于中低速輕載，因?yàn)榈人龠\(yùn)動(dòng)規(guī)律其蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 推桿在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止的瞬間，速度有突變，這時(shí)推桿在理論上將出現(xiàn)無(wú)窮大的加速度和慣性力，因而會(huì)使凸輪機(jī)構(gòu)受到極大的沖擊，所以為避免凸輪受剛性沖擊且考慮其運(yùn)動(dòng)速度不高、保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和工作精度，推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律選用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律也選用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 6) 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由 ， 查 《機(jī)械設(shè)計(jì)》(第八版第十章 )插圖 得 故載荷系數(shù) K= 6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )計(jì)算公式 得 7) 計(jì)算模數(shù) m。 = 2) 計(jì)算圓周速度 v。 4) 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。 ○ 4 選小齒輪 ,大齒輪齒數(shù) 取 。 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) ○ 1 按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪。 。 蝸輪喉圓直徑 +2 =+2 =。 齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚。 直徑系數(shù) q=。由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十一章 )查得 ，傳動(dòng)中心距 ○ 1 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 按 估取蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率 ，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率為 。 (2) 選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45 HRC。 19電機(jī)； 20蝸桿； 21小齒輪； 2 24軸； 23蝸輪； 25大齒輪； 26凸輪。主軸帶動(dòng)上平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，上平臺(tái)上伸出軸與電池板支架用銷(xiāo)軸固定。代入式中得 ,小于原估計(jì)值，代入重算得 小于所取中心距100mm。 壽命系數(shù) [ ]=56 彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。 楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 26 蝸輪分度圓直徑 蝸輪齒頂高 。 齒根高。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N=60j 壽命系數(shù)： = 則 [ ]= = 268= ○ 6 計(jì)算中心距 mm= 取中心距 a=100mm,因 i=20,故從 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十一章 )， 中取 m=4mm,蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 蝸桿分度圓直徑 這時(shí) ,從 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十一章 )插圖中 ， 可查得接觸系數(shù) 因此上述計(jì)算結(jié)果均可用。由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十一章 )查得 ，傳動(dòng)中心距 ○ 1 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 按 估取蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率 ，聯(lián)軸器、軸承傳動(dòng)效率分別為。 (2) 選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45 HRC。 楊李艷：太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 22 大齒輪的數(shù)值大 ○ 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要決定于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)， 由（第七版第十章） 可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) m=，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算得小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù) ,取 。 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )查得 。 根據(jù) v=,7級(jí)精度，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )查得載荷系數(shù) 直齒輪， 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )查得使用系數(shù) 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )使用插值法查得 7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)， 。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 (第八版第十章 )得 ○ 2 計(jì)算 1) 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 [ ]中較小的值。 4) 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ( 第 八 版 第 十 章 ) 查 得 材 料 的 彈 性 影 響 系 數(shù)。由 (第八版第十章 )選擇小齒輪材料為 40Cr(調(diào)質(zhì) )，硬度為280HBS，大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。查閱知步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系為 步進(jìn)電機(jī)的功率為 式中： n 轉(zhuǎn)速，單位 r/min； f 脈沖頻率，單位 HZ； 步距角，單位176。齒輪 13固定在連接軸 14中部，連接軸通過(guò)軸承安裝在減速箱體上，蝸輪 16固定在主軸 4上 ，主軸 的中部通過(guò)軸承安裝一個(gè)減速箱體 ，主軸的下端固定在支座 2上，支柱 6的下端固定在上平臺(tái) 上，支柱 6的上端通過(guò)銷(xiāo)軸 7與電池板支 架連接。所以本系統(tǒng)選用 56BYG250D024 56BYG250C0241