【正文】 =172mm。 。 楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 28 太陽能自動跟蹤系統(tǒng)高度角部分的設計 下圖為太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu)自動跟蹤高度角的減速箱中的設計。減速箱中安裝了 步進電機、蝸桿、蝸輪、小齒輪、大齒輪、凸輪構(gòu)成的傳動機構(gòu)。查閱《機電控制技術(shù)》知步進電機轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系為 步進電機的功率為 式中： n 轉(zhuǎn)速，單位 r/min； 蚌埠學院本科畢業(yè)設計（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 《機械設計》 (第八版第十一章 )中查得蝸輪的基本許用應力。 齒根高。 楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 32 蝸輪分度圓直徑 蝸輪齒頂高 。 壽命系數(shù) [ ]=56 彎曲強度是滿足的。代入式中得 ,小 于原估計值， 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) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 蚌埠學院本科畢業(yè)設計（論文） 35 由 《機械設計》 (第八版第十章 )選取齒寬系數(shù) 。 6) 計算接觸疲勞許用應力。 楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 36 b==1 4) 計算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 h= = 5) 計算載荷系數(shù)。 5) 查取齒形系數(shù)。 7)計算大、小齒輪的 并加以比較。 凸輪的設計計算 電池板支架與凸輪之間的運動選為對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)，并選定該推桿的運動要求為 :當凸輪轉(zhuǎn)過 90 時，推桿上升 50mm，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過 90 時，推桿停止不動；推論再繼續(xù)轉(zhuǎn)過 60 時，推桿下降 50mm，凸輪轉(zhuǎn)過其余角度時，推桿又停止不動。 ○ 1 推程階段 ○ 2 遠休止階段 = ○ 3 回程階段 楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 40 ○ 4 近休止階段 ○ 5 推程段的壓力角和回程段的壓力角 取計算時間間隔為 10 ，將以上各相應值代入（ 41）計算理論輪廓線上各點的坐標值。凸輪的輪廓曲線如下圖 34所示。的轉(zhuǎn)角，有足夠的能動性。 在本文中，首先討論了太陽能利用的一些現(xiàn)狀，諸如目前世界上的能源利用楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 46 狀況、太陽能的特點以及其與目前主流的常規(guī)能源相比的一些優(yōu)勢、太陽能在國內(nèi)外的利用情況，并且敘述了目前的幾種太陽能采集裝置以及目前幾種比較常用的太陽光照跟蹤方法，從而對太陽能利用及其跟蹤方面有了一個比較清楚的了解。 目前的資源體系仍舊以不可再生資源為主，但在社會不斷快速發(fā)展的今天，資源的使用越來越多，目前資源體系的各種缺點也越發(fā)的凸顯出來，例如污染的問題以及目前資源的不可再生的問題。 謝 辭 四年的大學生活即將結(jié)束 ,在此我衷心地感謝各位曾經(jīng)指導我?guī)椭业睦蠋?,特別是我的畢業(yè)設計指導老師 繆鵬程老師和輔導員沈武群 老師 , 在他們的耐心教導和無私幫助下，我順利的完成了畢業(yè)設計，同時他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和謙和蚌埠學院本科畢業(yè)設計（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 [1] 余海 .太陽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 .我國太陽能行業(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) .太陽能開發(fā)利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J] .世界科技研究與發(fā)展，楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 48 20xx(7)， 3539. [4] 吳靜 .太陽跟蹤系統(tǒng)的研究 [D].重慶：重慶大學光電工程學院， 20xx， 43 . [5] 孫茵茵 、 鮑劍斌 、 王凡 .太陽自動跟蹤器的研究 [J].機械設計與制造 ,20xx(7)，157159. [6] 郭廷瑋 、 劉建民 .太陽能的利用 [M].北京 :科學技術(shù)文獻出版社 ,1987： 2325. [7] 王雪文，王洋，閻軍鋒 .太陽能電池 板自動跟蹤控制系統(tǒng)的設計 [J].西北大學學報 ,20xx,34(2)， 163164. [8] 宋寶玉、吳宗澤 .機械設計課程設計指導書 [M].北京：高等教育出版社 ， 20xx：121 142143. [9] 郁建平 .機械控制技術(shù) [M].北京：科學出版社， 20xx： 114— 120. [10] 濮良貴、紀名剛 .機械設計 [M].北京：高等教育出版社 ， 20xx： 186272. [11] 孫恒、陳作模 .機械原理 [M].北京：高等教育出版社 ， 20xx： 153168. 。同時，我們也意識到了畢業(yè)計在學習過程中的重要地位，設計可以看作是汲取專業(yè)知識的主要渠道，它給我們留下了廣闊的思維空間，在設計中，學生有問題可發(fā)現(xiàn)，有問題可思考，有問題可研究，也有教師可咨詢，既汲取了更完整的專業(yè)知識，同時也培養(yǎng)了獨立操作的能力。今后太陽能的利用范圍必然會越來越廣，而利 用太陽能發(fā)電也必然是太陽能利用的主要方面，轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設計是太陽能自動跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的主要部分之一，由于其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、較高的穩(wěn)定性并且對太陽能的利用效率高等的特點，也必然會有極大的發(fā)展?jié)摿?。之后分別對轉(zhuǎn)向機構(gòu)的方位角和高度角的自動跟蹤進行了設計，并對設計中用到的主要器件步進電機、蝸輪蝸桿、直齒圓柱齒輪 及凸輪機構(gòu)進行了選型?？偟膩碚f，通過結(jié)合本設計中的要求對轉(zhuǎn)向機構(gòu)部件進行了設計選型，所得的設計結(jié)果有較高的性價比和使用性，比較符合本次的設計要求。通過兩個減速裝置對步進電機驅(qū)動方向的轉(zhuǎn)換，使該裝置東西向能夠進行360176。計算結(jié)果見表 11. (3) 求工作廓線 由《機械原理》 （第七版第九章） 得 (42) 其中： ○ 1 推程段 其中： 蚌埠學院本科畢業(yè)設計（論文） 41 其中： ○ 2 遠休止段 ○ 3 回程階段 其中： 楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 42 其中： ○ 4 近休止段 計算結(jié)果可得凸輪工作廓線各點的坐標見表 34。其次選定推桿的運動規(guī)律，凸輪工作條件適于中低速輕載，因為等速運動規(guī)律其蚌埠學院本科畢業(yè)設計（論文） 39 推桿在運動開始和終止的瞬間，速度有突變，這時推桿在理論上將出現(xiàn)無窮大的加速度和慣性力，因而會使凸輪機構(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動速度不高、保證運動的平穩(wěn)性和工作精度，推程運動規(guī)律選用等加速等減速運動規(guī)律，回程運動規(guī)律也選用等加速等減速運動規(guī)律。 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 6) 查取應力校正系數(shù)。由 ， 查 《機械設計》(第八版第十章 )插圖 得 故載荷系數(shù) K= 6) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由 《機械設計》 (第八版第十章 )計算公式 得 7) 計算模數(shù) m。 = 2) 計算圓周速度 v。 4) 由 《機械設計》 (第八版第十章 )按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 。 ○ 4 選小齒輪 ,大齒輪齒數(shù) 取 。 齒輪的設計計算 (1) 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ○ 1 按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪。 。 蝸輪喉圓直徑 +2 =+2 =。 齒根圓直徑 分度圓導程角 蝸桿軸向齒厚。 直徑系數(shù) q=。由 《機械設計》 (第八版第十一章 )查得 ，傳動中心距 ○ 1 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 按 估取蝸輪蝸桿傳動效率 ，聯(lián)軸器傳動效率為 。 (2) 選擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大，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； 20蝸桿； 21小齒輪； 2 24軸； 23蝸輪； 25大齒輪； 26凸輪。主軸帶動上平臺轉(zhuǎn)動，上平臺上伸出軸與電池板支架用銷軸固定。代入式中得 ,小于原估計值，代入重算得 小于所取中心距100mm。 壽命系數(shù) [ ]=56 彎曲強度是滿足的。 楊李艷：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 26 蝸輪分度圓直徑 蝸輪齒頂高 。 齒根高。 應力循環(huán)次數(shù)： N=60j 壽命系數(shù)： = 則 [ ]= = 268= ○ 6 計算中心距 mm= 取中心距 a=100mm,因 i=20,故從 《機械設計》 (第八版第十一章 )， 中取 m=4mm,蚌埠學院本科畢業(yè)設計（論文） 25 蝸桿分度圓直徑 這時 ,從 《機械設計》 (第八版第十一章 )插圖中 ， 可查得接觸系數(shù) 因此上述計算結(jié)果均可用。由 《機械設計》 (第八版第十一章 )查得 ，傳動中心距 ○ 1 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 按 估取蝸輪蝸桿傳動效率 ，聯(lián)軸器、軸承傳動效率分別為。 (2) 選擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大，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：太陽能電池板轉(zhuǎn)向機構(gòu) 設計 22 大齒輪的數(shù)值大 ○ 2 設計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要決定于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強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） 可取由彎曲強度算得的模數(shù) m=，按接觸強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 《機械設計》 (第八版第十章 )查得 。 根據(jù) v=,7級精度，由 《機械設計》 (第八版第十章 )查得載荷系數(shù) 直齒輪， 由 《機械設計》 (第八版第十章 )查得使用系數(shù) 由 《機械設計》 (第八版第十章 )使用插值法查得 7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時， 。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由 《機械設計》 (第八版第十章 )得 ○ 2 計算 1) 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 [ ]中較小的值。 4) 由 《機械設計》 ( 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。查閱知步進電機轉(zhuǎn)速與脈沖頻率的關(guān)系為 步進電機的功率為 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 的中部通過軸承安裝一個減速箱體 ，主軸的下端固定在支座 2上，支柱 6的下端固定在上平臺 上，支柱 6的上端通過銷軸 7與電池板支 架連接。所以本系統(tǒng)選用 56BYG250D024 56BYG250C0241