【正文】 用為：（一） 太陽(yáng)能電池板 ： 太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。（四） 逆變器： 在很多場(chǎng)合，都需要提供 AC220V、 AC110V 的交流電源。其中，用于 電子級(jí)多晶硅 占 55％左右，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅占 45％，隨著 光 伏 產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計(jì)到 2021年 太陽(yáng)能多晶硅 的需求量將超過(guò)電子級(jí)多晶硅。 因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競(jìng)爭(zhēng)。 軸的校核 可知材料的強(qiáng)度極限 [15]； σb =598MPa，屈服極限： σs = 353MPa。 (1) 求比值 Fa/Fr=5500/1500=e (2)初步計(jì)算 當(dāng)量動(dòng)載荷 P， P=fp( XFr+YFa) 因?yàn)檩p微沖擊，所以載荷系數(shù) fp=～ ，取 fp=。驗(yàn)算如下： 1) 求 相 對(duì) 軸 向 載 荷 對(duì) 應(yīng) 的 e 值與 Y 值 。/ 60nP179。 (1) 求比值 Fa/Fr=2700/5500=e (2)初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P， P=fp( XFr+YFa) 因?yàn)檩p微沖擊，所以載荷系數(shù) fp=～ ，取 fp=。驗(yàn)算如下： 1) 求 相 對(duì) 軸 向 載 荷 對(duì) 應(yīng) 的 e 值與 Y 值 。/ 60nP179。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。常用聯(lián)軸器有 膜片聯(lián)軸器 ，齒式聯(lián)軸器，梅花聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬(wàn)向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。當(dāng)實(shí)際載荷超過(guò)事前限定的載荷時(shí)，保險(xiǎn)環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截?cái)噙\(yùn) 動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護(hù)作用。金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器：除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場(chǎng)合。利用光敏電阻在光照時(shí)阻值發(fā)生變化的原理，將兩個(gè)完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板東西方向邊沿處，另將兩個(gè)完全相同的光敏電阻分別放置于一塊電池板南北方向邊沿處。因此可以說(shuō)，傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。顯然，要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。 (2) 光敏電阻 光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。 可見(jiàn)光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化 鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對(duì)變化值。在大多數(shù)情況下，該特性為非線 性。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常 做成梳狀。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 因?yàn)?u2 與 u1 的電壓差值可正可負(fù)，從而，可通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。 紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見(jiàn)光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 1~10M 歐 ,在強(qiáng)光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到nm 的粒子世界，縱向上要觀 察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到 s 的瞬間反應(yīng)。而單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。 光電轉(zhuǎn)換器 光電轉(zhuǎn)換器接收太陽(yáng)光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)采集來(lái)的信號(hào) 進(jìn)行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與轉(zhuǎn)向來(lái)達(dá)到太陽(yáng)能電池面板始終垂直于入射光線，從而達(dá)到最高效率的利用太陽(yáng)能。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場(chǎng)合。應(yīng)用：正反向變化多，啟動(dòng)頻繁的高速軸。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系 傳動(dòng)最常用的聯(lián)接部件。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對(duì)位移的地方，根據(jù)補(bǔ)償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。) (36) =5000h 可知大于預(yù)期計(jì)算壽命，所以選擇 6405 軸承符合要求。 179。 = (35) (4) 按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 C=38200 的 6405 軸承 [16]。 (34) =7625h5000h 可知大于預(yù)期計(jì)算壽命，所以選擇 6406 軸承符合要求。 179。 = (33) (4) 按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 C=47500N 的 6406 軸承。所以，該軸符合要求。 圖 底座 中心軸的選擇 尺寸設(shè)計(jì) 選擇軸的直徑為 30mm，長(zhǎng)度為 400mm。（ 1） 光 — 熱 — 電轉(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由 太陽(yáng)能集熱器 將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。多晶硅的需求主要來(lái)自于半導(dǎo)體和太陽(yáng)能電池。（三） 蓄電池： 一般為鉛酸電池，一般有 12V 和 24V 這兩種，小 微型系統(tǒng) 中，也可用 鎳氫電池 、鎳鎘電池或 鋰電池 。 圖 太陽(yáng)能電池板 太陽(yáng)能電池板發(fā)電系統(tǒng)： 太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng) 由太陽(yáng)能電池組、 太陽(yáng)能控制器 、蓄電池（組）組成。 (3) 雙推 — 自由式 。小于 30 為宜；基本導(dǎo)程 Ph（或螺距 t）應(yīng)按承載能力、傳動(dòng)精度及傳動(dòng)速度選取， Ph 大，承載能力也大； Ph 小，傳動(dòng)精度較高。 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)防塵、可以防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可以選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。滾珠絲杠副是用世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾道的平穩(wěn)性。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。 Yfa1Ysa1/[σf]1= Yfa2Ysa2/[σf]2=可知大齒輪的數(shù)值大。 [σf]) (32) (1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1) 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σfe1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σfe2=380MPa?！?75。 2) 計(jì)算圓周速度 v。 8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，可得： [σh]1=(Khn1σhlim1) /S=600MPa=540MPa； [σh]2=(Khn2σhlim2) /S=550MPa=522,5MPa。 6) 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) N1=60n1jLh=609601( 2830015)=10179。 [σh]) (31) (1) 根據(jù)公式及查表確定各計(jì)算數(shù)值： 1) 試選公式載荷系數(shù) Kt=。小齒輪的材料選用 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪的材料選用 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS。當(dāng)太陽(yáng)光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí)，接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻 值減少，接收光強(qiáng)少的光敏電阻阻值增大，這樣就產(chǎn)生了差值，從而通過(guò)控制部分驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至相對(duì)兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同，稱為光敏電阻光強(qiáng)比較法。在視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤的基礎(chǔ)上加兩個(gè)高精度角度傳感器。 (2) 光電跟蹤 傳統(tǒng)的光電跟蹤是采用一級(jí)傳感器跟蹤方式，這種跟蹤系統(tǒng)，原則上由三大部件組成：位置檢測(cè)器、控制組件、跟蹤頭。然后控制系統(tǒng)根據(jù)太陽(yáng)軌跡每分鐘的角度變化發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)跟蹤裝置兩維轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和方向變化。 跟蹤方案的設(shè)計(jì) 目前國(guó)內(nèi)外采用的跟蹤太陽(yáng)的方法有很多，但不外乎三種方式 [9] (1)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤； (2)光電跟蹤； (3)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合。這種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)是主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿做平動(dòng)。 平面四桿機(jī)構(gòu)原理 平面四桿機(jī)構(gòu)是由四個(gè)剛性構(gòu)件用低副鏈接組成的，各個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。這種變化是周期性和可以預(yù)測(cè)的。 太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在太陽(yáng)能跟蹤方面，我國(guó)在 1997 年研制了單軸太陽(yáng)跟蹤器 [7]，完成了東西方向的自動(dòng)跟蹤，而南北方向則通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器的接收效率提高了。 我國(guó)由建設(shè)部制定的《建筑 節(jié)能“九五”計(jì)劃和 2021 年規(guī)則》中已將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)列入成果推廣項(xiàng)目 [6]。 2021 年，美國(guó)光伏發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到 100 萬(wàn)千瓦，排在日本和德國(guó)之后，居世界第 3 位。 德國(guó)對(duì)太陽(yáng)能資源的利用可追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，現(xiàn)在德國(guó)已經(jīng)在太陽(yáng)能系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)、規(guī)劃和安裝等方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)，發(fā)明了一系列高效的太陽(yáng)能系統(tǒng)。 基于當(dāng)今世界能源問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題已成為全球的一個(gè)“人類面臨的最大威脅的嚴(yán)重問(wèn)題，本課題的目的是為了更充分的利用太陽(yáng)能、提高太 陽(yáng)能的利用率，而進(jìn)行太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的開發(fā)研究，這對(duì)我們面臨的能源問(wèn)題有重大的意義。太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品很多，如熱水器、開水器、干燥器、采暖和制冷，溫室與太陽(yáng)房，太 陽(yáng)灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽(yáng)能醫(yī)療器具。據(jù)估算 [2]，我國(guó)陸地表面每年接收的太陽(yáng)輻射能約為 50 10 kJ，全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá) 335～ 837KJ/cm2A，中值為 586KJ/cm2A。隨著礦物燃料的日漸枯竭 和全球環(huán)境的不斷惡化，很多國(guó)家都在認(rèn)真探索能源多樣化的途徑，積極開展新能源和可再生能源的研究開發(fā)工作。太陽(yáng)能效率的提高將直接影響我國(guó)能源利用結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展以及建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)有著重大影響。并且對(duì)該系統(tǒng)采用二維跟蹤方式，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板東西方向和南北方向共同調(diào)整跟蹤，達(dá)到進(jìn)一步提高利用效率、跟蹤精度的要求。預(yù)計(jì)在未來(lái) 5 至 10 年內(nèi)，可持續(xù)能源將能夠與礦物燃料相抗衡，從而結(jié)束礦物 燃料一統(tǒng)天下的局面。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市， 1961 年至 1970 年的平均值，年平均 日照時(shí)間為 ，相對(duì)日照為 68％，年平均晴天為 天，陰天為 天，年平均云量為 ，太陽(yáng)總輻射為 816KJ/cm2a，比全國(guó)其它省 區(qū)和同緯度的地區(qū)都高。第三，太陽(yáng)能是一種潔凈的能源，在開發(fā)和利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒(méi)有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡。日本太陽(yáng)熱能的利用，從 1979 年第二次石油危機(jī)后開始， 1990 年進(jìn)入普及高峰。另?yè)?jù)德新社報(bào)道 [5]，全球最大的太陽(yáng)能發(fā)電廠已在德國(guó)南部巴伐利亞州正式投入運(yùn)營(yíng)。預(yù)計(jì)到 2021 年，美國(guó)光伏發(fā)電成本將從現(xiàn)在的 21～ 40 美分 /千瓦時(shí)降到 6 美分 /千瓦時(shí)，屆時(shí)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)大大增強(qiáng)。根據(jù)我國(guó) 1996～ 2020 年太陽(yáng)能光電 PV（光伏發(fā)電）發(fā)展計(jì)劃，在 2021 年和 2020 年的太陽(yáng)能光電總?cè)萘繉⒎謩e達(dá)到 萬(wàn)千瓦和 30萬(wàn)千瓦。在國(guó)內(nèi)近年來(lái)有不少專家學(xué)者也相繼開展了這方面的研究， 1992 年推出了太陽(yáng)灶自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)， 1994 年《太陽(yáng)能》雜志介紹的單軸液壓自動(dòng)跟蹤器完成了單向跟蹤。再考慮到該地位置因素及一年四季的太陽(yáng)方位變化，可以初步確定所設(shè)計(jì)裝置的尺寸、高度角、方位角等的范圍。如果以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的兩個(gè)構(gòu)件可以做整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則稱之為整轉(zhuǎn)副，反之稱之為擺轉(zhuǎn)副。 轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副，如引進(jìn)滑塊等構(gòu)件。太陽(yáng)跟蹤裝置采用地平坐標(biāo)系較為直觀方便，操作性強(qiáng)，但也存在軌跡坐標(biāo)計(jì)算沒(méi)有具體公式可用的問(wèn)題。由此可以看出，該種跟蹤方案不論采取何種算法，算法過(guò)程都十分復(fù)雜，計(jì)算量的增 大會(huì)增加控制系統(tǒng)的成本。 (3) 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤