【正文】 光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文 探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 其重要地位相稱的新水平。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器 在轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)時(shí)有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強(qiáng)度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合。 20世紀(jì)后期國內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā)展很快，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足機(jī)器要求的聯(lián)軸器，對(duì)多數(shù)設(shè)計(jì)人員來講，始終是一個(gè)困擾的問題。 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。此軸承的基本額定靜煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 載荷 Co=19200N。 C179。 軸承的選擇 軸承 1 的選擇 該支承根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承 [11]，軸承徑向載荷 Fr=1500N，軸向載荷煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 Fa=5500N，軸承轉(zhuǎn)速 n=300r/min，裝軸承處的軸頸直徑大約為 30mm， 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微沖擊，預(yù)期計(jì)算壽命 Lh=5000h。前一個(gè)過程是光 — 熱轉(zhuǎn)換過程；后一個(gè)過程是熱 — 電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣 .太陽能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很 高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴 5～ 10倍 .一座 1000MW 的太陽能熱電站需要投資 20～ 25億美元，平均 1kW 的投資為 20xx～ 2500美元。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。 煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 雙推 — 自由式 特點(diǎn)：軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)；當(dāng)絲杠垂直安裝時(shí)，必須采用制動(dòng)裝置。例如，當(dāng)允許有間隙存在時(shí)（如垂直運(yùn)動(dòng)）可選用具有單圓弧形螺紋軌道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必須有預(yù)緊或在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。 內(nèi)循環(huán)：內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器有兩種類型：圓柱凸鍵反向器，它的圓柱部分嵌入螺母內(nèi)，端部開有反向槽，反向槽靠圓柱外圓面及其上端的圓鍵定位，以保證對(duì)準(zhǔn)螺紋滾道方向。 (2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 m= 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 的大小主要取決于彎曲強(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，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1=，算出小齒輪齒數(shù) z1=d1/m=≈28 大齒輪齒數(shù) z2=28=，取 z2=90。K/Kt175。 (2) 計(jì)算 1) 試算小齒輪分度圓直徑 d1t，代入 [σh]中較小的值得： d1t=179。 2) 設(shè)輸入功率大約為 P1=10KW，小齒輪轉(zhuǎn)速 n1=960r/min，所以小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=100000P1/n1N 圖 光敏電阻位置 總體結(jié)構(gòu) 如圖 所示，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：步進(jìn)電機(jī) 1 固定在底座上，步進(jìn)電機(jī) 1 的輸出軸連接小齒輪 ，小齒輪與大齒輪嚙合。位置檢測(cè)器主要由性能經(jīng)過挑選的光敏傳感器組成，如四象限光電池、光敏電阻等。下面就這三種跟蹤方案做一個(gè)簡要的介紹和比較。 (1) 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，其他四桿機(jī)構(gòu)都可以看成是在它的基礎(chǔ)上演化而來的。 1998 年美國加州成功的研究出 ATM 兩軸跟蹤器，并在太陽能面板上裝有集中陽光的透鏡，這樣可以使小塊的太陽能面板硅收集更多的能量，使效率進(jìn)一步提高。為了降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，美國政府最近制定了陽光計(jì)劃，大幅度增加了光伏發(fā)電的財(cái)政投入，加快多晶硅和薄膜半導(dǎo)體材 料的研發(fā)，提高太陽能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率。同時(shí)太陽能又是一種無污染的清潔能源，加強(qiáng)太陽能的開發(fā)，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境也有重大的意義。從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、 內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東 南部、海南島東部和西部以及臺(tái)灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。 基于太陽能利用效率的考慮，本設(shè)計(jì)選擇太陽能自動(dòng)跟蹤裝置，以達(dá)到時(shí)刻跟蹤太陽光線位置，使太陽光最大限度的照射到該跟蹤裝置，滿足太陽能的充分利用。 基本要求：滿足該裝置能精確自動(dòng)跟蹤太陽光的運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到最大效率利用太陽能。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 20世紀(jì) 90 年代，全球煤炭和石油的發(fā)電量每年增長 l%，而太陽能發(fā)電每年增長達(dá) 20%，風(fēng)力發(fā)電的年增長率更是高達(dá) 26%。第二，地球上無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存煙臺(tái) 大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 在運(yùn)輸問題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值。根據(jù)德國聯(lián)邦太陽能經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)的數(shù)字，在過去的幾年中，德國太 陽能相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量增加了 5 倍，增速比其他國家平均水平高出一倍。全國從事太陽能熱水器研制、生產(chǎn)、銷售和安裝的企業(yè)達(dá) 1000 余家，年產(chǎn)值 20 億元。冬至?xí)r這個(gè)角為 23 度 27 分，然后逐漸增大，到春分時(shí)變?yōu)?0 并繼續(xù)增大，夏至?xí)r赤緯角最大 23 度 27 分，并開始減小；到秋分時(shí)赤緯角又變?yōu)?0，并繼續(xù)減小，直到冬至，另一個(gè)變化周期開始。 (2) 平面四桿機(jī)構(gòu)的演化 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可以通過以下方法演化成衍生平面四桿機(jī)構(gòu)。參考目前世界通用的算法，涉及到赤緯角和時(shí)角的大致有二種算法：算法 l，采用中國國家氣象局氣象輻 射觀測(cè)方法；算法 2，采用世界氣象組織氣象和觀測(cè)方法。這樣能在任何氣候條件下使聚光器得到穩(wěn)定而可靠的跟蹤控制。 d1： d1=179。 179。 3) 計(jì)算齒寬 b。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= 得： [σf]1=(Kfn1σfe1)/S=500/= [σf]2=(Kfn2σfe2)/S=380/= 4) 計(jì)算載荷系數(shù) K。滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ,所以啟動(dòng)力矩極小 ,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng) 運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。所以，根據(jù) GB/T — 1998 標(biāo)準(zhǔn)及滾珠絲杠承載能力的要求和傳動(dòng)精度的考慮，最終選擇： d。各部分的作用為：（一） 太陽能電池板 ： 太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(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。其中，用于 電子級(jí)多晶硅 占 55％左右，太陽能級(jí)多晶硅占 45％，隨著 光 伏 產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對(duì)多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計(jì)到 20xx年 太陽能多晶硅 的需求量將超過電子級(jí)多晶硅。 軸的校核 可知材料的強(qiáng)度極限 [15]； σb =598MPa，屈服極限： σs = 353MPa。驗(yàn)算如下： 1) 求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的 e 值與 Y 值 。 (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=。/ 60nP179。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)實(shí)際載荷超過事前限定的載荷時(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。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。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。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)大為簡化。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。 因?yàn)?u2 與 u1 的電壓差值可正可負(fù)，從而，可通過單片機(jī)來控制。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。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）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?，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，縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化，短到 s 的瞬間反應(yīng)。 光電轉(zhuǎn)換器 光電轉(zhuǎn)換器接收太陽光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)采集來的信號(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)向來達(dá)到太陽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能。應(yīng)用：正反向變化多，啟動(dòng)頻繁的高速軸。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。 179。 (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。 = (33) (4) 按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇 C=47500N 的 6406 軸承。 圖 底座 中心軸的選擇 尺寸設(shè)計(jì) 選擇軸的直徑為 30mm，長度為 400mm。多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。 圖 太陽能電池板 太陽能電池板發(fā)電系統(tǒng)： 太陽能發(fā)電系統(tǒng) 由太陽能電池組、 太陽能控制器 、蓄電池（組）組成。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。滾珠絲杠副是用世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，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。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)。 [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。 2) 計(jì)算圓周速度 v。 6) 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) N1=60n1jLh=609601( 2830015)=10179。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。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。然后控制系統(tǒng)根據(jù)太陽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。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)。這種變化是周期性和可以預(yù)測(cè)的。 我國由建設(shè)部制定的《建筑 節(jié)能“九五”計(jì)劃和 20xx 年規(guī)則》中已將太陽能熱水系統(tǒng)列入成果推廣項(xiàng)目 [6]。 德國對(duì)太陽能資源的利用可追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，現(xiàn)在德國已經(jīng)在太陽能系統(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能系統(tǒng)。太陽光熱轉(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，溫室與太陽房，太 陽灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具。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。該機(jī)械裝置主要采用機(jī)械傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)，用一對(duì)直 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)方位角的旋轉(zhuǎn)。并且對(duì)該系統(tǒng)采用二維跟蹤方式，以實(shí)現(xiàn)太陽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。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市， 1