【文章內容簡介】 S=πr178。=178。σ =F/S=σs = 353MPa。所以，該軸符合要求。 軸承的選擇(一) 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，軸承徑向載荷Fr=1500N，軸向載荷Fa=5500N，軸承轉速n=300r/min，裝軸承處的軸頸直徑大約為30mm，運轉時有輕微沖擊，預期計算壽命Lh=5000h。(1) 求比值Fa/Fr=5500/1500=e(2) 初步計算當量動載荷P，P=fp(XFr+YFa) 因為輕微沖擊，所以載荷系數(shù)fp=～，取fp=。同時可得X=，Y值需在已知型號和基本額定靜載荷Co后才能求出?，F(xiàn)暫選一近似中間值，取Y=，則P=(1500＋5500)=10908N(3) 求軸承應有的基本額定動載荷值 C=P179?！?60nLh/10178。= (211)(二) 軸承2的選擇 該支承根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承，軸承徑向載荷Fr=5500N，軸向載荷Fa=2700N，軸承轉速n=300r/min，裝軸承處的軸頸直徑為大約25mm，運轉時有輕微沖擊，預期計算壽命Lh=5000h。 (1) 求比值Fa/Fr=2700/5500=e (2) 初步計算當量動載荷P，P=fp(XFr+YFa) 因為輕微沖擊，所以載荷系數(shù)fp=～，取fp=。同時可得X=，Y值需在已知型號和基本額定靜載荷Co后才能求出。現(xiàn)暫選一近似中間值，取Y=，則P=(5500＋2700)=8556N (3) 求軸承應有的基本額定動載荷值C=P179。√ 60nLh/10178。179。 = 抗風性分析(一) 底座上螺釘校核危險截面面積 (212)螺釘應力副 (213) 則 (214)螺釘疲勞極限 (215)極限應力幅 (216) (二) 軸校核判斷危險截面主軸端面往下170mm處材料選用45鋼調質 。對稱循環(huán)疲勞極限 (217)脈動循環(huán)疲勞極限 (218)等效系數(shù) (219)截面上的應力 有效應力集中系數(shù)表面狀態(tài)系數(shù)尺寸系數(shù)彎曲安全系數(shù)設為無限壽命，k=1 (220)軸強度滿足要求。3 控制系統(tǒng)設計 系統(tǒng)總體結構傳感器光電轉換單片機驅動器步進電機電源圖31 系統(tǒng)總體結構此系統(tǒng)由步進電機、光電轉換器、89C51系列單片機以及相應的外圍電路等組成。太陽能電池板有兩個自由度?？刂茩C構將分別調整水平方向與垂直方向。單片機上電復位后，將使垂直方向處于旋轉狀態(tài)，單片機會判斷采樣進來的電壓信號，即兩種可能電壓有增大和減小，如電壓是增大，則讓電池板繼續(xù)轉動，一旦電壓是減小，單片機會立即發(fā)出信號，讓電機反轉，實現(xiàn)跟蹤太陽板。 光電轉換器限位開關 VCC LM124 R1 R2 A U2A B U3A VCC圖32 光電轉換電路光電轉換裝置接收太陽光，將光信號轉換成電信號，根據(jù)所采集到的信號，由單片機分析得最終控制的步進電動旋轉與轉向來達到太陽能電池面板,結果始終是垂直于入射光線，從而達到利用太陽能的最高效率。選為光敏電阻為本文設計的光敏器件。光電轉換電路在下面的圖片中是其中的一組，另一組是相同的電路。當太陽的光線正對太陽能板的時候，光敏電阻RR2都是高電阻，且 A、B兩點電壓是相等的。四運放LM124的輸出的電壓也是相同的，單片機收到的信號差值為零，所以單片機不能控制電動機轉動。如果陽光傾斜，使Rl被陽光射中呈低電阻狀態(tài)，則A點電位比B點的點電位高。運算放大器U2A的角色是一個電壓跟隨器，有緩沖、隔離、提高負載能力的作用，保持穩(wěn)定的采樣信號。U3A是減法器，A與B的電壓差值為其輸出。因為在A和B之間的電壓差可以是正的或負的，而單片機的輸入電壓值不能為負值，所以U3A正的輸入端接了個偏置電壓電路，使U3A的輸出值始終是正值。 步進電動機(一) 步進電動機介紹步進電機是將電脈沖轉化為角位移的開環(huán)控制執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號, 它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度。因此非常適合單片機控制，推動了步進電動機的發(fā)展，步進電動機的應用開辟了廣闊的前景。(二) 步進電機的選擇（1） 步進電機１選擇估計步進電機1所需要的最大靜力矩不大于200N，故選用57BYGH1001混合式步進電機。表31 57BYGH1001混合式步進電機型號電壓(V)電流(A)電阻(Ω)最大靜力矩()機身長(mm)輸出軸直徑(mm)轉動慣量()重量(kg)接線圖57BYGH10015320010010650（2）步進電機2選擇估計步進電機2所需要的最大推力不大于2000N，故選用8700系列螺桿軸混合式步進電機。技術參數(shù)如下：1)線圈雙極性，2)最大推力2270N，3），4）工作電壓5V，5），6），7） mH，9）,10)最高溫度130176。C，11），12）絕緣電阻20。步進電機電源 步進電機驅動器圖33 步進電示意圖（3）MT2HB03M驅動器特點：雙極驅動；驅動器工作電壓1240 V； A；用戶可根據(jù)需要采用共陽極接法、共陰極接法或差分輸入接法。共陽極接法：分別將CP+，U/D+，F(xiàn)REE+連接到控制系統(tǒng)的電源上，如果此電源是+5V 則可直接接入，如果此電源大于+5V，則須外部另加限流電阻R，保證給驅動器內部光藕提供815mA 的驅動電流。輸入信號通過CP加入。此時，U/D，F(xiàn)REE在低電平時起作用。共陰極接法：分別將CP，U/D，F(xiàn)REE連接到控制系統(tǒng)的地端（SGND，與電源地隔離），+5V 的輸入信號通過CP+加入。此時，U/D+，F(xiàn)REE+在高電平時起作用。限流電阻R 的要求與共陽極接法相同。差分輸入接法：分別將CP，U/D，F(xiàn)REE接差分信號的負端、CP+，U/D+，F(xiàn)REE+接差分信號的正端。其結構如圖35所示：用戶控制單元123456123412 ON 小 大MT2HB03MAABBVHGNDCP+CPU/D+U/DFREE+FREE圖35 MT2HB03M驅動器 單片機及其外圍電路(一) AT89C51單片機 AT89C5l是一種低功耗、高性能的8位單片機，且片內帶有4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器，它采用ATMEL高密度非易失性存存儲器技術，而且與MCS51的指令集和輸出管腳相兼容[11]。ATMEL的AT89C5l是一種高效微控制器，而且它具有功能強、靈活性高且價格合理的特點，被很多嵌入式控制系統(tǒng)應用。它具有如下的主要特征:4K字節(jié)可編程序閃爍存貯器(可擦寫1000次)；全靜態(tài)工作頻率:24MHz；三級程序存貯器鎖定；128字節(jié)內部RMA；32可編程I/O線； 兩個16位定時器/計數(shù)器；6個中斷源；可編程全雙工串行通道；片內時鐘震蕩器[12] 。 （1）結構框圖AT89C5l的結構框圖如圖36所示。 VCO GND口2驅動器口0驅動器 PLASH存貯器口2鎖存器口0鎖存器RAMRAM地址寄存器ACG地棧指針B程序地址寄存器TMP1TMP2緩沖器中斷、串口和定時器塊ALMPCPSW程序計