【正文】 方位角機(jī)構(gòu)所受的轉(zhuǎn)矩主要來自圓錐滾子軸承和深溝球軸承產(chǎn)生的摩擦。已知：（非標(biāo)零件的質(zhì)量和重力臂均來自軟件Solidworks），內(nèi)徑為22mm。10N/kg=，=，22mm247。2=mm。因為深溝球軸承的壓緊力和圓錐滾子軸承的水平壓緊力與具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以暫取2倍的安全系數(shù)。因此，T2=2=mm。 方位角蝸輪蝸桿的設(shè)計過程，所以可以直接取最小中心距a=40mm。查表11—2，m=，d1=20mm。 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)和幾何尺寸 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)（mm）蝸桿參數(shù)蝸輪參數(shù)軸向齒距Pa=分度圓d2=60直徑系數(shù)q=16齒頂圓da2=齒頂圓da1=齒根圓df2=齒根圓df1=17外圓直徑de2=65導(dǎo)程角γ=3176。34′35″蝸輪齒寬B=16齒厚Sa=齒數(shù)Z2=49齒寬b1=22模數(shù)m=頭數(shù)Z1=1模數(shù)m=校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù)，從圖11—19 中可知齒形系數(shù)。螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 從表11—8中查的由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力。壽命系數(shù) 因此，彎曲強(qiáng)度是滿足要求的。 軸設(shè)計及校核 高度角蝸輪軸設(shè)計（） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)蝸輪輪轂的內(nèi)徑16mm，可依次確定圓螺母的螺紋軸段為M14的螺紋，深溝球軸承軸段的軸徑為10mm。所得結(jié)構(gòu)圖如下： 高度角蝸輪軸的結(jié)構(gòu)與裝配 彎矩圖和扭矩圖由于本裝置載荷較小，無需進(jìn)行強(qiáng)度校核，彎矩圖、扭矩圖和校核過程略。 軸承的選擇計算根據(jù)蝸輪輪轂的內(nèi)徑，確定軸承軸段的軸徑為10mm，所以選擇深溝球軸承61800。由于本裝置載荷較小，校核略。 方位角蝸輪軸設(shè)計（） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)蝸輪輪轂的內(nèi)徑22mm，可依次確定圓螺母的螺紋軸段為M20的螺紋，深溝球軸承軸段的軸徑為15mm，圓錐滾子軸承軸段的軸徑為15mm。所得結(jié)構(gòu)圖如下： 方位角蝸輪軸的結(jié)構(gòu)與裝配彎矩圖和扭矩圖由于本裝置載荷較小，無需進(jìn)行強(qiáng)度校核，彎矩圖、扭矩圖和校核過程略。軸承的選擇計算根據(jù)蝸輪輪轂的內(nèi)徑，深溝球軸承軸段的軸徑為15mm，所以選擇深溝球軸承6002；圓錐滾子軸承軸段的軸徑為15mm，所以選擇圓錐滾子軸承30302。由于本裝置載荷較小，校核略。 步進(jìn)電機(jī)的校核（） 高度角步進(jìn)電機(jī)的校核轉(zhuǎn)矩校核已知：=235Nmm，步進(jìn)電機(jī)的許用轉(zhuǎn)矩為[T1]=m。電機(jī)軸受到的轉(zhuǎn)矩等于蝸桿受到的轉(zhuǎn)矩：所以，所選電機(jī)符合轉(zhuǎn)矩要求。 轉(zhuǎn)動慣量校核已知：蝸桿、蝸輪、相機(jī)支架、21g、200g，、3cm、6cm。圓柱體和質(zhì)點的轉(zhuǎn)動慣量計算公式分別為J=mr2/2和J=mr2，步進(jìn)電機(jī)的許用轉(zhuǎn)動慣量為[Je]=12gcm2。根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量計算公式可得，蝸桿、蝸輪、相機(jī)支架、相機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量分別為J1=cmJ2=171gcmJ3=131gcmJ4=7200gcm2。則，電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動慣量為：所以，所選電機(jī)符合轉(zhuǎn)動慣量要求。 方位角步進(jìn)電機(jī)的校核轉(zhuǎn)矩校核已知：=mm，步進(jìn)電機(jī)的許用轉(zhuǎn)矩為[T1]=m。電機(jī)軸受到的轉(zhuǎn)矩等于蝸桿受到的轉(zhuǎn)矩：所以，所選電機(jī)符合轉(zhuǎn)矩要求。轉(zhuǎn)動慣量校核已知：主要考慮高度角基板、高度角步進(jìn)電機(jī)、軸承座支架、高度角蝸輪、相機(jī)、方位角蝸輪的轉(zhuǎn)動慣量，對應(yīng)的質(zhì)量分別為212g、150g、46g、370g、200g和389g，對應(yīng)的等效回轉(zhuǎn)半徑分別為13cm、9cm、5cm、6cm和6cm，其中高度角蝸輪需另算。步進(jìn)電機(jī)的許用轉(zhuǎn)動慣量為[Je]=100gcm2。根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量計算公式可得，高度角基板、高度角步進(jìn)電機(jī)、軸承座支架、相機(jī)、方位角蝸輪和高度角蝸輪對應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量分別為J1=17914gcmJ2=12150gcmJ3=1150gcmJ4=7200gcmJ5=8205gcmJ6=89293gcm2。則，電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動慣量為：所以，所選電機(jī)符合轉(zhuǎn)動慣量要求。第七章 總結(jié)與展望光伏發(fā)電的功率預(yù)測，尤其是超短期的功率預(yù)測能夠給與光伏發(fā)電系統(tǒng)相連的電力網(wǎng)絡(luò)、用戶和用電設(shè)備等，提供必不可少的數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的天空成像儀無法應(yīng)用于光伏發(fā)電的超短期功率預(yù)測。本文主要設(shè)計一種能實時監(jiān)測和預(yù)估對光伏發(fā)電有遮擋影響的天空云層的裝置，解決了這一問題。該裝置包括機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分，其中機(jī)械系統(tǒng)是設(shè)計的主要部分。機(jī)械系統(tǒng)主要包括一個雙軸二自由度的機(jī)械跟蹤模塊、成像模塊和鏡頭保護(hù)模塊?？刂葡到y(tǒng)以跟蹤算法設(shè)計為主，包括跟蹤算法的計算分析和算法流程圖。本文采用模塊化設(shè)計理念，將整機(jī)按功能用途分模塊進(jìn)行模塊化設(shè)計，即分為機(jī)械跟蹤模塊、成像模塊、鏡頭保護(hù)模塊和控制模塊，然后分別對各個模塊進(jìn)行設(shè)計。本文雖然對天空云層監(jiān)測裝置的大部分內(nèi)容進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果，但同時也存在一些不足，有待進(jìn)一步的完善。(1) 在設(shè)計的后期階段對步進(jìn)電機(jī)有了更深的了解后，發(fā)現(xiàn)可以選用配有更高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動器的步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動或者選用帶有行星齒輪減速器的步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸。這樣能使機(jī)械結(jié)構(gòu)更加簡單，同時因為減少了傳動部分，能夠擁有更高的定位精度。(2) 可以對控制部分繼續(xù)完善，包括系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計?？傊?，天空云層監(jiān)測裝置隨著光伏發(fā)電的推廣有很大的應(yīng)用前景。雖然本人對此做了一點研究，但很希望有更多的人參與太陽能利用的項目，設(shè)計出滿足各種環(huán)境，滿足不同要求的天空云層監(jiān)測裝置，來實現(xiàn)太陽能利用的大面積推廣。參考文獻(xiàn)[1] 朱訓(xùn)．關(guān)于中國能源戰(zhàn)略的辨正思考[J]．中國能源，2003，25(10)：412.[2] 崔榮強(qiáng)．太陽能光伏發(fā)電——中國低碳經(jīng)濟(jì)的希望[J]．自然雜志，2010，32(3)：149155．[3] 王健強(qiáng)．太陽能發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用——太陽輻射與太陽能資源[D]．北京:北京交通大學(xué)，2008．[4] 李光明，廖華等．并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量預(yù)測方法的探討[J]．云南師范大學(xué)報，2011，31(2)：3438．[5] 盧靜，劉純，王曉蓉等．光伏發(fā)電功率預(yù)測統(tǒng)計方法研究[J]．華東電力，2010，38(4)：05630567.[6] 高太長，劉磊，趙世軍等．全天空測云技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展[J]．應(yīng)用氣象學(xué)報，2010，21(1)：102108．[7] 篤嗚，韓愛梅．我國衛(wèi)星總云量與地面總云量分布的對比分析[J]．應(yīng)用氣象學(xué)報，1998，9(1)：3237．[8] 戴永江，蔡喜平等．遙感測云微脈沖激光雷達(dá)[J]．紅外與激光工程，2000，29(6): 15．[9] Bradbury D L, Fujita T. 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