【正文】 式()索氏數(shù) 式()偏心率層流校核半徑間隙 式()臨界雷洛數(shù) 式()軸承雷洛數(shù) 式()滿足層流條件流量計(jì)算流量系數(shù) v=軸承潤滑油的體積流量 式()功耗計(jì)算 摩擦特性系數(shù) 摩擦系數(shù)摩擦功耗油溫升 式()進(jìn)油溫度 出油溫度均符合要求。軸瓦表面粗糙度，由加工方法精車得=。試取=180度計(jì)算軸承壓強(qiáng) 軸承速度PV值軸承材料選ZCrSn10P1最大許用值:[P]=15MPa，[v]=10m/s，[PV]=15m/s，最高工作溫度280度，最高軸頸硬度200HB，抗咬合性3，順應(yīng)性/嵌藏性5，耐蝕性1，耐疲勞性1。設(shè)平均油溫t=50 度。承載能力計(jì)算相對(duì)間隙取軸轉(zhuǎn)速索氏數(shù)偏心率層流校核半徑間隙臨界雷洛數(shù)軸承雷洛數(shù)滿足層流條件流量計(jì)算流量系數(shù) v=軸承潤滑油的體積流量功耗計(jì)算摩擦特性系數(shù) 摩擦系數(shù)摩擦功耗油溫升進(jìn)油溫度 出油溫度均符合要求安全度計(jì)算最小油膜厚度軸頸表面粗糙度，由加工方法精磨得=。安全度選用普通圓頭鍵聯(lián)接。鍵的接觸長度鍵的材料選用45鋼，則聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 式()所以滿足要求。取真徑d=89mm ，則鍵的截面尺寸為：b=12mm,高h(yuǎn)=10mm,鍵長l=92mm。 步進(jìn)電機(jī)1輸出軸與小齒輪1的聯(lián)接選用花鍵聯(lián)接。 聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 式()所以滿足要求。材料選用45鋼，齒面經(jīng)過熱處理。危險(xiǎn)截面面積 式()螺釘應(yīng)力副 式() 則 式()螺釘疲勞極限 式()極限應(yīng)力幅 式()許用應(yīng)力幅 所以螺釘強(qiáng)度滿足條件。對(duì)稱循環(huán)疲勞極限 式 () 式()脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限 式()等效系數(shù) 式()截面上的應(yīng)力 有效應(yīng)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(shè)為無限壽命，k=1 式()軸強(qiáng)度滿足要求。太陽能電池板有兩個(gè)自由度。單片機(jī)加電復(fù)位后，垂直方向?qū)⑻幱谛D(zhuǎn)狀態(tài)，單片機(jī)將對(duì)采樣進(jìn)來的電壓信號(hào)進(jìn)行判斷，電壓有增大和減小兩種可能，如電壓增大，則讓電池板繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦電壓減小，單片機(jī)將立即發(fā)出信號(hào)，讓電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電池板對(duì)太陽的跟蹤。本設(shè)計(jì)的光敏器件選為光敏電阻。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時(shí)，兩個(gè)光敏電阻接收到的光強(qiáng)度相同，所以它們的阻值相同，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確且電路比較容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)陽光正對(duì)太陽能板時(shí)，光敏電阻RR2都是高電阻， A、B兩點(diǎn)電壓相等。若陽光發(fā)生傾斜，使Rl被陽光射中呈低電阻，則A點(diǎn)電位比B點(diǎn)高。U3A是減法器，其輸出為A與B的電壓差值。圖42光電轉(zhuǎn)換電路 AT89C51單片機(jī)控制部件選擇ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C5l型單片機(jī)。片內(nèi)的Flash存貯器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存貯器編程器來編程。一、結(jié)構(gòu)框圖AT89C5l的結(jié)構(gòu)框圖如圖43所示。圖43單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖AT89C5是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到OHz，并提供兩種可用軟件選擇的省電方式，即空閑方式和掉電方式。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保持內(nèi)部RAM的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。雙列直插式封裝的如圖所示，共有40個(gè)引腳，下面將對(duì)這些引腳進(jìn)行說明。(2)GND:接地端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。(2)XTAL2:接外部晶體的另一個(gè)引腳。采用外部振蕩信號(hào)源源時(shí)，此引腳應(yīng)懸浮不連接。RST：復(fù)位輸入端。在對(duì)Flash存貯器編程期間，該引腳也用于施加編程語序電源。(1)P0端口():P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/0端口。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。(2)P1端口():P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。(3)P2端口():P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。對(duì)端口鎖存器寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。電源管理部分電路。系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)極其重要的工作，它對(duì)整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。電源功率必須能滿足整個(gè)系統(tǒng)的需要。選用印刷線路板焊接式電源變壓器PKB05將220V交流電壓變換成正負(fù)12V的電壓。它的初級(jí)是220V，50HZ/60Hz，次級(jí)既可以是單路輸出，也可以雙路輸出。、2000uF/、2000uF/25V的電解電容。在輸出端接上104瓷片（）電容，對(duì)輸出的+5V電源再次進(jìn)行濾波，以得到干凈的電源。因此非常適合單片機(jī)控制，推動(dòng)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。它的轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成的，轉(zhuǎn)子中沒有繞組。(2)永磁式步進(jìn)電功機(jī)永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的。它的輸出轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)性好。需供給正負(fù)脈沖信號(hào)。移或直線位移，即給一個(gè)沖信。它綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的輸出轉(zhuǎn)矩，動(dòng)態(tài)性能好，步距角小，是一種很有發(fā)展前途的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的步距角是由轉(zhuǎn)子齒數(shù)和電機(jī)的相數(shù)所決定。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度。矩角特性是指不改變各相繞組的通電狀態(tài)，即一相或幾相繞組同時(shí)通以直流電流時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系。通常用啟動(dòng)頻率f作為衡量的指標(biāo)。在給定的驅(qū)動(dòng)條件下，負(fù)載慣量一定時(shí)，啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系稱為啟動(dòng)矩頻特性，又稱牽入特性。在負(fù)載力矩一定時(shí)，頻率和負(fù)載慣量之間的關(guān)系，稱為慣頻特性。估計(jì)步進(jìn)電機(jī)1所需要的最大靜力矩不大于200N，故選用57BYGH1001混合式步進(jìn)電機(jī)。技術(shù)參數(shù)如下：1)線圈雙極性， 2)最大推力 2270 N， 3），4）工作電壓 5 V， 5）相電流 Amps ， 6） ， 7）相電感 mH ， 9）功耗 W, 10)最高溫度 130176。)； 5)運(yùn)行特性:優(yōu)于原電機(jī)出廠指標(biāo)； 6)保護(hù)方式:過熱保護(hù),鎖定自動(dòng)半流； 7)外形尺寸:126 mm73mm32mm； 8)重量∶300g； 9)運(yùn)行環(huán)境:溫度1540℃ 濕度90%。 IN＋:時(shí)鐘脈沖輸入端，光藕輸入端，上升沿有效； 6)CP圖47 BL240型驅(qū)動(dòng)摸塊特點(diǎn)：雙極驅(qū)動(dòng)； 驅(qū)動(dòng)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。輸入信號(hào)通過CP加入。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(hào)通過CP+加入。限流電阻R 的要求與共陽極接法相同。圖48 MT2HB03M驅(qū)動(dòng)器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的下方。當(dāng)太陽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小，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同。其控制主要由以下三部分來完成[34]:a)信號(hào)采集部分用光敏電阻實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集的電路原理為橋式電路，電路的輸出信號(hào)只與照射在兩個(gè)光敏電阻上光強(qiáng)的相對(duì)值有關(guān)，不受外界環(huán)境的影響，增加了裝置的抗干擾能力。零電位調(diào)整單元以抵消零點(diǎn)漂移的直流信號(hào)。對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)輸出信號(hào)的強(qiáng)度大于一定值時(shí)，給下一級(jí)一個(gè)高電平信號(hào)；反之，提供低電平信號(hào)，這樣能屏蔽一些微小信號(hào)的擾動(dòng)，使系統(tǒng)的工作更穩(wěn)定。由于繼電器在實(shí)現(xiàn)邏輯過程中需要的吸合電流較大，會(huì)造成整體電路的耗電增大；另外，繼電器的反應(yīng)速度很慢，靈敏度不高，會(huì)造成設(shè)備整體靈敏度及精確度下降。它能夠利用光敏電阻比較法實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽水平、垂直方向的全方位跟蹤，晚上便自動(dòng)復(fù)位。RRRR4放置見圖49。光電管是直接與控制電路連接的，當(dāng)太陽能板正對(duì)太陽時(shí)，RR2都是高電阻，A、B兩點(diǎn)電壓相等。若陽光發(fā)生傾斜，使Rl被陽光射中呈低電阻，則A點(diǎn)電位比B點(diǎn)高，信號(hào)經(jīng)過放大和轉(zhuǎn)換，則單片機(jī)使得電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)并拖動(dòng)太陽能板轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能板重新對(duì)準(zhǔn)太陽。若陽光偏轉(zhuǎn)時(shí)使R2被陽光射中則電機(jī)反轉(zhuǎn)。到太陽西墜之時(shí)光線減弱，光電管R5(水平、垂直復(fù)位共用)的電阻升高?；氐皆粫r(shí)，限位開關(guān)斷開，電機(jī)停轉(zhuǎn)。 太陽能板3214圖49光敏電阻放置開機(jī)之后，上電復(fù)位，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化之后，系統(tǒng)首先判斷當(dāng)時(shí)是白天還是黑夜，若是黑夜，則系統(tǒng)啟用中斷處理程序，進(jìn)入等待狀態(tài)，系統(tǒng)進(jìn)入光電追蹤模式。本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用光電檢測追蹤模式，配合機(jī)械裝置使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的追蹤精度。（2）選擇AT89C51單片機(jī)，通過比較選擇了光敏電阻作為光電傳感器，用4個(gè)光敏電阻連接成2組比較電路，實(shí)現(xiàn)判斷太陽所在位置的功能，這樣可以大大簡化電路。聯(lián)合硬件、軟件、機(jī)械裝置來調(diào)試電路。（2）在功能上需要更加完善：本系統(tǒng)沒有設(shè)置報(bào)警裝置，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)不能做出報(bào)警動(dòng)作，這樣也會(huì)影響系統(tǒng)的追蹤質(zhì)量。（4）陰天情況下不能準(zhǔn)確追蹤的問題。本人在經(jīng)過研究之后，對(duì)其有了充分的了解，并相信太陽能必將成為世界能源的主體。盡管，目前的太陽追蹤系統(tǒng)還尚未成熟，但也有了很大的進(jìn)步。致謝經(jīng)過幾個(gè)月的查資料、整理材料、設(shè)計(jì)和寫論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭了，想了很久，要寫下這一段謝詞，表示可以進(jìn)行畢業(yè)答辯了，自己想想求學(xué)期間的點(diǎn)點(diǎn)滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓學(xué)生在大學(xué)的生活，得以劃下了完美的句點(diǎn)。本設(shè)計(jì)從選題到完成，每一步都是在張老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了張老師大量的心血。張老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的設(shè)計(jì)，加上本來就有的教學(xué)任務(wù)，工作量之大可想而知，但在一次次的教導(dǎo)中，使我在設(shè)計(jì)之外明白了做學(xué)問所應(yīng)有的態(tài)度。 同時(shí)，設(shè)計(jì)的順利完成，離不開其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。 另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識(shí)，這也是設(shè)計(jì)得以完成的基礎(chǔ)。并且由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。 總之，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，我收獲了很多，即為大學(xué)四年劃上了一個(gè)完美的句號(hào)，也為將來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊