太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案大學(xué)論文

太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文。txt偶爾要回頭看看，否則永遠(yuǎn)都在追尋，而不知道自己失去了什么。男人掏錢是戀人關(guān)系，女人掏錢是夫妻關(guān)系,男女搶著掏錢是朋友關(guān)系。男人愛(ài)用眼睛看女人，最易受美貌迷惑；女人愛(ài)用心看男人，最易受傷心折磨。本文由宋張煒貢獻(xiàn)doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳.建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。圖書(shū)分類號(hào):密級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)DESIGNOFAUTOMATICTRACKINGSYSTEMFORSOLARENERGY學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師2008年6月2日學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外,本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果.對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書(shū)本人完全了解*＊*****＊*＊*關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即:本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝,允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文.論文作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日I摘要人類正面臨著石油和煤炭等礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅，太陽(yáng)能作為一種新型能源具有儲(chǔ)量無(wú)限、普遍存在、利用清潔、使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但是太陽(yáng)能又存在著低密度、間歇性、空間分布不斷變化的缺點(diǎn)，這就使目前的一系列太陽(yáng)能設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能的利用率不高。太陽(yáng)光線自動(dòng)跟蹤裝置解決了太陽(yáng)能利用率不高的問(wèn)題。本文對(duì)太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)械設(shè)計(jì)和自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)控制部分設(shè)計(jì)。第一，機(jī)械部分設(shè)計(jì)：機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括底座、主軸、齒輪和齒圈等。當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)，控制部分發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)1帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水平方向跟蹤；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)小齒輪2，小齒輪2帶動(dòng)齒圈和太陽(yáng)能板實(shí)現(xiàn)垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。第二，控制部分設(shè)計(jì):主要包括傳感器部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等.系統(tǒng)采用光電檢測(cè)追蹤模式實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。傳感器采用光敏電阻，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下方.當(dāng)兩個(gè)光敏電阻接收到的光強(qiáng)度不相同時(shí)，通過(guò)運(yùn)放比較電路將信號(hào)送給單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電池板對(duì)太陽(yáng)的跟蹤.關(guān)鍵詞太陽(yáng)能；跟蹤；光敏電阻；單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)IIAbstractHumanbeingisseriouslythreatenedbyexhaustingmineralfuel,suchascoalandfossiloil。Asakindofnewtypeofenergysources,solarenergyhastheadvantagesofunlimitedreserves,existingeverywhere，usingcleanandeconomical。Butitalsohasdisadvantages，suchaslowdensity,intermission,changeofspacedistributingandsoon.Thesemakethatthecurrentseriesofsolarenergyequipmentfortheutilizationofsolarenergyisnothigh.Inordertokeeptheenergyexchangeparttoplumbupthesolarbeam，itmusttrackthemovementofsolar。Inthispaper,thesolartrackingsystemofthemechanicalpartandcontrolsystempartaredesigned.First,themechanicalpartisdesigned。Mechanicalstructuremainlyincludesthemainspindle,steppingmotors，gearsandgearring,andsoon.Whenthesun’srayshasadeviation,smallgeararerotatedbysteppermotoraccordingtothecontrolsignalfromMCU。Andthelargegearandmainspindleisrotatedbysmallgearinordertotracktoachievetheleveldirection。Atthesametime，anothersmallgearisrotatedbyanothersteppermotoraccordingtothecontrolsignal。Andthelargegearandthesolarpanelsarerotatedbythesmallgearinordertotracktoachievetheverticaldirection.Solaristrackedbythetwosteppermotorstogether。Second,controlsystempartisdesigned.Controlsystemmainlyincludesthesensorspart，steppermotor，MCUsystemandthecorrespondingexternalcircuit,andsoon.Photoelectricdetectionsystemisusedtotracksolar.Sensorsusephotosensitiveresistance。Thetwosamephotosensitiveresistanceswereplacedineastandwestdirectionofthebottomedge。Whenthetwophotosensitiveresistancesreceiveddifferentlightatthesametime,thesignalfromcomparisoncircuitissenttoMCUinordertorotatesteppingmotors。KeywordsSolarenergyTrackingPhotosensitiveresistanceSCMSteppingmotorIII目1錄緒論……11。1課題來(lái)源……11。2課題背景……11.2。1能源現(xiàn)狀及發(fā)展……11。2。2我國(guó)太陽(yáng)能資源……11.2。3目前太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用……21.2.4太陽(yáng)能的特點(diǎn)……21.3課題研究的目的……21。4研究課題的意義……21。4.1新環(huán)保能源……21.4。2提高太陽(yáng)能的利用率……31。5太陽(yáng)能利用的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀……31。6太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀……41。7論文的研究?jī)?nèi)容……51。8論文結(jié)構(gòu)……52太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)……62。1太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律……62。2跟蹤器機(jī)械執(zhí)行部分比較選擇……62.2。1立柱轉(zhuǎn)動(dòng)式跟蹤器……62。2.2陀螺儀式跟蹤器……72.2.3齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)式跟蹤器……72.2。4本課題的機(jī)械設(shè)計(jì)方案……82.3跟蹤方案的比較選擇……82。3.1視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤……92。3。2光電跟蹤……92.3.3視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合……112。3.4本設(shè)計(jì)的跟蹤方案……123機(jī)械設(shè)計(jì)部分……133。1太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方案……133。2第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算……133。2。1材料選擇……133.2。2尺寸計(jì)算……133。2.3校核計(jì)算……143.2.4齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算……15I3。3第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算……173。3.1材料選擇……173。3.2尺寸計(jì)算……173.3.3校核計(jì)算……173。3。4齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算……193。4軸瓦校核計(jì)算……203.4。1大軸瓦校核計(jì)算……203.4.2小軸瓦校核計(jì)算……223.5鍵聯(lián)接計(jì)算……253.5。1主軸與大齒輪的鍵聯(lián)接……253.5.2軸2與齒圈的鍵聯(lián)接……253。5.3步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸與小齒輪1的聯(lián)接……253。5.4步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸與小齒輪2的聯(lián)接……253.6抗風(fēng)性分析……263。6.1底座上的螺釘校核……263.6.2軸的校核……264自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)……274.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)……274。2光電轉(zhuǎn)換器……284。2。1光電轉(zhuǎn)換電路……284.3單片機(jī)及其外圍電路……294.3。1AT89C51單片機(jī)……294。3.2外圍電路……314.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電路……324。4.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)介紹……324.4.2步進(jìn)電機(jī)的主要特性……324。4.3步進(jìn)電機(jī)的選擇……334。4.4驅(qū)動(dòng)電路……334.5系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)……364.5。1光敏電阻光強(qiáng)比較法……364.5。2光敏電阻光強(qiáng)比較法的工作過(guò)程……364.5.3系統(tǒng)的流程圖……375課題總結(jié)及展望……395.1課題總結(jié)……395。2展望……40II致謝……40參考文獻(xiàn)……41附錄1……43附錄2……51III11.1課題來(lái)源緒論模擬生產(chǎn)實(shí)際課題：太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.2課題背景1.2。1能源現(xiàn)狀及發(fā)展能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ).當(dāng)前，包括我國(guó)在內(nèi)的絕大多數(shù)國(guó)家都以石油、天然氣和煤炭等礦物燃料為主要能源[1]。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(kāi)展新能源和可再生能源的研究開(kāi)發(fā)工作。雖然在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，煤炭、石油、天然氣等礦物燃料仍將在世界能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，但人們?duì)核能以及太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、水力能、生物能等可持續(xù)能源資源的利用日益重視，在整個(gè)能源消耗中所占的比例正在顯著地提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)［2］，20世紀(jì)90年代，全球煤炭和石油的發(fā)電量每年增長(zhǎng)l％，而太陽(yáng)能發(fā)電每年增長(zhǎng)達(dá)20%，風(fēng)力發(fā)電的年增長(zhǎng)率更是高達(dá)26%.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。相對(duì)于日益枯竭的化石能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能似乎是未來(lái)社會(huì)能源的希望所在。1。2.2我國(guó)太陽(yáng)能資源我國(guó)幅員廣大，有著十分豐富的太陽(yáng)能資源。我國(guó)地處北半球歐亞大陸的東部，土地遼闊，幅員廣大。我國(guó)的國(guó)土跨度從南到北、自西至東，距離都在5000km以上,總面積達(dá)960×10km，占世界總面積的7%，居世界第三位。據(jù)估算［3］，我國(guó)陸地表面每年接收的太陽(yáng)輻射能約為50×10kJ，全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá)335～837KJ/cm2A，中值為586KJ/cm2A。從全國(guó)太陽(yáng)年輻射總量的分布來(lái)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(yáng)輻射總量很大。尤其是青藏高原地區(qū)最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好,緯度低，日照時(shí)間長(zhǎng).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3005.7h，相對(duì)日照為68％,年平均晴天為108.5天，陰天為98。8天，年平均云量為4。8，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。全國(guó)以四川和貴州兩省的太陽(yáng)年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，那里雨多、霧多，晴天較少.例如素有“霧都"之稱的成都市，年平均日照時(shí)數(shù)僅為1152。2h,相對(duì)日照為26％，年平均晴天為24。7天，陰天達(dá)244.6天，年平均云量高達(dá)8.4。其它地區(qū)的太陽(yáng)年輻射總量居中.18411。2.3目前太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用人類直接利用太陽(yáng)能有三大技術(shù)領(lǐng)域[4]，即光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換，此外，還有儲(chǔ)能技術(shù)。太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品很多,如熱水器、開(kāi)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.1。2.4太陽(yáng)能的特點(diǎn)太陽(yáng)能作為一種新能源，它與常規(guī)能源相比有三大優(yōu)點(diǎn)[5]:第一,它是人類可以利用的最豐富的能源，據(jù)估計(jì)，在過(guò)去漫長(zhǎng)的11億年中，太陽(yáng)消耗了它本身能量的2%,可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭.第二，地球上，無(wú)論何處都有太陽(yáng)能,可以就地開(kāi)發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問(wèn)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。第三，太陽(yáng)能是一種潔凈的能源,在開(kāi)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。太陽(yáng)能的利用有它的缺點(diǎn)：第一，能流密度較低，日照較好的，地面上1平方米的面積所接受的能量只有1千瓦左右.往往需要相當(dāng)大的采光集熱面才能滿足使用要求，從而使裝置地面積大,用料多，成本增加.第二，大氣影響較大，給使用帶來(lái)不少困難。1.3課題研究的目的本課題研究一種基于光電傳感器的太陽(yáng)光線自動(dòng)跟蹤裝置，該裝置能自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光線的運(yùn)動(dòng)，保證太陽(yáng)能設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換部分所在平面始終與太陽(yáng)光線垂直，提高設(shè)備的能量利用率。1.4研究課題的意義1.4。1新環(huán)保能源長(zhǎng)期以來(lái)[6]，世界能源主要依靠石油和煤炭等礦物燃料，而這些礦物作為一次性不可再生資源，儲(chǔ)量有限，而且燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的二氧化碳,造成地球氣溫升高,生態(tài)環(huán)境惡化。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，人類正面臨礦物燃料枯竭的嚴(yán)重威脅。這種全球性的能源危機(jī)，迫使各國(guó)政府投入大量的人力和財(cái)力，研究和開(kāi)發(fā)新能源，如太陽(yáng)能等。能源危機(jī)，環(huán)境保護(hù)成為當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。[7］據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署資料,目前礦物燃料提供了世界商業(yè)能源的95%，且其使用在世界范圍內(nèi)以每10年20％的速度增長(zhǎng).這些燃料的燃燒構(gòu)成改變氣候的溫室氣體的最大排放源,按照可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)模式，決不能單靠消耗礦物原料來(lái)維持日益增長(zhǎng)的能源需求。因此越來(lái)越多的國(guó)家都在致力于對(duì)可再生能源的深度開(kāi)發(fā)和廣泛利用。其中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)前景廣闊。日本經(jīng)濟(jì)企2劃廳和三澤公司合作研究認(rèn)為,到2030年,世界電力生產(chǎn)的一半將依靠太陽(yáng)能。［8］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)追蹤系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究，這對(duì)我們面臨的能源問(wèn)題有重大的意義。同時(shí)太陽(yáng)能又是一種無(wú)污染的清潔能源，加強(qiáng)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境也有重大的意義。1。4.2提高太陽(yáng)能的利用率［9］太陽(yáng)能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源,這就對(duì)太陽(yáng)能的收集和利用提出了更高的要求。盡管相繼研究出一系列的太陽(yáng)能裝置如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)能電池等等,但太陽(yáng)能的利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，究其原因，主要是利用率不高。就目前的太陽(yáng)能裝置而言，如何最大限度的提高太陽(yáng)能的利用率，仍為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。［10］解決這一問(wèn)題應(yīng)從兩個(gè)方面入手,一是提高太陽(yáng)能裝置的能量轉(zhuǎn)換率,二是提高太陽(yáng)能的接收效率，前者屬于能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，還有待研究，而后者利用現(xiàn)有的技術(shù)則可解決。太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)為解決這一問(wèn)題提供了可能.不管哪種太陽(yáng)能利用設(shè)備，如果它的集熱裝置能始終保持與太陽(yáng)光垂直，并且收集更多方向上的太陽(yáng)光，那么，它就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽(yáng)能.但是太陽(yáng)每時(shí)每刻都是在運(yùn)動(dòng)著，集熱裝置若想收集更多方向上的太陽(yáng)光，那就必須要跟蹤太陽(yáng)。香港大學(xué)建筑系的教授研究了太陽(yáng)光照角度與太陽(yáng)能接收率的關(guān)系，[11］理論分析表明：太陽(yáng)的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差37。7%,精確的跟蹤太陽(yáng)可使接收器的接收效率大大提高，進(jìn)而提高了太陽(yáng)能裝置的太陽(yáng)能利用率，拓寬了太陽(yáng)能的利用領(lǐng)域.1.5太陽(yáng)能利用的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀日本是世界上太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用第一大國(guó)，也是太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)強(qiáng)國(guó).日本太陽(yáng)熱能的[12］利用,從1979年第二次石油危機(jī)后開(kāi)始，1990年進(jìn)入普及高峰.太陽(yáng)能技術(shù)日益創(chuàng)新，能量轉(zhuǎn)換率不斷提高，成本也是新能源中最低的。日本將太陽(yáng)能的利用分為太陽(yáng)光能和熱能兩種。太陽(yáng)光能發(fā)電，是利用半導(dǎo)體硅等將光轉(zhuǎn)化為電能。從2000年起，日本太陽(yáng)能發(fā)電量一直居世界首位，2003年太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量約為86萬(wàn)千瓦，占世界太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量的49.1％，并計(jì)劃到2010年達(dá)到482萬(wàn)千瓦，增加約6倍。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(kāi)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)。［13］1990年德國(guó)政府推出了“一千屋頂計(jì)劃"，至1997年已完成近萬(wàn)套屋頂系統(tǒng)，每套容量1~5千瓦，累計(jì)安裝量已達(dá)3.3萬(wàn)千瓦。根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)的數(shù)字，在過(guò)去的幾年中,德國(guó)太陽(yáng)能相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量增加了5倍，增速比其他國(guó)家平均水平高出一倍。另?yè)?jù)德新社報(bào)道，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)。這家太陽(yáng)能發(fā)電廠投資7000萬(wàn)歐元，占地77萬(wàn)平方米，發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)12兆瓦，能為3500多個(gè)家庭3供電。截至2005年年底,德國(guó)共有670萬(wàn)平方米的屋頂鋪設(shè)了太陽(yáng)能集熱器，每年可生產(chǎn)4700兆瓦的熱量。已用4%的德國(guó)家庭利用了清潔環(huán)保、用之不竭的太陽(yáng)能,估計(jì)每年可節(jié)約2。7億升取暖用油。目前，美國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)形成了從多晶硅材料提純、光伏電池生產(chǎn)到發(fā)電系統(tǒng)制造比較完備的生產(chǎn)體系。2005年,［14］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。為了降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，美國(guó)政府最近制定了陽(yáng)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(yáng)能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率。目前，美國(guó)正在新建幾座新的太陽(yáng)能電站。預(yù)計(jì)到2015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)。太陽(yáng)能在能源發(fā)展中占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，據(jù)美國(guó)博士對(duì)世界一次能源替代趨勢(shì)的研究結(jié)果表明,到2050年后，核能將占第一位,太陽(yáng)能占第二位,21世紀(jì)末,太陽(yáng)能將取代核能占第一位，很多國(guó)家對(duì)太陽(yáng)能的利用加強(qiáng)了重視。意大利1998年開(kāi)始實(shí)行“全國(guó)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，將于2002年完成，總投入5500億里拉，總?cè)萘窟_(dá)5萬(wàn)千瓦。印度也于1997年12月宣布，將在2002年前推廣150萬(wàn)套太陽(yáng)能屋頂系統(tǒng)。法國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)了代號(hào)為“太陽(yáng)神2006"的太陽(yáng)能利用計(jì)劃，按照該計(jì)劃,每年將投入3000萬(wàn)法郎資金，到2006年，法國(guó)每年安裝太陽(yáng)能熱水器的用戶達(dá)2萬(wàn)家。我國(guó)由建設(shè)部制定的《建筑節(jié)能“九五”計(jì)劃和2010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。[15］目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的推廣普及十分迅速,1997年銷售面積近300萬(wàn)平方米，數(shù)量居世界首位。全國(guó)從事太陽(yáng)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。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2000年和2020年的太陽(yáng)能光電總?cè)萘繉⒎謩e達(dá)到6。6萬(wàn)千瓦和30萬(wàn)千瓦。在聯(lián)網(wǎng)陽(yáng)光電站建設(shè)方面，計(jì)劃2020年前建成5座MW級(jí)陽(yáng)光電站。由國(guó)家投資1700萬(wàn)元修建的西藏第三座太陽(yáng)能電站——安多光伏電站，總裝機(jī)容量100千瓦，于1998年12月建成發(fā)電。這也是世界海拔最高、中國(guó)裝機(jī)容量最大的太陽(yáng)能電站?？傊?大力發(fā)展太陽(yáng)能利用技術(shù),使節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的重要途徑.1。6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，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.［16］1998年美國(guó)加州成功的研究了ATM兩軸跟蹤器，并在太陽(yáng)能面板上裝有集中陽(yáng)光的透鏡，這樣可以使小塊的太陽(yáng)能面板硅收集更多的能量，使效率進(jìn)一步提高。2002年2月美國(guó)亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽(yáng)能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機(jī)完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)近年來(lái)有不少專家學(xué)者也相繼開(kāi)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4動(dòng)跟蹤器,完成了單向跟蹤。目前，［17]太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)追蹤太陽(yáng)的方法很多，但是不外乎采用如下兩種方式:一種是光電追蹤方式，另一種是根據(jù)視日運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤；前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng),后者是開(kāi)環(huán)的程控系統(tǒng)。1.7論文的研究?jī)?nèi)容本文所介紹的太陽(yáng)跟蹤裝置采用了光電追蹤方式，可實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度跟蹤。論文的主要工作包括：(l）分析太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律，比較國(guó)內(nèi)外主要的幾種跟蹤方案,提出合理的跟蹤策略；（2）機(jī)械部分也是實(shí)現(xiàn)追蹤目的的關(guān)鍵，主要是機(jī)械設(shè)計(jì)和計(jì)算，裝配圖及其零件圖；(3）分析傳感器工作原理，分析該傳感器大范圍、高精度跟蹤的可行性，還要設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路；（4)選取控制芯片,分析系統(tǒng)的硬件需求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng);(5)設(shè)計(jì)控制方案，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電路。1.8論文結(jié)構(gòu)第一章，緒論主要闡述了課題的研究背景、目的及意義,以及國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能的利用現(xiàn)狀、太陽(yáng)追蹤方式的發(fā)展現(xiàn)狀；第二章,主要是對(duì)太陽(yáng)自動(dòng)追蹤系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，確定了系統(tǒng)的追蹤方式；第三章，太陽(yáng)自動(dòng)追蹤系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)部分，主要是機(jī)械設(shè)計(jì)和計(jì)算，裝配圖及其零件圖；第四章,自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，光電轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)及其外圍電路,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電路；第五章,課題總結(jié)及展望.52太陽(yáng)能自動(dòng)追蹤系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1太陽(yáng)運(yùn)行的規(guī)律由于地球的自轉(zhuǎn)和地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)導(dǎo)致了太陽(yáng)位置相對(duì)于地面靜止物體的運(yùn)動(dòng)。這種變化是周期性和可以預(yù)測(cè)的.［18］地球極軸和黃道天球極軸存在的一個(gè)27度的夾角,引起了太陽(yáng)赤緯角在一年中的變化。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)?并繼續(xù)增大,夏至?xí)r赤緯角最大為23度27分，并開(kāi)始減小；到秋分時(shí)赤緯角又變?yōu)?,并繼續(xù)減小，直到冬至,另一個(gè)變化周期開(kāi)始。2.2跟蹤器機(jī)械執(zhí)行部分比較選擇根據(jù)分析以前的跟蹤器機(jī)械執(zhí)行部分的問(wèn)題，以及成本等各個(gè)方面考慮,有以下幾種跟蹤器。2。2.1立柱轉(zhuǎn)動(dòng)式跟蹤器圖2-1立柱轉(zhuǎn)動(dòng)式跟蹤器跟蹤器的結(jié)構(gòu)：［19］大齒輪固定在底座上，主軸及其支撐軸承安裝在底座上面(主軸相對(duì)于底座可以轉(zhuǎn)動(dòng)），小齒輪與大齒輪嚙合，小齒輪連接馬達(dá)1的輸出軸。馬達(dá)1固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架上，轉(zhuǎn)動(dòng)架以及支架固定安裝在主軸上，接收器、馬達(dá)2安裝在支架上面(接收器相對(duì)于支架可以轉(zhuǎn)動(dòng)）,馬達(dá)2的輸出軸連接在接收器上。跟蹤器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏移的時(shí)候，控制部分發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于大齒輪固定。使得小齒輪自轉(zhuǎn)的同時(shí)圍繞大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),因此帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架以及固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架上的主軸、支架以及接收器轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)接收器相對(duì)與支架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)馬達(dá)1、馬達(dá)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤。系統(tǒng)特點(diǎn)：該跟蹤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低.對(duì)于方位角的跟蹤，利用齒輪副傳動(dòng)，能在使用功率較小的馬達(dá)的同時(shí)傳遞足夠大的動(dòng)力，使用功率較小的馬達(dá)降低了其能源成本和制造成本。整個(gè)跟蹤器的結(jié)構(gòu)緊湊，剛度較高.傳動(dòng)裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)架下。受到6了較好的保護(hù),提高了傳動(dòng)裝置的壽命.2。2。2陀螺儀式跟蹤器圖2—2陀螺儀式跟蹤器跟蹤器的結(jié)構(gòu)：[20]傳動(dòng)箱1固定安裝在支架上，馬達(dá)1安裝在傳動(dòng)箱1上,傳動(dòng)箱1的內(nèi)部是由蝸桿、蝸輪組成的運(yùn)動(dòng)副，馬達(dá)1的輸出軸連接蝸桿，環(huán)形支架安裝在支架上面（環(huán)形支架相對(duì)于支架可以轉(zhuǎn)動(dòng)),傳動(dòng)箱1的輸出軸連接環(huán)形支架，傳動(dòng)箱2固定安裝在環(huán)形支架上，馬達(dá)2安裝在傳動(dòng)箱2上，傳動(dòng)箱2內(nèi)也是由蝸桿、蝸輪組成的運(yùn)動(dòng)副。馬達(dá)2的輸出軸連接蝸桿,接收器安裝在環(huán)形支架上面（接收器相對(duì)于環(huán)形支架可以轉(zhuǎn)動(dòng)),傳動(dòng)箱2的輸出軸連接接收器.該跟蹤器可以選擇不同朝向安裝，當(dāng)按照上圖的朝向進(jìn)行安裝時(shí)，跟蹤器跟蹤的實(shí)現(xiàn)原理如下：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏移時(shí)，控制部分發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)傳動(dòng)箱2中的蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng),再輸出帶動(dòng)接收器相對(duì)于環(huán)形支架轉(zhuǎn)動(dòng),跟蹤太陽(yáng)由東向西的運(yùn)動(dòng);同時(shí)控制部分也發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)由馬達(dá)1帶動(dòng)傳動(dòng)箱1中的蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再輸出帶動(dòng)環(huán)形支架和接收器轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤太陽(yáng)南北方向的運(yùn)動(dòng)，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的兩個(gè)方向的跟蹤。系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：該跟蹤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。對(duì)于兩個(gè)方向的跟蹤，都利用蝸桿、蝸輪副傳動(dòng)，在緊湊的結(jié)構(gòu)下得到很大的傳動(dòng)比，能使用功率很小的馬達(dá)同時(shí)傳遞足夠的動(dòng)力，使用功率小的馬達(dá)降低了其能源成本和制造成本；蝸桿、蝸輪副的自鎖性能好，能防風(fēng)防雨.結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)空間大。傳動(dòng)裝置設(shè)置在傳動(dòng)箱內(nèi)，受到了較好的保護(hù)，提高了裝置的壽命。2。2。3齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)式跟蹤器機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：［21]馬達(dá)1固定在支架上，馬達(dá)1的輸出軸連接小齒輪1，小齒輪1與齒圈1嚙合。齒圈1連接著主軸上,主軸安裝在支架上(主軸相對(duì)于支架可以轉(zhuǎn)動(dòng)),馬達(dá)2安裝在主軸前端的一塊板上，馬達(dá)2的輸出軸連接小齒輪2，小齒輪2與齒圈2嚙合，齒圈2連接著轉(zhuǎn)動(dòng)架,轉(zhuǎn)動(dòng)架安裝在主軸上(轉(zhuǎn)動(dòng)架相對(duì)于主軸可以轉(zhuǎn)動(dòng))。機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)?？刂撇糠职l(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)齒圈1和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)小齒輪2。小齒輪2帶動(dòng)齒圈2和轉(zhuǎn)動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)馬達(dá)1、馬達(dá)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方7位角和高度角的跟蹤.圖2—3齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤器系統(tǒng)特點(diǎn)：該跟蹤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低.兩個(gè)方向的跟蹤都利用齒輪副傳遞動(dòng)力,能在使用功率較小的馬達(dá)的同時(shí)傳遞足夠大的動(dòng)力，使用功率較小的馬達(dá)降低了其能源成本和制造成本；由于使用半個(gè)齒圈，能在緊湊的結(jié)構(gòu)下得到較大的傳動(dòng)比。結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)動(dòng)空間大.2。2.4本課題的機(jī)械設(shè)計(jì)方案圖2—4本課題的機(jī)械設(shè)計(jì)方案機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：馬達(dá)1固定在支架上,馬達(dá)1的輸出軸連接小齒輪1,小齒輪1與大齒輪嚙合。把齒輪連接著主軸上，主軸安裝在支架上(主軸相對(duì)于支架可以轉(zhuǎn)動(dòng)),馬達(dá)2安裝在主軸前端的一塊板上，馬達(dá)2的輸出軸連接小齒輪2，小齒輪2與齒圈嚙合，齒圈連接著太陽(yáng)能板，轉(zhuǎn)動(dòng)架安裝在主軸上。機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理：當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)?？刂撇糠职l(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)1帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)小齒輪2.小齒輪2帶動(dòng)齒圈和太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)馬達(dá)1、馬達(dá)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤.2.3跟蹤方案的比較選擇目前國(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：［22]（1)視日運(yùn)動(dòng)軌跡8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。下面就這三種跟蹤方案做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹和比較.2.3.1視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤不論是采用極軸坐標(biāo)系統(tǒng)還是地平坐標(biāo)系統(tǒng)，太陽(yáng)運(yùn)行的位置變化都是可以預(yù)測(cè)的，通過(guò)數(shù)學(xué)上對(duì)太陽(yáng)軌跡的預(yù)測(cè)可完成對(duì)日跟蹤。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。［23］而在赤道坐標(biāo)系中赤緯角和時(shí)角在日地相對(duì)運(yùn)動(dòng)中任何時(shí)刻的具體值卻嚴(yán)格已知,同時(shí)赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系都與地球運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，于是通過(guò)天文三角形之間的關(guān)系式可以得到太陽(yáng)和觀測(cè)者位置之間的關(guān)系。根據(jù)太陽(yáng)軌跡算法的分析，太陽(yáng)軌跡位置由觀測(cè)點(diǎn)的地理位置和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間來(lái)確定.在應(yīng)用中，全球定位系統(tǒng)（GPS)可為系統(tǒng)提供精度很高的地理經(jīng)緯度和當(dāng)?shù)貢r(shí)間，控制系統(tǒng)則根據(jù)提供的地理、時(shí)間參數(shù)來(lái)確定即時(shí)的太陽(yáng)位置，以保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確定位和跟蹤的高準(zhǔn)確性和高可靠性。在設(shè)定跟蹤地點(diǎn)和基準(zhǔn)零點(diǎn)后,控制系統(tǒng)會(huì)按照太陽(yáng)的地平坐標(biāo)公式自動(dòng)運(yùn)算太陽(yáng)的高度角和方位角。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。在日落后，跟蹤裝置停止跟蹤，按照原有跟蹤路線返回到基準(zhǔn)零點(diǎn)。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[24］：算法l,采用中國(guó)國(guó)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。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.而且這種跟蹤裝置為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，無(wú)角度反饋值做比較，因而為了達(dá)到高精度跟蹤的要求，不僅對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的加工水平有較嚴(yán)格的要求,而且與儀器的安裝是否正確關(guān)系極為密切。工程生產(chǎn)中必須要求機(jī)械結(jié)構(gòu)加工精度足夠高。初始化安裝時(shí),儀器的中心南北線與觀測(cè)點(diǎn)的地理南北線要求重合.同時(shí)，還要通過(guò)儀器底部的水平準(zhǔn)直儀將底面調(diào)節(jié)到與地面保持水平，使儀器的高度角零點(diǎn)處于地面水平面內(nèi)。2.3。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)，[25]原則上由三大部件組成:位置檢測(cè)器、控制組件、跟蹤頭.其跟蹤系統(tǒng)框圖如圖2—5所示.位置檢測(cè)器主要由性能經(jīng)過(guò)挑選的光敏傳感器組成，如四象限光電池、光敏電阻等。控制組件主要接受從位置檢測(cè)器來(lái)的微弱信號(hào)，經(jīng)放大后送到跟蹤頭，跟蹤頭實(shí)為跟蹤裝置的執(zhí)行元件。9圖2-5跟蹤系統(tǒng)框圖下面對(duì)2001年《應(yīng)用光學(xué)》雜志介紹的一種五象限法太陽(yáng)跟蹤儀做一簡(jiǎn)單介紹.下圖為五象限光電轉(zhuǎn)換器原理。在半徑為R的大圓內(nèi)有一個(gè)半徑為R/2的小圓,將大圓與小圓之間的圓環(huán)分成四個(gè)象限。每象限的分界線與X軸均成45度，小圓為第V像限。圖2-6五象限光電轉(zhuǎn)換器原理在上述5象限中為跟蹤定位測(cè)向象限,V象限為主測(cè)象限。將5片面積、性能、參數(shù)當(dāng)陽(yáng)光照射到5片光電池上時(shí)必然產(chǎn)生光電流,相同的光電池安裝在所設(shè)計(jì)的5個(gè)像限內(nèi)，光電流強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比.為了測(cè)量準(zhǔn)確，在光電池前放置可調(diào)光學(xué)鏡筒，將一個(gè)凸透鏡放在鏡筒前,透鏡安放在鏡筒的最外沿,如圖2-7所示。當(dāng)光線經(jīng)過(guò)透鏡照到鏡筒底部的5片光電池上時(shí)，調(diào)節(jié)筒的長(zhǎng)度，使光斑正好完全覆蓋5片光電池.當(dāng)太陽(yáng)光與光軸成一角度時(shí)，光線經(jīng)過(guò)透鏡照射到5片光電池上形成的光斑必然發(fā)生偏移，如圖2-8所示。陰影部分為光線照到的部分，此時(shí)有的光電池不能被光斑完全覆蓋,因此各光電池產(chǎn)生的光電流不盡相同,將光電流差經(jīng)過(guò)一系列處理后輸入到跟蹤頭，驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，調(diào)節(jié)跟蹤裝置,直到4個(gè)象限光電池輸出的光電流相等，此時(shí)太陽(yáng)光線與透鏡光軸平行，驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)動(dòng)作。為了使測(cè)量跟蹤裝置更安全、可靠，該裝置采用V像限主測(cè)光電池進(jìn)行光強(qiáng)測(cè)量和判斷，使裝置在夜晚停止工作.將第V像限的電壓V1與外來(lái)控制電壓V2進(jìn)行比較，可選擇合適的V1控制測(cè)量跟蹤裝置的工作狀態(tài)，在夜晚時(shí)V2<V1，裝置停止工作；在有太陽(yáng)光時(shí)V1>V2，裝置正常工作.10圖2—7鏡筒結(jié)構(gòu)圖2—8光線與光軸不垂直時(shí)理論上，鏡筒越長(zhǎng)，光電池的靈敏度愈高,但是鏡筒長(zhǎng)度和透鏡的參數(shù)也有關(guān)系，不可能無(wú)限制增長(zhǎng)，通常鏡筒長(zhǎng)度,以取10—30cm為宜。系統(tǒng)的位置精度，基本決定于傳感器的精度,因此能夠比較容易實(shí)現(xiàn)跟蹤裝置具有較高的精確度，光電池只要能捕捉到透鏡聚焦的光斑就可以跟蹤太陽(yáng)，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單.但當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)云遮后或早晨太陽(yáng)剛升起時(shí),[26］太陽(yáng)光線與透鏡光軸的夾角超過(guò)一定的角度范圍，由于鏡筒結(jié)構(gòu)的限制，透鏡聚焦的光斑無(wú)法被光電池捕捉到這時(shí)跟蹤裝置便無(wú)法跟蹤太陽(yáng)，甚至引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動(dòng)作。因而該種跟蹤裝置只能在一定的角度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度跟蹤，其跟蹤范圍跟鏡筒結(jié)構(gòu)有關(guān).2.3.3視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合由上述討論可知，[27］開(kāi)環(huán)的程序跟蹤存在許多局限性，主要是在開(kāi)始運(yùn)行前需要精確定位，出現(xiàn)誤差后不能自動(dòng)調(diào)整等。因此使用程序跟蹤方法時(shí),需要定期的人為調(diào)整跟蹤裝置的方向。而傳感器跟蹤也存在響應(yīng)慢、精度差、穩(wěn)定性差、某些情況下出現(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤等缺點(diǎn)。特別是多云天氣會(huì)試圖跟蹤云層邊緣的亮點(diǎn)，電機(jī)往復(fù)運(yùn)行,造成了能源的浪費(fèi)和部件的額外磨損。如果兩者結(jié)合，各取其長(zhǎng)處，可以獲得較滿意的跟蹤結(jié)果。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.當(dāng)跟蹤裝置開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，用兩片高精度角度傳感器初始定位,在運(yùn)行當(dāng)中，以程序控制為主，角度傳感器瞬時(shí)測(cè)量作反饋，對(duì)程序進(jìn)行累積誤差修11正。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。這種跟蹤方案跟蹤精度高,工作過(guò)程穩(wěn)定,應(yīng)用于目前許多大型太陽(yáng)能發(fā)電裝置.但計(jì)算過(guò)程十分復(fù)雜,高精度角度傳感器成本也很高，對(duì)于需要降低成本的小型太陽(yáng)能利用裝置來(lái)講,該種跟蹤方式并不十分適用。2.3.4本設(shè)計(jì)的跟蹤方案光敏電阻光強(qiáng)比較法.本設(shè)計(jì)的光敏器件選為光敏電阻。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。如果太陽(yáng)光垂直照射太陽(yáng)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)。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，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,稱為光敏電阻光強(qiáng)比較法。123機(jī)械設(shè)計(jì)部分3。1太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方案圖3—1自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方案機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：步進(jìn)電機(jī)1固定在支架上，步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸連接小齒輪1，小齒輪1與大齒輪嚙合。齒輪連接著主軸上，主軸安裝在支架上（主軸相對(duì)于支架可以轉(zhuǎn)動(dòng)),步進(jìn)電機(jī)2安裝在主軸前端的一塊板上,步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸連接小齒輪2,小齒輪2與齒圈嚙合,齒圈連接著太陽(yáng)能板,轉(zhuǎn)動(dòng)架安裝在主軸上。機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的原理:當(dāng)太陽(yáng)光線發(fā)生偏離時(shí)?？刂撇糠职l(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)1帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪1帶動(dòng)大齒輪和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)小齒輪2,小齒輪2帶動(dòng)齒圈和太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)2的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤。3。2第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算3.2。1材料的選擇齒圈及齒輪的材料選用滲碳鋼，熱處理為滲碳淬火。3。2。2確定尺寸計(jì)算初選模數(shù)m=4mm,中心距a=260，轉(zhuǎn)動(dòng)比i=4。一般Z1=25，β=8到15度（β為分度圓螺旋角）。初選Z1=25，β=10度,則Z2=iZ1=4×25=100。分度圓直徑:小齒輪直徑大齒輪直徑mz14×25==101。54，取d1=100mm.cosβcos10mz24×100d2===406，d2=405mm。取cosβcos10d1=b=d=1。2×100=120式（3.1）取齒寬系數(shù)=1。2則取大齒輪寬度b2=120，小齒輪寬度b1=125。13齒頂高h(yuǎn)a1=ha×m=1×4=4ha2=（ha-ha）m=3.7式（3。2）齒根高h(yuǎn)f=(ha+c）m=（1+0.25)×4=5式（3.3）齒高h(yuǎn)1=ha1+hf=9h2=ha2+hf=8.7式（3.4）3.2。3校核計(jì)算查文獻(xiàn)[28］表12.9得使用系數(shù)KA＝1.35。查文獻(xiàn)[28]圖12。9得動(dòng)載系數(shù)KV=1.1。查文獻(xiàn)［28］表12.10得齒間載荷分配系數(shù)KHa。Ft=2T12×2×104==400Nd1100式（3.5）kAFt1.35×400==405N〈100Nmmmmb12011ε=[1。883。2（+）]cosβZ1Z2=[1。883.2×（=1.72Zε=KH11+)]cos10251004ε41.72==0。873311===1.322Zε0。872式中Ft—-圓周力;ε——端面重合度；Zε——重合度系數(shù)。載荷系數(shù)KK=KAKVKHKHβ=1。35×1.1×1。32×1。45=2。84式（3。6）查文獻(xiàn)［28］表12。12得彈性系數(shù)189。8。查文獻(xiàn)［28]圖12.16得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.5。查文獻(xiàn)［28]表12.14得接觸最小安全系數(shù)為1。25?？偣ぷ鲿r(shí)間Th=10×360×2=7200h。14應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL107≤NL≤109NL1=60ri∑nithi(i=1nTim)Tmax式（3.7）=60rn1th∑（i=1nTi8。87thi)Tmaxth=60×1×1000×7200×(18.78×0.2+0。58.78×0.5+0.28。78×0。3)=8.685×107原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確.NL2=NL1/i=2.17125×107接觸壽命系數(shù)ZN:查文獻(xiàn)［28]圖12。18得ZN1=1.2，ZN2=1.3。許用接觸應(yīng)力［σH]式（3.8)［σ［σH1］=］=σσHlim1ZZN1SS==HminN2710×1。2=681MP1。25580×1。25=604MP1.2式（3。9)Hlim2H2Hmin驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力[σH］［σH］=ZEZHZε2KT1u+1×bd12u2×2。84×2×1044+1×2120×1004式（3。10)=189。8×2.5×0.87×=141MPa〈604MPa計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。3。2。4齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù)Yε=0。25+0。75=0.25+0。75=0。6861.72ε齒間載荷分配系數(shù)KFKF=1/Yε=1/0.686=1.48式（3.11)b/h1=120/9=13.33則載荷系數(shù)KK=KAKVKFKFβKFβ=1。3=1.35×1。1×1.48×1.3=2.85715式(3。12)齒型系數(shù)YFa：查文獻(xiàn)[28］圖12.21得：YFa1=2。38YFa=22.09應(yīng)力修正系數(shù)Ysa：查文獻(xiàn)[28]圖12。22得：Ysa1=1.7Ysa2=1。85彎曲疲勞極限σFlim:查文獻(xiàn)[28]圖12。23c得σFlim1=600MPa，σFlim2=450MPa。查文獻(xiàn)[28]表12.14得彎曲最小安全系數(shù)SFlim1=1。6.應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL107≤NL≤109NL1=60ri∑nithi（i=1nTim）Tmax式(3。13)=60rn1th∑(i=1nTi8。87thi）Tmaxth=60×1×1000×7200×（18.78×0.2+0.58.78×0。5+0。28.78×0.3）=8。685×107原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確NL2=NL1/i=2。17125×107彎曲壽命系數(shù)YN1=0.98尺寸系數(shù):查文獻(xiàn)［28]圖12.25Yx=1.0。許用彎曲應(yīng)力［σF］［σF1]=[σF2]=YN2=0。99σFlim1YN1YxSFmin=600×0.98×1=367。5MPa1。6450×0。99×1=278。4MPa1。6σFlim2YN2YxSFmin=式（3.14）驗(yàn)算許用彎曲應(yīng)力［σF］2KT1σF1=YFa1YSa1Yεbd1m2×2。84×2×104×2.38×1.7×0。686120×100×4=6.568MPa<［σF1]YYσF2=σHFa2Sa2YFa1YSa1=1。85×2。091.7×2。38=6。277MPa<[σF2］=6.568×式（3.15)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算滿足。163。3第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算3。3.1材料的選擇大齒輪及小齒輪的材料選用滲碳鋼,熱處理為滲碳淬火。3.3.2確定尺寸計(jì)算初選模數(shù)m=3mm,轉(zhuǎn)動(dòng)比i=4。一般Z1=25，β=8到15度分度圓直徑:小齒輪大齒輪d1=mz14×30==124.23cosβcos15（β為分度圓螺旋角）。初選Z1=30，β=15度，則Z2=iZ1=4＊30=120。，取d1=125mm。d2=mz24×120==496。9cosβcos15b=d=1。2*125=150，取d2=500mm。取齒寬系數(shù)d=1。2則取大齒輪寬度b2=150,小齒輪寬度b1=155.齒頂高h(yuǎn)a1=ha×m=1×3=3ha2=（ha—ha）m=3。7齒根高h(yuǎn)f=（ha+c）m=(1+0。25）×3=3.75齒高h(yuǎn)1=ha1+hf=6。75h2=ha2+hf=7。453。3。3校核計(jì)算查文獻(xiàn)［28]表12.9得使用系數(shù)KA＝1。35。查文獻(xiàn)[28]圖12。9得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.1。查文獻(xiàn)［28]表12.10得齒間載荷分配系數(shù)Ka=400。2T12×6。5×104==1040Nd1125Ft=kAFt1.35×1040==9.36Nmmb15017ε=[1.883.2(=［1.883.2×（=1.68711+)]cosβZ1Z211+）］cos15301204ε41。687==0。8783311KH=2==1。32Zε0.8782bkHβ=A+B（)2+c×103bd1Zε=1502=1。17+0。16×(）+0。61×103×150125=1。49載荷系數(shù)K=KAKVKHKHβ=1。35×1。1×1.32×1。49=2.92查文獻(xiàn)[28］表12.12得彈性系數(shù)ZE＝189。8MPa。查文獻(xiàn)［28]圖12.16得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH＝2.45.查文獻(xiàn)［28]表12.14得接觸最小安全系數(shù)Shsim=1.25總工作時(shí)間Th=10×360×2=7200h。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.15得指數(shù)m=8。78。。NL1=60ri∑nithi（i=1nTim)Tmax=60rn1th∑（i=1nTi8.87thi)Tmaxth=60×1×1000×7200×（18。78×0.2+0。58.78×0.5+0。28.78×0。3）=8.685×107原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。NL2=NL1/i=2.17125＊107接觸壽命系數(shù)ZN：查文獻(xiàn)［31]圖12。18得NL1=1.18，NL2=1.25。許用接觸應(yīng)力[σH］［σH1］=[σH2］=σHlim1ZN1SHmin==710×1.18=670MP1.25580×1.25=580MP1.25σHlim2ZN2SHmin18驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力[σH][σH]=ZEZHZε2KT1u+1×bd12u2×2。84×2×1044+1×120×10024=189.8×2.5×0.87×=141MPa<604MPa計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適,齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。3。3.4齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù)Yε=0.25+0.75=0。25+0。75=0。6971.678ε式（3。16）齒間載荷分配系數(shù)KFKF=1/Yε=1/0.697=1。4347b/h=150/(2。25×25)=26。67則KFβ=1.38載荷系數(shù)KK=KAKVKFKFβ=1.35×1.1×1。4347×1。38=2.94式（3.17)齒型系數(shù)YFa查文獻(xiàn)[28]圖12.21得YFa1=2。5，YFa2=2.06。應(yīng)力修正系數(shù)Ysa:查文獻(xiàn)［28]圖12.22得Ysa1=1.63,Ysa2=1。97。彎曲疲勞極限σFlim：查文獻(xiàn)［28］圖12。23c得σFlim1=600MPa,σFlim2=450MPa。查文獻(xiàn)[28]表12.14得彎曲最小安全系數(shù)SFlim1=1。6查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12。15得指數(shù)m=49.91。。NL1=60ri∑nithi(i=1nnTiTmax)m式（3.18）=60rn1th∑（i=1TiTmax)8.87thith=60×1×1000×7200×（18。78×0。2+0。58。78×0.5+0。28。78×0。3)=8。685×107原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。NL2=NL1/i=2.17125×107彎曲壽命系數(shù)YNYN1=0.95,YN2=0。9719查文獻(xiàn)[28]圖12。25得尺寸系數(shù)Yx=1.0.許用彎曲應(yīng)力[σF][σ［σF1]=]=σFlim1YN1YxSFmin==600×0.98×1=367。5MPa1。6450×0.99×1=278.4MPa1。6式（3。19)σFlim2YN2YxSFmin=F2驗(yàn)算彎曲應(yīng)力[σF]σ=F12KT1YFa1YSa1Yεbd1m2×2.94×2×104×2.5×1。63×0.697120×100×4=4。45MPa〈[σF1］σF2=σHYFa2YSa2YFa1YSa12。06×2。091.972。5×1。63=5。57MPa<[σF2]=4。45×齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足.式（3.20)3。4軸瓦校核計(jì)算3.4.1大軸瓦校核計(jì)算取B/d=1,軸頸直徑d=100mm，則B=100mm。試取β=180度計(jì)算軸承壓強(qiáng)F〈5000NF5000P===5×105N/m2=0.5MPaBd0。1×0。1式（3.21）軸承速度V=πdn60×1000=5.24m/s式（3。22）式（3.23）PV值PV=0.5×5024=2062MPam/s1○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，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。2○潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法選擇，選擇潤(rùn)滑牌號(hào)，自定機(jī)械油AN32。設(shè)平均油溫t=50度.下油的運(yùn)動(dòng)粘度V=20mm2/s20下油的動(dòng)力粘度η=vp=20×106×900=0。018Pa。s潤(rùn)滑方法選擇k=pv3=0。5×5。243=8.49式（3。24)式(3.25）選擇針閥式注油油杯潤(rùn)滑。3○承載能力計(jì)算相對(duì)間隙=（0。61)×1034v=（0.61）×10345。24=0.0090。0015取=0。001軸轉(zhuǎn)速w=2πr/60=2π×1000/60=104。7rad/s式(3。26)式（3。27）索氏數(shù)F25000×0.001×0。001S0===0。26Bdηw0.1×0。1×0.018×104.7偏心率ε=0.244○層流校核半徑間隙式(3.28)δ=r=0.001×0。1/2=50×106m臨界雷洛數(shù)(Re)t=41。311=13060。001式（3。29）ρ=41。3式（3.30）軸承雷洛數(shù)Re=ρvδ900×5。24×0.00005==13。1〈13。6η0.018式(3。31)滿足層流條件5○流量計(jì)算流量系數(shù)qv=0。075軸承潤(rùn)滑油的體積流量qv=d3wqv=0。001×0.13×104。7×0。075=7.8×106m3/s式（3.32)功耗計(jì)算摩擦特性系數(shù)=2。421摩擦系數(shù)==2.4×0.001=0。0024摩擦功耗p=Fv=0。0024×5000×5.24=62。88w油溫升t=2cpρdπαbqv+Bv2.4×0.5×1062×1。8×10×1×0。075+6p=π80=3.80.001×5.24式（3。33）進(jìn)油溫度t1=tmt3.8=50=48.122t3。8=50+=51。922出油溫度t2=tm+均符合要求。6○安全度計(jì)算最小油膜厚度hmin=d0。1(1ε)=×0.001×（10。69)22=15.5×106式（3.34）軸頸表面粗糙度，由加工方法精磨得R21=1。6.軸瓦表面粗糙度，由加工方法精車得R22=3。2。安全度S=hmin15。5×106==3.23〉2(R21+R22)×106(1.6+3.2）×106式（3。35)3。4.2小軸瓦校核計(jì)算取B/d=1，軸頸直徑d=89mm，則B=89mm。試取β=180度計(jì)算軸承壓強(qiáng)F<5000NF5000P===6。312×105N/m2=0.63MPaBd0.089×0。089V=軸承速度πdn60×100022=4.66m/sPV值PV=0.5×4660=2330MPam/s1○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。2○潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法選擇選擇潤(rùn)滑牌號(hào)，自定機(jī)械油AN32。設(shè)平均油溫t=50度。下油的運(yùn)動(dòng)粘度下油的動(dòng)力粘度V=20mm2/sη=vp=20×106×900=0.018Pa.s潤(rùn)滑方法選擇k=pv3=0。63×4。663=7.93選擇針閥式注油油杯潤(rùn)滑。3○承載能力計(jì)算相對(duì)間隙=(0。61）×1034v=(0。61)×10344。66=0.0090。0013取=0。001軸轉(zhuǎn)速w=2πr/60=2π*1000/60=104.7rad/s索氏數(shù)S0=偏心率ε=0。244○層流校核半徑間隙F25000×0。001×0。001==0.335Bdηw0。089×0.089×0。018×104。7δ=r=0.001×0.089/2=44.5×106m臨界雷洛數(shù)（Re）t=41。31=41.31=13060。001ρ軸承雷洛數(shù)Re=ρvδ900×4.66×0。0000455==12。8〈13。6η0.018滿足層流條件23流量計(jì)算流量系數(shù)qv=0。075軸承潤(rùn)滑油的體積流量qv=d3wqv=0.001×0.0893×104.7×0.075=7.4*106m3/s5○功耗計(jì)算摩擦特性系數(shù)摩擦系數(shù)=2。4==2.4×0.001=0。0024摩擦功耗p=Fv=0。0024×5000×4.66=55。92w油溫升t=2cpρdπαbqv+Bv2。4×0。5×1062×1.8×10×1×0.075+6p=π80=3.90.001×4。66進(jìn)油溫度t1=tmt3。9=50=48.0522t3。9=50+=51.9522出油溫度t2=tm+均符合要求6○安全度計(jì)算最小油膜厚度d0.089（1ε)=×0.001×(10.69)22=14×106軸頸表面粗糙度，由加工方法精磨得R21=1.6。hmin=軸瓦表面粗糙度,由加工方法精車得R22=3.2。安全度S=hmin14×106==2。92〉2（R21+R22)×106(1。6+3.2)×106243.5鍵聯(lián)接計(jì)算3。5。1主軸與大齒輪的鍵聯(lián)接選用普通圓頭鍵聯(lián)接。取直徑d=100mm則鍵的截面尺寸為：b=20mm,高h(yuǎn)=12mm,鍵長(zhǎng)L=120mm。鍵的接觸長(zhǎng)度L1=l—b=120-20=100鍵的材料選用45鋼，則[σP］=80MPa聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩11T=hl1d［σP］=×12×100×100×80=2400Nm>2100Nm44所以滿足要求。式(3。36)3。5。2軸2與齒圈的鍵聯(lián)接選用普通圓頭鍵聯(lián)接。取真徑d=89mm，則鍵的截面尺寸為：b=12mm，高h(yuǎn)=10mm，鍵長(zhǎng)l=92mm。鍵的接觸長(zhǎng)度L1=l-b=92-12=80鍵的材料選用45鋼，則[σP］=80MPa聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩11T=hl1d[σP]=×10×80×89×80=1424Nm>1200Nm44所以滿足要求。式（3.37)3.5。3步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸與小齒輪1的聯(lián)接選用花鍵聯(lián)接.材料選用45鋼，齒面經(jīng)過(guò)熱處理則.[σP］=80MPaZ=20,h=5mm,l1=80mmrm=12mm聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩T=kzhl1rm[σP］=0。7×20×5×80×12×80=6272Nm>1200Nm所以滿足要求.式(3.38）3.5。4步進(jìn)電機(jī)2的輸出軸與小齒輪2的聯(lián)接選用花鍵聯(lián)接。材料選用45鋼，齒面經(jīng)過(guò)熱處理。[σP］=80MPaZ=20，h=5mm,l1=100mmrm=12mm聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩25T=kzhl1rm［σP］=0。7×20×5×100×12×80=6720Nm〉2000Nm所以滿足要求.式(3。39)3。6抗風(fēng)性分析3。6.1底座上的螺釘校核危險(xiǎn)截面面積Ac=π4(d1H2）=1045mm26式(3.40)螺釘應(yīng)力副σa=Fa=9000NAc式（3.41)選擇螺釘?shù)男阅艿燃?jí)5.6級(jí)則σB=5×100=500MPaσs=6×螺釘疲勞極限σB10=6×500=300MPa10式(3.42)式（3.43)σ1=0.32σB=0。32×500=160MPa極限應(yīng)力幅σalim=許用應(yīng)力幅εkmkakσσ1=0.62×1×1。5×160=43.1MPa3。45式（3.