机械5

目录 摘要II Abstract III 第一章绪论1 1.1研究背景及意义1 1.2国内外研究及发展现状2 第二章总体方案设计4 2.1设计要求4 2.2方案设计4 2.2.1方位角回转结构方案4 2.2.2俯仰角调节结构方案4 2.2.3总体方案确定5 2.3结构原理分析6 第三章方位角回转结构设计7 3.1总体参数选择7 3.2步进电机的选择7 3.2.1电机轴的转动惯量7 3.2.2电机扭矩计算7 3.3齿轮齿圈传动设计8 3.3.1选精度等级、材料和齿数8 3.3.2按齿面接触疲劳强度设计9 3.3.3按齿根弯曲强度设计11 3.3.4几何尺寸计算12 3.4回转支承设计13 第四章俯仰角调节结构设计14 4.1总体参数选择14 4.2步进电机选择14 4.2.1电机轴的转动惯量14 4.2.2电机扭矩计算14 4.3同步带传动设计15 4.3.1同步带传动设计计算15 4.3.2同步带选定18 4.3.3同步带轮的设计19 4.4齿轮齿条设计20 4.4.1齿轮齿条的材料选择20 4.4.2齿轮齿条的设计与校核21 4.5轴及键的设计25 4.5.1尺寸与结构设计计算25 4.5.2强度校核计算26 4.5.3键的校核28 4.6滑杆与摇块的设计28 总结29 参考文献30 致谢31 摘要 本课题要求设计双轴高度角—方位角式太阳跟踪装置的机械结构，即方位角回转结构、俯仰角调节结构。本次设计的太阳能跟踪装置主要部件有：方位角回转结构，俯仰角调节结构；辅助部件有：太阳能光伏板板托，连接机架。 本文首先根据课题所给的技术参数提出太阳能跟踪装置结构方案，并对方案进行分析。接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了太阳能跟踪装置装配图及主要零部件图。 通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。 关键词：太阳能，跟踪装置，方位角回转，俯仰角调节 Abstract This paper desig
ned biaxial elevatio
n - azimuth solar tracki
ng device mecha
nical structure, that structure azimuth rotatio
n, pitch a
ngle adjustme
nt structure. The mai
n compo
ne
nts of solar tracki
ng device of this desig
n are: azimuth rotatio
n structure, the pitch a
ngle adjustme
nt structure; auxiliary compo
ne
nts are: solar photovoltaic plate board tray, co
n
nected to the rack. This paper proposed a solar tracki
ng device structure of the program accordi
ng to the tech
nical parameters of the give
n topic, a
nd program a
nalysis. Next, the mai
n tech
nical parameters were calculated choice; the
n, for the mai
n compo
ne
nts were desig
ned a
nd verificatio
n; a
nd fi
nally, through the AutoCAD drawi
ng software to draw a solar tracki
ng device assembly drawi
ngs a
nd the mai
n parts diagram. Through this desig
n, the co
nsolidatio
n of the u
niversity is expertise, such as: mecha
nical pri
nciples, mecha
nical desig
n, mecha
nics of materials, tolera
nces a
nd i
ntercha
ngeability theory, mecha
nical drawi
ng, etc; mastered the desig
n method of ge
neral machi
nery products a
nd be able to skillfully use AutoCAD drawi
ng software for the future work of great sig
nifica
nce i
n life. Keywords: Solar,Tracki
ng device, Azimuth rotatio
n, Pitch a
ngle adjustme
nt 第一章绪论 1.1研究背景及意义 随着煤炭、石油等不可再生的矿物质能源的日益枯竭以及因其使用带来的巨大的环境压力越来越严峻，大力开拓新能源与可再生能源如核能、风能、太阳能等的实际应用成为人类解决能源紧张和保护生态环境的重要战略选择。而能源问题将更为突出，主要有以下几个方面： 能源短缺。世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需要。从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。 环境污染。由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空，使大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量;局部地区形成酸雨，严重污染水土。 温室效应化石能源的利用产生大量的温室气体而导致温室效应，引起全球气候变化。这一问题已提到全球的议事日程，有关国际组织已召开多次会议，限制各国CO2等温室气体的排放量。因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。 而太阳能作为新能源的重要组成部分，具有以下几个特点： 恻堵量的“无限性”。太阳每秒钟放射的能量大约是1. 68×1023kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1. 892×1013千亿t，是目前世界主要能源探明储量的一万倍。相对于常规能源的有限性，太阳能具有储量的“无限性”，取之不尽，用之不竭。 存在的普遍性。相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。 使用的清洁性。太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发利用时几乎不产生任何污染。 使用的经济性。可以从两个方面看太阳能利用的经济性。一是太阳能取之不尽，用之不竭，而且在接收太阳能时不征收任何“税”，可以随地取用;二是在目前的技术发展水平下，太阳能利用不仅可能而且可行。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。 我国的太阳能资源比较丰富,从其分布来看,西部地区的太阳能年辐射总量均在5 400 MJ/ ( m2 . a)以上,地区更是达到了6 700 MJ/ (m2 . a) ,开发太阳能对于西部的发展有着重要的现实意义。利用太阳能的关键是提高太阳能电池的转换效率,目前一般情况下仍是采用太阳能电池板固定朝南安装的方式对太阳能进行采集,也有利用太阳的运动规律采用定时的方法对太阳进行跟踪,但这些方法均没有充分利用太阳能资源,转换效率较低,成本高。作者所设计的太阳能自动跟踪装置,能使太阳能电池板始终保持与太阳光垂直,保持最大的转换效率,具有跟踪精度高、少维护等优点,具有很好的实用价值。 1.2国内外研究及发展现状