太陽能自動跟蹤系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 式()齒根彎曲疲勞強度驗算滿足。大齒輪及小齒輪的材料選用滲碳鋼，熱處理為滲碳淬火。初選模數(shù)m=3mm,轉(zhuǎn)動比i=4。一般Z1=25，=8到15度 （為分度圓螺旋角）。初選Z1=30，=15度，則Z2=iZ1=4*30=120。分度圓直徑：小齒輪 ， 取d1=125mm。大齒輪 ， 取d2=500mm。取齒寬系數(shù)=b==125=150則取大齒輪寬度b2=150,小齒輪寬度b1=155。齒頂高 齒根高齒高查文獻[28]＝。　　 查文獻[28]= 。 查文獻[28] =400 。 載荷系數(shù) 查文獻[28]＝。查文獻[28]＝。查文獻[28]。 總工作時間Th=103602=7200h。查《機械設計》= 。 原估計應力循環(huán)次數(shù)正確。接觸壽命系數(shù)ZN:查文獻[31] = , = 。 許用接觸應力驗算許用接觸應力計算結(jié)果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。 齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù) 式()齒間載荷分配系數(shù)則齒向載荷分步系數(shù)=載荷系數(shù)K 式()齒型系數(shù)YFa：查文獻[28] =,YFa2= 。 應力修正系數(shù)Ysa:查文獻[28]=,Ysa2= 。 彎曲疲勞極限:查文獻[28] 得=600MPa,=450MPa 。 查文獻[28] 。 查《機械設計》= 。 式（） 原估計應力循環(huán)次數(shù)正確。彎曲壽命系數(shù) = , =查文獻[28] =。許用彎曲應力 式 ()驗算彎曲應力 式()齒根彎曲疲勞強度滿足。取B/d=1,軸頸直徑d=100mm,則有效寬度B=100mm。試取=180度計算軸承壓強 式()軸承速度 式()PV值 式()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，順應性/嵌藏性5，耐蝕性1，耐疲勞性1。潤滑劑和潤滑方法選擇，選擇潤滑牌號，自定機械油AN32。設平均油溫t=50 度。下油的運動粘度V=20 /s下油的動力粘度 式()潤滑方法選擇 式()選擇針閥式注油油杯潤滑。承載能力計算相對間隙 式()取軸轉(zhuǎn)速 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算流量系數(shù) v=軸承潤滑油的體積流量 式()功耗計算 摩擦特性系數(shù) 摩擦系數(shù)摩擦功耗油溫升 式()進油溫度 出油溫度均符合要求。安全度計算最小油膜厚度 式()軸頸表面粗糙度，由加工方法精磨得=。軸瓦表面粗糙度，由加工方法精車得=。安全度 式()取B/d=1,軸頸直徑 d=89mm,則有效寬度B=89mm。試取=180度計算軸承壓強 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，順應性/嵌藏性5，耐蝕性1，耐疲勞性1。潤滑劑和潤滑方法選擇選擇潤滑牌號，自定機械油AN32。設平均油溫t=50 度。下油的運動粘度 V=20 /s下油的動力粘度潤滑方法選擇選擇針閥式注油油杯潤滑。承載能力計算相對間隙取軸轉(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算流量系數(shù) v=軸承潤滑油的體積流量功耗計算摩擦特性系數(shù) 摩擦系數(shù)摩擦功耗油溫升進油溫度 出油溫度均符合要求安全度計算最小油膜厚度軸頸表面粗糙度，由加工方法精磨得=。軸瓦表面粗糙度，由加工方法精車得=。安全度選用普通圓頭鍵聯(lián)接。取直徑d=100mm 則鍵的截面尺寸為：b=20mm,高h=12mm,鍵長L=120mm。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。 小軸與齒圈的鍵聯(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=10mm,鍵長l=92mm。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。 步進電機1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)過熱處理則。 聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 式()所以滿足要求。 步進電機2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)過熱處理。聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 式()所以滿足要求。危險截面面積 式()螺釘應力副 式() 則 式()螺釘疲勞極限 式()極限應力幅 式()許用應力幅 所以螺釘強度滿足條件。判斷危險截面主軸端面往下170mm處材料選用45鋼調(diào)質(zhì) 。對稱循環(huán)疲勞極限 式 () 式()脈動循環(huán)疲勞極限 式()等效系數(shù) 式()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 式()軸強度滿足要求。4自動跟蹤系統(tǒng)設計本系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器、步進電機、89C51系列單片機以及相應的外圍電路等。太陽能電池板有兩個自由度。控制機構(gòu)將分別對水平方向與垂直方向進行調(diào)整。單片機加電復位后，垂直方向?qū)⑻幱谛D(zhuǎn)狀態(tài)，單片機將對采樣進來的電壓信號進行判斷，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，一旦電壓減小，單片機將立即發(fā)出信號，讓電機反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電池板對太陽的跟蹤。傳感器光電轉(zhuǎn)換步進電機驅(qū)動器單片機電源圖41系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)光電轉(zhuǎn)換器接收太陽光，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，單片機根據(jù)采集來的信號進行分析比較，得出結(jié)果最終控制步進電動機的轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)向來達到太陽能電池面板始終垂直于入射光線，從而達到最高效率的利用太陽能。本設計的光敏器件選為光敏電阻。利用光敏電阻在光照時阻值發(fā)生變化的原理，將兩個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。如果太陽光垂直照射太陽能電池板時，兩個光敏電阻接收到的光強度相同，所以它們的阻值相同，此時電動機不轉(zhuǎn)動。當太陽光方向與電池板垂直方向有夾角時，接收光強多的光敏電阻阻值減少，驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，直至兩個光敏電阻上的光照強度相同，稱為光敏電阻光強比較法。其優(yōu)點在于控制較精確且電路比較容易實現(xiàn)。下圖中光電轉(zhuǎn)換電路是其中的一組，另一組電路與此相同。當陽光正對太陽能板時，光敏電阻RR2都是高電阻， A、B兩點電壓相等。四運放LM124的輸出的電壓相同，單片機收到的信號差為零，所以單片機不控制電動機轉(zhuǎn)動。若陽光發(fā)生傾斜，使Rl被陽光射中呈低電阻，則A點電位比B點高。運算放大器U2A的作用是一個電壓跟隨器，起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用，保持采樣信號的穩(wěn)定。U3A是減法器，其輸出為A與B的電壓差值。因為A與B的電壓差值可正可負，而單片機的輸入端不能為負的電壓值，所以U3A正的輸入端接了個偏置電壓電路，使U3的輸出始終為正值。圖42光電轉(zhuǎn)換