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（优秀毕业全套设计）自动跟踪太阳智能型太阳能系统设计

水平准直仪将底面调节到与地面保持水平，使仪器的高度角零点处于地面水平面内。光电跟踪传统的光电跟踪是采用级传感器跟踪方式，这种跟踪系统，原则上由三大部件组成位置检测器控制组件跟踪头。其跟踪系统框图如图所示。位置检测器主要由性能经过挑选的光敏传感器组成，如四象限光电池光敏电阻等。控制组件主要接受从位置检测器来的微弱信号，经放大后送到跟踪头，跟踪头实为跟踪装置的执行元件。图跟踪系统框图下面对年应用光学杂志介绍的种五象限法太阳跟踪仪做简单介绍，下图为五象限光电转换器原理。在半径为的大圆内有个半径为的小圆，将大圆与小圆之间的圆环分成四个象限。每象限的分界线与轴均成度，小圆为第像限。图五象限光电转换器原理在上述象限中为跟踪定位测向象限，象限为主测象限。将片面积性能参数相同的光电池安装在所设计的个象限内，当阳光照射到片光电池上时必然产生光电流，光电流强度与光强成正比。为了测量准确，在光电池前放置可调光学镜筒，将个凸透镜放在镜筒前，透镜安放在镜筒的最外沿，如图所示。当光线经过透镜照到镜筒底部的片光电池上时，调节筒的长度，使光斑正好完全覆盖片光电池。当太阳光与光轴成角度时，光线经过透镜照射到片光电池上形成的光斑必然发生偏移，如图所示。阴影部分为光线照到的部分，此时有的光电池不能被光斑完全覆盖，因此各光电池产生的光电流不尽相同，将光电流差经过系列处理后输入到跟踪头，驱动电机动作,调节跟踪装置,直到个象限光电池输出的光电流相等，此时太阳光线与透镜光轴平行，驱动电机无动作。为了使测量跟踪装置更安全可靠，该装置采用象限主测光电池进行光强测量和判断，使装置在夜晚停止工作。将第象限的电压与外来控制电压进行比较，可选择合适的控制测量跟踪装置的工作状态，在夜晚时，装置停止工作在有太阳光时，装置正常工作。图镜筒结构图光线与光轴不垂直时理论上，镜筒越长，光电池的灵敏度愈高，但是镜筒长度和透镜的参数也有关系，不可能无限制增长，通常镜筒长度，以取为宜。系统的位置精度，基本决定于传感器的精度，因此能够比较容易实现跟踪装置具有较高的精确度，光电池只要能捕捉到透镜聚焦的光斑就可以跟踪太阳，且结构设计较为简单。但当长时间出现云遮后或早晨太阳刚升起时,太阳光线与透镜光轴的夹角超过定的角度范围，由于镜筒结构的限制，透镜聚焦的光斑无法被光电池捕捉到这时跟踪装置便无法跟踪太阳，甚至引起执行机构的误动作。因而该种跟踪装置只能在定的角度范围内实现高精度跟踪，其跟踪范围跟镜筒结构有关。视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合由上述讨论可知，开环的程序跟踪存在许多局限性，主要是在开始运行前需要精确定位，出现误差后不能自动调整等。因此使用程序跟踪方法时，需要定期的人为调整跟踪装置的方向。而传感器跟踪也存在响应慢精度差稳定性差些情况下出现错误跟踪等缺点。特别是多云天气会试图跟踪云层边缘的亮点，电机往复运行，造成了能源的浪费和部件的额外磨损。如果两者结合，各取其长处，可以获得较满意的跟踪结果。在视日运动轨迹跟踪的基础上加两个高精度角度传感器。当跟踪装置开始运行时，用两片高精度角度传感器初始定位，在运行当中，以程序控制为主，角度传感器瞬时测量作反馈，对程序进行累积误差修正。这样能在任何气候条件下使聚光器得到稳定而可靠的跟踪控制。这种跟踪方案跟踪精度高，工作过程稳定，应用于目前许多大型太阳能发电装置。但计算过程十分复杂，高精度角度传感器成本也很高，对于需要降低成本的小型太阳能利用装置来讲，该种跟踪方式并不十分适用。本设计的跟踪方案光敏电阻光强比较法。本设计的光敏器件选为光敏电阻。利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，将两个完全相同的光敏电阻分别放置于块电池板东西方向边沿处的下方。如果太阳光垂直照射太阳能电池板时，两个光敏电阻接收到的光强度相同，所以它们的阻值相同，此时电动机不转动。当太阳光方向与电池板垂直方向有夹角时，接收光强多的光敏电阻阻值减少，驱动电动机转动，直至两个光敏电阻上的光照强度相同，称为光敏电阻光强比较法。机械设计部分.太阳能自动跟踪系统机械设计方案图自动跟踪系统机械设计方案机构结构步进电机固定在支架上，步进电机的输出轴连接小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合。齿轮连接着主轴上，主轴安装在支架上主轴相对于支架可以转动，步进电机安装在主轴前端的块板上，步进电机的输出轴连接小齿轮，小齿轮与齿圈啮合，齿圈连接着太阳能板，转动架安装在主轴上。机构实现自动跟踪的原理当太阳光线发生偏离时。控制部分发出控制信号驱动步进电机带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮和主轴转动同时控制信号驱动步进电机带动小齿轮，小齿轮带动齿圈和太阳能板转动，通过步进电机步进电机的共同工作实现对太阳方位角和高度角的跟踪。.第齿轮转动计算材料选择齿圈及齿轮的材料选用渗碳钢，热处理为渗碳淬火。尺寸计算初选模数,中心距，转动比。般齿轮齿数，分度圆螺旋角到度。初选齿轮齿数，分度圆螺旋角度，则齿轮齿数。分度圆直径小齿轮直径，取。大齿轮直径，取。式.取齿宽系数则取大齿轮宽度,小齿轮宽度。齿顶高式.齿根高式.齿高式.校核计算查文献表.得使用系数.。查文献图.得动载系数.。查文献表.得齿间载荷分配系数。式.式中圆周力端面重合度重合度系数。载荷系数式.查文献表.得弹性系数.。查文献图.得节点区域系数.。查文献表.得接触最小安全系数为.。总工作时间。应力循环次数式.原估计应力循环次数正确。式.接触寿命系数查文献图.得.，.。许用接触应力式.验算许用接触应力式.计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数齿间载荷分配系数式.则齿向载荷分布系数.载荷系数式.齿型系数查文献图.得应力修正系数查文献图.得弯曲疲劳极限查文献图.得,。查文献表.得弯曲最小安全系数.。应力循环次数式.原估计应力循环次数正确。弯曲寿命系数尺寸系数查文献图。许用弯曲应力式.验算许用弯曲应力式.齿根弯曲疲劳强度验算满足。.第二齿轮转动计算材料选择大齿轮及小齿轮的材料选用渗碳钢，热处理为渗碳淬火。尺寸计算初选模数,转动比。般，到度为分度圆螺旋角。初选，度，则。分度圆直径小齿轮，取。大齿轮，取。取齿宽系数则取大齿轮宽度,小齿轮宽度。齿顶高齿根高齿高校核计算查文献表.得使用系数.。查文献图.得动载系数.。查文献表.得齿间载荷分配系数。载荷系数查文献表.得弹性系数.。查文献图.得节点区域系数.。查文献表.得接触最小安全系数。总工作时间。查机械设计表.得指数.。原估计应力循环次数正确。接触寿命系数查文献图.得.,.。许用接触应力验算许用接触应力计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数式.齿间载荷分配系数则齿向载荷分步系数.载荷系数式.齿型系数查文献图.得.,.。应力修正系数查文献图.得.,.。弯曲疲劳极限查文献图.得,。查文献表.得弯曲最小安全系数。查机械设计表.得指数.。式.原估计应力循环次数正确。弯曲寿命系数.,.查文献图.得尺寸系数.。许用弯曲应力式.验算弯曲应力式.齿根弯曲疲劳强度满足。.轴瓦校核计算大轴瓦校核计算取,轴颈直径,则有效宽度。试取度计算轴承压强式.轴承速度式.值式.轴承材料选最大许用值，最高工作温度，最高轴颈硬度，抗咬合性，顺应性嵌藏性，耐蚀性，耐疲劳性。润滑剂和润滑方法选择，选择润滑牌号，自定机械油。设平均油温度。下油的运动粘度下油的动力粘度式.润滑方法选择式.选择针阀式注油油杯润滑。承载能力计算相对间隙式.取轴转速式.索氏数式.偏心率层流校核半径间隙式.临界雷洛数式.轴承雷洛数式.满足层流条件流量计算流量系数.轴承润滑油的体积流量式.功耗计算摩擦特性系数摩擦系数摩擦功耗油温升式.进油温度出油温度均符合要求。安全度计算最小油膜厚度式.轴颈表面粗糙度，由加工方法精磨得.。轴瓦表面粗糙度，由加工方法精车得.。安全度式.小轴瓦校核计算取,轴颈直径,则有效宽度。试取度计算轴承压强轴承速度值轴承材料选最大许用值，最高工作温度度，最高轴颈硬度，抗咬合性，顺应性嵌藏性，耐蚀性，耐疲劳性。润滑剂和润滑方法选择选择润滑牌号，自定机械油。设平均油温度。下油的运动粘度下油的动力粘度润滑方法选择选择针阀式注油油杯润滑。承载能力计算相对间隙取轴转速索氏数偏心率层流校核