二維跟蹤太陽光伏發(fā)電裝置設計雙搖桿式

單位代碼 0 2 學 號 080105507 分 類 號 TH6 密 級 畢 業(yè) 設 計 說 明 書二維跟蹤光伏發(fā)電裝置設計（雙搖桿式）院 （ 系 ） 名 稱 工 學 院 機 械 系專 業(yè) 名 稱 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化學 生 姓 名 畢 凱指 導 教 師 李 安 生2012 年 5 月 15 日黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁I二維跟蹤太陽光伏發(fā)電裝置設計（雙搖桿式）摘要在太陽能產(chǎn)業(yè)上，二維跟蹤裝置有著獨到的作用，本文主要針對太陽能產(chǎn)業(yè)太陽能電池板的太陽能追蹤設計了二維跟蹤裝置，實現(xiàn)跟蹤的自動化。增加了太陽能利用率。該太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置實現(xiàn)了自動追蹤、復位等功能并實現(xiàn)了高效率太陽能轉(zhuǎn)化的目的。為了現(xiàn)實這些動作，采用部件設計，分別實現(xiàn)這些動作?？刂葡到y(tǒng)把各個部件的獨立運動協(xié)調(diào)起來，形成了一個有規(guī)則運動系統(tǒng)。各個部件的聯(lián)接，先造出一個合格的機械本體，把各個部件安裝在機械本體上，形成一個機器。關(guān)鍵詞： 太陽能；接近開關(guān)；步進電機。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁II2 dimensions trail installation design Author: Tutor: Abstract In the estate of sun energy , 2 dimensions trail installation have original role, this paper tracks mainly according to the sun energy of the industrial cell panel of sun energy of sun energy, have designed 2 dimensions to trail installation, realize the automation that trailed. Have increased the utilization rate of sun energy. It is tracked voluntarily that this sun energy is industrial to produce 2 dimensions to trail installation to realize , the functions such as reset the purpose that has realized the efficient transformation of sun energy. For these realistic movements, with parts, design and difference realize these movements. Control system coordinates the independent sport of every parts , have formed one have regular sport system. The coupling of every parts makes a acceptable mechanical body first, install every parts in mechanical body on, form a machine. Keywords: Sun energy; Is close to switch; Walk into generator. 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁III目錄1 緒論 .12 總體方案設計 .52.1 總體設計的思路 .52.2 總體設計方案的采用 .53 傳動機構(gòu)設計 .83.1 電機的計算與選型 .83.2 減速齒輪的設計計算 .153.3 接近開關(guān)的選型 .183.4 電池組板框架結(jié)構(gòu)設計 .213.5 俯仰角的跟蹤 .224 二維跟蹤裝置構(gòu)主要零部件的校核 .234.1 軸承的選取及校核 .234.1.1 軸承的軸向固定 .234.1.2 軸承組合的調(diào)整 .244.1.3 軸承的潤滑和密封 .244.1.4 軸上零件的周向定位 .244.2 軸的設計及校核 .264.3 齒輪的校核 .29結(jié)論 .32致謝 .33參考文獻 .34黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁11 緒論太陽能（Solar Energy） ，一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發(fā)展。太陽能的利用有被動式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等等。太陽能能源是來自地球外部天體的能源（主要是太陽能）人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成化學能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的。它們實質(zhì)上是由古代生物固定下來的太陽能。此外，水能、風能、等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的。 地球本身蘊藏的能量 通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應有關(guān)的能源。 原子核反應有關(guān)的能源正是核能。原子核的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時能釋放出大量的能量，稱為原子核能，簡稱核能，俗稱原子能。它則來自于地殼中儲存的鈾、钚等發(fā)生裂變反應時的核裂變能資源，以及海洋中貯藏的氘、氚、鋰等發(fā)生聚變反應時的核聚變能資源。這些物質(zhì)在發(fā)生原子核反應時釋放出能量。目前核能最大的用途是發(fā)電。此外，還可以用作其它類型的動力源、熱源等。 全世界的潮汐能折合成煤約為每年 30 億噸，而實際可用的只是淺海區(qū)那一部分，每年約可折合為 6000 萬噸煤。 太陽能利用基本方式可以分為如下 4 大類。 太陽能是氫原子核在超高溫時聚變釋放的巨大能量，太陽能是人類能源的寶庫，如化石能源、地球上的風能、生物質(zhì)能都來源于太陽。太陽能的利用 間接利用太陽能：化石能源（光能-化學能）生物質(zhì)能（光能-化學能）黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁2直接利用太陽能：集熱器（有平板型集熱器、聚光式集熱器） （光能-內(nèi)能）太陽能電池：（光能- 電能）一般應用在人造衛(wèi)星、宇宙飛船、打火機、手表等方面。 中材聯(lián)建建材技術(shù)研究中心是中國民用太陽能發(fā)電的首家科研單位，該單位已經(jīng)掌握了太陽能發(fā)電的核心技術(shù)，愛迪陽光萬用太陽能是其最新研發(fā)的節(jié)能型產(chǎn)品。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計表面，太陽能的利用還不是很普及，利用太陽能發(fā)電還存在成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問題，但是太陽能電池在為人造衛(wèi)星提供能源方面得到了應用。太陽能是太陽內(nèi)部或者表面的黑子連續(xù)不斷的核聚變反應過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度為 1369w/。地球赤道的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達 173000TW。在海平面上的標準峰值強度為 1kw/m2，地球表面某一點 24h 的年平均輻射強度為 0.20kw/，相當于有102000TW 的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地熱能資源除外） ，雖然太陽能資源總量相當于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發(fā)利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。 盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的二十二億分之一，但已高達 173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于 500 萬噸煤，每秒照射到地球的能量則為 49940000000 焦。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉(zhuǎn)換。 太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁3太陽能分類太陽能光伏光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導體物料（例如硅）制成的固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表以及計算機提供能源，較復雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明，并入電網(wǎng)供電。光伏板 組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電能。近年，天臺及建筑物表面均可使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統(tǒng)。 據(jù)調(diào)研顯示由于產(chǎn)能過剩導致全球 5 大制造商利潤縮水，2012 年光伏組件安裝量將有所減少，這是 10 余年來首次出現(xiàn)下降。據(jù)彭博 6 位分析師的平均預測全球家庭與商業(yè)機構(gòu)將安裝 24.8GW 的光伏組件。這相當于約 20 座核反應堆的發(fā)電量，但與去年新增 27.7GW 的光伏裝機量相比下降 10%。據(jù)彭博新能源財經(jīng)估計，自 1999 年以來年均安裝量已增長 61%。 據(jù)彭博新能源財經(jīng)預計，今年光伏組件產(chǎn)能將躍居 38GW，比需求量平均預測高出 53 個百分點。這家位于倫敦的研究機構(gòu)預計今年安裝量將下滑至 24.6GW。 產(chǎn)能過剩使最大的光伏制造商擁有高達 30%利潤率的日子消失殆盡。天合光能 2月 23 日表示其 2011 年四季度毛利率為 7.1%，較一年前下跌 31%。尚德也表示其四季度毛利率已從 17%跌至 9.9%。 今年中國光伏裝機量有望實現(xiàn)翻番，并消化富余產(chǎn)量。尚德與天合光能 1 月表示，今年中國將新增 4 至 5GW 的裝機量，而 2011 年為 2.2GW。 中國第三大組件制造商天合光能預計今年出貨量將增至 2.1GW，漲幅達 39%。英利綠色能源控股有限公司預計今年出貨量將高達 2.5GW，較 2011 年增長 56%。尚德電力昨日表示，出貨量可能將達到 2.5GW，漲幅達 19%。 太陽熱能現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當?shù)目萍紒硎占柲芡猓ㄖ镆嗫衫锰柕墓夂蜔崮?，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁4本畢業(yè)設計課題的主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、專業(yè)知識和專業(yè)基本技能分析和解決實際問題，訓練初步工程設計的能力。根據(jù)機械設計、制造及其自動化專業(yè)的特點，著重地培養(yǎng)以下幾方面能力：1調(diào)查研究、中外文獻檢索、閱讀與翻譯的能力；2綜合運用基礎理論、專業(yè)理論和知識分析解決實際問題的能力；3查閱和使用專業(yè)設計手冊的能力；4設計、計算與繪圖的能力，包括使用計算機進行繪圖的能力；5撰寫設計說明書（論文）的能力。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁52 總體方案設計2.1 總體設計的思路在確定太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置設計方案前，必須對太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置設計基本步驟及其基本原則，使設計的方案更合理設計太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置大體上可分為兩個階段：一、系統(tǒng)分析階段1、根據(jù)系統(tǒng)的目標，明確所采用太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置的目的和任務。2、分析太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置所在系統(tǒng)的工作環(huán)境。3、根據(jù)太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置的工作要求，確定太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置的基本功能和方案。如太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置的自由度、所能承載的重量、容許的運動范圍、以及對溫度、震動等環(huán)境的適應性。二、技術(shù)設計階段1、根據(jù)系統(tǒng)的要求選擇太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)形式2、擬訂太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置的作業(yè)方式。3、確定驅(qū)動系統(tǒng)的類型。4、計算動力元件的功率及校核受力件的承載能力。5、選擇個部件的具體集體夠，進行太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置總裝圖的設計。6、繪制太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置的零件圖，并確定尺寸。2.2 總體設計方案的采用在太陽能產(chǎn)業(yè)上，二維跟蹤裝置有著獨到的作用，本文主要針對太陽能產(chǎn)業(yè)太陽能電池板的太陽能追蹤設計了二維跟蹤裝置，實現(xiàn)跟蹤的自動化。增加了太陽能利用率。該太陽能產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)二維跟蹤裝置實現(xiàn)了自動追蹤、復位等功能并實現(xiàn)了高效率太陽能轉(zhuǎn)化的目的。為了現(xiàn)實這些動作，采用部件設計，分別實現(xiàn)這些動作?？刂葡到y(tǒng)黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 頁6把各個部件的獨立運動協(xié)調(diào)起來，形成了一個有規(guī)則運動系統(tǒng)。各個部件的聯(lián)接，先造出一個合格的機械本體，把各個部件安裝在機械本體上，形成一個機器。項目分析方案如下：由于設計目標是太陽能光線垂直度大于 80