二维跟踪太阳光伏发电装置设计双摇杆式

单位代码 0 2 学 号 080105507 分 类 号 TH6 密 级 毕 业 设 计 说 明 书二维跟踪光伏发电装置设计（双摇杆式）院 （ 系 ） 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 毕 凯指 导 教 师 李 安 生2012 年 5 月 15 日黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页I二维跟踪太阳光伏发电装置设计（双摇杆式）摘要在太阳能产业上，二维跟踪装置有着独到的作用，本文主要针对太阳能产业太阳能电池板的太阳能追踪设计了二维跟踪装置，实现跟踪的自动化。增加了太阳能利用率。该太阳能产业生产二维跟踪装置实现了自动追踪、复位等功能并实现了高效率太阳能转化的目的。为了现实这些动作，采用部件设计，分别实现这些动作。控制系统把各个部件的独立运动协调起来，形成了一个有规则运动系统。各个部件的联接，先造出一个合格的机械本体，把各个部件安装在机械本体上，形成一个机器。关键词： 太阳能；接近开关；步进电机。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页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. 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页III目录1 绪论 .12 总体方案设计 .52.1 总体设计的思路 .52.2 总体设计方案的采用 .53 传动机构设计 .83.1 电机的计算与选型 .83.2 减速齿轮的设计计算 .153.3 接近开关的选型 .183.4 电池组板框架结构设计 .213.5 俯仰角的跟踪 .224 二维跟踪装置构主要零部件的校核 .234.1 轴承的选取及校核 .234.1.1 轴承的轴向固定 .234.1.2 轴承组合的调整 .244.1.3 轴承的润滑和密封 .244.1.4 轴上零件的周向定位 .244.2 轴的设计及校核 .264.3 齿轮的校核 .29结论 .32致谢 .33参考文献 .34黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页11 绪论太阳能（Solar Energy） ，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。太阳能能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、等也都是由太阳能转换来的。 地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。 原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。 全世界的潮汐能折合成煤约为每年 30 亿吨，而实际可用的只是浅海区那一部分，每年约可折合为 6000 万吨煤。 太阳能利用基本方式可以分为如下 4 大类。 太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，太阳能是人类能源的宝库，如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳。太阳能的利用 间接利用太阳能：化石能源（光能-化学能）生物质能（光能-化学能）黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页2直接利用太阳能：集热器（有平板型集热器、聚光式集热器） （光能-内能）太阳能电池：（光能- 电能）一般应用在人造卫星、宇宙飞船、打火机、手表等方面。 中材联建建材技术研究中心是中国民用太阳能发电的首家科研单位，该单位已经掌握了太阳能发电的核心技术，爱迪阳光万用太阳能是其最新研发的节能型产品。据有关部门统计表面，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为 1369w/。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达 173000TW。在海平面上的标准峰值强度为 1kw/m2，地球表面某一点 24h 的年平均辐射强度为 0.20kw/，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外） ，虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的二十二亿分之一，但已高达 173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于 500 万吨煤，每秒照射到地球的能量则为 49940000000 焦。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页3太阳能分类太阳能光伏光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并入电网供电。光伏板 组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电能。近年，天台及建筑物表面均可使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 据调研显示由于产能过剩导致全球 5 大制造商利润缩水，2012 年光伏组件安装量将有所减少，这是 10 余年来首次出现下降。据彭博 6 位分析师的平均预测全球家庭与商业机构将安装 24.8GW 的光伏组件。这相当于约 20 座核反应堆的发电量，但与去年新增 27.7GW 的光伏装机量相比下降 10%。据彭博新能源财经估计，自 1999 年以来年均安装量已增长 61%。 据彭博新能源财经预计，今年光伏组件产能将跃居 38GW，比需求量平均预测高出 53 个百分点。这家位于伦敦的研究机构预计今年安装量将下滑至 24.6GW。 产能过剩使最大的光伏制造商拥有高达 30%利润率的日子消失殆尽。天合光能 2月 23 日表示其 2011 年四季度毛利率为 7.1%，较一年前下跌 31%。尚德也表示其四季度毛利率已从 17%跌至 9.9%。 今年中国光伏装机量有望实现翻番，并消化富余产量。尚德与天合光能 1 月表示，今年中国将新增 4 至 5GW 的装机量，而 2011 年为 2.2GW。 中国第三大组件制造商天合光能预计今年出货量将增至 2.1GW，涨幅达 39%。英利绿色能源控股有限公司预计今年出货量将高达 2.5GW，较 2011 年增长 56%。尚德电力昨日表示，出货量可能将达到 2.5GW，涨幅达 19%。 太阳热能现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页4本毕业设计课题的主要目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和专业基本技能分析和解决实际问题，训练初步工程设计的能力。根据机械设计、制造及其自动化专业的特点，着重地培养以下几方面能力：1调查研究、中外文献检索、阅读与翻译的能力；2综合运用基础理论、专业理论和知识分析解决实际问题的能力；3查阅和使用专业设计手册的能力；4设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机进行绘图的能力；5撰写设计说明书（论文）的能力。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页52 总体方案设计2.1 总体设计的思路在确定太阳能产业生产二维跟踪装置设计方案前，必须对太阳能产业生产二维跟踪装置设计基本步骤及其基本原则，使设计的方案更合理设计太阳能产业生产二维跟踪装置大体上可分为两个阶段：一、系统分析阶段1、根据系统的目标，明确所采用太阳能产业生产二维跟踪装置的目的和任务。2、分析太阳能产业生产二维跟踪装置所在系统的工作环境。3、根据太阳能产业生产二维跟踪装置的工作要求，确定太阳能产业生产二维跟踪装置的基本功能和方案。如太阳能产业生产二维跟踪装置的自由度、所能承载的重量、容许的运动范围、以及对温度、震动等环境的适应性。二、技术设计阶段1、根据系统的要求选择太阳能产业生产二维跟踪装置的结构形式2、拟订太阳能产业生产二维跟踪装置的作业方式。3、确定驱动系统的类型。4、计算动力元件的功率及校核受力件的承载能力。5、选择个部件的具体集体够，进行太阳能产业生产二维跟踪装置总装图的设计。6、绘制太阳能产业生产二维跟踪装置的零件图，并确定尺寸。2.2 总体设计方案的采用在太阳能产业上，二维跟踪装置有着独到的作用，本文主要针对太阳能产业太阳能电池板的太阳能追踪设计了二维跟踪装置，实现跟踪的自动化。增加了太阳能利用率。该太阳能产业生产二维跟踪装置实现了自动追踪、复位等功能并实现了高效率太阳能转化的目的。为了现实这些动作，采用部件设计，分别实现这些动作。控制系统黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 页6把各个部件的独立运动协调起来，形成了一个有规则运动系统。各个部件的联接，先造出一个合格的机械本体，把各个部件安装在机械本体上，形成一个机器。项目分析方案如下：由于设计目标是太阳能光线垂直度大于 80