畢業(yè)論文終稿-太陽(yáng)能跟蹤裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（送全套CAD圖紙 資料打包）

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買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見(jiàn)文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯XXXXX畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)太陽(yáng)能跟蹤裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系 名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱(chēng)： 年 月買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763I目 錄摘 要 ..........................................................................................................................................IIAbstract....................................................................................................................................III第一章 緒論 ...............................................................................................................................11.1 研究背景及意義 ............................................................................................................11.2 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................................2第二章 總體方案設(shè)計(jì) ...............................................................................................................42.1 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................................................42.2 方案設(shè)計(jì) ........................................................................................................................42.2.1 方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)方案 ..........................................................................................42.2.2 俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)方案 ..........................................................................................42.2.3 總體方案確定 ......................................................................................................52.3 結(jié)構(gòu)原理分析 ................................................................................................................6第三章 方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................73.1 總體參數(shù)選擇 ................................................................................................................73.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇 ............................................................................................................73.2.1 電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ..............................................................................................73.2.2 電機(jī)扭矩計(jì)算 ......................................................................................................73.3 齒輪齒圈傳動(dòng)設(shè)計(jì) ........................................................................................................83.3.1 選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) ..................................................................................83.3.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ..................................................................................93.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ........................................................................................113.3.4 幾何尺寸計(jì)算 ....................................................................................................123.4 回轉(zhuǎn)支承設(shè)計(jì) ..............................................................................................................13第四章 俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................144.1 總體參數(shù)選擇 ..............................................................................................................144.2 步進(jìn)電機(jī)選擇 ..............................................................................................................144.2.1 電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ............................................................................................144.2.2 電機(jī)扭矩計(jì)算 ....................................................................................................14買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763II4.3 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ..........................................................................................................154.3.1 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................................154.3.2 同步帶選定 ........................................................................................................184.3.3 同步帶輪的設(shè)計(jì) ................................................................................................194.4 齒輪齒條設(shè)計(jì) ..............................................................................................................204.4.1 齒輪齒條的材料選擇 ........................................................................................204.4.2 齒輪齒條的設(shè)計(jì)與校核 ....................................................................................214.5 軸及鍵的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................254.5.1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................................254.5.2 強(qiáng)度校核計(jì)算 ....................................................................................................264.5.3 鍵的校核 ............................................................................................................284.6 滑桿與搖塊的設(shè)計(jì) ......................................................................................................28總 結(jié) .........................................................................................................................................29參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................30致 謝 .........................................................................................................................................31買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763III摘 要本課題要求設(shè)計(jì)雙軸高度角—方位角式太陽(yáng)跟蹤裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，即方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能跟蹤裝置主要部件有：方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)；輔助部件有：太陽(yáng)能光伏板板托，連接機(jī)架。本文首先根據(jù)課題所給的技術(shù)參數(shù)提出太陽(yáng)能跟蹤裝置結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)方案進(jìn)行分析。接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過(guò) AutoCAD 制圖軟件繪制了太陽(yáng)能跟蹤裝置裝配圖及主要零部件圖。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD 制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能，跟蹤裝置，方位角回轉(zhuǎn)，俯仰角調(diào)節(jié)買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763IV買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763V買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763VI買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763VII買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763VIII買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763IX買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763X買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763XIAbstractThis paper designed biaxial elevation - azimuth solar tracking device mechanical structure, that structure azimuth rotation, pitch angle adjustment structure. The main components of solar tracking device of this design are: azimuth rotation structure, the pitch angle adjustment structure; auxiliary components are: solar photovoltaic plate board tray, connected to the rack.This paper proposed a solar tracking device structure of the program according to the technical parameters of the given topic, and program analysis. Next, the main technical parameters were calculated choice; then, for the main components were designed and verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw a solar tracking device assembly drawings and the main parts diagram.Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life.Keywords: Solar,Tracking device, Azimuth rotation, Pitch angle adjustment買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397631第一章 緒論1.1研究背景及意義隨著煤炭、石油等不可再生的礦物質(zhì)能源的日益枯竭以及因其使用帶來(lái)的巨大的環(huán)境壓力越來(lái)越嚴(yán)峻，大力開(kāi)拓新能源與可再生能源如核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等的實(shí)際應(yīng)用成為人類(lèi)解決能源緊張和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要戰(zhàn)略選擇。而能源問(wèn)題將更為突出，主要有以下幾個(gè)方面：能源短缺。世界上大部分國(guó)家能源供應(yīng)不足，不能滿(mǎn)足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，全球已探明的石油儲(chǔ)量只能用到 2020 年，天然氣也只能延續(xù)到 2040 年左右，即使儲(chǔ)量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。 環(huán)境污染。由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬(wàn)噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量;局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土。溫室效應(yīng)化石能源的利用產(chǎn)生大量的溫室氣體而導(dǎo)致溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化。這一問(wèn)題已提到全球的議事日程，有關(guān)國(guó)際組織已召開(kāi)多次會(huì)議，限制各國(guó) CO2等溫室氣體的排放量。因此，人類(lèi)在解決上述能源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用可再生潔凈能源。而太陽(yáng)能作為新能源的重要組成部分，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：惻堵量的“無(wú)限性” 。太陽(yáng)每秒鐘放射的能量大約是 1. 68×1023kW，一年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約 1. 892×1013 千億 t，是目前世界主要能源探明儲(chǔ)量的一萬(wàn)倍。相對(duì)于常規(guī)能源的有限性，太陽(yáng)能具有儲(chǔ)量的“無(wú)限性” ，取之不盡，用之不竭。存在的普遍性。相對(duì)于其他能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能對(duì)于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國(guó)家和地區(qū)解決能源問(wèn)題提供了美好前景。使用的清潔性。太陽(yáng)能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開(kāi)發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染。使用的經(jīng)濟(jì)性?？梢詮膬蓚€(gè)方面看太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性。一是太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，而且在接收太陽(yáng)能時(shí)不征收任何“稅” ，可以隨地取用;二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，太陽(yáng)能利用不僅可能而且可行。鑒于此，太陽(yáng)能必將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換中擔(dān)綱重任，成為理想的替代能源。我國(guó)的太陽(yáng)能資源比較豐富 ,從其分布來(lái)看 ,西部地區(qū)的太陽(yáng)能年輻射 總量均在 5 400 MJ/ ( m2 . a) 以上 ,西藏地區(qū)更是 達(dá)到了 6 700 MJ/ (m2 . a) ,開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能對(duì)于西部的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵是提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率 ,目前一般情況下仍是采用太陽(yáng)能電池板固定朝南安裝的方式對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行采集 ,也有利用太買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397632陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用定時(shí)的方法對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤,但這些方法均沒(méi)有充分利用太陽(yáng)能資源 ,轉(zhuǎn)換效率較低 , 成本高。作者所設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤裝置,能使太陽(yáng)能電池板始終保持與太陽(yáng)光垂直 ,保持最大的轉(zhuǎn)換效率 ,具有跟蹤精度高、 少維護(hù)等優(yōu)點(diǎn) , 具有很好的實(shí)用價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀日本是世界上太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用第一大國(guó)，也是太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)強(qiáng)國(guó)[4]。日本太陽(yáng)熱能的利用，從 1979 年第二次石油危機(jī)后開(kāi)始，1990 年進(jìn)入普及高峰。太陽(yáng)能技術(shù)日益創(chuàng)新，能量轉(zhuǎn)換率不斷提高，成本也是新能源中最低的。日本將太陽(yáng)能的利用分為太陽(yáng)光能和熱能兩種。太陽(yáng)光能發(fā)電，是利用半導(dǎo)體硅等將光轉(zhuǎn)化為電能。從 2000 年起，日本太陽(yáng)能發(fā)電量一直居世界首位，2003 年太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量約為 86 萬(wàn)千瓦，占世界太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量的 49.1%，并計(jì)劃到 2010 年達(dá)到 482 萬(wàn)千瓦，增加約 6 倍。德國(guó)對(duì)太陽(yáng)能資源的利用可追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，現(xiàn)在德國(guó)已經(jīng)在太陽(yáng)能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、規(guī)劃和安裝等方面積累了大量經(jīng)驗(yàn)，發(fā)明了一系列高效的太陽(yáng)能系統(tǒng)。1990 年德國(guó)政府推出了“一千屋頂計(jì)劃” ，至 1997 年已完成近萬(wàn)套屋頂系統(tǒng)，每套容量 1～5 千瓦，累計(jì)安裝量已達(dá) 3.3 萬(wàn)千瓦。根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)的數(shù)字，在過(guò)去的幾年中，德國(guó)太陽(yáng)能相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量增加了 5 倍，增速比其他國(guó)家平均水平高出一倍。另?yè)?jù)德新社報(bào)道[5]，全球最大的太陽(yáng)能發(fā)電廠已在德國(guó)南部巴伐利亞州正式投入運(yùn)營(yíng)。這家太陽(yáng)能發(fā)電廠投資 7000 萬(wàn)歐元，占地 77 萬(wàn)平方米，發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)12 兆瓦，能為 3500 多個(gè)家庭供電。截至 2005 年年底，德國(guó)共有 670 萬(wàn)平方米的屋頂鋪設(shè)了太陽(yáng)能集熱器，每年可生產(chǎn) 4700 兆瓦的熱量。已用 4%的德國(guó)家庭利用了清潔環(huán)保、用之不竭的太陽(yáng)能，估計(jì)每年可節(jié)約 2.7 億升取暖用油。目前，美國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)形成了從多晶硅材料提純、光伏電池生產(chǎn)到發(fā)電系統(tǒng)制造比較完備的生產(chǎn)體系。2005 年，美國(guó)光伏發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到 100 萬(wàn)千瓦，排在日本和德國(guó)之后，居世界第3 位。為了降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，美國(guó)政府最近制定了陽(yáng)光計(jì)劃，大幅度增加了光伏發(fā)電的財(cái)政投入，加快多晶硅和薄膜半導(dǎo)體材料的研發(fā)，提高太陽(yáng)能光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率。目前，美國(guó)正在新建幾座新的太陽(yáng)能電站。預(yù)計(jì)到 2015 年，美國(guó)光伏發(fā)電成本將從現(xiàn)在的 21～40 美分/千瓦時(shí)降到 6 美分/千瓦時(shí)，屆時(shí)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)大大增強(qiáng)。太陽(yáng)能在能源發(fā)展中占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，據(jù)美國(guó)博士對(duì)世界一次能源替代趨勢(shì)的研究結(jié)果表明，到 2050 年后，核能將占第一位，太陽(yáng)能占第二位，21 世紀(jì)末，太陽(yáng)能將取代核能占第一位，很多國(guó)家對(duì)太陽(yáng)能的利用加強(qiáng)了重視。 意大利 1998 年開(kāi)始實(shí)行“全國(guó)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃” ，將于 2002 年完成，總投入 5500 億里拉，總?cè)萘窟_(dá) 5 萬(wàn)千瓦。印度也于 1997 年 12 月宣布，將在 2002 年前推廣 150 萬(wàn)套太陽(yáng)能屋頂系統(tǒng)。法國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)了代號(hào)為“太陽(yáng)神 2006”的太陽(yáng)能利用計(jì)劃，按照該計(jì)劃，每年將投入 3000 萬(wàn)法郎資金，到 2006 年，法國(guó)每年安裝太陽(yáng)能熱水器的用戶(hù)達(dá) 2 萬(wàn)家。 我國(guó)由建設(shè)部制定的 《建筑節(jié)能“九五”計(jì)劃和 2010 年買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397633規(guī)則》中已將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)列入成果推廣項(xiàng)目[6]。目前我國(guó)太陽(yáng)能熱水器的推廣普及十分迅速，1997 年銷(xiāo)售面積近 300 萬(wàn)平方米，數(shù)量居世界首位。全國(guó)從事太陽(yáng)能熱水器研制、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和安裝的企業(yè)達(dá) 1000 余家，年產(chǎn)值 20 億元。根據(jù)我國(guó)1996～2020 年太陽(yáng)能光電 PV（光伏發(fā)電）發(fā)展計(jì)劃，在 2000 年和 2020 年的太陽(yáng)能光電總?cè)萘繉⒎謩e達(dá)到 6.6 萬(wàn)千瓦和 30 萬(wàn)千瓦。 在聯(lián)網(wǎng)陽(yáng)光電站建設(shè)方面，計(jì)劃 2020年前建成 5 座 MW 級(jí)陽(yáng)光電站。由國(guó)家投資 1700 萬(wàn)元修建的西藏第三座太陽(yáng)能電站——安多光伏電站，總裝機(jī)容量 100 千瓦，于 1998 年 12 月建成發(fā)電。這也是世界海拔最高、中國(guó)裝機(jī)容量最大的太陽(yáng)能電站?？傊罅Πl(fā)展太陽(yáng)能利用技術(shù)，使節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的重要途徑。在太陽(yáng)能跟蹤方面，我國(guó)在 1997 年研制了單軸太陽(yáng)跟蹤器[7]，完成了東西方向的自動(dòng)跟蹤，而南北方向則通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，接收器的接收效率提高了。1998 年美國(guó)加州成功的研究出 ATM 兩軸跟蹤器，并在太陽(yáng)能面板上裝有集中陽(yáng)光的透鏡，這樣可以使小塊的太陽(yáng)能面板硅收集更多的能量，使效率進(jìn)一步提高。2002 年 2 月美國(guó)亞利桑那大學(xué)推出了新型太陽(yáng)能跟蹤裝置，該裝置利用控制電機(jī)完成跟蹤，采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，大大拓寬了跟蹤器的應(yīng)用領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)近年來(lái)有不少專(zhuān)家學(xué)者也相繼開(kāi)展了這方面的研究，1992 年推出了太陽(yáng)灶自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，1994 年《太陽(yáng)能》雜志介紹的單軸液壓自動(dòng)跟蹤器完成了單向跟蹤。目前，太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)跟蹤太陽(yáng)的方法很多，但是不外乎采用如下兩種方式：一種是光電追蹤方式，另一種是根據(jù)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤；前者是閉環(huán)的隨機(jī)系統(tǒng)，后者是開(kāi)環(huán)的程控系統(tǒng)。買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397634第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求本課題要求設(shè)計(jì)雙軸高度角－方位角式太陽(yáng)跟蹤裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，即方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)主要部件有：方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)；輔助部件有：太陽(yáng)能光伏板板托，連接機(jī)架。太陽(yáng)能跟蹤裝置要能夠使所有部件協(xié)調(diào)、流暢、準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)起來(lái)，在豎直方向上方位角實(shí)現(xiàn) 0°～360°旋轉(zhuǎn)；水平方向上俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 0°～90°的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏板對(duì)太陽(yáng)光線的追蹤，解決太陽(yáng)能的收集效率低的問(wèn)題。2.2方案設(shè)計(jì)2.2.1方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)要求太陽(yáng)能跟蹤裝置在豎直方向上方位角實(shí)現(xiàn) 0°～360°旋轉(zhuǎn)，為保證傳動(dòng)的穩(wěn)定性和精確性方位角回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，即有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪與固定與底座的大齒輪嚙合，因此小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)平臺(tái)繞齒圈一同回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)方位角 0°～360°旋轉(zhuǎn)，而平臺(tái)與底座之間通過(guò)回轉(zhuǎn)支承裝置連接，使得平臺(tái)能夠相對(duì)回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)方案如下圖 2-1 所示。圖 2-1 方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖2.2.2俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)要求太陽(yáng)能跟蹤裝置能在水平方向上實(shí)現(xiàn)俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 0°～90°的旋轉(zhuǎn)。由于俯仰角調(diào)節(jié)在 0°～90°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，角度不大。為簡(jiǎn)化采用四桿機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)。四桿機(jī)構(gòu)可以通過(guò)演化成衍生成不同功能的機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能跟蹤裝置的俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念就是來(lái)源于平面四桿機(jī)構(gòu)的演化，即采用曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。由于傳動(dòng)買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397635距離較大同時(shí)為保證傳動(dòng)的精確性，曲柄搖塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步帶傳動(dòng)提供。其結(jié)構(gòu)方案如下圖 2-2 所示。圖 2-2 俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖2.2.3總體方案確定組合上述兩種結(jié)構(gòu)即得到本次設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能跟蹤裝置總體結(jié)構(gòu)方案，如下圖 2-3所示。買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397636圖 2-3 總體結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖2.3結(jié)構(gòu)原理分析如圖 2-3 所示，太陽(yáng)能跟蹤裝置主要由步進(jìn)底座、電機(jī)、齒圈、齒輪、同步帶、同步帶輪、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)能電池板組成。步進(jìn)電機(jī) 1 帶動(dòng)齒輪繞齒圈回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)方位角 0°～360°旋轉(zhuǎn)；步進(jìn)電機(jī) 2 通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)滑桿型齒條伸縮推動(dòng)太陽(yáng)能電池板擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)俯仰角0°～90°的旋轉(zhuǎn)。買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397637第三章 方位角回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1總體參數(shù)選擇已知方位角要求實(shí)現(xiàn) 0°～360°旋轉(zhuǎn)，調(diào)查國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能跟蹤裝置通常太陽(yáng)能跟蹤裝置回轉(zhuǎn)速度為 90r/min。3.2步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖的頻率。步進(jìn)電機(jī)具有慣量低、定位精度高、無(wú)累計(jì)誤差、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中。選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率，再者還要考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、負(fù)載轉(zhuǎn)矩和工作環(huán)境等因素。3.2.1電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量a、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 328md42LJRàá=上式中：d—直徑,齒輪外徑 d=34mmL—長(zhǎng)度=2mP—鋼的密度 =7800 2kg/經(jīng)計(jì)算得 m0.×=RJb、X 向直線運(yùn)動(dòng)件向齒輪折算的慣量 2ú?ù?e?àPMJL上式中：M—質(zhì)量 X 向直線運(yùn)動(dòng)件 M=280kgP—齒輪螺距（ m）P=0.001m經(jīng)計(jì)算得 2-810*4.9kgJL×=c、聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量查表得 2/.W因此28- m0.8kg4.10*9.4.0×=+=+LRJJ買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976383.2.2電機(jī)扭矩計(jì)算a、折算至電機(jī)軸上的最大加速力矩 atJnT602mxaxà=上式中： in/15xrJ=0.0028kg/m2ta—加速時(shí)間 KS—系統(tǒng)增量，取 15s-1,則 ta=0.2sSK3ta=經(jīng)計(jì)算得 mNT×2.maxb、折算至電機(jī)軸上的摩擦力矩 IPF??20f?上式中：F0— 導(dǎo)軌摩擦力， F0=Mf，而 f=摩擦系數(shù)為 0.02，F(xiàn)0=Mgf=32NP—齒輪螺距（ m）P=0.001mη—傳動(dòng)效率，η=0.90I—傳動(dòng)比， I=1經(jīng)計(jì)算得 NTf×=75.0c、折算至電機(jī)軸上的由齒輪預(yù)緊引起的附加摩擦力矩 i2)-1(2000??P?上式中 P0—滾珠齒輪預(yù)加載荷≈1500Nη0—滾珠齒輪未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率為 0.9經(jīng)計(jì)算的 T0=0.05N·M則快速空載啟動(dòng)時(shí)所需的最大扭矩 mNTTf ×=+=82.0max根據(jù)以上計(jì)算的扭矩及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，選擇電機(jī)型號(hào)為 SIEMENS 的 IFT5066，其額定轉(zhuǎn)矩為 6.7 。NA3.3齒輪齒圈傳動(dòng)設(shè)計(jì)小齒輪轉(zhuǎn)矩 ，轉(zhuǎn)速 ，傳動(dòng)比 。mT??7.62 min/9102rn?102?i買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976393.3.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)采用 7 級(jí)精度由表 6.1 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS。選小齒輪齒數(shù) 15?Z大齒輪齒數(shù) 取1502??i 2Z3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 3211)][(2.HEdtt ZuTkd?????1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù) 6.?tK（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩mNT?7.62（3）小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱(chēng)分布，選取齒寬系數(shù) 8.0??d（4）由表 6.3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/1.89MPaZE（5）由圖 6.14 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 H601lim??大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Pa52li（6）由式 6.11 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 81 1047.)830(1960????hjLnN7829.75.4（7）由圖 6.16 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù).01?NZ8.02?NZ（8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為 1％，安全系數(shù)為 S=1，由式 10-12 得?? MPaSZHN57065.01lim1 ????買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976310?? MPaSZHNH 539098.2lim2 ????（9）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中的較小值td1][ mt 32.8)59.1(08.7632. 231 ????計(jì)算圓周速度 v sndt /72.601.74.106???計(jì)算齒寬 b mdbt .3.281???計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) mZdmtnt 8.1532.?齒高 34.2./7/ 2..??hbnt計(jì)算載荷系數(shù) K根據(jù) ，7 級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)smv/.0 02.1?VK假設(shè) ，由表查得NbFtA1?.?FH由于載荷中等振動(dòng)，由表 5.2 查得使用系數(shù) 25.1?AK由表查得 3.1??HK查得 28F故載荷系數(shù) 658.130.215.?????HVAK（10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 mdtt .2./..8/331（11）計(jì)算模數(shù)ｍ買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976311mZdm91.5/6.28/1??3.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321][FSdnYZKT?????（1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值由圖 6.15 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE501??大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 382由圖 6.16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)9.01?NZ.2N計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1％，安全系數(shù)為 S=1.3，得??MPaSZFENF 2.346.15091????FEF .7.822計(jì)算載荷系數(shù) 632.180.15. ??????FVAK（2）查取齒形系數(shù)由表 6.4 查得 　8.21FaY23.Fa（3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6.4 查得5.1?SaY76.12Sa（4）計(jì)算大小齒輪的 ，并比較][F?01456..273][ 3..465821??FSaY?買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976312大齒輪的數(shù)據(jù)大（5）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm53.1046.158.0763233????對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 1.53mm，并圓整取第一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=2.0mm，并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d65.281?算出小齒輪齒數(shù) 　取3.4//1mZ15?Z大齒輪齒數(shù) 02??i3.3.4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑 mZd3021521???（2）計(jì)算中心距 a15/)-(/)-(（3）計(jì)算齒寬寬度 取bd4308.1? mB2;2?綜合整理兩級(jí)齒輪參數(shù)如下表：參數(shù)選擇序號(hào) 名稱(chēng) 符號(hào)小齒輪 大齒圈1 齒數(shù) Z 15 1502 模數(shù) m 2mm3 分度圓直徑 21dm30,4 齒頂高 ah25 齒根高 f .56 全齒高 hm.47 頂隙 c08 齒頂圓直徑 21?d296,39 齒根圓直徑 43f 5,買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 13041397631310 齒寬 21Bm20,511 中心距 a133.4回轉(zhuǎn)支承設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)支承有上部體、下部體、滾珠構(gòu)成，上部體與平臺(tái)通過(guò)螺栓連接，下部體通過(guò)螺栓與底座連接。其結(jié)構(gòu)如下圖 3-4 所示：圖 3-4 回轉(zhuǎn)支承裝置買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976314第四章 俯仰角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1總體參數(shù)選擇已知俯仰角調(diào)節(jié)要求實(shí)現(xiàn) 0°～90°旋轉(zhuǎn)，調(diào)查國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能跟蹤裝置通常太陽(yáng)能跟蹤裝置俯仰角調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為 90r/min。4.2步進(jìn)電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖的頻率。步進(jìn)電機(jī)具有慣量低、定位精度高、無(wú)累計(jì)誤差、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中。選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率，再者還要考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、負(fù)載轉(zhuǎn)矩和工作環(huán)境等因素。4.2.1電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量a、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 328md42LJRàá=上式中：d—直徑,同步帶輪外徑 d=64mmL—長(zhǎng)度=2mP—鋼的密度 =7800 2kg/m經(jīng)計(jì)算得 0.×=RJb、X 向直線運(yùn)動(dòng)件向齒輪折算的慣量 2ú?ù?e?àPMJL上式中：M—質(zhì)量 X 向直線運(yùn)動(dòng)件 M=280kgP—齒輪螺距（ m）P=0.001m經(jīng)計(jì)算得 2-810*4.9kgJL×=c、聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量查表得 2/.W因此28- m0.8kg4.10*9.4.0×=+=+LRJJ買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763154.2.2電機(jī)扭矩計(jì)算a、折算至電機(jī)軸上的最大加速力矩 atJnT602mxaxà=上式中： in/15xrJ=0.0028kg/m2ta—加速時(shí)間 KS—系統(tǒng)增量，取 15s-1,則 ta=0.2sSK3ta=經(jīng)計(jì)算得 mNT×2.maxb、折算至電機(jī)軸上的摩擦力矩 IPF??20f?上式中：F0— 導(dǎo)軌摩擦力， F0=Mf，而 f=摩擦系數(shù)為 0.02，F(xiàn)0=Mgf=32NP—齒輪螺距（ m）P=0.001mη—傳動(dòng)效率，η=0.90I—傳動(dòng)比， I=1經(jīng)計(jì)算得 NTf×=75.0c、折算至電機(jī)軸上的由齒輪預(yù)緊引起的附加摩擦力矩 i2)-1(2000??P?上式中 P0—滾珠齒輪預(yù)加載荷≈1500Nη0—滾珠齒輪未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率為 0.9經(jīng)計(jì)算的 T0=0.05N·M則快速空載啟動(dòng)時(shí)所需的最大扭矩 mNTTf ×=+=82.0max根據(jù)以上計(jì)算的扭矩及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，選擇電機(jī)型號(hào)為 SIEMENS 的 IFT6012，其額定轉(zhuǎn)矩為 7.2 。NA4.3同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763164.3.1同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）電機(jī)額定輸出功率估算=7.16W?TwP067.18.4??（2）確定計(jì)算功率電動(dòng)機(jī)每天使用 24 小時(shí)左右，查表得到工作情況系數(shù) =1.7。則計(jì)算功率為:AK12.17W???7.16PKAca（3）小帶輪轉(zhuǎn)速計(jì)算 min/96.80.0/ rrvn?（4）選定同步帶帶型和節(jié)距由同步帶選型圖 4.1 可以看出，由于在這次設(shè)計(jì)中功率轉(zhuǎn)速都比較小，所以帶的型號(hào)可以任意選取，現(xiàn)在選取 H 型帶，節(jié)距 Pb7.12?圖 4.1 同步帶選型圖（5）選取主動(dòng)輪齒數(shù) 1z查表 4-2 知道小帶輪最小齒數(shù)為 14，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為 30。（6）小帶輪節(jié)圓直徑確定=??bPzd14.32860?m表 4-2 小帶輪最小齒數(shù)表買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976317（7）大帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)確定由于系統(tǒng)傳動(dòng)比為 ，所以大帶輪相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)與小帶輪完全相同。齒數(shù)1:，節(jié)距29?zmPb7.2?（8）帶速 v 的確定 smdn/1.01609.84.3160???? axv?（9）初定周間間距根據(jù)公式 )(2)(7. 21021dad???得 m633現(xiàn)在選取軸間間距為 360mm。（10）同步帶帶長(zhǎng)及其齒數(shù)確定= ( )0L2??a21d= 2/)8.165.4.36??=1720.67mm（11）帶輪嚙合齒數(shù)計(jì)算有在本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)比為一，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即 =20。mz（12）基本額定功率 的計(jì)算0P查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表 4-3 可以知道10)(20vmTPa??=2100.85N，m=0.448kg/m 。a所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為= =0.21KW0P101.)48.52(2??買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976318（13）計(jì)算作用在軸上力 rF= =71.6N=1.3rvPd104.3.2同步帶選定（1）同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度同步帶工作時(shí)，其承載繩中心線長(zhǎng)度應(yīng)保持不變，因此稱(chēng)此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長(zhǎng)作為帶的公稱(chēng)長(zhǎng)皮，稱(chēng)為節(jié)線長(zhǎng)度。在同步帶傳動(dòng)中，帶節(jié)線長(zhǎng)度是一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)的中心距已定時(shí)，帶的節(jié)線長(zhǎng)度過(guò)大過(guò)小，都會(huì)影響帶齒與輪齒的正常嚙合，因此在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)梯形齒同步帶的各種哨線長(zhǎng)度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長(zhǎng)度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見(jiàn)表 4-4） 。（2）帶的節(jié)距 Pb如圖 4-2 所示，同步帶相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長(zhǎng)度稱(chēng)為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶輪齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來(lái)區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過(guò)鑄造模具來(lái)加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見(jiàn)表 4-5。（3）帶的齒根寬度一個(gè)帶齒兩側(cè)齒廓線與齒根底部廓線交點(diǎn)之間的距離稱(chēng)為帶的齒根寬度，以 s 表示。帶的齒根寬度大，則使帶齒抗剪切、抗彎曲能力增強(qiáng)，相應(yīng)就能傳送較大的裁荷。圖 4-2 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸表 4-5 梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976319（4）帶的齒根圓角帶齒齒根回角半徑 rr 的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān) t 齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過(guò)大，過(guò)大則使帶齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。（5）帶齒齒頂圓角半徑八帶齒齒項(xiàng)圓角半徑八的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合時(shí)會(huì)否產(chǎn)生于沙。由于在同步帶傳動(dòng)中，帶齒與帶輪齒的嚙合是用于非共扼齒廓的一種嵌合。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，帶齒齒頂和輪齒的頂部拐角必然會(huì)超于重疊，而產(chǎn)生干涉，從而引起帶齒的磨損。因此為使帶齒能順利地進(jìn)入和退出嚙合，減少帶齒頂部的磨損，宜采用較大的齒頂圓角半徑。但與齒根圓角半徑一樣，齒頂圓角半徑也不宜過(guò)大，否則亦會(huì)減少帶齒與輪齒問(wèn)的有效接觸面積。（6）齒形角 ?梯形帶齒齒形角日的大小對(duì)帶齒與輪齒的嚙合也有較大影響。如齒形角霹過(guò)小，帶齒縱向截面形狀近似矩形，則在傳動(dòng)時(shí)帶齒將不能順利地嵌入帶輪齒槽內(nèi)，易產(chǎn)生干涉。但齒形角度過(guò)大，又會(huì)使帶齒易從輪齒槽中滑出，產(chǎn)生帶齒在輪齒頂部跳躍現(xiàn)象。在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表 4-6。帶的圖形如圖 4-3。表 4-6 同步帶尺寸型號(hào) 節(jié)距 齒形角 齒根厚 齒高 齒根圓角半徑 齒頂圓半徑H 12.7 40。 6.12 4.3 1.02 1.02買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976320圖 4-3 同步帶4.3.3同步帶輪的設(shè)計(jì)（1）同步帶輪的設(shè)計(jì)的基本要求a、保證帶齒能順利地嚙入與嚙出由于輪齒與帶齒的嚙合同非共規(guī)齒廓嚙合傳動(dòng)，因此在少帶齒頂部與輪齒頂部拐角處的干涉，并便于帶齒滑入或滑出輪齒槽。b、輪齒的齒廊曲線應(yīng)能減少?lài)Ш献冃?，能獲得大的接觸面積，提高帶齒的承載能力即在選探輪齒齒廓曲線時(shí)，應(yīng)使帶齒嚙入或嚙出時(shí)變形小，磨擦損耗小，并保證與帶齒均勻接觸，有較大的接觸面積，使帶齒能承受更大的載荷。c、有良好的加了工藝性加工工藝性好的帶輪齒形可以減少刀具數(shù)量與切齒了作員，從而可提高生產(chǎn)率，降低制造成本。d、具有合理的齒形角齒形角是決定帶輪齒形的重要的力學(xué)和幾何參數(shù)，大的齒形角有利于帶齒的順利嚙入和嚙出，但易使帶齒產(chǎn)生爬齒和跳齒現(xiàn)象；而齒形角過(guò)小，則會(huì)造成帶齒與輪齒的嚙合干涉，因此輪齒必須選用合理的齒形角。同步帶輪用梯形齒，其圖形如圖 4-4。 買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976321圖 4-4 同步帶輪結(jié)構(gòu)4.4齒輪齒條設(shè)計(jì)4.4.1齒輪齒條的材料選擇齒條材料的種類(lèi)很多，在選擇過(guò)程中應(yīng)考慮的因素也很多，主要以以下幾點(diǎn)作為參考原則：齒輪齒條的材料必須滿(mǎn)足工作條件的要求。應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及熱處理和制造工藝。正火碳鋼，不論毛坯制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度沖擊工作下的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。6）金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為 30～50HBS 或者更多。鋼材的韌性好，耐沖擊，還可通過(guò)熱處理或化學(xué)熱處理改善其力學(xué)性能及提高齒面硬度，故適用于來(lái)制造齒輪。由于該齒輪承受載荷比較大，應(yīng)采用硬齒面（硬度≥350HBS） ，故選取合金鋼，以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。4.4.2齒輪齒條的設(shè)計(jì)與校核（1）起升系統(tǒng)的功率設(shè) V 為最低起鉆速度（米/秒） ，F(xiàn) 為以 V 起升時(shí)游動(dòng)系統(tǒng)起重量（理論起重量，公斤） 。買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976322起升功率 VFP??F= N310取 0.8（米/秒）VWP80.3??由于整個(gè)俯仰機(jī)構(gòu)由兩個(gè)齒輪齒條所帶動(dòng)，所以每部分的平均功率為 42?轉(zhuǎn)矩公式： N.mm59.10PTn??所以轉(zhuǎn)矩 T=mNn.120.5?式中 n 為轉(zhuǎn)速（單位 r/min）（2）各系數(shù)的選定計(jì)算齒輪強(qiáng)度用的載荷系數(shù) K，包括使用系數(shù) 、動(dòng)載系數(shù) 、齒間載荷分配AKV系數(shù) 及齒向載荷分配系數(shù) ，即K??K= AV??1）使用系數(shù) A是考慮齒輪嚙合時(shí)外部因素引起的附加載荷影響的系數(shù)。該齒輪傳動(dòng)的載荷狀態(tài)為輕微沖擊，工作機(jī)器為重型升降機(jī)，原動(dòng)機(jī)為液壓裝置，所以使用系數(shù) 取 1.35。AK2）動(dòng)載系數(shù) V齒輪傳動(dòng)不可避免地會(huì)有制造及裝配誤差，輪齒受載后還要產(chǎn)生彈性變形，對(duì)于直齒輪傳動(dòng)，輪齒在嚙合過(guò)程中，不論是有雙對(duì)齒嚙合過(guò)渡到單對(duì)齒嚙合，或是有單對(duì)吃嚙合過(guò)渡到雙對(duì)齒嚙合的期間，由于嚙合齒對(duì)的剛度變化，也要引起動(dòng)載荷。為了計(jì)及動(dòng)載荷的影響，引入了動(dòng)載系數(shù) ，如圖 2-1 所示。VK買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 130413976323圖 2-1 動(dòng)載系數(shù) VK由于速度 v 很小，根據(jù)上圖查得， 取 1.0。V3）齒間載荷分配系數(shù) K?一對(duì)相互嚙合的斜齒（或直齒）圓柱齒輪，有兩對(duì)（或多對(duì)）齒同時(shí)工作時(shí)，則載荷應(yīng)分配在這兩對(duì)（或多對(duì)）齒上。對(duì)于直齒輪及修形齒輪，取 。1HF??4）齒輪載荷分布系數(shù) K?當(dāng)軸承相對(duì)于齒輪做不對(duì)稱(chēng)配置時(shí)，受災(zāi)前，軸無(wú)彎曲變形，齒輪嚙合正常，兩個(gè)節(jié)圓柱恰好相切;受載后，軸產(chǎn)生彎曲變形，軸上的齒輪也就隨之偏斜，這就使作用在齒面上的載荷沿接觸線分布不均勻。計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，為了計(jì)及齒面上載荷沿接觸線分布不均勻的現(xiàn)象，通常以系數(shù)來(lái)表征齒面上載荷分布不均勻的程度對(duì)齒輪強(qiáng)度的影響。K?根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 10-4 取 =1.37。HK?綜上所述，最終確定齒輪系數(shù) K= =1.35 1 1 1.37=1.8AVK???（3）齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力的選擇1）壓力角 α 的選擇我國(guó)對(duì)一般用途的齒輪傳動(dòng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 α=20°。2）齒數(shù) z 的選擇為使齒輪免于根切，對(duì)于 α=20°的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，應(yīng)取 z≥17，這里取 z=20。 17買(mǎi)文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763243）齒寬系數(shù) 的選擇d?由于齒輪做懸臂布置，取 =0.6