太陽能熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計

《太陽能熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《太陽能熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（39頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目 錄 1緒論 1 1.1本課題的來源及研究的目的和意義 1 1.2 太陽能熱水器的概況 1 1.3本課題所涉及的問題及國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 1 1.4 國外研究現(xiàn)狀及分析 2 1.5國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 2 1.6對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 3 1.7完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 3 1.8完成本課題的工作方案及進度計劃 3 2太陽熱水器能結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 4 2.1 機型 4 2.2 機具工作原理 4 2.3 總體配置 4 2.4 基本設(shè)計參 5 2.5確定傳動方案 6 2.6電動機的選擇 6 3傳動機構(gòu)的設(shè)計 8 3.

2、1齒輪及齒盤的設(shè)計 8 3.2軸的計算 11 3.3凸輪機構(gòu)的設(shè)計及計算 12 小 結(jié) 15 致 謝 16 參考文獻 17 附 錄 18 1緒論 1.1本課題的來源及研究的目的和意義 進入21世紀(jì)，隨著石油、煤、天然氣等這些不可再生自然能源價格的上漲，能源危機再次引起了人們的注意，如何很好的節(jié)約和利用能源，特別是可持續(xù)性能源，一直是人類所面臨的問題。在本次設(shè)計中我將從我國目前面臨的能源現(xiàn)狀出發(fā)，分析太陽能的基本特性的基礎(chǔ)上，對目前收集太陽能最成功的裝置太陽能熱水器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 　　太陽能熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心是采用高品質(zhì)、高轉(zhuǎn)換率的太

3、陽能集熱器。未來的太陽能熱利用發(fā)展趨勢是太陽能與建筑結(jié)合，太陽能平板集熱器是與建筑結(jié)合最佳方式的太陽集熱器。但我國幅員遼闊，各地日照時間，日照角度等參數(shù)各不相同，因此可根據(jù)環(huán)境需要做成靈活多變的結(jié)構(gòu)形式和形體尺寸。 　　太陽能熱水器雖然在國內(nèi)用的比較多，但是在結(jié)構(gòu)方面有不少的不足之處，不能盡可能滿足用戶的使用，本次設(shè)計旨在提出一些可以優(yōu)化的方面。 　　一是提出集熱器旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)改進方案，二是提出集熱器日照角度變換的結(jié)構(gòu)改進方案，三是提出在熱水器自動控制方面的改進方案。 1.2 太陽能熱水器的概況 目前太陽能熱水系統(tǒng)尚未納入建筑給排水設(shè)計,工程中較常用的熱水供應(yīng)是采用換熱站提供的合適溫度的

4、熱水,再通過室外管網(wǎng)向用戶供水。該供水方式存在供熱效率低, 經(jīng)濟效益差等缺點。而家用太陽能熱水器就是一個節(jié)約能源，有效利用能源的典型。隨著人類生活的不斷進步，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如何更高效的利用太陽能必將成為小型太陽能結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。美國、日本等發(fā)達國家已經(jīng)在這方面做了很多有益的探索和研究，在我國，隨著人民生活水平的日益提高，高效便捷的太陽能結(jié)構(gòu)也必將在我國興起、發(fā)展和完善。所以如何提高民用設(shè)備的利用率也就成了一種有益的、必要的、積極的探索和研究。同時，自 1985年以來我國太陽能利用取得了舉世矚目的成績，太陽能熱水器是太陽能熱利用中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化

5、發(fā)展最快的領(lǐng)域，并且隨著大眾文明意識的提高、人民生活水平的不斷提高以及對生活熱水需求的日益增長和擁有9億人口的農(nóng)村潛在市場的開發(fā)，研究、開發(fā)與太陽能熱水器相配套的控制系統(tǒng)，也就有著重大意義，同時會創(chuàng)造良好的社會效益。而目前市場上的太陽能熱水器，存在著太陽能利用率不高、穩(wěn)定性差、通用性差等缺陷。本設(shè)計就是針對這些，開發(fā)具有高太陽能利用率、通用性、穩(wěn)定性好的太陽能熱水器。 1.3本課題所涉及的問題及國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 當(dāng)前我國自主開發(fā)的全玻璃真空管太陽能熱水器在世界上處于領(lǐng)先平，并出口到日本、美國等發(fā)達國家。據(jù)統(tǒng)計，截止到1998年底，我國太陽能熱水器生產(chǎn)廠有1000多家，年產(chǎn)量在250

6、萬平方米以上，年產(chǎn)值35億元，從業(yè)人員1.5萬人，用戶達3000多萬人，年產(chǎn)量及擁有量均居世界首位，成為我國節(jié)能領(lǐng)域的新興產(chǎn)業(yè)，已引起國際能源界的關(guān)注，發(fā)展勢頭很好。進入90年代，中國在改革開放政策指引下，隨著太陽能熱水器的不斷改進、大眾文明意識的提高、人民生活水平的不斷提高以及對生活熱水需求的日益增長和擁有9億人口的農(nóng)村潛在，市場的開發(fā)，更是促進了太陽熱水工業(yè)的迅速發(fā)展，太陽能熱水器應(yīng)用同時也得到了一個大規(guī)模進展，并且形成了與空調(diào)、彩電、冰箱等一樣的大規(guī)模市場。太陽能熱水器是利用集熱器吸收太陽光，將光能轉(zhuǎn)化成熱能，并通過儲水箱將熱水儲存的裝置。目前，技術(shù)水平最高的太陽能熱水器是真空集熱管太陽

7、能熱水器。真空集熱管的內(nèi)、外管之間是真空夾層，確保冬季管內(nèi)不結(jié)冰，能夠正常使用，內(nèi)管上有一層選擇性吸收鍍膜，膜層能充分吸收太陽光。真空管里的水，吸收熱量后，通過溫差循環(huán)，加熱儲箱內(nèi)的水。太陽能中央熱水系統(tǒng)采取以太陽能為主，電能為輔的能源利用方式。一般情況下全年90%的熱水來自太陽能，只需10%的電能作補充，365天全天候可以供應(yīng)熱水。太陽能熱水器可在全國大部分地區(qū)使用，并被廣泛應(yīng)用于家庭，在賓館沐浴、工業(yè)用水等方面獲得利用。同時，由于其經(jīng)濟和社會效益顯著。不用煤油電而用太陽能熱水器洗浴的城鄉(xiāng)居民全國有3000多萬，年節(jié)約能源200萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽熱水不但為廣大城鄉(xiāng)用戶所接受，而且建設(shè)部已將它列

8、入建筑節(jié)能新技術(shù)，準(zhǔn)備推廣，太陽熱水系統(tǒng)將與被動太陽采暖、光伏器件一起成為21世楊太陽能建筑結(jié)構(gòu)的一個組成部分。太陽熱水要擴展到為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。 太陽能產(chǎn)品本身還存在著使用不方便、不配套、質(zhì)量檔次不高的狀況。同時，由于受自身條件的限制，隨著春夏秋冬四季的變化，以及不同季節(jié)不同天氣的變化，由于真空集熱管太陽能熱水器的單一性能，出水溫度和熱水存量的不確定性給使用中帶來眾多不便，同時也造成了對太陽能的利用效率低下，太陽能熱水器也就在一定程度上滿足不了不同用戶的不同需要，從而影響了太陽能熱水器的長期發(fā)展。 1.4 國外研究現(xiàn)狀及分析 在世界范圍內(nèi),太陽能熱水器技術(shù)已很成熟,并已形成行業(yè),正在以

9、優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場和燃氣熱水器市場。國外的太陽能熱水器發(fā)展很早,但80 年代的石油降價,加之取消對新能源減免稅優(yōu)惠的政策導(dǎo)向,使工業(yè)發(fā)達國家太陽能熱水器總銷售量徘徊在幾十萬平方米。 世界環(huán)境發(fā)展大會之后,許多國家又開始重視太陽能熱水器在節(jié)約常規(guī)能源和減少排放二氧化碳方面的潛力,僅據(jù)美國加州首府薩克門托市的計劃,到2000 年太陽能熱水器將取代該州47000 套家用電熱水器;到2000 年日本太陽能熱水器的擁有量將翻一番;以色列更是明文規(guī)定,所有新建房屋必須配備太陽能熱水器。目前,我國是世界上太陽能熱水器生產(chǎn)量和銷售量最大的國家。1992 年銷售量為50萬m2 ,為世界其他各國銷

10、售量之和;1995 年銷售量翻番,達100萬m2 。據(jù)初步統(tǒng)計,1997 年我國太陽能熱水器銷售量300萬m2 ,目前,我國從事太陽能熱水器研制、生產(chǎn)、銷售和安裝的企業(yè)達到1000 余家,年產(chǎn)值20 億元,從業(yè)人數(shù)115 萬人。但從房屋的熱水器安裝率來說,以色列已達80% ,日本為11% ,臺灣達217 %,我國在千分之幾左右,其太陽能熱水器的推廣應(yīng)用潛力仍很大。國際上,太陽能熱水器產(chǎn)品經(jīng)歷了悶曬式、平板式、全玻璃真空管式的發(fā)展,目前其產(chǎn)品的發(fā)展方向仍注重提高集熱器的效率,如將透明隔熱材料應(yīng)用于集熱器的蓋板與吸熱間的隔層,以減少熱量損失;聚脂薄膜的透明蜂窩已在德國和以色列批量生產(chǎn)。隨著世界范圍

11、內(nèi)的環(huán)境意識和節(jié)能意識的普遍提高,太陽能熱水器必將逐步替代電熱水器和燃氣熱水器。雖然太陽能熱水器目前仍存在市場價格高、受季節(jié)和天氣影響的不利因素,但太陽能熱水器具有不耗能、安全性、無污染性等優(yōu)勢,而且隨著技術(shù)的發(fā)展其經(jīng)濟性也逐漸顯露出來。有關(guān)專家對三種熱水器的經(jīng)濟指標(biāo)比較結(jié)果表明，太陽能熱水器在經(jīng)濟上已具有較強的競爭力。 1.5國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析 我國的太陽能熱水器發(fā)展趨勢十幾年來 ，我國太陽能熱水器行業(yè)從無到有，由小變大，發(fā)展非常迅速，但其普及率仍然很低，產(chǎn)品的品種、功能和質(zhì)量也都遠遠不能滿足需要。今后，我國太陽能熱水器將怎樣發(fā)展，這里僅從產(chǎn)品和技術(shù)的角度，對其發(fā)展趨勢做個介紹。

12、 1.4.1太陽能熱水器將與建筑結(jié)合 在許多工業(yè)化國家中，太陽能熱水器早己列為建筑配套設(shè)備的一部分。從節(jié)能、環(huán)保和改善人民生活條件等因素考慮，在住宅設(shè)計中采用太陽能熱水器提供生活熱水己是大勢所趨。為要使太陽能熱水器盡早步入建筑行業(yè)，我們首先要研究太陽能熱水器與建筑外觀相協(xié)調(diào)的總體方案(依據(jù)南方或北方、城鎮(zhèn)或農(nóng)村、樓房或平房等不同情況)，設(shè)計出與建筑結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的各種太陽能熱水器產(chǎn)品(依據(jù)平屋頂、斜屋頂、陽臺等不同條件);其次要重視熱水器產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化以及熱水器施工安裝的規(guī)范化，加強與建筑設(shè)計部門的合作，使太陽能熱水器列入建筑標(biāo)準(zhǔn)圖冊，真正成為建筑的配套設(shè)備。 1.4.2太陽能熱水器將

13、逐步完善功能 人們對住宅中獲取生活熱水的要求正在日趨提高。為了能與電熱水器、燃氣熱水器等產(chǎn)品競爭，太陽能熱水器除了在節(jié)能和環(huán)保兩方面具有優(yōu)勢之外，還應(yīng)當(dāng)具有防凍或抗凍功能;人們希望洗浴時熱水猶如自來水那樣噴淋，太陽能熱水器就應(yīng)當(dāng)采用頂水法取出熱水;人們希望供熱水設(shè)備不要因水垢而堵塞，熱水器就應(yīng)當(dāng)將集熱回路與生活熱水回路分開;人們希望即使陰雨天也能用上熱水，太陽能熱水器就應(yīng)當(dāng)跟輔助能源配套;等等。由此可見，全年用熱水器、承壓水箱、雙循環(huán)系統(tǒng)、輔助電加熱等技術(shù)改進都將是我國太陽能熱水器發(fā)展的必然趨勢。 1.6對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 成功設(shè)計出小型太陽能結(jié)構(gòu)機械部分應(yīng)

14、有以下幾個任務(wù)要求： （1）采用齒輪傳動，驅(qū)動為電機； （2）選擇合適的傳動裝置，來達到小型太陽能結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標(biāo)。 （3）本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 本課題重點研究的是怎樣設(shè)計小型太陽能結(jié)構(gòu)的機械部分，采用適合的傳感器以及傳動裝置來達到設(shè)計任務(wù)的目標(biāo)。 （1）根據(jù)小型太陽能結(jié)構(gòu)需要旋轉(zhuǎn)和升降的要求和自動化程度來選擇適合的動力源； （2）確定傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)； （3）根據(jù)小型太陽能結(jié)構(gòu)的大小，通過手里要求計算出機構(gòu)中各個零件尺寸的大小、型號等并畫出裝配圖； （4）對受力部件，零件尺寸進行校核計算。 1.7完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 (1) 了解

15、小型太陽能結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及在國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，上網(wǎng)和圖書館查閱相關(guān)文獻資料； （2）確定設(shè)計方案，參考資料，進行設(shè)計，詢問老師和同學(xué)； (3) 了解小型太陽能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸以及傳動速度，上網(wǎng)和去圖書館查閱相關(guān)文獻資料； （4）設(shè)計傳動機構(gòu)，根據(jù)輸出輸入速度，計算并設(shè)計出減速器； （5）利用AutoCAD軟件畫出裝配圖； （6）計算校核，參考資料書中的計算方法和公式等進行計算交合。 1.8完成本課題的工作方案及進度計劃 完成本課題的方案：本方案采用電動機為動力源，利用減速器等傳動機構(gòu)完成設(shè)計 第1-2周 查閱相關(guān)文獻，撰寫開題報告。 第3-4周 確定總體方案，明確相關(guān)內(nèi)容。 第5

16、-6周 根據(jù)設(shè)計要求查閱相關(guān)手冊，對各部份機構(gòu)進行設(shè)計。 第7-9周 繪制零件圖和裝配圖 第10周 完成對產(chǎn)品的校核工作及設(shè)計說明書。 第11周 整理資料，做好答辯準(zhǔn)備。 please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 2太陽熱水器能結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 表2-1 太陽能集熱器安裝傾角速查表 城市 緯度/（） 安裝傾角/（） 和田

17、 37.09 35 阿克蘇 41.09 40 哈密 42.50 40 烏魯木齊 43.45 40 伊犁 43.55 45 塔城

18、 46.46 45 注：太陽能集熱器單位面積得熱量與所在地經(jīng)緯度、大氣透明系數(shù)、集熱器傾角等因素有關(guān)，在安放時應(yīng)選擇合理傾角。 2.1 機型 我國人口眾多，基本上各家各戶都需要安裝太陽能熱水器，因此，對小型太陽能熱水器的需求量很大，因此本次的機型當(dāng)與此相適應(yīng)才較為恰當(dāng)。 雖然定位為小型機具，但其結(jié)構(gòu)尺寸還要根據(jù)具體的配套太陽能熱水器來定。國內(nèi)集熱器型號有很多，考慮到熱水器需要轉(zhuǎn)動和升降，要求有較大

19、的驅(qū)動力，因此盡量減少熱水器質(zhì)量，優(yōu)先考慮非承壓分離式熱水器，先選SLL5818—25型集熱器。 2.2 機具工作原理 工作過程：機器開始工作時，機架上的電機帶動其同軸的齒輪轉(zhuǎn)動，與其相嚙合的底座齒盤帶動整個機構(gòu)轉(zhuǎn)動。從而保證整個集熱器始終正對陽光。同時，在電機的輸出軸上連接凸輪，利用頂桿使其與集熱器架連接。當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，從而可以控制機架的升降，改變機架的水平角度，以達到最大限度利用太陽能的目的。 2.3 總體配置 經(jīng)過多次的討論和研究，確定小型太陽能的總體結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)動裝置和動力傳送系統(tǒng)及升降裝置。其中動力源為電動機，考慮到旋轉(zhuǎn)時需要控制旋轉(zhuǎn)角度，初步考慮選用步進電機，

20、 以便于更準(zhǔn)確的控制旋轉(zhuǎn)角度，使其向陽面面積保持最大。升降系統(tǒng)初步考慮用凸輪機構(gòu)完成，以便于盡可能的簡化機構(gòu)，降低成本。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示 圖2-1 太陽能熱水器結(jié)構(gòu)示意圖 1. 底盤 2.集熱器三角架 3.集熱器 4.導(dǎo)軌 5.電機底座 6.電機 7齒輪 8.推桿 9.凸輪 10.轉(zhuǎn)向輪 2.4 基本設(shè)計參 配套集熱器SLL5818—25集熱器的外形如圖2-2所示： 圖2-2 SLL5818—25型集熱器 具體參數(shù)見下表： 表2-2 規(guī)格型號表 產(chǎn)品型號

21、 SLL5818—25曬樂系列 SLL5818—25速樂系列 集熱器件 58mm1800mm“曬樂”真空管 58mm1800mm“曬樂”真空管 真空管數(shù)量及間距 25支75mm 25支75mm 集熱面積 輪廓面積4m2 輪廓面積4m2 內(nèi)膽材料 SUS304不銹鋼 SUS304不銹鋼 外殼材料 鍍鋁鋅板不銹鋼 鍍鋁鋅板不銹鋼 保溫材料 45mm厚聚氨酯發(fā)泡 45mm厚聚氨酯發(fā)泡 密封材料 硅橡膠密封

22、 硅橡膠密封 外形尺寸 安裝螺釘 重量 與其配套使用的三角架如圖2-3 圖2-3 三角架 2.4.1三角架主要用于固定集熱器并與底座裝置、升降裝置連接。 （1） 該支架適用于SLL5818系列集熱器。 （2）適用于集熱器一層放置，傾角30度。 （3）采用4#國標(biāo)角鋼或4#熱鍍鋅角鋼現(xiàn)場焊接制成。 2.4.2傳動裝置整體結(jié)構(gòu) （1）傳動裝置的組成 傳動裝置由電機、齒輪、凸輪等組成。 （2）傳動裝置的特點 與齒輪嚙合的齒盤

23、上齒呈弧線分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求齒輪有較大的剛度。 2.5確定傳動方案 考慮到電機轉(zhuǎn)速低，傳動功率大，其傳動方案如下圖2-4： 圖2-4 傳動裝置設(shè)計圖 2.6電動機的選擇 選擇步進電機，型號：MPM-ST57C-2P-12.01L?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的。 電動機的外形如下圖2-5： 圖2-5 電機 表 2-3 步進電動機參數(shù) 電動機型號 步距角 相數(shù) 最大靜轉(zhuǎn)矩 定位轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動慣量 MPM-ST57C-2P

24、-12.01L 7.5 4 1,500g.cm 425 g.cm 12.5 g.cm 注：其中，電壓:12VDC 電流:0.6A 電阻:21Ω 引線規(guī)格:UL1007 AWG26 。用微機控制系統(tǒng)代替脈沖發(fā)生器和脈沖分配器,可以根據(jù)系統(tǒng)需要通過軟件編程的方法任意設(shè)定步進電機的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度、換向、轉(zhuǎn)動次數(shù)和控制步進電機的運行狀態(tài)。通過控制程序，這樣可簡化控制電路,降低生產(chǎn)成本,提高系統(tǒng)的運行效率和靈活性。圖2-6為單片機控制步進電機接口原理圖。(軟件法形成脈沖序列的程序流程、主程序流程圖、定時器中斷服務(wù)程序流程圖及其相關(guān)程序,時間的設(shè)定見附錄。

25、) 圖2-6 單片機控制步進電機接口電路原理圖 根據(jù)電機軸徑的大小及轉(zhuǎn)動慣量，選取聯(lián)軸器，選擇GY型凸緣聯(lián)軸器，型號：GY2,工稱轉(zhuǎn)矩/（N.M）63，許用轉(zhuǎn)速/（r/min）10000，轉(zhuǎn)動慣量/（)0.0015，質(zhì)量/kg1.72，符合要求。聯(lián)軸器的外形如下圖2-7： 圖2-7 凸緣聯(lián)軸器 3傳動機構(gòu)的設(shè)計 3.1齒輪及齒盤的設(shè)計 3.1.1齒輪的材料及定義 （1） 選用直齒圓柱齒輪 （2）材料選擇，選擇小齒輪材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，牌號：（GB/T 699-1999 20Mn）硬度為197HBW （3）選齒輪齒數(shù)，齒盤齒數(shù) 3.1.2按齒

26、面接觸強度設(shè)計 由計算公式計算 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 選取齒寬系數(shù) 查得材料的彈性影響系數(shù) 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限，齒盤的接觸疲勞強度極限 1） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 2） 取接觸疲勞壽命系數(shù), 3） 計算接觸疲勞用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1 4）試計算齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 5）計算圓周速度V 6）計算齒寬b 7）計算載荷系數(shù) 由V=0.166m/s ， 7級精度，查得

27、動載系數(shù)，直齒輪KHa=Kfa=1 用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時KHB=1.423 由，KHB=1.423KFB=1.35，故載荷系數(shù) 3.1.3按齒根彎曲強度計算 得彎曲強度計算公式為 （1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù) 1） 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；齒輪的彎曲強度極限 2） 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 4） 計算齒輪及底盤齒的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 （

28、2） 設(shè)計計算Error! No bookmark name given. 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲強度算得的模數(shù)2.05并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒數(shù)齒盤這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲強度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 3.1.4幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 (2)計算中心距 (3）計算齒輪寬度 取 齒輪一

29、端連接電動機的輸出軸，并與轉(zhuǎn)盤上的齒嚙合，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動時，帶動整個機構(gòu)旋轉(zhuǎn)。表3-1 齒輪的基本參數(shù)： 齒數(shù) 模數(shù) 齒全高 壓力角 齒輪 42 2.5 18 20 齒盤 42 2.5 18 20 齒輪結(jié)構(gòu)如下圖3-1 圖3-1 齒輪 3.2軸的計算 3.2.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 取

30、軸頸處的直徑為19mm，與標(biāo)準(zhǔn)GY型凸緣聯(lián)軸器(型號：GY2)的孔徑相同。各軸段配合及表面粗糙度選擇如下：軸頸處,;齒輪處配合處為，聯(lián)軸器與傳動軸的配合。 3.2.2 鍵連接的強度校核 鍵主要是為了實現(xiàn)軸上零件的軸向定位來傳遞轉(zhuǎn)距，鍵的形式用多種，，根據(jù)傳動的要求，鍵的選擇應(yīng)根據(jù)軸的直徑選擇不同型號的鍵，軸的直徑d=19mm選用A型平鍵（GB/T1096—2003摘錄），與聯(lián)軸器連接處鍵的尺寸與凸輪連接處鍵的尺寸軸的材料是45號鋼，且屬于靜聯(lián)接機械設(shè)計第八版表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[σp]=120-150MPa,取其平均值[σp]=135MPa。鍵的工作長度為,鍵與聯(lián)軸器鍵槽的

31、接觸高度為。由機械設(shè)計第八版式6-1可得 T—傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.M） d—軸的直徑（mm） l—鍵的工作長度（mm）；A型，l=L－b k—鍵與輪轂的接觸高度（mm）；k=h－t，h為鍵的高度， b—鍵的寬度（mm） t—切向鍵工作面寬度（mm） —鍵的許用切應(yīng)力（MPa） —鍵連接的許用擠壓應(yīng)力，/ MPa 可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作。 鍵的標(biāo)記為：（GB/T1096-2003） 鍵，圓頭普通平鍵（A型），b=6、h=6、L=20 軸的結(jié)構(gòu)如下圖3-2 圖3-2 傳動軸 3.2.2

32、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，，即危險截面C與D其中一個截面，。根據(jù)式及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力為 ，前已選定軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理，查表15—1得許應(yīng)彎曲應(yīng)力。因此，故安全。 3.3凸輪機構(gòu)的設(shè)計及計算 3.3.1凸輪機構(gòu)形式的確定 根據(jù)常用凸輪機構(gòu)形式及需要傳遞較大力的要求，在此設(shè)計對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)，由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動力。 3.3.2推桿的運動規(guī)律的確定 根據(jù)機架需要上升十五度角，可確定推桿的推程h=200mm，然后確

33、定推桿的推程運動角 ，遠休止角=180，回程運動角=270，近休止角=360。 表3-2 凸輪運動規(guī)律表 運動規(guī)律 最大速度 最大加速度 最大躍度 適用場合 等速運動 1.00 低速輕載 等加速等減速 2.00 4.00 中速輕載 余弦加速度 1.57 4.93

34、 中低速重載 正弦加速度 2.00 6.28 39.7 中高速輕載 五次多項式 1.88 5.77 60.0 高速中載 由表中可知余弦加速度的運動規(guī)律適用于中低速重載的場合，因此，在此選用余弦加速度運動規(guī)律，因為加速度曲線連續(xù)。行程始末加速度等于零，躍度為有限值的突變。啟動平穩(wěn)。導(dǎo)路側(cè)壓力小，沖擊、磨損較輕。適用中、高速輕載。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得到以下的運動規(guī)律曲線如圖3

35、-3： 圖3-3 推桿運動規(guī)律曲線 3.3.3凸輪輪廓曲線的設(shè)計 設(shè)計凸輪的輪廓曲線必須知道基圓半徑Rb，根據(jù)公式：Rb=（—推程角，弧度值; —推程; —最大線速度; —最大壓力角,一般取30）;查閱現(xiàn)代機械傳動手冊P763, 則Rb=，Rr=40mm 3.3.4作圖法畫出凸輪的輪廓曲線 根據(jù)基圓半徑及上述的推桿輪廓曲線作出凸輪的工作廓線如下圖3-4： 圖3-4 凸輪工作廓線 由此可得凸輪的輪廓曲線如圖3-5： 圖3-5 凸輪 3.3.5推桿的設(shè)計 推桿的結(jié)構(gòu)如圖3-6 圖3-6 推桿 由于需要傳遞較大的力所以選用滾子推桿。

36、這種推桿由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，所以磨損較小，故可以傳遞較大的力。 推桿一端連接凸輪，一端與三角架的橫梁接觸，凸輪轉(zhuǎn)動時，就可推動橫梁，從而達到升降的目的。根據(jù)推桿需要頂?shù)饺羌艿臋M梁上，選定頂桿長203mm，直徑30mm。滾子直徑40mm，寬度20mm。 3.3.6支撐柱 考慮到底盤前半部分受力過大，需要加裝支撐柱。支撐柱采用合金結(jié)構(gòu)鋼，外形如下圖3-7： 圖3-7 支撐柱 注：支撐柱后半部分50mm澆注在房頂平面以下。 小 結(jié) 腳踏實地，認真嚴(yán)謹，實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的

37、收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。 在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識有很大的幫助，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。在此更要感謝我的導(dǎo)師和專業(yè)老師，是你們的細心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計。在我的學(xué)業(yè)和設(shè)計的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師李老師致以最衷心的感謝和

38、深深的敬意。 致 謝 please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 參考文獻 [1] 畢文峰,王侃宏,喬華,崔堅. 平板集熱器冬季工況集熱性能分析.煤礦現(xiàn)代化, 2005,(01) [2] 周子成,田軍.用于太陽能熱泵的真空管集熱器的研究. 制冷學(xué)報, 1990,(02)

39、[3] 郁道光, 宋可生, 焦小浣. 真空管平板集熱器最小陽光入射角的一種證明及光學(xué)性能分析.太陽能學(xué)報,1991,(01) [4] 申銀俊,劉秀文.真空玻璃管集熱器及其優(yōu)點[J].稀有金屬材料與工程,1986,(01) [5] 劉鑒民. 太陽能集熱器性能的粗略估算. 太陽能,1983,(03) [6] 方鐸榮, 李元哲. 平板集熱器最佳化設(shè)計的一種方法—成本/效率法.太陽能學(xué),1984,(01) [7] 葉小華. 3.56XCPC—平板集熱器組合式太陽能開水器的設(shè)計研究[J].能源研究與信息,1986,(01) [8] 呂錫民.國內(nèi)太陽能熱水器使用狀況調(diào)查分析.能源季刊,1

40、997 ,27 (3):105～117 [9] 才立煒. 推廣太陽能熱水器技術(shù)中應(yīng)重視的問題. 農(nóng)村能源,2001,(01) [10] 曾廣強. 太陽能熱水器的應(yīng)用. 工程建設(shè)與設(shè)計,1994,(06) [11] 略談目前我國太陽能熱水器行業(yè)現(xiàn)狀. 家電科技,2004,(Z1) [12] 郭景. 太陽能熱水器與建筑有機結(jié)合的4個建議.現(xiàn)代家電,2003,(07) [13] 孫桓.機械原理（第7版）.高等教育出版社,2006. 附 錄 1.軟件法形成脈沖序列的程序流程

41、 程序如下: PULSE: MOV　　　　R3 , # NUM 　　　 PUSH A 　　　 PUSH PSW LOOP: SETB P1. 0 　　　 ACALL DELAY1 　　　 CLR P1. 0 　　　 ACALL DELAY2 　　　 DJNZ R3,LOOP 　　　 POP PSW 　　　 POP A RET 2.主程序流程圖 　　 程序如下:

42、 CON: MOV　　 R3, # N 　　 MOV TMOD , # 10H 　　 MOV TL1 , # LOW 　　 MOV TH1 , # H IGH 　　 JNB FLAG ,LEFT 　　 MOV R0 , RM 　　 AJMP TIME - S LEFT: MOV R0 , LM TIME: SETB EA 　　　 SETB ET1 　　　 SETB

43、TR1 WAIT: SJMP WAIT 3.定時器中斷服務(wù)程序流程圖 中斷服務(wù)程序如下: INTTO: PUSH　　A 　　　 PUSH PSW 　　　 MOV A , @R0 　　　 MOV P1 ,A 　　　 INC R0 　　　 MOV A , # 00H 　　　 XRL A , @R0 　　　 JNZ NEXT 　　　 MOV A , R0 　　　 CLR C 　　　 SUBB A , # 03H 　　　 MOV R0 , A

44、 NEXT: DJNZ R3 , RETU 　　 CLR ET1 　　　 CLR EA RETU: POP PSW 　　　 POP A 　　　 RETI 4. 具體時間參數(shù)計算如下： 齒盤齒數(shù)z=42，既轉(zhuǎn)過一齒時所旋轉(zhuǎn)的角度為 夏秋兩季：暫定集熱器從臨晨8:00到正午2:00需轉(zhuǎn)過的角度為，所需時間為6h=360分鐘。設(shè)定每次只轉(zhuǎn)一齒，到正午2:00需要轉(zhuǎn)動次，每次轉(zhuǎn)動所需時間t=分鐘。2:00到傍晚8:00需要轉(zhuǎn)過的角度也為，因時間相同，所需設(shè)定時間不變。 冬春兩季：集熱器從臨晨9:00到正午2:00需轉(zhuǎn)過的角度為，所需時間為5h=300分鐘。設(shè)定每次只轉(zhuǎn)一齒，到正午2:00需要轉(zhuǎn)動次，每次轉(zhuǎn)動所需時間t=分鐘。2:00到傍晚7:00需要轉(zhuǎn)過的角度也為，因時間相同，所需設(shè)定時間不變。根據(jù)所需時間設(shè)定程序，即可保證集熱器的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)方向。 38