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1、太阳能电池板转向机构设计方案目 录中文摘要 1英文摘要 21 概述 31.1 能源与环保31.2太阳能的特点41.3 国内外太阳能应用的现状51.4 太阳能跟踪技术现状62 实现转向机构的理论基础102.1 地球围绕太阳的运行规律102.2 太阳高度角和方位角的确定103 转向机构的设计133.1转向机构的整体设计133.2步进电机143.2.1步进电机的概述143.2.2步进电机的选择153.3 太阳能自动跟踪方位角部分的设计163.3.1 步进电机的转速的计算173.3.2 齿轮的设计计算183.3.3 蜗轮蜗杆的选择213.4 太阳能自动跟踪高度角部分的设计243.4.1 步进电机的转速
2、的计算253.4.2 蜗轮蜗杆的选择253.4.3 齿轮的设计计算283.4.4 凸轮的设计计算323.5 本章小结36结论37谢辞38参考文献39太阳能电池板转向机构设计摘 要：太阳能作为一种洁净的能源，既是一次能源，又是可再生能源，有着化石能源无法比拟的优越性。但太阳能利用效率低这一问题一直影响和阻碍着太阳能技术的普及。太阳自动跟踪装置的利用是提高太阳能利用率的一个重要途径。研究精确的太阳跟踪装置，可使太阳能采光板的热接受率大大提高，从而可提高太阳能的利用效率，拓宽太阳能的利用领域。在太阳能发电中，电池板受光面与太阳光线的角度是决定太阳能发电效率的关键因素。为找到一种价格低廉、跟踪精度高的
3、太阳跟踪方法，本论文提出了“ 二维驱动，二维跟踪”的机械系统方案。本论文首先分析了两种太阳跟踪方法，即单轴跟踪和双轴跟踪。然后尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光-电转化率。该系统是以凸轮机构和蜗轮蜗杆为核心，利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算，并借助两个步进电机同时工作来实现双轴跟踪系统，使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线，从而提高太阳能的吸收效率。由于时间及目前的知识限制，跟踪系统只是进行粗略的角度跟踪，有较大误差，今后如有机会再进行改进。关键字：太阳自动跟踪；太阳照射角；凸轮机构；蜗轮蜗杆；步进电机Design of Steering M
4、echanism for Solar PanelAbstract: The solar energy is one kind of clean sources of energy, primary energy, regenerative energy, has a lot of unique advantages. However, the problem that low utilization efficiency is always affecting and blocking the popularization of heliotechnics. The development o
5、f auto-solar tracker is a king of important approach which can improve solar energy utilization ratio. The development of exact auto-solar tracker can improve the receiving efficiency of sunlight, then can improve the receiving efficiency of sunlight, then can improve solar energy utilization and br
6、oaden the field of solar energy utilization. In solar power generation, the angle of the battery plate facing sun and sunlight is a key factor determining the efficiency of solar power generation. To find a sun-tracking way with little cost and high precision, this thesis proposes a mechanical syste
7、m, with two-dimension driving and two-dimension tracking. This paper firstly analyzes the two kinds of solar tracking method, namely single axis tracking and dual-axis tracking. Next , we try to design an automatic tracking system with Biaxial in order to enhance solar light - electricity conversion
8、 efficiency. The system is based on cam mechanism and worm gear, orbit the sun elevation angle formula using the sun and calculating azimuth and take two step motors work together at the same time driven Dual-axis tracking system, make the solar panels perpendicular to the solar incidence line, to i
9、mprove the absorption efficiency of solar energy. Because of the time and the current limitations of the knowledge ,the tracking system to track the point of view is rough , there are many errors , if the opportunity arised the design will be improved in the future.Keywords: Auto- solar Track; Sun A
10、ngle; Cam Mechanism; Worm Gear; Step Motor太阳能电池板转向机构设计1 概 述1.1 能源与环保随着时代的前进，人类社会和经济的发展速度日益增加，但是与此同时人类社会的负担和责任也随之增加。能源是国民经济和社会发展的基础，社会经济发展得越快，人类对能源的需求就越大，利用能源时可能对环境造成较大程度的破坏。目前世界的主要能源是由吸收太阳能的植物经亿万年的演化积累而形成的化石能源，如煤炭、石油、天然气等。正是由于上述原因，世界能源问题日益严峻，表现在如下方面：1.1.1 能源短缺世界上大部分国家能源供应不足，据统计近10 年内化石燃料(煤、石油与天然气等)能
11、量消耗增加了近20倍，预计今后十年化石燃料的用量将翻一番，但全球己探明的石油储量只能用到2050年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。1.1.2 环境污染由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空，使大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量，局部地区形成酸雨，严重污染水土。1.1.3 温室效应化石能源的利用产生大量的温室气体而导致温室效应，引起全球气候变化。这一问题己提到全球的议事日程，有关国际组织己召开多次会议，限制各国COZ等温室气体的排放量。能源问题关系到经济是否能够可持续发展。一次能源的日益枯竭，已引起全世界的
12、极大关注。现在人们常用的一次能源有煤炭，石油，原子能等。占人们能源消费的大部分的煤炭和石油都是有限的，不可再生的。据有关资料显示:石油储量的综合估算，可支配的化学能源的极限大约为11801510亿吨，以1995年世界石油的年开采量32亿吨计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭；天然气储备估计在13180152900兆立方米，年开采量维持在2300兆立方米，将在57一65年内枯竭;煤的储量约为5600亿吨，1995年煤炭开采量为3亿吨，可以供应169年；铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期，核聚变在2050年前没有实现的希望。能源短缺的
13、形势很严峻，当前世界多数国家对能源问题都很重视。新能源技术及节能技术在世界范围内迅速发展。太阳能、绿色生物能、燃料电池、海洋能等新能源的研究与应用为人们描绘出希望。其中太阳能应用技术以其独特的优势在全世界蓬勃发展，使人们在能源危机的焦虑中，。1.2 太阳能的特点太阳是一个巨大的能源，万物生长都要依靠太阳，地球上绝大部分能源归根究底是来自太阳的。煤炭，石油都是古时候由动物或植物存储下来的太阳能。全世界人们一年所用的各种能量之和也只有到达地球表面的太阳能的数万分之一，因此利用太阳能的潜力是十分大的。而相对于日益枯竭的化石能源来说，太阳能似乎是未来社会能源的希望所在。太阳辐射能与煤炭，石油，核能相比较。有如下的优点:1.2.1 储量的“无限性”太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用能量巨大。太阳放射的总辐射能量大约是3.75 X 1021 kW，极其巨大的。其中到达地球的能量高达1.73 1011kW，穿过大气层到达地球表面的太阳辐射能大约为8.11013kW。在到达地球表面的太阳辐射能中，到达地球陆地表面的辐射能大约为1.7 1013kW，相当于目前全世界一年内消耗的各种能源所产生的总能量的三万五千多倍。太阳的寿命至少尚有40亿年，相对
