題目一種新型太陽(yáng)能割草機(jī)結(jié)構(gòu)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)班指導(dǎo)教師職稱(chēng)填寫(xiě)日期：2013年1月7日

摘要在太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)發(fā)電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如何在設(shè)計(jì)上將太陽(yáng)能的電池板，很好的運(yùn)用在發(fā)電上，使得產(chǎn)生的電能運(yùn)用在割草機(jī)上。達(dá)到節(jié)能減排，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能割草動(dòng)力的提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的作用。并在設(shè)計(jì)上克服現(xiàn)有的太陽(yáng)能的發(fā)電設(shè)備的效率低等問(wèn)題，使得太陽(yáng)能割草機(jī)的能量在不連續(xù)的使用、工作中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)要求，成為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研究的一個(gè)重點(diǎn)。在太陽(yáng)能的強(qiáng)度上和設(shè)計(jì)的方向上有很多的不確定性，以及光照的間歇性上會(huì)存在的一些不正常工作等特點(diǎn)，給太陽(yáng)能割草機(jī)在使用上和收集上齒來(lái)了一定的難度。因此，現(xiàn)在的科技發(fā)展中，對(duì)太陽(yáng)位置的自動(dòng)追蹤的開(kāi)發(fā)和技術(shù)的研究上，實(shí)現(xiàn)智能的調(diào)節(jié)方向，采用太陽(yáng)能的支架的生產(chǎn)制作等，對(duì)于在太陽(yáng)能設(shè)備上提高太陽(yáng)能的一個(gè)吸收的效率，使得太陽(yáng)能設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效的合理利用太陽(yáng)能的作用，這樣的方式在現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展上具有重要的科學(xué)上的研究的價(jià)值。在隨著在高爾夫球場(chǎng)的設(shè)計(jì)上和一些網(wǎng)球以及足球場(chǎng)的發(fā)展中，不斷的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的割草機(jī)器方式，使得人們擁有一個(gè)實(shí)現(xiàn)平整美觀的草地，在做運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地上的要求在不斷的得到人們的越來(lái)越迫切的要求。這種機(jī)器由人實(shí)現(xiàn)推動(dòng)的作用，通過(guò)采用齒輪的傳動(dòng)和齒動(dòng)一個(gè)旋刀的進(jìn)行割草，這是現(xiàn)有市場(chǎng)上旋刀割草機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開(kāi)始。本此的設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是一種新型的太陽(yáng)能割草機(jī)的設(shè)計(jì)，采用設(shè)計(jì)樣機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能割草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析，在設(shè)計(jì)上通過(guò)改進(jìn)和完善原有的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，通過(guò)采用控制芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的信號(hào)上進(jìn)行一個(gè)實(shí)時(shí)的處理，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)控制的太陽(yáng)能的電機(jī)在收集太陽(yáng)能和實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)于工作上和停止工作時(shí)候的太陽(yáng)的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新，目的是為更好的提高在太陽(yáng)能能量的收集的效率和儲(chǔ)存的作用，改善太陽(yáng)能割草機(jī)的產(chǎn)品的實(shí)用性和利用的程度。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能，割草機(jī)，芯片，收集能量

目錄19827_WPSOffice_Level1第一章緒論 63796_WPSOffice_Level21.1、太陽(yáng)能割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 63507_WPSOffice_Level21.2、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 728541_WPSOffice_Level31.2.1國(guó)外太陽(yáng)能割草機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 730877_WPSOffice_Level31.2.2、國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能割草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 713495_WPSOffice_Level21.3、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能割草存在的問(wèn)題 84389_WPSOffice_Level1第二章太陽(yáng)能割草機(jī)樣機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 1017431_WPSOffice_Level22.1、結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計(jì)分析 109020_WPSOffice_Level22.2、太陽(yáng)能割草機(jī)整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 1127597_WPSOffice_Level32.2.1、設(shè)計(jì)原則 1113899_WPSOffice_Level32.2.2、太陽(yáng)能割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案 1110158_WPSOffice_Level1第三章太陽(yáng)能割草機(jī)樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1326779_WPSOffice_Level23.1、旋刀的設(shè)計(jì) 133972_WPSOffice_Level23.2、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 138937_WPSOffice_Level33.2.1傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 1316583_WPSOffice_Level33.2.2確定軸的尺寸 1519899_WPSOffice_Level33.2.3軸的尺寸校核 1526410_WPSOffice_Level23.3、行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1515915_WPSOffice_Level23.4、傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)校核 1625261_WPSOffice_Level332327_WPSOffice_Level23.5、機(jī)架的設(shè)計(jì) 1816138_WPSOffice_Level23.6、刀殼的設(shè)計(jì) 1830009_WPSOffice_Level23.7、鍵的設(shè)計(jì)校核 1928877_WPSOffice_Level23.8、軸承的設(shè)計(jì)校核 192336_WPSOffice_Level1第四章太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)計(jì) 214943_WPSOffice_Level24.1主控制器 2123679_WPSOffice_Level34.1.1主控制器的選用 2126153_WPSOffice_Level34.1.2控制器的介紹 211067_WPSOffice_Level24.2驅(qū)動(dòng)元件 2131000_WPSOffice_Level34.2.1直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的比較 2128073_WPSOffice_Level34.2.2步進(jìn)電機(jī)控制原理 225119_WPSOffice_Level24.3輸入模塊 228448_WPSOffice_Level34.3.1電壓比較器 222628_WPSOffice_Level34.3.2光敏電阻 2313075_WPSOffice_Level24.4硬件結(jié)構(gòu)框圖與原理圖 232689_WPSOffice_Level34.4.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 2320374_WPSOffice_Level34.4.2整體硬件原理圖 247020_WPSOffice_Level24.5基于擋板的傳感部分方案 2412052_WPSOffice_Level24.6接收系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)計(jì)算 2630031_WPSOffice_Level111000_WPSOffice_Level1總結(jié) 293361_WPSOffice_Level1參考文獻(xiàn) 3018601_WPSOffice_Level1致謝 31

AbstractInthesystemdesignofsolarpowergeneration,howtousesolarpanelsinthedesignofpowergeneration,sothatthegeneratedelectricity.Itisanimportantroleofthisdesigntoachieveenergysavingandemissionreduction,improveworkefficiency,andrealizethedesignofsolarmowingpowersupplysystem.Thelowefficiencyofexistingsolarpowergenerationequipmentisovercomeindesign,whichmakestheenergyofsolarlawnmowerachievestabledesignrequirementsindiscontinuoususeandwork,andbecomesafocusofcurrentresearchonsolarpowergenerationstructuresystem.Therearemanyuncertaintiesintheintensityanddesigndirectionofsolarenergy,aswellassomeabnormalworkingcharacteristicsintheintermittentillumination,whichbringsomedifficultiestotheuseandcollectionofsolarmower.Thesystemusingsolarenergyinsometraditionalfixedwayshasnotrealizedthefullutilizationofsolarenergyandtheefficiencyphaseofabsorption.Therefore,inthecurrentdevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentandresearchofautomatictrackingofthepositionofthesun,therealizationofintelligentadjustmentdirection,theproductionandmanufactureofsolarenergysupport,etc.,canimprovetheefficiencyofsolarenergyabsorptiononsolarenergyequipment,andmakesolarenergyequipmentrealizetheroleofefficientandrationalutilizationofsolarenergy.Thiswayisdevelopedintheexistingtechnology.Theexhibitionhasimportantscientificresearchvalue.Beforetheadventofsolarmower,themainwayofgrasspruningonthelawnwastousesicklesandothertools.Ingrazingandcattleandsheep,itwasalsoanimportantwaytokeepthegrasslandflat.Alongwiththedesignofgolfcourseandthedevelopmentofsometennisandfootballfields,automaticmowingmachinehasbeenrealizedcontinuously,whichmakespeoplehaveasmoothandbeautifulgrassland.Therequirementofmakingsportsgroundisgettingmoreandmoreurgent.Asearlyas1805,theBritishinventedthefirstmachineforharvestinggrainandcuttingweedsinPrachnet'sresearchanddevelopment.Thismachinewasdrivenbyhumanbeings.Itwasthebeginningofthestructuraldesignoftherotaryblademowerintheexistingmarketbyusingthetransmissionofgearsanddrivingarotarybladetomowgrass.Thisdesignmainlyaimsatthedesignofanewtypeofsolarlawnmower.Thestructuredesignandanalysisofthesolarlawnmowerarerealizedbyusingthedesignprototype.Theoriginaldesignbasisisimprovedandperfectedinthedesign.Thereal-timeprocessingofthesensorsignalisrealizedbyusingthecontrolchip,andthesolarmotorscontrolledbythedrivingmechanismaredriven.Intheprocessofcollectingsolarenergyandrealizingenergyconversion,thereal-timeupdatingofthepositionofthesunatworkandatthetimeofstoppingworkisrealized.Thepurposeistoimprovetheefficiencyofcollectingandstoringsolarenergy,andtoimprovethepracticabilityandutilizationofsolarmowerproducts.Keywords:solarenergy,lawnmower,chip,energycollection

緒論、太陽(yáng)能割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀目前實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的設(shè)備很多，在實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行收集和跟蹤的儀器，市場(chǎng)上的這些太陽(yáng)能設(shè)備的不足之處:是在設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤的精度等級(jí)不高，不能完全的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的跟蹤。在本設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)的是一種新型的太陽(yáng)能割草機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要設(shè)計(jì)將太陽(yáng)能進(jìn)行收集，轉(zhuǎn)換成動(dòng)力源提供割草機(jī)使用的一種利用單片機(jī)相關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中采用設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能的實(shí)現(xiàn)追光的追蹤的系統(tǒng)，對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行收集和儲(chǔ)存，在割草機(jī)的工作中將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成割草機(jī)的動(dòng)力源實(shí)現(xiàn)割草的過(guò)程，其設(shè)計(jì)的突破點(diǎn)是在對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行位置的檢測(cè)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、采用步進(jìn)電機(jī)動(dòng)的形式指令孔子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能采集過(guò)程的設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中的研究主要的問(wèn)題：本設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)研究的結(jié)構(gòu)是割草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)形式分析和設(shè)計(jì)，關(guān)鍵性的問(wèn)題及在解決太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中?？傮w分析的太陽(yáng)能方案的設(shè)計(jì)，在太陽(yáng)能控制系統(tǒng)以及從割草機(jī)結(jié)構(gòu)上的總體方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要涉及到設(shè)計(jì)中核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師對(duì)個(gè)割草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后針太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)的控制器和割草機(jī)的結(jié)構(gòu)外圍器件的材料和性能的選擇和相關(guān)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)外圍結(jié)構(gòu)部件的材料的選用，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電源的供電等方案的設(shè)計(jì)和確定等，這些設(shè)計(jì)的因素，在設(shè)計(jì)中確定上有益于整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的初期具體設(shè)計(jì)的方案選擇和實(shí)施。這是太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)能力轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要的問(wèn)題，它的主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在一個(gè)實(shí)現(xiàn)光亮強(qiáng)度具體的輕度位置。一個(gè)重要的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上解決方法，在本次的設(shè)計(jì)中采用象限法來(lái)完成，在使用象限法來(lái)設(shè)計(jì)檢測(cè)的整個(gè)系統(tǒng)，接收板在設(shè)計(jì)上可以分成四個(gè)設(shè)計(jì)的象限，使得太陽(yáng)的光線從不同的角度上實(shí)現(xiàn)照射到接收板的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的元件感應(yīng)等光線強(qiáng)度上不同。當(dāng)在設(shè)計(jì)上考慮到實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能收集的元件誤差時(shí)，在太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)上與實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能實(shí)際位置上可能會(huì)出現(xiàn)一些偏差。設(shè)計(jì)的定位步進(jìn)電機(jī)上的步進(jìn)角，是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)跟蹤設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行精確定位的一個(gè)最基本的問(wèn)題，也可以說(shuō)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光的偏移是一個(gè)微小的角度。目前市場(chǎng)上的太陽(yáng)能割草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方案，還是屬于比較落后的階段，好多的先進(jìn)程度的設(shè)計(jì)還需要得投入和研發(fā)。1.2、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能割草機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r1.2.1國(guó)外太陽(yáng)能割草機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r早在1805年期間，英國(guó)一位設(shè)計(jì)工程師，托馬斯·普拉克研發(fā)設(shè)計(jì)了一臺(tái)割草機(jī)，獲得了世界上第一臺(tái)實(shí)現(xiàn)割草機(jī)的設(shè)計(jì)發(fā)明專(zhuān)利，在當(dāng)時(shí)的割草機(jī)設(shè)計(jì)中，基本都是裝有一個(gè)環(huán)形刀，實(shí)現(xiàn)的機(jī)體比較笨重，且運(yùn)轉(zhuǎn)不是很理想等。到了后期1830年初，又一位設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)和制造出了類(lèi)似于現(xiàn)有的市場(chǎng)上的割草機(jī)，也就是想今天試用的一種手扶的滾筒式的割草機(jī)。在20世紀(jì)到70年代期間，各國(guó)大力的開(kāi)始研制和發(fā)展使用太陽(yáng)能的割草機(jī)，在使用上的維護(hù)和保養(yǎng)的時(shí)間比較少，工作中不需磨刀的情況、也不需要換刀等設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)。在近年來(lái)的發(fā)展中，一些歐美的發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)割草機(jī)的研發(fā)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了更加成熟，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)上更加的合理，實(shí)現(xiàn)可靠性高、生產(chǎn)率的效率也有不斷的提高和快速的發(fā)展。在生產(chǎn)太陽(yáng)能割草機(jī)上的國(guó)際著名企業(yè)中，韓國(guó)和德國(guó)的威格公司是做的比較好的公司。他們?cè)谏a(chǎn)的太陽(yáng)能割草機(jī)上無(wú)論在機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上，還是動(dòng)力的配套上，還有使用液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，更先進(jìn)的控制系統(tǒng)配合上，這些方面都處理一個(gè)很成功的過(guò)程，在一些最新的科學(xué)設(shè)計(jì)的理論上，可以實(shí)現(xiàn)最新的一些科研成果上，還有最新的科學(xué)設(shè)計(jì)和技術(shù)發(fā)展上都在這些設(shè)備的機(jī)械上有更加先進(jìn)的體現(xiàn)。例如在太陽(yáng)能割草機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用的單片機(jī)配合使用上。使得一些發(fā)達(dá)的國(guó)家，早就已經(jīng)發(fā)明采用機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)割草機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了割草機(jī)的自動(dòng)化作業(yè)，當(dāng)然采用太陽(yáng)能的割草機(jī)的設(shè)計(jì)還沒(méi)有太大的發(fā)展。目前在國(guó)外的大多割草機(jī)的設(shè)計(jì)上使用的是滾筒式和圓盤(pán)式的結(jié)構(gòu)居多，水平式旋轉(zhuǎn)或采用太陽(yáng)能的割草機(jī)，這些設(shè)計(jì)的割草機(jī)在結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固和耐用，在割草的工作中的速度比較快。1.2.2、國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能割草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的草坪建設(shè)上也得到了一個(gè)迅速的發(fā)展和改進(jìn)。在草坪的美化上和環(huán)境的管理上，凈化空氣上等多種多樣的功能和創(chuàng)新性的一些改進(jìn)已經(jīng)慢慢的成為現(xiàn)在人們的一個(gè)共識(shí)性的問(wèn)題。使得產(chǎn)品的用途比較的單一，在設(shè)計(jì)上均沒(méi)有形成一個(gè)規(guī)模畫(huà)的批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，所以在長(zhǎng)期發(fā)展以來(lái)，是使得割草機(jī)的發(fā)展均以外國(guó)的進(jìn)口為主要的發(fā)展方向。據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，至到1999年底，我國(guó)的各種實(shí)現(xiàn)的園林機(jī)械設(shè)備的發(fā)展量達(dá)到10萬(wàn)臺(tái)左右，直到1999年的時(shí)候，割草機(jī)在我國(guó)的銷(xiāo)售量已經(jīng)達(dá)到了3萬(wàn)臺(tái)左右，但是其中的80%的割草機(jī)均為進(jìn)口。在改革到現(xiàn)在以來(lái)，再我國(guó)的草坪上的發(fā)展興起到后期的長(zhǎng)足的發(fā)展。首先是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)化發(fā)展，直到后來(lái)的90%以上的割草機(jī)以進(jìn)口的產(chǎn)品未注，其次在外從草坪的建植到割草機(jī)進(jìn)行草坪的養(yǎng)護(hù)上。使得生產(chǎn)的環(huán)節(jié)上的機(jī)械實(shí)現(xiàn)的配套比較的齊全，在基本上可以實(shí)現(xiàn)了全程的進(jìn)行機(jī)械化的發(fā)展，再次是正對(duì)產(chǎn)品的品種多、草坪的系列化要求的程度較高等問(wèn)題。而在實(shí)現(xiàn)草坪機(jī)械的生產(chǎn)和制造上。割草機(jī)的發(fā)展到了十幾個(gè)品種的機(jī)型，在后期的發(fā)展中，我國(guó)也已經(jīng)慢慢的進(jìn)行自主的生產(chǎn)割草機(jī)機(jī)器，但是在太陽(yáng)能割草機(jī)上的發(fā)展還沒(méi)有明顯的進(jìn)展，目前實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外所用的大部分在割草機(jī)。市場(chǎng)上的多數(shù)的草坪修剪機(jī)設(shè)備和品牌非常的多多，有的進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量很好，也有一些生產(chǎn)的廠家是有國(guó)內(nèi)的制造實(shí)現(xiàn)和中外合資的的生產(chǎn)廠家。目前，我國(guó)對(duì)割草機(jī)的發(fā)展上已經(jīng)研制和開(kāi)發(fā)出來(lái)，生產(chǎn)和制造草坪上使用的割草機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)，國(guó)產(chǎn)的設(shè)備里面機(jī)器上均有一定的使用和需求的市場(chǎng)，但是質(zhì)量和使用的效果上有很大的參差不齊。對(duì)于一般的草坪的割草機(jī)的安全性能的指標(biāo)，僅有一些簡(jiǎn)單的檢測(cè)的方法，沒(méi)有現(xiàn)成的采用撞擊的試驗(yàn)和專(zhuān)用的設(shè)備。在最終的試驗(yàn)和結(jié)果上的表明，該結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)用的試驗(yàn)臺(tái)在使用上達(dá)到國(guó)內(nèi)的先進(jìn)設(shè)計(jì)的水平，檢測(cè)實(shí)現(xiàn)快捷，使用的安全性能很高等。1.3、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能割草存在的問(wèn)題雖然實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能割草機(jī)設(shè)計(jì)的理論和生產(chǎn)制造的技術(shù)，在我國(guó)已經(jīng)有一定的發(fā)展，但是設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)都是比較簡(jiǎn)單的形式，在操作上比較的方便、實(shí)現(xiàn)低噪音的優(yōu)勢(shì)、在性能上實(shí)現(xiàn)高性能的太陽(yáng)能割草機(jī)結(jié)的設(shè)計(jì)并不多。在太陽(yáng)能割草機(jī)的設(shè)計(jì)上的配套動(dòng)力，有的使用太陽(yáng)能的發(fā)動(dòng)機(jī)和采用太陽(yáng)能機(jī)等兩種方式。和設(shè)計(jì)的原因，一般電纜供電實(shí)現(xiàn)的割草機(jī)的使用只能在一些比較小的面積上上使用，而采用蓄電池進(jìn)行供電的割草機(jī)的使用，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的機(jī)器自身的重量是比較大的，且蓄電池在使用上的經(jīng)常需要充電。一般采用的是太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)，來(lái)作為配套的動(dòng)力機(jī)源的設(shè)備電機(jī)。而在實(shí)現(xiàn)2.2kW工作效率以上的太陽(yáng)能割草機(jī)上，一般采用的是太陽(yáng)能機(jī)來(lái)作為割草機(jī)的配套動(dòng)力機(jī)。以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能機(jī)的范式來(lái)作為一般的動(dòng)力的太陽(yáng)能割草機(jī)，其設(shè)計(jì)的噪聲和污染是比較嚴(yán)重的，它的工作的噪聲源為采用的太陽(yáng)能機(jī)和割草的旋刀的裝置發(fā)出。在目前的發(fā)展中，國(guó)內(nèi)外割草機(jī)的采用都是使用一些合金的彈簧鋼，在經(jīng)普通的進(jìn)行熱處理淬火后、再進(jìn)行高溫的回火。最后得到回火的索氏體結(jié)構(gòu)，在硬度上一般達(dá)到HRC40~45，以保證在設(shè)計(jì)中的割草機(jī)的結(jié)構(gòu)上有一定的自身的強(qiáng)度和使用的韌性。但在設(shè)計(jì)中遇到的一個(gè)最大難題，是合金彈簧鋼的加工上的硬化率比較高，使得冷彎的成型性比較的差。此外，在設(shè)計(jì)中的熱處理上的工藝并不能實(shí)現(xiàn)很好的滿(mǎn)足使用的刀片的強(qiáng)韌性和使用的耐磨性的設(shè)計(jì)要求，使得主要的失效形式在使用上造成的磨損。

太陽(yáng)能割草機(jī)樣機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)2.1、結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計(jì)分析本次的設(shè)計(jì)中，根據(jù)割草機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。進(jìn)行收集太陽(yáng)能機(jī)電和光學(xué)以及實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)控制和理論為一體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了現(xiàn)代化的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)和多學(xué)科的相互結(jié)合的特點(diǎn)，在相互進(jìn)行滲透上的特點(diǎn)。本次的設(shè)計(jì)主要是采用太陽(yáng)能的智能系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)割草機(jī)充分的體現(xiàn)了自身的節(jié)能的特點(diǎn)，所以在采用太陽(yáng)能收集系統(tǒng)是值得現(xiàn)代化設(shè)計(jì)中的研究和在割草機(jī)等設(shè)備上的實(shí)際得到運(yùn)用的一個(gè)先進(jìn)性的設(shè)計(jì)內(nèi)容。本次的設(shè)計(jì)的研究的成功，將會(huì)對(duì)創(chuàng)建的太陽(yáng)能的能源性實(shí)現(xiàn)節(jié)約型的特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境的友好型和社會(huì)的發(fā)展上都是具有一個(gè)較大的設(shè)計(jì)意義，也有一個(gè)比較好的市場(chǎng)進(jìn)行發(fā)展前景。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的市場(chǎng)上的割草機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，在發(fā)展中存在的一些問(wèn)題，以及人們對(duì)現(xiàn)有的草坪割草機(jī)的使用上的更高的要求，對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上的割草機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些改進(jìn)。在實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能旋刀式一體的割草機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)其做一些優(yōu)化，使得減噪的處理和割草的刀片的優(yōu)化改進(jìn)等處理，利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)的方法，設(shè)計(jì)出一款實(shí)用而且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、在工作上的操作比較方便、能夠有低噪音、實(shí)現(xiàn)高效率的太陽(yáng)能的旋刀式的草坪割草機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。太陽(yáng)能能量齒動(dòng)的傳動(dòng)軸、實(shí)現(xiàn)工作軸的傳動(dòng)、試下割草機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)、手把的材料選擇、行走的機(jī)構(gòu)膠輪確定、實(shí)現(xiàn)旋刀的刀片的機(jī)構(gòu)組成。采用太陽(yáng)能的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)提供運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，通過(guò)試下傳動(dòng)軸和實(shí)際工作的軸為太陽(yáng)能旋刀運(yùn)動(dòng)的裝置提供一定的動(dòng)力。在討論和分析了旋刀式的割草機(jī)，既要很好的保證設(shè)計(jì)的割草機(jī)的工作要求，又要在制造和生產(chǎn)上可以更好的減小設(shè)備的噪音，對(duì)環(huán)境的污染和并提高刀片的工作上的使用壽命。本次選擇的旋刀式太陽(yáng)能割草機(jī)所需設(shè)計(jì)的功率要求，根據(jù)本次的功率上的選擇一個(gè)適合的太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)，在設(shè)計(jì)上需滿(mǎn)足以下的設(shè)計(jì)要求。1、按配套動(dòng)力和作業(yè)方式分可以分為：太陽(yáng)能、手扶隨行式、手扶自行式、坐騎式和拖拉機(jī)懸掛式割草機(jī)。2、按照設(shè)計(jì)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的方式，主要分為人力實(shí)現(xiàn)的手推式的驅(qū)動(dòng)，還有采用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的方式以及在后期發(fā)展上常見(jiàn)的使用電力來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的方式的割草機(jī)。其中的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中，主要的還是以發(fā)動(dòng)機(jī)為主的驅(qū)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)割草機(jī)的設(shè)計(jì)是最多的，在發(fā)動(dòng)機(jī)上多為設(shè)計(jì)的單缸形式的太陽(yáng)能機(jī)。2.2、太陽(yáng)能割草機(jī)整機(jī)總體設(shè)計(jì)方案2.2.1、設(shè)計(jì)原則對(duì)于太陽(yáng)能旋刀式割草機(jī)的總體設(shè)計(jì)，要遵循的太陽(yáng)能能源的設(shè)計(jì)原則：（1）首先滿(mǎn)足一般的農(nóng)藝的要求，并適應(yīng)一些小區(qū)的草坪的和一般的面積限制上需求，具有一個(gè)良好的轉(zhuǎn)向性要求和操作上的靈活性要求。（2）使用結(jié)構(gòu)可靠，設(shè)計(jì)的優(yōu)質(zhì)性高效，實(shí)現(xiàn)物美價(jià)廉的特點(diǎn)，能被廣泛的推廣。（3）設(shè)計(jì)的零部件的實(shí)現(xiàn)要通用化，符合標(biāo)準(zhǔn)化的程度要高。（4）整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)的成本價(jià)格低廉、工作上的操作比較簡(jiǎn)便、后期的維修方便、自身的質(zhì)量要盡量的輕、太陽(yáng)能的使用的機(jī)動(dòng)性要好。2.2.2、太陽(yáng)能割草機(jī)的設(shè)計(jì)方案查閱本次設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)內(nèi)容，在太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)推動(dòng)的割草機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上進(jìn)行切割的機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)太陽(yáng)能收集裝置的支架的尺寸，并且根據(jù)太陽(yáng)能的強(qiáng)弱和使用情況，實(shí)現(xiàn)高度和傾斜角度上的設(shè)計(jì)成一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的原則：工作的場(chǎng)地的生的高度取決于使用時(shí)候的作用力、在操作者時(shí)間的操作中的身高和操作者的操作物件上的尺寸要求，以及割草機(jī)的視野等范圍。又因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的太陽(yáng)能的割草機(jī)主要是采用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的，所有動(dòng)力的來(lái)源于太陽(yáng)能，需要考慮太陽(yáng)的強(qiáng)弱對(duì)機(jī)器的影響。應(yīng)考慮到其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上的尺寸等方面的機(jī)構(gòu)因素，內(nèi)部的設(shè)計(jì)上，收集太陽(yáng)能的結(jié)構(gòu)和太陽(yáng)能的儲(chǔ)存以及能量的轉(zhuǎn)化上要設(shè)計(jì)的合理，才能在這個(gè)的設(shè)計(jì)上達(dá)到速度范圍內(nèi)的能量的使和選取上達(dá)到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的引起和降低噪聲的作用。實(shí)現(xiàn)降到一個(gè)比較合理的設(shè)計(jì)水平，并能實(shí)現(xiàn)正常的工作。如果設(shè)計(jì)的輪子的直徑是過(guò)大的，將會(huì)在使用上使得機(jī)具的底盤(pán)抬高，影響割草機(jī)的整機(jī)的工作的協(xié)調(diào)性，如果設(shè)的輪子的直徑過(guò)小,則對(duì)太陽(yáng)能的要求比較高，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)比較的費(fèi)力,不能達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)上需要考慮太陽(yáng)能可以實(shí)現(xiàn)的最大的一個(gè)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力的大小進(jìn)行分析。切割的旋刀在通過(guò)使用螺紋的圓柱銷(xiāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位用螺母，固定在太陽(yáng)能割草機(jī)的工作軸上，使得工作軸在通過(guò)花鍵等進(jìn)行與太陽(yáng)能的發(fā)動(dòng)機(jī)等實(shí)現(xiàn)輸出上的軸連接，在軸的向定位上，在軸上可以加工和開(kāi)設(shè)兩個(gè)Φ11mm深的孔，用來(lái)實(shí)現(xiàn)螺紋和圓柱銷(xiāo)的定位。工作的部件上可以設(shè)計(jì)由一組這樣的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，使得旋刀在使用是哪個(gè)可以進(jìn)行隨時(shí)的更換。

第三章太陽(yáng)能割草機(jī)樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1、旋刀的設(shè)計(jì)旋刀的結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)，選擇的材料是65Mn鋼，通過(guò)熱處理等溫淬火，使得硬度達(dá)到42~50HRC，,。3.2、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核太陽(yáng)能割草機(jī)的材料選擇上，可以選擇使用合金的結(jié)構(gòu)鋼：40MnB，進(jìn)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，使得硬度為：28HRC，,，,在軸上設(shè)計(jì)加工一端為內(nèi)花鍵的結(jié)構(gòu)。3.2.1傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)初步計(jì)算軸徑常用類(lèi)比法、經(jīng)驗(yàn)法及按許用切應(yīng)力估算法，初步估算的軸徑作為軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。圖3.1軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.1軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已知在設(shè)計(jì)中選擇太陽(yáng)能割草機(jī)軸傳動(dòng)的功率P＝0.35kw,太陽(yáng)能割草機(jī)軸轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)n1=/940.9r/min。（1）、求太陽(yáng)能割草機(jī)軸輸入軸上的轉(zhuǎn)矩TT=9.55×106×P/n1=9.55×106×30/940.9=3.04×105N·mm（2）、求太陽(yáng)能割草機(jī)作用在車(chē)輪上的力；太陽(yáng)能割草機(jī)軸圓周力Ft、徑向力Fr、和軸向力Fa大大小如下：齒輪一般放在軸的端部，可以先求出軸的最小直徑：軸的基本直徑尺寸公式如下：（此次太陽(yáng)能割草機(jī)的軸一般選用40MnB鋼就能滿(mǎn)足要求，40MnB鋼的可以查表6-2。表5-2軸常用的幾種材料及A0值軸的材料Q235-AQ275、3540MnB（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMo、3Cr13/MPa15～2520～3525～4535～55A0149～126135～112126～103112～97對(duì)于d≤100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)候，軸徑要增大5%—7%，有兩個(gè)鍵槽時(shí)候應(yīng)該增大10%—15%。因?yàn)檩S上有一處鍵槽，所以，又由于面條的主軸和壓輥是一體的承受的是沖擊動(dòng)載荷，故在設(shè)計(jì)時(shí)，軸的最小處直徑應(yīng)比理論計(jì)算的要大一些，然后，再綜合考慮，暫時(shí)選取軸的材料為40MnB鋼，調(diào)質(zhì)處理，Dmin=16mm。3.2.2確定軸的尺寸表3-2傳動(dòng)軸的尺寸參數(shù)名稱(chēng)1234直徑d（mm）162025/2822.5長(zhǎng)度（mm）303522803.2.3軸的尺寸校核(1)求電動(dòng)機(jī)輸入軸上的轉(zhuǎn)矩TT=1.03×106N·mm(2)求作用在輪軸上的力太陽(yáng)能割草機(jī)圓周力Ft、太陽(yáng)能割草機(jī)徑向力Fr、太陽(yáng)能割草機(jī)和軸向力Fa大大小如下：太陽(yáng)能割草機(jī)大輪軸Z2：太陽(yáng)能割草機(jī)小輪軸Z33.3、行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖3.2腳輪結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能割草機(jī)的行走輪，采用工業(yè)腳輪和工業(yè)車(chē)輪的設(shè)計(jì)理念，充分考慮割草機(jī)低速行駛的特點(diǎn)，行走輪材料采用聚甲醛POM，材料選擇依據(jù)：聚甲醛耐磨性和剛性高于尼龍，尤其是彈性模量高、硬度高，這事其他塑料所不能比的；因此聚甲醛聚甲醛常被用來(lái)制作相對(duì)強(qiáng)度有一定要求的一般結(jié)構(gòu)零件，適用于在輕載荷、霧潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑條件下工作的各種耐磨受力傳動(dòng)零件，以及制作間摩擦自潤(rùn)滑零件。圖3.2腳輪結(jié)構(gòu)根據(jù)機(jī)具整體設(shè)計(jì)方案并參考GB/T14688-1993等相關(guān)國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)，割草機(jī)的前輪采用萬(wàn)向輪，以方便割草機(jī)的轉(zhuǎn)向，以實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)靈活的割草作業(yè)，后輪采用腳輪形式。3.4、傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)校核根據(jù)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能割草機(jī)的總體結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)的方案，太陽(yáng)能割草機(jī)在滑快的機(jī)構(gòu)中，是有齒輪傳入的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于太陽(yáng)能割草機(jī)的工作的傳遞的力相對(duì)比較大，設(shè)計(jì)中可以結(jié)合已有設(shè)計(jì)方案，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行分析，確定本此太陽(yáng)能割草機(jī)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)采用齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的效果。齒輪設(shè)計(jì)如圖所示：根據(jù)減速效果中的使用條件及其性能，參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》和《1988機(jī)械工業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)》,確定齒輪的材料為40Cr。②選擇齒數(shù)和齒寬系數(shù)圖3.3齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)本次選擇開(kāi)始的一對(duì)齒輪傳動(dòng)，取齒寬系數(shù)1.0。選擇小齒輪齒數(shù)Z1=30，Z2=Z1x2=60。圖3.3齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)③確定齒輪輪齒的許用應(yīng)力根據(jù)工況KA=1.2，由所選材料和熱處理方法確定許用接觸應(yīng)力，查表求出齒輪的許用應(yīng)力。，，取1.0查表，取載荷系數(shù)1.0查表，取470MPa將代入下式得：=60⑤確定模數(shù)和齒寬模數(shù)：m=D1/Z1=60/30-=2在另外一對(duì)的齒輪決定選擇參數(shù)相同，小齒輪齒數(shù)為30，大齒輪齒數(shù)為60，這樣按照這一對(duì)齒輪的傳動(dòng)扭矩為，，取1.0查表，取載荷系數(shù)1.0查表，取470MPa代入下式得：=60.3本次按照后面一對(duì)齒輪的模數(shù)來(lái)選擇，選擇最終的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2（2）大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限由圖8.7查得（3）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（4）彎曲疲勞壽命系數(shù)、由圖8.8查得=1.0，=0.95大齒輪的齒根彎曲應(yīng)力：<[]<[]∴兩齒輪輪齒均滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求。為兩齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)正常，取中心距為90mm。圓周速度與精度選擇選取8級(jí)精度。3.5、機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.1所示：(1)機(jī)架材料是低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345做成的結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼，由下機(jī)架和上機(jī)架兩部分組成，可通過(guò)調(diào)節(jié)銷(xiāo)軸實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)架高度的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)旋刀離地高度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)割草高度的調(diào)節(jié)。（2）銷(xiāo)軸的選擇銷(xiāo)主要分為用于固定零件之間相對(duì)位置的定位銷(xiāo)，根據(jù)具體的情況要求以及方便操作的要求，選用銷(xiāo)軸（GB/T882-2000），開(kāi)口銷(xiāo)（GB/T91-2000）?？紤]到割草機(jī)工作時(shí)對(duì)銷(xiāo)軸有一些沖擊，故取許用剪切應(yīng)力，許用壓應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度。3.6、刀殼的設(shè)計(jì)圖3.4刀殼部分結(jié)構(gòu)外殼材料選用HT100，選用依據(jù)是HT100有一定的強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度非常高，有良好的吸振性、減振性和潤(rùn)滑性，有良好的切削加工性與鑄造性，可用于制造外罩、手把等形狀簡(jiǎn)單、對(duì)強(qiáng)度無(wú)要求的零件。圖3.4刀殼部分結(jié)構(gòu)外殼的外形上方下圓，外殼的頂部有四個(gè)孔，可使用螺釘將其固定在機(jī)架底部。起到安全防護(hù)和收集草屑的作用。3.7、鍵的設(shè)計(jì)校核本次的割草機(jī)轉(zhuǎn)軸上的安裝鍵為安裝大齒輪連接的普通平鍵，根據(jù)公式d：軸的直徑，本次為Φ16mmb：鍵的寬度，本次為5mmh：鍵的高度，5寬度的鍵高度選擇為5mml：鍵的工作長(zhǎng)度為30、60mmT：轉(zhuǎn)矩為36.6Nm代入上式后得出，查詢(xún)?cè)S用擠壓壓力所以鍵強(qiáng)度適合。3.8、軸承的設(shè)計(jì)校核軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查參考文獻(xiàn)2,：259頁(yè)表15-8，10取取按最不利考慮，則有：則：,初步取深溝球軸承，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷第7-367頁(yè)表7-2-79選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承30208，其尺寸為：軸承內(nèi)經(jīng)，外徑，寬度，內(nèi)圈備料器定位軸肩直徑，外圈備料器定位直徑，查參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第311頁(yè)表18-4，30208軸承的動(dòng)載荷，靜載荷，e=0.37，Y=1.6軸承1、2內(nèi)部軸向力分別為：

第四章太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1主控制器4.1.1主控制器的選用本系統(tǒng)的主要控制器件采用STC89C52單片機(jī)。這種芯片一般都提供了片上和在線修改的功能?；谝陨显蚝瓦@次研究系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇該系列89C52單片機(jī)作為太陽(yáng)能追光系統(tǒng)的核心控制器件[3]。4.1.2控制器的介紹目前有許多種類(lèi)的微控制器，微控制器的組成與一般的計(jì)算機(jī)相同，其動(dòng)作也由程序來(lái)完成。如圖2.1所示的微處理器有輸入、輸出、存儲(chǔ)、運(yùn)算及控制功能，輸入、輸出僅由端口出入。微控制器在太陽(yáng)能追光系統(tǒng)中完成的主要功能是：首先，把由光傳感器取得的信號(hào)通過(guò)微控制器的輸入端口讀入。輸出信號(hào)通過(guò)電子電路使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電機(jī)）動(dòng)作。在上述過(guò)程中，微控制器與電氣電路之間的橋梁被稱(chēng)為接口，其任務(wù)是通過(guò)輸入輸出端口實(shí)現(xiàn)信號(hào)的進(jìn)出[4]。微控制器根據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器的程序產(chǎn)生不同的動(dòng)作，而程序則是根據(jù)微控制器內(nèi)部的“0”和“1”所組合成的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行操作。4.2驅(qū)動(dòng)元件4.2.1直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的比較本次的設(shè)計(jì)上的選用的電機(jī)是直流電機(jī)，也就是日常生活中使用廣泛的一個(gè)電氣的元件產(chǎn)品。在太陽(yáng)能接收板在通過(guò)太陽(yáng)能的照射，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集太陽(yáng)這樣的動(dòng)作，需要設(shè)計(jì)上能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制和實(shí)現(xiàn)立刻的電路系統(tǒng)，在實(shí)際的使用中，通?？梢圆捎檬褂梦⒖刂破骱鸵话愕膶?zhuān)用IC的芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.2.2步進(jìn)電機(jī)控制原理本次選用的步進(jìn)電機(jī)是使用四相四拍運(yùn)行方式為AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即為A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A,八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度。1.額定電壓：12VDC(另有電壓：5V、6V、24V)2.相數(shù)：43.減速比：1/64(另有減速比：1/16、1/32)4.步距角：5.625°/645.驅(qū)動(dòng)方式：4相8拍4.3輸入模塊本設(shè)計(jì)的光敏電阻采集感光信號(hào)，通過(guò)電壓跟隨器，將信號(hào)傳遞到電壓比較器進(jìn)行比較，然后輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。4.3.1電壓比較器輸入的電壓采用阻抗高的比較器，而在設(shè)計(jì)上采用輸出的是阻抗低的比較器。在工作中可以起到實(shí)現(xiàn)緩沖和隔離的能力，提高齒的載能力的作用。LM339引腳如下：\o"點(diǎn)擊圖片看全圖"圖2.3LM339引腳圖4.3.2光敏電阻光敏電阻是利用半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的光電效應(yīng)，在設(shè)計(jì)上采用制成的一種使用電阻值的隨入和射光的強(qiáng)弱來(lái)實(shí)現(xiàn)改變的一種電阻器。其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式的圖示如圖所示。圖2.4光敏電阻特性曲線表2-1為光敏電阻的參數(shù)：表2-1幾種CdS光敏電阻的參數(shù)Table2-1severalCdSphotoresistorparameters型號(hào)

參數(shù)光譜響

應(yīng)范圍

μm峰值

波長(zhǎng)

μm允許

功耗

mW最高工

作電壓

V響應(yīng)時(shí)間光電特性電阻溫度系數(shù)/%/℃

（-20~60℃）Tτ/mStf/mS暗電阻值

MΩ亮電阻值

KΩ（100IX）UR-74A0.4~0.80.5450100403010.7~1.2-0.2UR-74B0.4~0.80.5430502015101.2~4-0.2UR-74C0.5~0.90.5750100641000.5~2-0.54.4硬件結(jié)構(gòu)框圖與原理圖4.4.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖水平與垂直方向步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)AT89C52水平與垂直方向步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)AT89C52單片機(jī)四個(gè)光敏電阻感光電壓比較器轉(zhuǎn)換四個(gè)光敏電阻感光電壓比較器轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電壓跟隨驅(qū)動(dòng)電壓跟隨圖2.4硬件結(jié)構(gòu)框圖Figure2.4hardwareblockdiagram4.4.2整體硬件原理圖圖2.5整體硬件原理圖4.5基于擋板的傳感部分方案一般基于擋板設(shè)計(jì)的傳感器的部分，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)上的安裝是比較簡(jiǎn)單的，對(duì)太陽(yáng)能的擋板設(shè)計(jì)的要求不是很高，所以在設(shè)計(jì)上選擇這個(gè)方案來(lái)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)感光部分上把光敏的電阻在分布在一個(gè)不同的象限上，通過(guò)設(shè)計(jì)的擋光板實(shí)現(xiàn)將象限進(jìn)行隔離，根據(jù)設(shè)計(jì)上的每個(gè)象限使得光敏的電阻在所傳回的數(shù)據(jù)上大小來(lái)進(jìn)行對(duì)感光的狀態(tài)判斷，這樣，通過(guò)采用單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)光敏電阻的電平進(jìn)行采樣，對(duì)工作的電壓值可以進(jìn)行比較，使太陽(yáng)能電池板根據(jù)太陽(yáng)光的位置進(jìn)行重新垂直和對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)的功能。設(shè)計(jì)方案如圖4.1所示：俯視圖立體圖圖4.1基于擋板的傳感方案效果圖底板具體尺寸參數(shù)：56nm×32nm

4.6接收系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)計(jì)算接收系統(tǒng)的原理圖如圖4.2：圖4.2接收系統(tǒng)原理圖太陽(yáng)高度角隨著地方時(shí)和太陽(yáng)的赤緯的變化而變化[8]。有太陽(yáng)高度角的計(jì)算公式：sinh＝sinφsinδ＋cosφcosδcost(1)sinH＝sinφsinδ＋cosφcosδ(2)由兩角和與差的三角函數(shù)公式，可得：sinH＝cos(φ－δ)(3)由于太陽(yáng)赤緯角在周年運(yùn)動(dòng)中任何時(shí)刻的具體值都是嚴(yán)格已知的，所以它（δ）也可以用與式（1）相類(lèi)似的表達(dá)式表述，即：δ=0.3723＋23.2567sinθ＋0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ＋0.3656cos2θ＋0.0201cos3θ(4)式中θ稱(chēng)日角，即θ=2πt／365.2422(5)這里t又由兩部分組成，即t=N－N0(6)N0=79.6764＋0.2422×（年份－1985）－INT[（年份－1985）