目 录
1绪论 ...................................................................................................... 1 1.1本课题的来源及研究的目的和意义 .......................................... 1 1.2 太阳能热水器的概况 ................................................................ 2 1.3本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析 .............. 3 1.4 国外研究现状及分析 ................................................................ 4 1.5国内研究现状及分析 ................................................................. 6 1.6对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 ....... 7 1.7完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 .......................... 7 1.8完成本课题的工作方案及进度计划 .......................................... 8 2太阳热水器能结构设计方案 ............................................................... 9 2.1 机型 ......................................................................................... 10 2.2 机具工作原理 .......................................................................... 10 2.3 总体配置 ................................................................................. 10 2.4 基本设计参 ............................................................................. 11 2.5确定传动方案 ........................................................................... 13 2.6电动机的选择 ........................................................................... 14 3传动机构的设计 ................................................................................ 16 3.1齿轮及齿盘的设计 ................................................................... 16 3.2轴的计算 .................................................................................. 20 3.3凸轮机构的设计及计算 ........................................................... 22 小 结 ..................................................................................................... 26
致 谢 ..................................................................................................... 28 参考文献 ............................................................................................... 29 附 录 ..................................................................................................... 31 1绪论
1.1本课题的来源及研究的目的和意义
进入21世纪，随着石油、煤、天然气等这些不可再生自然能源价格的上涨，能源危机再次引起了人们的注意，如何很好的节约和利用能源，特别是可持续性能源，一直是人类所面临的问题。在本次设计中我将从我国目前面临的能源现状出发，分析太阳能的基本特性的基础上，对目前收集太阳能最成功的装置太阳能热水器进行结构设计。
1
太阳能热转换技术的核心是采用高品质、高转换率的太阳能集热器。未来的太阳能热利用发展趋势是太阳能与建筑结合，太阳能平板集热器是与建筑结合最佳方式的太阳集热器。但我国幅员辽阔，各地日照时间，日照角度等参数各不相同，因此可根据环境需要做成灵活多变的结构形式和形体尺寸。
太阳能热水器虽然在国内用的比较多，但是在结构方面有不少的不足之处，不能尽可能满足用户的使用，本次设计旨在提出一些可以优化的方面。
一是提出集热器旋转的结构改进方案，二是提出集热器日照角度变换的结构改进方案，三是提出在热水器自动控制方面的改进方案。 1.2 太阳能热水器的概况
目前太阳能热水系统尚未纳入建筑给排水设计,工程中较常用的热水供应是采用换热站提供的合适温度的热水,再通过室外管网向用户供水。该供水方式存在供热效率低, 经济效益差等缺点。而家用太阳能热水器就是一个节约能源，有效利用能源的典型。随着人类生活的不断进步，科学技术的不断发展，电子技术在各个领域的广泛应用，如何更高效的利用太阳能必将成为小型太阳能结构的发展趋势。美国、日本等发达国家已经在这方面做了很多有益的探索和研究，在我国，随着人民生活水平的日益提高，高效便捷的太阳能结构也必将在我国兴起、发展和完善。所以如何提高民用设备的利用率也就成了一种有益的、必要的、积极的探索和研究。同时，自 1985年以来我国太阳能利用取得了举世瞩目的成绩，太阳能热水器是太阳能热利用中
2
技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的领域，并且随着大众文明意识的提高、人民生活水平的不断提高以及对生活热水需求的日益增长和拥有9亿人口的农村潜在市场的开发，研究、开发与太阳能热水器相配套的控制系统，也就有着重大意义，同时会创造良好的社会效益。而目前市场上的太阳能热水器，存在着太阳能利用率不高、稳定性差、通用性差等缺陷。本设计就是针对这些，开发具有高太阳能利用率、通用性、稳定性好的太阳能热水器。 1.3本课题所涉及的问题及国内（外）研究现状及分析
当前我国自主开发的全玻璃真空管太阳能热水器在世界上处于领先平，并出口到日本、美国等发达国家。据统计，截止到1998年底，我国太阳能热水器生产厂有1000多家，年产量在250万平方米以上，年产值35亿元，从业人员1.5万人，用户达3000多万人，年产量及拥有量均居世界首位，成为我国节能领域的新兴产业，已引起国际能源界的关注，发展势头很好。进入90年代，中国在改革开放政策指引下，随着太阳能热水器的不断改进、大众文明意识的提高、人民生活水平的不断提高以及对生活热水需求的日益增长和拥有9亿人口的农村潜在，市场的开发，更是促进了太阳热水工业的迅速发展，太阳能热水器应用同时也得到了一个大规模进展，并且形成了与空调、彩电、冰箱等一样的大规模市场。太阳能热水器是利用集热器吸收太阳光，将光能转化成热能，并通过储水箱将热水储存的装置。目前，技术水平最高的太阳能热水器是真空集热管太阳能热水器。真空集热管的内、外管之间是真空夹层，确保冬季管内不结冰，能够正
3
常使用，内管上有一层选择性吸收镀膜，膜层能充分吸收太阳光。真空管里的水，吸收热量后，通过温差循环，加热储箱内的水。太阳能中央热水系统采取以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式。一般情况下全年90%的热水来自太阳能，只需10%的电能作补充，365天全天候可以供应热水。太阳能热水器可在全国大部分地区使用，并被广泛应用于家庭，在宾馆沐浴、工业用水等方面获得利用。同时，由于其经济和社会效益显著。不用煤油电而用太阳能热水器洗浴的城乡居民全国有3000多万，年节约能源200万吨标准煤。太阳热水不但为广大城乡用户所接受，而且建设部已将它列入建筑节能新技术，准备推广，太阳热水系统将与被动太阳采暖、光伏器件一起成为21世杨太阳能建筑结构的一个组成部分。太阳热水要扩展到为工农业生产服务。
太阳能产品本身还存在着使用不方便、不配套、质量档次不高的状况。同时，由于受自身条件的限制，随着春夏秋冬四季的变化，以及不同季节不同天气的变化，由于真空集热管太阳能热水器的单一性能，出水温度和热水存量的不确定性给使用中带来众多不便，同时也造成了对太阳能的利用效率低下，太阳能热水器也就在一定程度上满足不了不同用户的不同需要，从而影响了太阳能热水器的长期发展。 1.4 国外研究现状及分析
在世界范围内,太阳能热水器技术已很成熟,并已形成行业,正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。国外的太阳能热水器发展很早,但80 年代的石油降价,加之取消对新能源减免
4