2KW家用垂直軸風力發(fā)電機的設計【14張CAD圖紙+畢業(yè)論文+開題報告+任務書+外文翻譯】

<p>2KW家用垂直軸風力發(fā)電機的設計</p><p>58頁 16000字數(shù)+論文說明書+任務書+14張CAD圖紙【詳情如下】</p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729286064681324649_1.gif" style="float:none;" title="A0變向器裝配圖.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729337544771765981_1.gif" style="float:none;" title="A0小型風力發(fā)電機總裝圖.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729353144806251122_1.gif" style="float:none;" title="A0整體裝配圖.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729368744831736263_1.gif" style="float:none;" title="A3從動軸.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729382784852992159_1.gif" style="float:none;" title="A3架子.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729395264875720637_1.gif" style="float:none;" title="A3葉片.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729407744908449116_1.gif" style="float:none;" title="A3軸.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729423344923934257_1.gif" style="float:none;" title="A3軸轂.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729435824956662735_1.gif" style="float:none;" title="A3主動軸.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729452984989675294_1.gif" style="float:none;" title="零件圖6張.gif"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729513825082088441_1.png" style="float:none;" title="全部文件.png"/></p><p><img src="http:/ioszen.com/ueditor_s/net/upload/2016-10/31/6361353729538785132843570_1.gif" style="float:none;" title="所有圖的綜合-14張圖紙.gif"/></p><p>A0變向器裝配圖.dwg</p><p>A0小型風力發(fā)電機總裝圖.dwg</p><p>A0整體裝配圖.dwg</p><p>A3主動軸.dwg</p><p>A3從動軸.dwg</p><p>A3葉片.dwg</p><p>A3架子.dwg</p><p>A3軸.dwg</p><p>A3軸轂.dwg</p><p>任務書.doc</p><p>外文翻譯-小型風力發(fā)電機入門.doc</p><p>小型風力發(fā)電機組動力結(jié)構(gòu)設計開題報告.doc</p><p>所有圖的綜合-14張圖紙.dwg</p><p>零件圖6張.dwg</p><p>2KW家用垂直軸風力發(fā)電機的設計論文.doc</p><p>摘 &nbsp;要</p><p>能源危機是我們面對的最大挑戰(zhàn)之一，風力發(fā)電是具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?，在遠期有可能成為世界重要的替代能源。盡管水平軸風力機是目前應用最廣的一種風力發(fā)電機，但垂直軸風力機有著優(yōu)越的性能，并越來越被人們所重視。垂直軸風力機具有比水平軸風力發(fā)電機更好的商業(yè)開發(fā)價值，應用領(lǐng)域十分寬廣。</p><p>闡述了垂直軸風力機的發(fā)展歷史及基本現(xiàn)狀，從各方面比較了水平軸風力機以及垂直軸風力機，得出垂直軸風力機在各方面的優(yōu)勢，并介紹了達里厄風力機的改進型式。論證了垂直軸風力機的整體方案，確定了風力機固定攻角及可變攻角兩種方案的運行方式。由于風力發(fā)電裝置所需的發(fā)電機未形成標準和系列，無法選型，因此自主設計了50kW發(fā)電機。最后詳細設計了垂直軸風力機的機械本體，確定了風力機各部分結(jié)構(gòu)的最終數(shù)據(jù)，經(jīng)校核驗證垂直軸風力發(fā)電機的性能滿足設計要求。</p><p>關(guān)鍵詞：風能；垂直軸；風力發(fā)電機&nbsp;</p><p>ABSTRACT</p><p>The energy crisis is one of the biggest challenge that we have ever faced. Wind electric power generating, which is a reproducible resource that have large-scale development potential, will be an important alternative energy in the future. Although the horizontal axis wind turbine is used widely, the vertical axis wind turbine has attracted the notice of us because of the extraordinary performance of it. Having much more commercial value than the horizontal axis wind turbine, the vertical axis wind turbine can be used in many areas.</p><p>This issue introduces the basic situation and phylogeny of the vertical axis wind turbine, shows us the advantages in many aspects by comparing with the horizontal axis wind turbine, and introduces the improved version of the Darrieus. The design program of the vertical axis wind turbine has been demonstrated, and the running modes of fixed angle and variable angle are designed either. Since the power generator of the wind turbine can not be available because of no standards or series are formed, so one 50kW power generator is designed in special. All the mechanisms of the vertical axis wind turbine have been designed in detail, and all the dimensions of the components are chosen either. It can be proved that the vertical axis wind turbine can meet the demands perfectly after being checked.</p><p>Key words: wind energy; vertical axis; wind turbines</p><p>目 &nbsp;錄</p><p>第1章 緒論<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>1</p><p>1.1 前言<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>1</p><p>1.2 世界及我國風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>1</p><p>1.3 國內(nèi)外風力機研究現(xiàn)狀<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>3</p><p>1.3.1 風力機的造型<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>3</p><p>1.3.2 水平軸風力機<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>3</p><p>1.3.3 垂直軸風力機<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>3</p><p>1.4 垂直軸達里厄型風力機<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>4</p><p>1.4.1 達里厄風力機的發(fā)展歷史<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>5</p><p>1.4.2 達里厄風力機與水平軸螺旋槳風力機的比較<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>6</p><p>1.4.3 達里厄風力機的改進<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>7</p><p>1.5 設計選題目的及意義<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>8</p><p>1.6 設計的主要內(nèi)容及具體要求<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>8</p><p>第2章 總體方案的論證設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>9</p><p>2.1 總體結(jié)構(gòu)布局的初步確定<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>9</p><p>2.2 風力機運行方式的設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>9</p><p>2.2.1 固定攻角風力機的設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>10</p><p>2.2.2 可變攻角風力機的設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>11</p><p>2.3 本章小結(jié)<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>15</p><p>第3章 電機的設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>16</p><p>3.1 電磁設計的依據(jù)和任務<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>16</p><p>3.2 主要尺寸和極數(shù)的選擇<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>16</p><p>3.2.1 主要尺寸的確定<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>16</p><p>3.2.2 極弧系數(shù) 與電磁負載 及 的選擇<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>18</p><p>3.2.3 極數(shù)的選擇<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>20</p><p>3.3 電樞設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>20</p><p>3.3.1 電樞繞組、槽數(shù)和槽型<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>20</p><p>3.3.2 換向器的主要尺寸與電刷的選擇<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>22</p><p>3.4 磁路計算<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>23</p><p>3.4.1 直流電機的磁路與主極漏磁系數(shù)<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>23</p><p>3.4.2 氣隙<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>24</p><p>3.4.3 電樞齒部<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>24</p><p>3.4.4 主極<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>24</p><p>3.4.5 定子軛部<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>25</p><p>3.5 電機軸的設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>26</p><p>3.6 本章小結(jié)<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>26</p><p>第4章 機械本體設計及校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>27</p><p>4.1 聯(lián)軸器的選取<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>27</p><p>4.2 制動器的選取<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>27</p><p>4.3 支承軸及其附件的設計校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>28</p><p>4.3.1 支承軸最小直徑的確定<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>28</p><p>4.3.2 支承軸的校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>29</p><p>4.3.3 支承軸上鍵的校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>32</p><p>4.3.4 深溝球軸承的校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>33</p><p>4.3.5 推力球軸承的的校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>34</p><p>4.4 旋轉(zhuǎn)支撐筒的設計及校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>34</p><p>4.5 等速同向傳遞機構(gòu)的設計及校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>35</p><p>4.5.1 軸的設計<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>35</p><p>4.5.2 齒輪的設計校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>40</p><p>4.5.3 軸承的選擇<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>42</p><p>4.6 橫桿的設計及校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>43</p><p>4.6.1 橫桿部分數(shù)據(jù)的確定<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>43</p><p>4.6.2 下橫桿的受力分析<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>44</p><p>4.7 橫桿與法蘭連接處螺栓的選取及校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>46</p><p>4.8 葉片與橫桿連接處的設計校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>47</p><p>4.8.1 連接軸的設計校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>47</p><p>4.8.2 校核連接板的拉伸強度<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>48</p><p>4.8.3 軸承的選擇及校核<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>48</p><p>4.9 本章小結(jié)<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>49</p><p>結(jié)論<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>50</p><p>參考文獻<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>51</p><p>致謝<span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"></span>53</p><p>第1章 緒論</p><p>1.1 前言</p><p>穩(wěn)定、可靠、清潔的能源供應是人類文明、經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的保障。煤炭、石油、天然氣等化石能源支持了19世紀和20世紀近200年人類文明的進步和發(fā)展。然而，化石燃料的大量消耗，不僅讓人類面臨資源枯竭的壓力，同時也感覺到了環(huán)境惡化的威脅。2l世紀是科技、經(jīng)濟和社會快速發(fā)展的世紀，也將是從化石燃料時代向具有持續(xù)利用能力的可再生能源時代過渡，逐步開創(chuàng)一個人類擺脫化石燃料桎梏的能源新時代的世紀。</p><p>風能是可再生能源中發(fā)展最快的清潔能源，也是最具有大規(guī)模開發(fā)的商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源。積極發(fā)展可再生能源，對增加能源供應，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，緩解環(huán)境污染，保障能源安全，促進經(jīng)濟發(fā)展，建設和諧社會都起到重要作用。風力發(fā)電是近期內(nèi)技術(shù)成熟，在遠期有可能成為世界重要的替代能源。據(jù)專家們的估計，地球上所收到的太陽輻射能大約有2%轉(zhuǎn)換成風能，風力發(fā)電可以有效利用的風速范圍為 ，最適宜的風速范圍是 ，地球上蘊有風能約為2.74萬億kW，可利用的風能約為200億kW，裝機容量可達10TW，每年可發(fā)出電力 。地球上的風能資源是地球上水能資源的10倍，已經(jīng)利用的不足千分之一10。在技術(shù)上全球風能資源是整個世界預期電力需求的2倍，也就是說，只要利用地球上50%的風能資源就能滿足全球能源。</p><p>1.2 世界及我國風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>由于歐美國家風能資源豐富，工業(yè)技術(shù)水平高，這些國家在風力發(fā)電領(lǐng)域占絕對優(yōu)勢。目前世界上裝機容量最大的國家是美國，其次是德國、丹麥、印度。它們的單機容量已達 。美國、德國、等許多國家都把風力發(fā)電視為最大的補充能源。目前世界最大的風力發(fā)電機是德國制造，高達120m，風機直徑可達126m，每個葉片長61.5m，每片重18t，裝機功率可達5MW23。預計到2050年風力發(fā)電要占上述國家全國發(fā)電量的 。專家預測，到2010年，全世界風力發(fā)電機組裝機容量將突破1.2億kW。</p><p>4.9 本章小結(jié)</p><p>本章設計并校核了主要機械本體結(jié)構(gòu)。選取了聯(lián)軸器及制動器，設計校核了支承軸及其附件，如軸承壽命、鍵的校核等，分析了橫桿的受力以及橫桿與法蘭連接處螺栓的受力，設計并校核了葉片與橫桿連接處軸及其附件，保證結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性。</p><p>&nbsp;</p><p>結(jié) &nbsp;論</p><p>緒論中首先比較了水平軸及垂直軸風力機，從比較中可以得出：相對于傳統(tǒng)的水平軸風力機，垂直軸風力機具有設計方法先進、力學性能好，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，具有更加廣闊的市場前景。</p><p>在之后的設計中，主要完成了以下幾方面的工作：</p><p>1、進行了50kW垂直軸風力機整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思設計，并擬定了兩種攻角方案，即固定攻角和可變攻角型式方案，固定攻角方案為傳統(tǒng)型達里厄風力發(fā)電機，可變攻角方案為直葉片垂直軸風力機，葉片傾角的變化通過五桿機構(gòu)獲得。</p><p>2、按照進度安排，擬定直流發(fā)電機作為風力發(fā)電裝置所用的電機并對其進行了初步的設計，確定了發(fā)電機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。</p><p>3、最后對垂直軸風力機的機械本體進行了詳細的設計及校核，確定最終各部件的詳細尺寸，設計之中與Auto CAD及Autodesk Inventor作圖軟件相互配合，對風力機的結(jié)構(gòu)進行了詳細的二維圖繪制，并繪制出風力機的三維效果圖。</p><p>雖然查閱了大量的文獻資料，并且結(jié)合實踐經(jīng)驗進行了精確的理論分析，設計出的垂直軸風力機達到了設計的要求，但是仍有不足和需要完善的地方，具體如下：</p><p>1、相對于傳統(tǒng)的達里厄風力機，設計的風力機仍沒有舍棄風向舵，結(jié)構(gòu)上仍比較復雜。</p><p>2、由于結(jié)構(gòu)上的復雜，不可避免地增加了成本，經(jīng)濟性有所降低。</p><p>參考文獻</p><p>1楊恩霞.機械設計M.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2006.</p><p>2鄭文緯，吳克堅.機械原理M.北京：高等教育出版社，1997.</p><p>3機械設計手冊編委會.機械設計手冊新版第5卷M.機械工業(yè)出版社，2004.</p><p>4陸玉，何在洲.機械設計課程設計M.北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>5楊欣欣，許國玉.畫法幾何及工程制圖M.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2000.</p><p>6孫玉芹，孟兆新.機械精度設計基礎M.北京：科學出版社，2003.</p><p>7哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學（ 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P. Coiro，F(xiàn). Nicolosi，A. De Marco，S. Melone, F. Montella. Dynamic Behavior of Novel Vertical Axis Tidal Current Turbine: Numerical and Experimental InvestigationsJ.International Offshore and Polar Engineering Conference，2005，（15）：469-476.</p><p>25李學剛，黃永強，張淑卿.平面五桿機構(gòu)連桿曲線規(guī)律J.河北：河北理工大學學報，2007，29（3）：54-63.</p><p>26歐貴寶，朱加銘，齊汝璠.材料力學M.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，1997.</p><p>致 &nbsp;謝</p><p>經(jīng)過近四個月忙碌和工作，本次畢業(yè)設計終于完成，在設計中得到了導師的督促指導，以及一起學習生活的同學們的支持，所有的成果都離不開老師和同學們的幫助。</p><p>首先感謝我的導師楊副教授，從選題、開題答辯到CAD繪制裝配圖、零件圖，完成說明書，期間每一過程都得到楊副教授的悉心指導，楊老師每周安排見面會，兢兢業(yè)業(yè)，身體力行地為我們排憂解難，不僅治學嚴謹而且為人師表，堪稱良師益友，教給我們的不僅是知識還有待人處世的積極態(tài)度，在此再次表示衷心的感謝及崇高的敬意。</p><p>感謝大學四年來所有的老師，尤其機電學院所有的老師，為我們打下了堅實的機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝寢室及所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成。</p><p>最后再一次向在百忙之中抽時間對本設計進行審閱、評議及論文答辯的各位老師表示感謝，再一次向在我畢業(yè)設計期間所有做出無私幫助和支持的人表示最誠摯的謝意。</p>