小型風力發(fā)電裝置的設計-畢業(yè)設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計</p><p>　題目小型風力發(fā)電裝置的設計 </p><p>　系別機電工程系　 </p><p>　專業(yè)機電一體化 　　　　　　　　</p><p>　班級</p><p>

2、;　姓名</p><p>　學號</p><p>　指導教師</p><p>　日期</p><p><b>　　設計任務書</b></p><p><b>　　設計題目：</b></p><p>　　小型風力發(fā)電裝置設計</p><

3、;p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　1、了解小型風力發(fā)電裝置的基本設計原理和用途。</p><p>　　2、熟悉基本繪圖軟件的使用方法和技巧。</p><p>　　3、使用Solidworks繪畫裝配圖、零件圖。</p><p><b>　　設計進度要求：</b><

4、/p><p>　　第一周：選擇課題，勾勒基本的設計思路</p><p>　　第二周：查找與其有關的資料；</p><p>　　第三周：進行螺旋傳動的設計和計算；</p><p>　　第四周：進行發(fā)電機的設計；</p><p><b>　　第五周：繪制草圖</b></p><p>

5、;　　第六周：完善初稿及草圖使其語言更加簡練、布局更加合理；</p><p>　　第七周：整理電子稿；</p><p>　　第八周：再次修改論文，進行答辯</p><p>　　指導教師（簽名）： </p><p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　風能

6、是一種無污染、可再生的清潔能源。早在公元前200年，人類就開始利用風能了。提水、碾米、磨面及船的助航都有利用風能的記載。自第一次世界大戰(zhàn)之后，丹麥仿造飛機的螺旋槳制造二葉和三葉高速風力發(fā)電機發(fā)電并網(wǎng)使用直至現(xiàn)在，風力發(fā)電機經(jīng)歷了近百年的發(fā)展里程。20世紀80年代之后，世界工業(yè)發(fā)達國家率先研究、快速發(fā)展了風力發(fā)電機，建設了風電場?，F(xiàn)在風力發(fā)電機制造成本不斷下降，已接近水力發(fā)電機的水平，制造及使用技術也日趨成熟。20世紀末，世界每年風電裝機

7、容量以近20%的增長速度發(fā)展，風電現(xiàn)在已成為世界能源中發(fā)展最快的能源。如果在總面積0.6%的地方安裝上風力發(fā)電機，就能提供全部電力消耗的20%，可以關閉供電能力20%的以燃燒煤、重油等碳氫化合物為燃料而排放SO2、CO2和煙塵對大氣和地球環(huán)境造成污染和破壞的火電場。</p><p>　　在今后10年，風力發(fā)電將成為世界各國重點發(fā)展的能源之一，風力發(fā)電機的制造業(yè)也必將成為新興的機械制造業(yè)。也將帶動諸如大型鋼管、鋼板

8、等冶金行業(yè)，發(fā)電機制造，電器控制，液壓機械，復合材料等行業(yè)的發(fā)展；勢必推動蓄電池向大容量、小體積、高效方向發(fā)展勢必拓寬微機在風力發(fā)電機自動控制方面的應用和發(fā)展。風力發(fā)電機的發(fā)展及其拉動的行業(yè)發(fā)展將成為數(shù)以萬計的人創(chuàng)造就業(yè)機會。可見，發(fā)展風力發(fā)電機及風力發(fā)電對于發(fā)展經(jīng)濟，保護環(huán)境，有著重要意義。</p><p>　　我國地域遼闊，風能資源豐富，風能儲量達25.3億MW。1991年國家計委實施了“乘風計劃”和“光明工

9、程”，為中國全面發(fā)展大、中、小型風力發(fā)電機及風力發(fā)電創(chuàng)造了條件。至2010年，我國在風能資源豐富地區(qū)先后建了249個風電場，總裝機容量1546MW，已形成一定的風力發(fā)電基礎及積累了較豐富的風力發(fā)電的經(jīng)驗。風力發(fā)電機除應用于風電場外，尚有廣闊的應用領域。中、小型風力發(fā)電機可為國家電網(wǎng)上不能達到的地區(qū)的農(nóng)民、牧民、海島漁民提供生產(chǎn)生活用電。可見，我國風力發(fā)電機及風力發(fā)電的發(fā)展前景十分廣闊，前途光明。</p><p>

10、　　關鍵詞：小型，高效，節(jié)能</p><p>　?。?） 論文第二頁為300字左右的中文內(nèi)容摘要，應說明本論文的目的、研究方法、成果和結論。</p><p>　?。?）論文摘要是學位論文的縮影，盡可能保留原論文的基本信息，突出論文的創(chuàng)造性成果和先進性。</p><p>　?。?）論文摘要應盡量深入淺出，通俗易懂，少用公式字母，語言力求精煉、準確。</p>

11、<p>　?。?） 在本頁的最下方另起一行，注明本文的關鍵詞3-8個。</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　正文</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 風力發(fā)電機的發(fā)展史簡介<

12、/p><p>　　早使用風帆船和風車的國家之一，至少在3000年前的商代就出現(xiàn)了帆船，到唐代風帆船已廣泛用于江河航運。最輝煌的風帆時代是明代，14世紀初葉中國航海家鄭和七下西洋，龐大的風帆船隊功不可沒。明代以后風車得到了廣泛的應用，我國沿海沿江的風帆船和用風力提水灌溉或制鹽的做法，一直延續(xù)到20世紀50年代，僅在江蘇沿海利用風力提水的設備增達20萬臺。 { e U_   隨著蒸汽機的出現(xiàn)，以及煤、石

13、油、天然氣的大規(guī)模開采和廉價電力的獲得，各種曾經(jīng)被廣泛使用的風力機械，由于成本高、效率低、使用不方便等，無法與蒸汽機、內(nèi)燃機和電動機等相競爭，漸漸被淘汰。歐洲到中世紀才廣泛利用風能，荷蘭人發(fā)展了水平軸風車。18世紀荷蘭曾用近萬座風車排水，在低洼的海灘上造出良田，成為著名的風車之國。德國、丹麥、西班牙、英國、荷蘭、瑞典、印度加拿大等國在風力發(fā)電技術的研究與應用上投入了相當大的人力及資金，充分綜合利用空氣動力學、新材料、新型電機、電力電子技

14、術、計算機、自動控制及通信技術等方面的最新成果，開發(fā)建立了評估風力資源的測量及計算機模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變漿距控制及失速控制的風力機設計理論，采用了新型風力機設計理論，采用</p><p>　　1.2我國現(xiàn)階段風電技術發(fā)展狀況</p><p>　　中國現(xiàn)代風力發(fā)電機技術的開發(fā)利用起源于20世紀70年代初。經(jīng)過初期發(fā)展、單機分散研制、系列化和標準化幾個階段的發(fā)展，無論在科學研究、設計制造，還是試

15、驗、示范、應用推廣等方面均有了長足的進步和很大的提高，并取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　我國對風電已有部分優(yōu)惠政策，包括一下幾個方面: NPL(5@  1)風電配額:制定出常規(guī)火電污染排放量分配比例，由全國所有省區(qū)共同分攤的政策。 yzCQ  2)風電上網(wǎng)電價:落實風電高于火電的價差攤到全省的平均銷售電價中。制定出按常規(guī)水電污染排放量分配比例，由全國所有省區(qū)共同分攤的

16、政策。按地區(qū)具體情況定出風電最高上網(wǎng)電價的限制，并保持10年不變，促使業(yè)主充分利用資源，降低成本。 9b/7~w.  3)售電增值稅:增加了新的稅源，建議參照小水電，核定風電銷售環(huán)節(jié)增值稅率為6%。 =ca<..yh[d  4)銀行貸款:為降低風電電價，減輕還貸壓力，建議適當延長風電還貸期限還貸期增至15年；為風電項目提供貼息貸款。 0 tZ>yR  5)鼓勵采用國產(chǎn)化風電機:為采用國

17、產(chǎn)化風電機的業(yè)主提供補貼和貼息貸款,補償開發(fā)商的風險，幫助初期國產(chǎn)化機組進入市場，得到批量生產(chǎn)和改進產(chǎn)品的機會,以利降低成本。</p><p>　　表1-1  中國風電場裝機容量發(fā)展情況（單位：萬KW）</p><p>　　1.3 風能利用發(fā)展中的關鍵技術問題 </p><p>　　風能利用發(fā)展中的關鍵技術問題風能技術是一項涉及多個學科的綜合技術

18、。而且，風力機具有不同于通常機械系統(tǒng)的特性：動力源是具有很強隨機性和不連續(xù)性的自然風，葉片經(jīng)常運行在失速工況，傳動系統(tǒng)的動力輸入異常不規(guī)則，疲勞負載高于通常旋轉機械幾十倍。對于這樣的強隨機性的綜合系統(tǒng)，其技術發(fā)展中有下列幾個關鍵技術問題</p><p><b>　　IrJPP2Q</b></p><p>　　1）空氣動力學問題 h[5<S&  

19、</p><p>　　空氣動力設計是風力機設計技術的基礎，它主要涉及下列問題:一是風場湍流模型，早期風力機設計采用簡化風場模型，對風力機疲勞載荷和極端載荷的確定具有重要意義；另一是動態(tài)氣動模型。再一是新系列翼型。</p><p><b>　　< q6z$c)K</b></p><p>　　2）結構動力學問題 CgLS2  <

20、;/p><p>　　準確的結構動力學分析是風力機向更大、更柔和結構更優(yōu)方向發(fā)展的關鍵。 5:jbd:o  </p><p><b>　　3）控制技術問題</b></p><p><b>　　Yp8~wdm</b></p><p>　　風力機組的控制系統(tǒng)是一個綜合性的控制系統(tǒng)。隨著風力機組由

21、恒速定漿距運行發(fā)展到變速變漿距運行，控制系統(tǒng)除了對機組進行并網(wǎng)、脫網(wǎng)和調向控制外，還要對機組進行轉速和功率的控制，以保證機組安全和跟蹤最佳運行功率。</p><p>　　1.4研究風力發(fā)電機的目的和意義</p><p>　　中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，能源利用以煤炭為主。在當前以石化能源為主體的能源結構中，煤炭占73.8%，石油占18.6%，天然氣占2%，其余為水電等其它資源。在

22、電力的能源消費中，也是以煤炭為主，燃煤發(fā)電量占總發(fā)電量的80%。但是，能為人類所用的石化資源是有限的，據(jù)第二屆環(huán)太平洋煤炭會議資料介紹，按目前的技術水平和采掘速度計算，全球煤炭資源還可開采200年。此外，石油探明儲量預測僅能開采34年，天然氣約能開采60年。隨著人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展，能源供需矛盾加劇，如果不趁早調整以石化能源為主體的能源結構，勢必形成對數(shù)億年來地球積累的生物石化遺產(chǎn)更大規(guī)模的挖掘、消耗，由此將導致有限的石化能源趨于枯竭

23、，人類生態(tài)環(huán)境質量下降的惡性循環(huán)，不利于經(jīng)濟、能源、環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。電力部己制定“大力發(fā)展水電，繼續(xù)發(fā)展火電，適當發(fā)展核電，積極發(fā)展新能源發(fā)電”的基本原則，把風力發(fā)電作為優(yōu)化我國電力工業(yè)結構跨世紀的戰(zhàn)略發(fā)展目標。八屆人大四次會議批準的我國經(jīng)濟和社會發(fā)展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要中提出“積極發(fā)展風能、海陽能、地熱能等新能源發(fā)電”的指導方針，為我國發(fā)展多能互補的能源結構新格局起到了指</p><p>　　風

24、能是對人類生存環(huán)境影響最小的能源。除此之外，風能資源非常豐富，取之不盡，用之不竭。據(jù)統(tǒng)計，太陽向地球輻射的巨大能量中，約有1%轉化為風能。這些能量相當于全球每年消耗的煤、石油等化石燃料能量的總和，可見風能的潛力是非常大的。隨著風力發(fā)電技術日趨成熟，風力發(fā)電規(guī)模也不斷擴大，美國加州由數(shù)家風能公司提供給電網(wǎng)的電量，足以供應舊金山這樣的大城市的居民需求。我國風電事業(yè)近年來發(fā)展較快，已有16萬臺微型風力發(fā)電機用于邊遠山區(qū)、牧區(qū)、海島，初步解決了

25、地處邊遠，居住分散，電網(wǎng)難以到達地區(qū)的居民用電問題。同時也遏制了微型汽油發(fā)電機的發(fā)展，在節(jié)約石化燃料的同時，避免了各種有害氣體的排放。國家“九五”新能源發(fā)展計劃提出，“九五”期間全國風力發(fā)電的總裝機容量要突破40萬千瓦。為此，國家從宏觀規(guī)劃角度出發(fā)，制定了“乘風計劃”，面向國內(nèi)外市場發(fā)展風力發(fā)電。“乘風計劃”不僅會大大促進我國風電事業(yè)的發(fā)展，而且對減排有害污染物，促進環(huán)境的改善有著重要意義。</p><p>　　

26、風力發(fā)電近幾年發(fā)展如此之快，是因為它有許多優(yōu)點：1.設備簡單，投資少，成本低，風力發(fā)電機的整個設備成本不足功率相當?shù)幕鹆Πl(fā)電，水力發(fā)電和核電站成本的1/4，在二、三年內(nèi)就可以收回全產(chǎn)投資；2.節(jié)省燃料和運輸費用。在風力資源豐富的地區(qū)，風力是取之不盡，用之不竭的，可就地建立風力發(fā)電站，就地用電，這樣就可以節(jié)省大量的輸電設備和能源。許多燃料是十分重要的化學原料，把它白白的燃掉是十分可惜的。我國資源并不十分豐富，充分利用風力資源意義就更重大了

27、；3.利用風力可以減少對大氣的污染，保護我們?nèi)祟愘囈陨娴淖匀画h(huán)境?；瘜W燃料不斷向大氣中排放對生物有害物質，嚴重的威脅人們健康，而風力能源則沒有任何影響人類健康的有害物質。</p><p>　　由于它是清潔能源，對環(huán)境無污染，又由于我們國家地形復雜，人口又多，居住分散，對于電網(wǎng)涉及不到的地區(qū)，特殊行業(yè)，可以補充大電網(wǎng)的缺陷，起到拾遺補缺的作用，可以利用小型風機風力發(fā)電的地方主要有：</p><

28、p>　　(l)航運系統(tǒng)我們有長江等水系幾條大河流，如長江航運中的拖船，一般在100一200噸，經(jīng)常被擱置在江中間的錨地上，用電主要靠蓄電池。使用風力發(fā)電機對蓄電池補充充電效果很好，這方面有成功的經(jīng)驗。但是，由于國有運輸企業(yè)的不景氣，影響了市場。</p><p>　　另外，我們大小河流湖泊上的船舶數(shù)量驚人，用小型風力發(fā)電機解決它們的照明、收視電視、聽廣播，有很重要的意義和市場。</p><

29、p>　　(2)森林防火高山觀察站據(jù)林業(yè)部防火指揮部介紹，東北約有400個觀察站，西南也有幾百個高山觀察站，各省市都有一些森林高山防火觀察站，站上的工作人員，在防火期從10月到第二年4、5月期間晝夜在站上值勤，解決他們的照明及聽廣播、看電視頗為費神。由于山高、道路狹窄歧嶇、運輸困難，又不能使用明火，使用小型風力發(fā)電機可以基本解決觀察站的照明及娛樂用電。90年代初，個別觀察站曾使用過小型風力發(fā)電機。由于風力發(fā)電機的某些技術問題及使用人

30、員的素質因素，沒有得到推廣。</p><p>　　(3)無人值守的差轉臺和微波站。</p><p>　　(4)東南沿海各孤立的島嶼。</p><p>　　(5)圍網(wǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)。</p><p><b>　　(6)農(nóng)牧區(qū)。</b></p><p><b>　　(7)國際市場。</b&g

31、t;</p><p>　　2 風力發(fā)電機的工作原理</p><p>　　風力發(fā)電機工作原理簡單的說是:風的動能（即空氣的動能）轉化成發(fā)電機轉子的動能，轉子的動能又轉化成電能。</p><p>　　風力發(fā)電機工作原理是利用風能可再生能源的部分。由1995年到2005年之間 的年增長率為28.5 ％。根據(jù)德國風（DEWI）的估計，風能發(fā)電的年增長率將保持高增長率，在20

32、12年或之前全球風力發(fā)電裝機容量可能達到150千兆瓦。</p><p>　　發(fā)電風力發(fā)電機最初出現(xiàn)在十九世紀末。自二十世紀八十年代起，這項技術斷發(fā)展 并日漸成熟，適合工業(yè)應用。近二三十年，典型的風力發(fā)電機的風輪直徑不斷增大，而額定功率也不斷提升。</p><p>　　在二十一世紀初，風力發(fā)電機最具經(jīng)濟效益的額定輸出功率范圍600千瓦至750千瓦之間，而風輪直徑則在40米至47米之間。當時所

33、有制造商 都 有 生 產(chǎn) 這 類 風 力 發(fā) 電 機 。 新 一 代 的 兆 瓦 級 風 力 發(fā) 電 機 是 以 這 類 機 種 作 為 基 礎 發(fā) 展 出 來的 。</p><p>　　二 零 零 七 年 初 ， 有 一 些 制 造 商 開 始 生 產(chǎn) 額 定 功 率 為 幾 兆 瓦 而 風 輪 直 徑 達 到 約 90 米 的 風 力 發(fā) 電 機 （ 例 如 Vestas V90 3.0 兆 瓦 風 電 機

34、， Nordex N90 2.5 兆 瓦 風 電 機 等 等 ） ， 甚 至 有 些 直 徑 達 100 米 ( 如 GE 3.6 兆 瓦 風 電 機 ) 。 這 些 大 型 風 力 發(fā) 電 機 主 要 市 場 是 歐 洲 。 在 歐 洲 ， 適 合 風 電 的 地 段 日 漸 減 少 因 此 有 逼 切 性 安 裝 發(fā) 電 能 力 盡 量 高 的 風 力 發(fā) 電 機 。例如 ：下 圖</p><p>　　1）

35、在 海 平 面 高 度 和 攝 氏 15 度 的 條 件 下 ，乾 空 氣 密 度 為 1.225 千 克 / 立 方 米 。 空 氣 密 度 隨 氣 壓 和 溫 度 而 變 。隨 著 高 度 的 升 高 ，空 氣 密 度 也 會 下降。</p><p>　　於 上 述 公 式 中 可 以 看 出 ， 風 的 功 率 與 速 度 的 三 次 方 〔 立 方 〕 成 正 比 ， 并 與 風 輪 掃 掠 面 積 成

36、正 比 。 不 過 實 際 上 ， 風 輪 只 能 提 取 風 的 能 量 中 的 一 部 分 ，而 非 全 部。</p><p>　　2) 風 力 發(fā) 電 機 的 工 作 原 理</p><p>　　現(xiàn) 代 風 力 發(fā) 電 機 采 用 空 氣 動 力 學 原 理 ， 就 像 飛 機 的 機 翼 一 樣 。 風 并 非 " 推 " 動 風 輪 葉 片 ，而 是 吹 過

37、葉 片 形 成 葉 片 正 反 面 的 壓 差 ， 這 種 壓 差 會 產(chǎn) 生 升 力 ，令 風 輪 旋 轉 并 不 斷 橫 切 風 流。</p><p>　　風 力 發(fā) 電 機 的 風 輪 并 不 能 提 取 風 的 所 有 功 率 。 根 據(jù) Betz 定 律 ， 理 論 上 風 電 機 能 夠 提 取 的 最 大 功 率 ， 是 風 的 功 率 的 59.6% 。 大 多 數(shù) 風 電 機 只 能 提 取 風

38、 的 功 率 的 40% 或 者 更 少風 力 發(fā) 電 機 主 要 包 含 三 部 分 ∶ 風輪 、機 艙 和 塔 桿 。 大 型 與 電 網(wǎng) 接 駁 的 風 力 發(fā) 電 機 的 最 常 見 的 結構 ， 是 橫 軸 式 三 葉 片 風 輪 ， 并 安 裝 在 直 立 管 狀 塔 桿 上 。</p><p>　　風 輪 葉 片 由 復 合 材 料 制 造 。 不 像 小 型 風 力 發(fā) 電 機 ， 大 型 風 電

39、 機 的 風 輪 轉 動 相 當 慢 。 比 較 簡 單 的 風 力 發(fā) 電 機 是 采 用 固 定 速 度 的 。 通 常 采 用 兩 個 不 同 的 速 度 - 在 弱 風 下 用 低 速 和 在 強 風 下 用 高 速 。 這 些 定 速 風 電 機 的 感 應 式 異 步 發(fā) 電 機 能 夠 直 接 發(fā) 產(chǎn) 生 電 網(wǎng) 頻 率 的 交 流 電。</p><p>　　比 較 新 型 的 設 計 一 般 是

40、可 變 速 的 （ 比 如 Vestas 公 司 的 V52-850 千 瓦 風 電 機 轉 速 為 每 分 鐘 14 轉 到 每 分 鐘 31.4 轉 ）。利 用 可 變 速 操 作 ，風 輪 的 空 氣 動 力 效 率 可 以 得 到 改 善 ， 從 而 提 取 更 多 的 能 量 ， 而 且 在 弱 風 情 況 下 噪 音 更 低 。因 此 ， 變 速 的 風 電 機 設 計 比 起 定 速 風 電 機 ， 越 來 越 受 歡 迎

41、 。</p><p>　　機 艙 上 安 裝 的 感 測 器 探 測 風 向 ， 透 過 轉 向 機 械 裝 置 令 機 艙 和 風 輪 自 動 轉 向 ，面 向 來 風。</p><p>　　設 於 塔 底 的 變 壓 器 （ 或 者 有 些 設 於 機 艙 內(nèi) ） 可 提 升 發(fā) 電 機 的 電 壓 到 配 電 網(wǎng) 電 壓 （ 香 港 的 情 況 為 11 千 伏 ） 。</p&

42、gt;<p>　　所 有 風 力 發(fā) 電 機 的 功 率 輸 出 是 隨 著 風 力 而 變 的 。 強 風 下 最 常 見 的 兩 種 限 制 功 率 輸 出 的 方 法 （ 從 而 限 制 風 輪 所 承 受 壓 力 ） 是 失 速 調 節(jié) 和 斜 角 調 節(jié) 。 使 用 失 速 調 節(jié) 的 風 電 機 ， 超 過 額 定 風 速 的 強 風 會 導 致 通 過 業(yè) 片 的 氣 流 產(chǎn) 生 擾 流 ， 令 風 輪 失

43、速 。 當 風 力 過 強 時 ， 業(yè) 片 尾 部 制 動 裝 置 會 動 作 ， 令 風 輪 剎 車 。 使 用 斜 角 調 節(jié) 的 風 電 機 ， 每 片 葉 片 能 夠 以 縱 向 為 軸 而 旋 轉 ， 葉 片 角 度 隨 著 風 速 不 同 而 轉 變 ， 從 而 改 變 風 輪 的 空 氣 動 力 性 能 。 當 風 力 過 強 時 ， 葉 片 轉 動 至 迎 氣 邊 緣 面 向 來 風 ， 從 而 令 風 輪 剎 車 。&

44、lt;/p><p>　　葉 片 中 嵌 入 了 避 雷 條 ， 當 葉 片 遭 到 雷 擊 時 ， 可 將 閃 電 中 的 電 流 引 導 到 地 下 去 。</p><p>　　在 風 速 很 低 的 時 候 ， 風 電 機 風 輪 會 保 持 不 動 。 當 到 達 切 入 風 速 時 （ 通 常 每 秒 3 到 4 米 ） ， 風 輪 開 始 旋 轉 并 牽 引 發(fā) 電 機 開 始 發(fā)

45、電 。 隨 著 風 力 越 來 越 強 ， 輸 出 功 率 會 增 加 。 當 風 速 達 到 額 定 風 速 時 ， 風 電 機 會 輸 出 其 額 定 功 率 。 之 後 輸 出 功 率 會 保 留 大 致 不 變 。 當 風 速 進 一 步 增 加 ， 達 到 切 出 風 速 的 時 候 ， 風 電 機 會 剎 車 ， 不 再 輸 出 功 率 ， 為 免 受 損 。</p><p>　　風 力 發(fā) 電 機

46、的 性 能 可 以 用 功 率 曲 線 來 表 達 。 功 率 曲 線 是 用 作 顯 示 在 不 同 風 速 下 （切 入 風 速 到 切 出 風 速 ） 風 電 機 的 輸 出 功 率。</p><p>　　3 SolidWorks簡介</p><p>　　SolidWorks是創(chuàng)新的易學易用的標準三維設計軟件，是基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，有全面的實體造型功能，可快速生成

47、完整的工程圖紙，還可進行模具制造及計算機輔助分析。目前SolidWorks軟件已成為三維機械設計軟件的標準。該軟件的顯著優(yōu)點為:</p><p>　　(1)功能強大無與倫比的、基于特征的實體建模功能;采用智能化裝配技術、智能零件技術和鏡像部件等技術來加快裝配體的總體裝配;技術先進的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同工作能力等。整個產(chǎn)品設計是百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間全相關。</p><p>

48、　　(2)易學易用"全動感的"用戶界面，為用戶提供了一整套完整的動態(tài)界面和鼠標拖動控制，有效減少了設計步驟和多余的對話框。</p><p>　　(3)技術創(chuàng)新第I個基于Wind、平臺的三維機械CAD軟件;第1個創(chuàng)造了特征管理員的設計思想;第1個在Windows平臺下實現(xiàn)了自頂向下的設計方法;第I個實現(xiàn)動態(tài)裝配干涉檢查的CAD軟;第1個實現(xiàn)智能化裝配的CAD軟件;第I個開發(fā)特征自動識別的軟件;第

49、I個開發(fā)基于lntemel的電子圖板發(fā)布工具。</p><p>　　4小型風力發(fā)電機的設計與計算</p><p>　　4.1 風力發(fā)電機的 功 率</p><p>　　風 的 能 量 指 的 是 風 的 動 能 。 特 定 質 量 的 空 氣 的 動 能 可 以 用 下 列 公 式 </p><p>　　能 量 = 1/2 X 質 量 X (

50、 速 度 )^2</p><p>　　吹 過 特 定 面 積 的 風 的 的 功 率 可 以 用 下 列 公 式 計 算.</p><p>　　功 率 = 1/2 X 空 氣 密 度 X 面 積 X ( 速 度 )</p><p>　　其 中:功 率 單 位 為 瓦 特</p><p>　　速 度 單 位 為 米 / 秒 </p>

51、<p>　　面 積 指 氣 流 橫 截 面 積 ， 單 位 為 平 方 米</p><p>　　空 氣 密 度 單 位 為 千 克 / 立 方 米</p><p>　　法拉第電磁感應定律：</p><p>　　當導線的運動方向跟磁場強度B垂直時，可用公式表示為：</p><p><b>　　e=BLV</b>

52、;</p><p>　　式中：e——表示感生電動勢，單位伏特</p><p>　　B——表示磁感應強度，一般為5000~8000高斯</p><p>　　L——表示導線長度，單位米</p><p>　　V——導線在磁場中移動速度，單位米/秒</p><p>　　4.2、風力發(fā)電機的設計與零件圖</p>&

53、lt;p>　　1)支架是由上托板、下托板、支柱、軸承及地腳螺釘組成。上托板的作用是支撐立桿和整個動力桿的重量。下托板是為安裝發(fā)動機和支承在其它基礎上的。支柱的作用是：將上托板，下托板連接成一個牢固的支架。</p><p><b>　　2）、定子磁場</b></p><p>　　定子磁場是由四級磁環(huán)和弧形板組成。</p><p>　　定子磁

54、場是全機最難制作的部分，也是四級發(fā)電機成敗與性能優(yōu)劣的關鍵。必須注意判斷N-S級所在端面。</p><p>　　四級磁環(huán)是按N-S-N-S極交錯的組合在一起，形成環(huán)形，用萬能膠或乳白膠粘接。干固后再進一步修制成半徑是15的弧形面?；⌒伟迨谴判凿撈谥睆綖?0的圓棒上彎制成弧形，在每個磁環(huán)磁極外側要粘結弧形板以形成完整的定子磁場。如下圖：</p><p><b>　　3）、電樞繞組

55、</b></p><p>　　繞制線圈：取直徑0.4-0.5毫米的漆包銅線，把導線端頭焊到電樞軸上，然后開始在一個凸極上繞制導線。繞線前要在溝槽中墊上絕緣紙。每一段繞80-100圈，每圈必須均勻排列，不可交叉亂繞。第一極繞完后，再安同一繞第二，三，四極，各極繞好后，把最后端頭焊在軸帽上。把各極線圈用白棉線綁緊，并用乳白膠粘牢。繞線方法如圖所示：</p><p><b>

56、;　　4）、底座與電刷</b></p><p>　　發(fā)電機的輸出電刷形狀和結構，是跟底座結構相適應的。為了制作簡單和絕緣性能良好，底座材料選用塑料原料制作，如圖所示：</p><p>　　采用彈簧電刷的目的，是為了保證電樞軸端銅帽，始終能和電刷接觸，保證電流源源不斷地輸出機外。這是發(fā)電機的重要結構，處理不好時，發(fā)電機在輸出電流過程中產(chǎn)生火花，燒蝕電刷和端帽。</p>

57、<p><b>　　5）、電樞結構</b></p><p>　　電樞轉子是由電樞體，軸和軸端蓋銅帽組成。</p><p>　　電樞最好用矽銅片疊成。如果沒有矽銅片，也可以用薄鐵片來代替。</p><p>　　軸端銅帽是為了把電樞繞組感生的電流引出極外的活動接觸頭。安裝端帽時，要特別注意把銅帽和軸絕緣起來。</p>&

58、lt;p>　　6）、小型風力發(fā)電機裝置結構</p><p>　　這部發(fā)電機裝置是由動力桿，支架和發(fā)電機等組成。</p><p>　　第一步，把發(fā)電機固定在支架的下托板上面。固定方法是取四支M5螺釘，長度15毫米最好，從托板下面伸出來，而發(fā)電機直立在托板面，通過托板上的四個孔，把發(fā)電機固定起來；</p><p>　　第二步，安裝動力桿。在安裝之前，要把動力桿頂部

59、的圓盤連同橫桿風葉全暫時的拆下來，只用立桿安裝，等立桿穿過上托板的支撐軸承孔后，再把連接筒套在立桿和發(fā)電機伸出軸的對接部分，并用直徑1毫米的鐵絲穿過兩個橫向小孔，把立桿和連接筒，發(fā)電機軸和連接筒連起來，然后把鐵絲彎成門形，防止滑脫。這時可以用手旋轉立桿，無卡死現(xiàn)象為合格。</p><p>　　第三步，在動力桿轉動靈活的前提下，上托板的軸承窩里放置5粒直徑2毫米的小鋼珠。軸承窩里涂滿黃油后，把立桿的小圓環(huán)向下移動，

60、使其輕輕壓在鋼珠上，再把小圓環(huán)焊在立桿上。立桿上部的圓盤應在調試時安裝，省得裝配時礙手礙腳。</p><p><b>　　五 機組安裝</b></p><p>　　5.1 機組安裝的地點選擇：</p><p>　　風機應安裝在使風能充分利用的地方，且無高大障礙物，使風機四面臨風，或者立于小山包之上，或雖處凹地，但形如走廊，總有疾風勁吹而得天獨厚

61、。 </p><p>　　A 如需在障礙物附近安裝風機，在條件許可的情況下應機 盡可能地遠離障礙物，以充分利用風能，離障礙物的極距離要求。</p><p>　　B 如在障礙物之上架設風機，風機的安裝高度應使風輪的下緣至少高出障礙物的最高點 2 米。</p><p><b>　　5.2 安裝規(guī)程</b></p><p>

62、;　　風機的安裝是項緊張、細致、認真的工作，故在現(xiàn)場安裝時，須遵守有關安全操作規(guī)程，且豎立風機的工作只能在風速不超過 8 米 / 秒（四級風）的情況下進行。 基礎硬化后，放倒立桿，用高約 1 米 的簡易支架，支撐在立桿上端部，發(fā)電機安裝步驟如下： </p><p>　　A 、 在地上挖一土坑，把裝好的底座平置坑內(nèi)，澆灌碎石混凝土。 </p><p>　　B 、 以土坑為中心量 5.0 米

63、半徑以 90 度均分四點挖拉線坑將地錨置入坑內(nèi)，澆灌混凝土。 </p><p>　　C 、 立桿內(nèi)穿入電纜線，上立桿、下立桿、底座分別插接。拉線從套環(huán)底向上繞立桿一圈穿下用夾子鎖緊。旋松緊線器，拉起立桿，調整緊線器，使立桿垂直。</p><p>　　六 使用風力發(fā)電的注意事項</p><p>　　A 、 如發(fā)現(xiàn)電機工作不正常，抖動，或有異常聲音，應停機檢查。 <

64、;/p><p>　　B 、 風機告訴旋轉時，風輪旋轉平面方向，不要站人和進行其它工作，以防葉片飛出傷人。 </p><p>　　C 、電池要保持干燥清潔，電池組上下不要放置金屬物品，防止造成電池短路。 </p><p>　　D 、電氣箱負極搭鐵和單配的逆變器不要放置在一起，以免短路。逆變電源使用逆變電源說明書操作。 </p><p>　　E 、

65、線的緊線器遇大風后會自動松動，可用鐵絲鎖住，每次大風過后，檢查拉線是否松動，如有松動機時排除。 </p><p>　　F 、 風力發(fā)電機應單獨布線，不可與其它線路混用，建議照明用直流電源，家用電器可使用逆變器輸出的交流電源。</p><p>　　G 、 箱接線時，先接通蓄電池再發(fā)電機輸出線，分解時先分解發(fā)電機輸出線再斷開蓄電池組接線。 </p><p>　　H 、

66、電氣箱的停機開關，通常在開機位置，在蓄電池充足電或在防御災害性強風暴吹襲作臨時關機用，只有風輪緩慢運行撥到關機位置，不允許在高速旋轉撥動開關。風機不得空載運行，防止高速旋轉損壞葉片。</p><p><b>　　設計總結</b></p><p>　　大學三年轉瞬即逝，三年里我們學到了很多東西,從一個以前對機械制造技術一無所知的高中生,到對機械制造技術有了一定的認識和了

67、解的大專生,這都是老師們栽培的結果.</p><p>　　三年專業(yè)課的學習,使我對本專業(yè)的知識體系有了一定的認識.而畢業(yè)設計是我們對三年的專業(yè)知識有一個系統(tǒng)的總結和復習,同時也是對我們?nèi)甑膶W習一個考驗和訓練, 使我們對理論和實際的結合鋪就了一個接軌點。</p><p>　　畢業(yè)設計是我們在校期間最后一個重要的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，是我們?nèi)孢\用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進

68、行設計（或研究）的綜合性訓練。通過畢業(yè)設計，可以培養(yǎng)我們運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，增強工程觀念，使我們端正態(tài)度，樹立嚴肅認真、實事求是和刻苦鉆研的工作作風，為我們步入社會的第一步打下了堅實的基礎,以便更好地適應工作的需要, 從而為即將走入社會的我們做一個鋪墊.</p><p>　　運用自身所學知識，增添設計經(jīng)驗。</p><p>　　這次計工作讓我了解到了不少關于機械制造方

69、面的知識，機械制造專業(yè)是一個專業(yè)面寬、通用性強的專業(yè)，為國民經(jīng)濟建設培養(yǎng)合格的、并能適應21世紀科技發(fā)展需要的機械設計人才，是本專業(yè)的使命。為此，本專業(yè)培養(yǎng)的學生必須具有深厚的基礎和較寬的專業(yè)知識面。根據(jù)本專業(yè)目前的情況，專業(yè)教學指導委員會提出本專業(yè)的主干學科課程為機械學、機械設計工程學和應用電子學，并提出機械設計學和機械系統(tǒng)設計是本專業(yè)的主干課，是重點體現(xiàn)本專業(yè)特點和性質的主要課程?！　C械系統(tǒng)設計是一門學科性課程，力求從機械設計工

70、程學學科的高度總結和歸納機械系統(tǒng)設計的基本理論、方法和技術。本課程的任務是使學生在掌握機械設計基礎知識的同時，進一步了解和掌握機械產(chǎn)品整機設計中較系統(tǒng)、較完整的基本知識、基本原理和工作要點，使學生從整機的角度和系統(tǒng)的觀點掌握機械產(chǎn)品設計的規(guī)律和特點，力求使學生具有初步的進行整機設計和能提出創(chuàng)新構思并能盡快將其轉化為有競爭力的產(chǎn)品的能力，并培養(yǎng)學生在產(chǎn)品設計中具有一定競爭意識和創(chuàng)新意識，使學生能適應21世紀科技發(fā)展和我國國民經(jīng)濟建設對設計

71、工作的需要。</p><p>　　這次設計有很大的工作量而我本身的專業(yè)知識不夠牢固、設計經(jīng)驗有所欠缺、思想不夠成熟，因此再設計過程中遇到了許多困難，它使我的設計工作滯帶不前，進度受到嚴重影響，多虧有指導老師的大力支持和鼎力相助才將那些難關一一克服。再次向指導老師表示衷心的感謝。</p><p><b>　　致　　謝</b></p><p>　　

72、三年的學習生活如白駒過隙，轉瞬即逝,讓人有些措手不及的感覺,好象還沒開始已經(jīng)結束。時間的流逝和流失及其過程中經(jīng)歷的坎坷使一個人慢慢成熟，因而我對過去的日子和給過我鼓勵、幫助的人們總是心懷感激，并讓我倍加珍惜未來的生活。 </p><p>　　首先非常感謝我的老師在我三年求學生涯中給予的關心與幫助，他們不僅以那嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、縝密的思維能力、嫻熟的操作技巧深刻地影響著我，更以他們那博大的胸懷潛移默化地影響我如何學

73、會去寬容別人，笑著面對生活。讓我感到三年中不僅積累了豐富的學識，更在如何做人上讓我學到了很多，我將隨身攜帶著它們，勇敢的踏上新的人生之路。讓我深刻的認識到:無論生活多么的艱辛,惟有讀書才能夠充實我的頭腦,才會使我抵達成功的彼岸。</p><p>　　作為一個大三的學生，我們將要離開奮斗三年的大學校園，將要帶著一種很復雜的感情，迎接下一段人生路程。回首大學三年，老師們的諄諄教誨使我學到了很多有用的東西，會使我在以后

74、的工作中能更加優(yōu)秀的表現(xiàn)自己。所以在將要離開大學生活的時候，對每一個老師都是感激的。大學期間，也是我逐漸成熟的時期。在各級領導的關心和教育下，我形成了正確的思想觀、價值觀。可以說我的每一次進步都離不開領導們的關懷，此時我要對他們表達我真誠與良好的謝意。</p><p>　　最后，我要特別的感謝，我的指導老師XX及與幫助我做畢業(yè)設計的同學。設計的時候，高老師細心、耐心的指導與同學們的熱心幫助，使我的畢業(yè)設計完成地很

75、順利。從他們身上我學到了很多專業(yè)知識和做人的道理，這些難得的財富對我的人生有著重要的意義。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王玉龍.數(shù)字邏輯.北京.高等教育出版社,1987</p><p>　　[2] 傅承義.地球物理學基礎.北京.科學出版社,1985,447</p><p>