挑战杯产品设计说明书多向储风聚能隧道照明系统

1、 塔架高度，可协调高度。四 技术关关键的说说明汽车外流场场数值仿仿真的研研究1 基本方方程和紊紊流模型型所需常数如如下所列列该模型考虑虑了紊流流切应力力的输运运，不但但能够对对来流进进行准确确的预测测，还能能在各种种压力梯梯度下精精确的模模拟分离离现象，并并且综合合了k-模型在在近壁模模拟和kk-模型在在外部区区域计算算的各自自优点。2 计算域域的网格格生成采用Dellaunnay 三角形形方法在在整个计计算流域域生成非非结构化化空间网网格， 同时在在汽车外外表面及及地面生生成与来来流方向向垂直的的半结构构化网格格， 用用以提高高附面层层的计算算精度。图图1为汽汽车外流流场的空空间网格格图。主

2、控方程用用有限体体积法来来离散，对对流项采采用基于于Roee的FDDS上风风差分方方法，扩扩散项采采用中心心差分格格式， 非常数数源项采采用线性性化处理理。3 计算实实例及与与试验结结果 图2 汽汽车后窗窗部位截截面速度度矢量分分部图3 汽车车尾部截截面速度度矢量分分部4 结结论(1)SSST 紊紊流模型型在汽车车外流场场的数值值仿真中中相对于于其他紊紊流模型型能进行行更为准准确的模模拟，尤尤其是在在气流分分离方面面，从而而指导车车身的气气动造型型设计。(2)所使使用的网网格生成成系统采采用Deelauunayy方法生生成，可可以根据据全局变变量的变变化梯度度自适应应地在计计算域内内生成网网格

3、，从从而提高高网格的的经济性性和实用用性；并并且能够够在汽车车附面层层生成棱棱柱形网网格，从从而保持持网格与与来流的的正交性性，提高高附面层层的计算算精度。(3)计算算结果中中，汽车车尾涡、流流线的模模拟结果果与现实实的物理理现象及及试验结结果非常常相近。（二）声控控开关设设置发电机经过过电刷后电电流波形形已不再再是理想想的正弦弦波,但但它仍然然具有周周期性,故需要要进行滤滤波。滤滤波器是是一种使使用信号号通过而而同时抑抑制无用用频率电电信的电电子装置置，由于于发电机机输出的的是脉动动电流，在在电子电电路中，通通常都需需要电压压稳定的的直流电电源供电电 利用用二极管管的单向向导电性性,将电电压

4、变成成一个单单方向的的脉动电电压,通通过滤波波电路,滤掉其其中的脉脉动成分分从而得得到比较较平稳的的直流电电压所以以用大小小两个电电容进行行滤波，大大电容用用来稳定定输出，因因为电容容两端电电压不能能突变，因因此可以以使输出出平滑。小小电容是是用来滤滤除高频频干扰的的，是使使输出电电压纯净净，电容容越小谐谐振频率率越高，可可滤除的的干扰频频率越高高。恒流源电路路就是要要能够提提供一个个稳定的的电流以以保证其其它电路路稳定工工作的基基础。即即要求恒恒流源电电路输出出恒定电电流，因因此作为为输出级级的器件件应该是是具有饱饱和输出出电流的的伏安特特性。 图441，恒流电电路的设设计如图33所示，由由

5、稳压管管VZ11、晶体体管VTT1、电电阻R11、电容容C2构构成的晶晶体管电电流源提提供恒定定电流，取稳压管电压为5 V，R1为30，此时IC1OO mA，作为电路的充电电流。 图55 恒流流源电路路2 声控电电路 图图6 声控控电路图图压电陶瓷片片B与晶晶体三极极管VTT1，电电阻R11，和电电阻R22等组成成了声控控脉冲触触发电路路，时基基集成电电路ICC与电阻阻R3，电电容器CC等组成成了典型型单稳态态延时电电路，晶晶体三极极管VTT2，VVT3和和电阻RR4，RR5等组组成了LLED灯灯H的功功率驱动动放大电电路。由于晶晶体三极极管VTT1的偏偏流电阻阻R1取取值较大大，所以以VT1

6、1趋于截截止状态态，其集集电极输输出电压压高于11/3VVDD=1.55V,与与之相连连的时基基集成电电路ICC的低电电位触发发端2脚脚处于高高电平，单单稳态电电路处于于稳态。电电容器两端通通过ICC的7，11脚被IIC内部部导通的的三极管管短路，IIC的33脚输出出低电平平，VTT2，VVT3均均无偏流流而截止止，LEED灯HH不发光光。当在有有效距离离范围内内拍一下下手掌时时，突发发的声波波被压电电陶瓷片片B接收收，并转转换成微微弱的电电信号，该该信号的的正半周周经VTT1放大大后，从从其集电电极输出出负脉冲冲，时基基集成电电路ICC的2脚脚获得瞬瞬间低于于1/33VDDD=1.5V 的低

7、电电平触发发信号,使ICC组成的的单稳态态电路受受触发进进入暂稳稳态(即即延时状状态),IC的的3脚输输出高电电平,VVT2获获得适合合的偏流流而导通通,VTT3进入入完全饱饱和导通通状态,LEDD灯发出出亮光，随随着ICC的3脚脚变成高高电平，IIC内部部导通的的三极管管截止，解解除对电电容器CC的短路路，电池池GB通通过电阻阻R3向向电容器器C开始始充电，当当C两端端的充电电电压（即即IC的的高电位位触发端端6脚电电位）达达到2/3VDDD=33V时，单单稳态电电路翻转转恢复稳稳态，IIC内部部三极管管重新导导通，CC通过IIC的77，1脚脚放电并并被再次次短路，IIC的33脚重新新输出低

8、低电平，导导通到VVT2，VVT3失失去偏流流而截止止，H断断电自动动熄灭。电电路中，LLED灯灯每次延延时点亮亮的时间间器C的的时间：T=11.1RR3C。按按图选择择R3和和C的值值，H延延时点亮亮的时间间约为 1miin。3元器器件选择择IIC选用用静态功功耗很小小NE5555时时基集成成电路，VVT1，VVT2 均选用用90114（集集电极允允许最大大电流IICM=0.11A，集集电极最最大允许许功耗PPCM=3100mW）或或3DGG8型硅硅NPNN小功率率三极管管，要求求VT11的电流流放大系系数2000，VVT2的的电流放放大系数数1000，VVT3选选用90012（IICM=-

9、0.5A,PCMM=6225mWW)或33CG223型硅硅PNPP中功率率晶体三三极管,电流放放大系数数500。 RR1-RR5均选选用RTTX-11/8WW型碳膜膜电阻器器。C用用漏电很很小的优优质CDD11-10VV 型电电解电容容器。BB用27mmm压电电陶瓷片片。RR2阻值值选择110K。由于采采用了谐谐振频率率较高（约约 4KK左右）的的压电陶陶瓷片BB作为声声波传感感器，所所以对猝猝发的击击掌声，硬硬物相碰碰撞声反反应灵敏敏，而对对于人们们的讲话话声以及及环境其其他低频频率的嘈嘈杂声，却却反应不不灵敏。这这就是说说，电路路具有比比较好的的防误触触发性能能。当然然，将电电路声控控灵敏

10、度度调得比比较高时时，防误误触发能能力就会会相应降降低。由由于整个个电路平平时静态态耗电很很小，实实测静态态总电流流小于1130A，故故电路末末设置电电源开关关。4 电源短短路保护护接通直流电电源Vccc发光光二极管管发绿光光。指示示直流电电源正常常。电源源短路保保护功能能：按下下轻触开开关K11三极管管BGII基极经经限流电电阻R22得到高高电平，BBG1饱饱和导通通，继电电器J吸吸和，其其常开触触点J闭闭合，端端正常输输出直流流电源，发发光二极极管发红红光。在在继电器器吸和和的同时时，三极极管基极极也被拉拉下成低低电平，导导通，整整个电路路正常工工作。当OUT端端发生短短路时。VVcc电压

11、压被拉下下成近似似为零伏伏，三极极管BGG1 退退出饱和和导通状状态，继继电器JJ释放。从从而达到到电路保保护作用用。 图图7 电源源短路保保护五 结构分分析风叶设计叶片核心设设计包括括：计算算风轮直直径D，确确定叶片片数B，选选取各叶叶素翼型型，计算算各叶素素的孩长长C和安安装角BB。叶片片分析设设计的基基本流程程如图88 所示示。图 8 叶片设设计基本本步骤33叶片片重要参参数的选选取尖速比00风轮的尖速速比0等于风风轮的叶叶尖线速速度和设设计风速速之比。尖速比与风风轮效率率密切相相关，在在风力机机没有超超速的条条件下，运运转于高高尖速比比状态下下的风力力机具有有较高的的风轮效效率。通通常

12、，高高速风力力机尖速速比一般般在6-8级，风风力机具具有较高高的风能能利用系系数2叶片数数B风轮的叶片片数取决决于叶片片的尖速速比以，目目前用于于风力发发电的风风力机一一般属于于高速风风力机，即即05。虽虽然三叶叶片的风风力机存存在制造造成本高高等缺点点，但三三叶片的的风力机机运行和和输出功功率较为为平稳。因因而，目目前风力力发电机机采用三三叶片的的较多。3翼型翼型的选取取对风力力机的效效率十分分重要。一一种较好好的翼型型应该是是在某一一攻角范范围内升升力系数数CL较较高，而而相应的的阻力系系数CDD较小，它它所适应应的雷诺诺数与风风力机实实际运行行情况的的雷诺数数相近，且且具有良良好的制制造

13、工艺艺性。由由于叶片片根部各各翼型力力臂较小小，对风风力机风风轮输出出扭矩贡贡献不大大，所以以叶片根根部对风风力机性性能影响响较小，主主要考虑虑NT方方便和强强度问题题。在尖尖部采用用薄翼型型以满足足高升阻阻比的要要求根部部采用相相同翼型型或较大大升力系系数翼型型的较厚厚形式，以以满足结结构强度度需要。综合上述条条件，根根据大概概的风速速，选择择，风轮轮直径DD为355mm,尖速比比为2.8，叶叶片数目目为3。轴承设计考虑轴受力力较小且且主要是是径向力力，故选选用的是是单列深深沟球轴轴承。轴302207两两个，轴轴302207两两个，(GB/T2997-119944) 寿命计计算：轴 1.查机

14、械械设计课课程设计计表8-1599，得深深沟球轴轴承3002077 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 2.查机机械设计计得 X=11, Y=003.计算轴轴承反力力及当量量动载荷荷：在水平面内内轴承所所受得载载荷 SKIPIF 1 0 在水平面内内轴承所所受得载载荷 SKIPIF 1 0 所以轴承所所受得总总载荷 SKIPIF 1 0 由于基本只只受轴向向载荷，所所以当量量动载荷荷： SKIPIF 1 0 4.已知预预期得寿寿命 110年，两两班制 SKIPIF 1 0 基本额定动动载荷 SKIPIF 1 0 所以轴承3302007安全全，合格格4.已知预预期得寿寿命 110年，两两

15、班制 SKIPIF 1 0 基本额定动动载荷 SKIPIF 1 0 所以轴承3302008安全全，合格格。中间轴上轴轴承得校校核，具具体方法法同上，步步骤略，校校核结果果轴承3302007安全全，合格格。齿轮设计1.试算小小齿轮分分度圆直直径 SKIPIF 1 0 ，代代入 SKIPIF 1 0 中较较小的值值。 SKIPIF 1 0 2.计算圆圆周速度度 SKIPIF 1 0 。 SKIPIF 1 0 计算齿宽bb SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 计算齿宽与与齿高之之比b/h模数 SKIPIF 1 0 齿高 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 3.计算载载荷系数数 SKI

16、PIF 1 0 查表10-2得使使用系数数 SKIPIF 1 0 =1.0;根根据 SKIPIF 1 0 、由由图100-8得动载系数数 SKIPIF 1 0 直齿齿轮 SKIPIF 1 0 ；由由表100-2查查的使用用系数 SKIPIF 1 0 查表10-4用插插值法得得7级精精度查机机械设计计，小小齿轮相相对支承承非对称称布置 SKIPIF 1 0 由b/h=9.3331 SKIPIF 1 0 由图110-113得 SKIPIF 1 0 故故载荷系系数 SKIPIF 1 0 4.校正分分度圆直直径 SKIPIF 1 0 由机械设设计 SKIPIF 1 0 5.计算齿齿轮传动动的几何何尺寸

17、1.计算模模数 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 2.按齿根根弯曲强强度设计计，公式式为 SKIPIF 1 .确定定公式内内的各参参数值1.由机机械设计计图110-220c查查得小齿齿轮的弯弯曲疲劳劳强度极极限 SKIPIF 1 0 ；大大齿轮的的弯曲强强度极限限 SKIPIF 1 0 ；2.由机机械设计计图110-118取弯弯曲疲劳劳寿命系系数 SKIPIF 1 0 ， SKIPIF 1 0 3.计算弯弯曲疲劳劳许用应应力；取弯曲疲劳劳安全系系数 SS=1.4，应应力修正正系数 SKIPIF 1 0 ,得 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 4.计算载载荷系数数K SKIP

18、IF 1 0 5.查取齿齿形系数数 SKIPIF 1 0 、 SKIPIF 1 0 和应力力修正系系数 SKIPIF 1 0 、 SKIPIF 1 0 由机械设设计表表查得 SKIPIF 1 0 ； SKIPIF 1 0 ； SKIPIF 1 0 ； SKIPIF 1 0 6.计算大大、小齿齿轮的 SKIPIF 1 0 并并加以比比较； SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 可以看出大大齿轮大大。7.设计计计算 SKIPIF 1 0 对比计算结结果，由由齿轮面面接触疲疲劳强度度计算的的模数 SKIPIF 1 0 大大于由齿齿根弯曲曲疲劳强强度计算算的模数数，由于于齿轮模模数m的的大小主主

19、要取决决于弯曲曲强度所所决定的的承载能能力，而而齿面接接触疲劳劳强度所所决定的的承载能能力，仅仅与齿轮轮直径（即即模数与与齿数的的乘积）有有关，可可取由弯弯曲强度度算得的的模数11.3558并就就进圆整整为标准准值 SKIPIF 1 0 =22mm 接触强强度算得得的分度度圆直径径 SKIPIF 1 0 =433.6668mmm，算出出小齿轮轮齿数 SKIPIF 1 0 大齿轮 SKIPIF 1 0 取 SKIPIF 1 0 这样设计出出的齿轮轮传动，即即满足了了齿面接接触疲劳劳强度，又又满足了了齿根弯弯曲疲劳劳强度，并并做到结结构紧凑凑，避免免浪费。2 .几何何尺寸设设计1.计算分分圆周直直

20、径 SKIPIF 1 0 、 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 2.计算中中心距 SKIPIF 1 0 3.计算齿齿轮宽度度 SKIPIF 1 0 取 SKIPIF 1 0 ， SKIPIF 1 0 。轴设计1.初选轴轴的最小小直径选取轴的材材料为445号钢钢，热处处理为正正火回火火。 1轴 SKIPIF 1 0 ，考考虑到联联轴器、键键槽的影影响，取取d1=302轴 SKIPIF 1 0 QUOTE ，取取d2=223轴 QUOTE SKIPIF 1 88箱盖壁厚180.02aa+3 =88箱座肋厚m80.85轴承旁联接接螺栓直直径d1M120.75 df连接

21、螺栓的的间距l1601502200为了保证发发电机的的正常工工作，除除了对齿齿轮、轴轴、轴承承组合和和箱体的的结构设设计给予予足够的的重视外外，还应应考虑到到为减速速器润滑滑油池注注油、排排油、检检查油面面高度。棘轮设计图1为棘轮轮和棘爪爪的尺寸寸关系。棘棘齿工作作面倾角角a 的的大小应应根据齿齿根强度度选定，通通常a角角为正值值。设计计时应先先定a值值，然后后根据选选定的 角，从从棘齿工工作面法法线肌向向外偏离离 角的的方位线线上确定定轴心00 的位位置，保保证满足足自动啮啮紧条件件，同时时使受力力情况较较好。图 9 棘棘轮和棘棘爪的尺尺寸不对称梯形形齿棘轮轮齿形：参见图图1，其其齿形生生成

22、过程程如下：先以dda, ddf为直径径作顶圆圆和根圆圆，然后后将顶圆圆分成zz等分，在在某等分分点A作作AB与与半径002A成成a角并并与根圆圆交于BB点。由由B点作作BC，使使 SKIPIF 1 0 ABBC= ，C为为BC与与顶圆的的交点。以以齿根角角半径rr连接 与BBC，即即得棘轮轮轮齿的的齿形.2)棘爪：参见图图1，过过A点作作nn垂垂直ABB，根据据自动啮啮合条件件选定 角生成成棘爪方方位线AAO1，在其其上截取取AO11=L为为棘爪长长，011即为棘棘爪轴心心。在 BA线线上从BB 点起起截取hh1为棘爪爪工作三三面边长长。自BB点引一一直线与与BA成成1角，在在此直线线上从B

23、B点起取取a1为棘爪爪非工作作面边长长。在OO1 点作作棘爪轴轴毂d11，最后后光滑连连接爪部部与轴毂毂间的轮轮廓线。连连接时要要注意避避免棘爪爪的非工工作面部部分与棘棘轮轮齿齿发生干干涉。3)三角形形棘齿：棘齿形形状若为为三角形形，则其其齿高hh与齿形形有关，见见图2。(图10 三三角形棘棘齿的齿齿高六 适应范范围、推推广前景景及市场场分析和和经济效效益根据WWEEA（世世界风能能协会）公公布的数数据，风风电产业业在过去去10年年间平均均每年以以25%的速度度增长，009年装装机量达达1599，2113MWW，比008年增增长了331。77%，未来还还会以每每3年翻翻一翻的的趋势持持续增长长

24、。目前前风能发发电占全全球电消消费的22%，从从风电产产能看，美美国排第第一，中中国和德德国分列列第二，第第三。很很多国家家都规划划风能在在未来110年内内的发电电量占用用电总量量的200%。在在AWEEASMAALLWINNDTUBBINEECOMMMITTTEEE（美国国风能协协会小型型风力发发电机委委员会）公公布的分分析报告告中指出出，由于于全球猛猛涨的电电价和公公众对风风能技术术及贡献献的意识识提高，008年世世界小型型风力发发电机（1100KKW以下下）的装装机量比比07年年增长了了53%，美国国增长了了78%。100KW以以下的微微型风力力发电机机行业才才刚刚起起步，没没有找到到单

25、独的的统计数数据。根根据市场场几个主主要品牌牌的销量量估计年年装机量量约为2220MMW，出出货在330万台台左右。近近两年，中中国地方方政府一一为提高高新能源源的公众众意识，二二为提升升城市形形象，已已经招标标多个风风力发电电机景观观路灯项项目（如如青岛奥奥帆基地地，广交交会会展展中心，南南宁国际际会展中中心，甬甬台高速速公路等等）。竞竞争方面面，目前前大多数数国内外外微型风风力发电电机制造造商成立立不久，没没有丰富富的经验验；行业业标准也也不完善善，提前发发展的企企业有话话语权。随随着技术术的成熟熟和公众众对风能能利用意意识的提提高，微微型风力力发电设设备的市市场将会会非常广广阔。七 当前

26、前国内外外同类课课题研究究水平概概述在众多新型型可再生生能源中中，风能能分布范范围广泛泛，风力力发电技技术比较较成熟而而且成本本相对较较低，最最具有大大规模开开发和商商业化发发展前景景，因此此风力发发电在改改善能源源结构以以及节能能减排方方面的作作用受到到了人们们越来越越多的关关注，成成为目前前国际上上可再生生能源领领域发展展最快的的清洁能能源。以以欧美等等发达国国家为代代表，全全球风电电呈现出出规模化化的发展展态势，据据GWEEC预测测，未来来五年，全全球风电电仍将保保持200以上上增长速速度，到到20112 年年，全球球风电装装机容量量将达到到2.44亿kWW，年发发电50000亿亿kWhh，风电电约占全全球电力力供应的的3。 国外风电技技术发展展迅速，水水平轴风风电机组组技术成成为主流流，占到到95以上的的市场份份额；风风电机组组单机容容量持续续增大，世世界上主主流机型型已经从从20000年的的 5000110000kW增增加到220077年的225MMW；变变桨距功功率调节节方式由由于载荷荷控制平平稳、安安全和高高效