挑战杯产品设计说明书

——————多向储风聚能隧道照明系统一序言系统。二作品的创意现今一般的风力发电，都设置在特定的场合，而且针对性单一，受到自然发电装置。进产生的气流来发电，节约了能源。以此，可以利用在很多类似的场合。而且我们利用的是多方向，更大限度的利用了风能。三作品概述（一）作品设计、发明的目的：随着科技的发展，新能源的提出，人类正一步步的向低碳的生活靠近。在当前以石化能源为主体的能源结构中，煤炭占73.8%，石油占18.6%，天然气占2%，其余为水电等其它资源，利用风能相对极限。总而言之，我们的设计的主要的目的是合理利用绿色能源，倡导低碳的生活。（二）基本思路：利用任何不稳定的风场或气流来发电（三）创新点：⑴利用任何不稳定的风场或气流来发电，也适用于自然风；⑵利用声控进行开关控制；⑶多变、瞬态、多方向利用风能。（四）技术关键：⑴在紊乱多变的气流中，应用集中的收集系统发电。⑵采用多方向控制，更大程度的提高了收集率。⑶安装在相对复杂恶劣的环境中。（五）主要技术指标：⑴叶片直径，760mm。⑵叶片数目，三片。⑶叶片材料，高强度低密度的复合材料。⑷叶片利用系数为⑹停机风速,15-35m/s。⑺输出功率，4-7W。⑻直流发电机。⑼塔架高度，可协调高度。四技术关键的说明（一）汽车外流场数值仿真的研究1基本方程和紊流模型13计算实例及与试验结果24结论3如图3所示，由稳压管VZ1、晶体管VT1、电阻R1、电容C2构成的晶体管电流源提供恒定电流，取稳压管电压为5V，R1为30Ω，此时IC≈1OOmA，作为电路的充电电流。4压电陶瓷片B与晶体三极管VT1，电阻R1，和电阻R2等组成了声控脉冲触发电路，时基集成电路IC与电阻R3，电容器C等组成了典型单稳态延时电路，晶体三极管VT2，VT3和电阻R4，R5等组成了LED灯H的功率驱动放大电路。由于晶体三极管VT1的偏流电阻R1VT1趋于截止状态，其集电极输出电压高于1/3VDD=1.5V,与之相连的时基集成电路IC的低电位触发端2脚处于高电平，单稳态电路处于稳态。电容器Ｃ两端通过IC的7，1脚被IC内部导通的三极管短路，IC的3脚输出低电平，VT2，VT3均无偏流而截止，LED灯H不发光。当在有效距离范围内拍一下手掌时，突发的声波被压电陶瓷片B接收，VT1时基集成电路IC的2脚获得瞬间低于1/3VDD=1.5V的低电平触发信号,使IC组成的单稳态电路受触发进入暂稳态(即延时状态),IC的3脚输出高电平,VT2获得适合的偏流而导通,VT3进入完全饱和导通状态,LED灯发出亮光，随着IC的3内部导通的三极管截止，解除对电容器C的短路，电池GB通过电阻R3向电容器C开始充电，当C两端的充电电压（即IC的高电位触发端6脚电位）达到2/3VDD=3V时，单稳态电路翻转恢复稳态，IC内部三极管重新导通过IC的的3脚重新输出低电平，导通到灯每次延时点亮的时间器CR3和C延时点亮的时间约为1min。3元器件选择IC选用静态功耗很小NE555均选用允许最大电流ICM=0.1A，集电极最大允许功耗PCM=310mW）或3DG8型硅NPN小VT1选用3CG23型硅PNP中功率晶体三极管,电流放大系数β>50。R1-R5均选用RTX-1/8W用漏电很小的优质CD11-10V型电解电容器。B用φ27mm压电陶瓷片。R2阻值选择10K。由于采用了谐振频率较高（约4K左右）的压电陶瓷片B作为声波传感性能。当然，将电路声控灵敏度调得比较高时，防误触发能力就会相应降低。由于整个电路平时静态耗电很小，实测静态总电流小于130μA，故电路末设置电源开关。4电源短路保护接通直流电源V发光二极管发绿光。指示直流电源正常。电源短路保护功cc能：按下轻触开关K三极管BGI基极经限流电阻R得到高电平，BG1饱和导通，12继电器JJ通，整个电路正常工作。5图8叶片设计基本步骤3．3叶片重要参数的选取6考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用的是单列深沟球轴承。轴Ⅰ30207两个，轴Ⅱ30207两个，(GB/T297-1994)r2FF2在水平面内轴承所受得载荷所以轴承所受得总载荷rV12222r1r2rV由于基本只受轴向载荷，所以当量动载荷：Pf1.21578.910Npra74.已知预期得寿命10年，两班制L281036558400h10h基本额定动载荷60CP3C54.23h106106rr所以轴承30207安全，合格4.已知预期得寿命10年，两班制L281036558400h10h基本额定动载荷60CP326.07C63.0'3h106106rr所以轴承30208安全，合格。中间轴上轴承得校核，具体方法同上，步骤略，校核结果轴承30207安全，合格。（三）齿轮设计d1.试算小齿轮分度圆直径，代入[]中较小的值。tH1uZd()21E3u[]1tdH2.计算圆周速度v。dn39.563960v1.988mst1601000601000计算齿宽bd1bdt计算齿宽与齿高之比b/hdzt39.563mmm1.884mm21t模数齿高1mh2.25tb39.5639.331h4.243.计算载荷系数K8v1.988ms、由图10-8K查表10-2得使用系数=1.0;根据AK1.10KKK110-2查的使用系数F1得动载系数V直齿轮A查表10-4用插值法得7KKK由b/h=9.331由图10-13得故载荷系数FKKKKK11.101AVd4.校正分度圆直径1ddk/K39.563/mmmm33由《机械设计》1tt5.计算齿轮传动的几何尺寸1.计算模数mmd/z43.325/1112.按齿根弯曲强度设计，公式为2KTYYm1FaSa3dz211F1>.确定公式内的各参数值10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限580；Flim1大齿轮的弯曲强度极限380；Flim2K0.88K0.922.由《机械设计》图10-18取弯曲疲劳寿命系数3.计算弯曲疲劳许用应力；，FN12Y2.0取弯曲疲劳安全系数S=1.4，应力修正系数,得KY]5000.88/1.4314.29MPaFN11F1SKY]380/1.4MPa22F2S4.计算载荷系数K9KKFKKK11.101AVFYFa1Y2YY5.查取齿形系数、和应力修正系数、Sa12Y2.76Y2.18Y1.56Y1.79由《机械设计》表查得Fa1；Fa2；Sa1；Sa2YYFaSa[]6.计算大、小齿轮的并加以比较；FYY0.013699Fa1Sa1[]F1YY0.015753Fa2Sa2[]F2可以看出大齿轮大。7.设计计算21.7472.381104m0.016337mm1.358mm312121m大于由齿根弯曲疲劳1强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能m积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.358并就进圆整为标准值=2mm接触1强度算得的分度圆直径d=43.668mm，算出小齿轮齿数1d43.325z221m211ziz22z大齿轮取221这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。2.几何尺寸设计d1.计算分圆周直径、d12dzm22211110dzm22212.计算中心距dda(44/2125mm2123.计算齿轮宽度bd1d1BB取，。21（四）轴设计1.初选轴的最小直径选取轴的材料为45号钢，热处理为正火回火。<取C=110，[г]=30~40>PndC114.72mm31轴，考虑到联轴器、键槽的影响，取d1=30PndC224.31mm32轴d2=223轴错误!未找到引用源。,取d3=422.初选轴承1轴选轴承为302072轴选轴承为302073轴选轴承为30208各轴承参数见下表：轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/kNDBdaDa动载荷Cr静载荷Cor3020730208357217426254.2408018476963.063.574.0（五）箱体设计参数888轴承旁联接螺栓直径d1M120.75df11连接螺栓的间距160图9不对称梯形齿棘轮齿形：参见图1，其齿形生成过程如下：先以dd为直a,f12(图10三角形棘齿的齿高七当前国内外同类课题研究水平概述模化的发展态势，据GWEC预测，未来五年，全球风电仍将保持20％以上增长速度，到2012年，全球风电装机容量将达到2.4亿kW，年发电5000亿kWh，风电约占全球电力供应的3％。国外风电技术发展迅速，水平轴风电机组技术成为主流，占到95﹪以上的2000年的500～1000kW增加到2007年的技术和装备的逐渐成熟，海上风电开发将是未来发展的一个重要方向，MW级海电产业长远持续发展奠定了坚实的基础。1.5MW阳工业大学1MW2MW直驱型风力发1.5MW变速恒频风力发电机组生产。国内对风力发电的研究相对国外还比较薄弱。仍然存在以下问题：（1）