第Ⅱ代風(fēng)力空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)空氣動(dòng)力學(xué)專業(yè)

1、第代風(fēng)力空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)摘 要本次課題針對(duì)第二代風(fēng)力空氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要介紹，本次設(shè)計(jì)采用風(fēng)力作為動(dòng)力，使得海洋豐富的風(fēng)能資源能夠被有效地收集和利用。通過本次設(shè)計(jì)，旨在為相對(duì)隔離和交通不便的近海海洋養(yǎng)殖家庭和鉆探平臺(tái)的日常生活提供便利。通過設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu),我們可以實(shí)現(xiàn)海上自動(dòng)垂直風(fēng),同時(shí)對(duì)抗的海風(fēng)和海浪的效果也十分穩(wěn)定。與其他能源比如海流能量,潮汐能,太陽能,等等相比,風(fēng)能利用是一個(gè)相對(duì)成熟的技術(shù),風(fēng)能項(xiàng)目的投資相對(duì)較小,回報(bào)率高?？傮w結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)鏈短,能量利用率高。整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和部分的強(qiáng)度剛度條件、嚴(yán)格的剛性機(jī)械檢查,科學(xué)合理。關(guān)鍵詞：（關(guān)鍵詞3到5個(gè)，關(guān)鍵詞之間用“；”隔開）風(fēng)輪機(jī)；增速

2、器；氣泵IAbstractMy project called the multipurpose floating wind machine ", the power supply is the wind, driving device for impeller, coupling, a gear box and an air pump, executive a gas tank (energy storage device) to the sea of the rich wind energy resources to effectively collect and use. The

3、 object is the relative isolation and transportation inconvenience of the offshore marine breeding household and the drilling platform, and can provide the necessary power for their daily operations. Through the structure of the design, we can achieve the offshore automatic vertical to the wind, at

4、the same time for the fight against wind and waves also have a good stationary.By unique and simple structural design of the fan can adapt non stationarity of offshore platform, within a certain range of sea conditions within 5 sea) impeller can in any direction always keep vertical to the wind.Comp

5、ared with other energy: ocean current energy, tidal energy, solar energy, and so on, wind energy utilization is a relatively mature technology, the investment of wind energy projects is relatively small, the return rate is high.Overall structure of the transmission chain is short, energy utilization

6、 is high. The stability of the whole structure and the strength of the parts of the rigidity of the rigidity of the conditions are strictly mechanical check, scientific and reasonable.KEYWORDS: Wind turbine；Speed-increasing gear; Air pumpII第代風(fēng)力空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)1風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)原理：風(fēng)機(jī)是依靠輸入的風(fēng)能，推動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整臺(tái)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)起來，最后把高壓氣體儲(chǔ)存起

7、來或直接運(yùn)用。氣體壓縮和氣體輸送機(jī)械是把旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動(dòng)能。風(fēng)機(jī)主要由風(fēng)葉、增速器、氣泵、儲(chǔ)氣罐、浮筒、支撐架等部件組成。1.1設(shè)計(jì)原理圖： 圖1.1 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)原理圖1.2系統(tǒng)工作原理：葉輪在海風(fēng)的作用下，通過圓周轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生功率（設(shè)計(jì)值為1kw），經(jīng)過軸承、聯(lián)軸器及增速器，將轉(zhuǎn)速變化到氣泵的滿載轉(zhuǎn)速（選用值為1600r/min），然后氣泵將壓縮的空氣經(jīng)過空氣軟管儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐里，隨時(shí)等待取用。1.3作品整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖：2 葉片設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)一臺(tái)功率為1kw的三葉片風(fēng)輪機(jī)，設(shè)計(jì)風(fēng)速為10.8m/s(即五級(jí)風(fēng)) ，空氣的密度為1.224kg/m2（氣溫為15，氣壓為1lata。）。由參考文

8、獻(xiàn)風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)圖（47）查得：opt=4.6 ,Cp=0.36其中，速比，是葉尖速度與風(fēng)速之比; Cp風(fēng)能利用系數(shù)，最大值是59.3%。由風(fēng)機(jī)的理論設(shè)計(jì)公式得：功率：P=12r2Vw3Cp 葉尖速比：=wrVw=2rn60Vw=rn30Vw其中，空氣密度，kg/m3; P風(fēng)輪的吸收功率，w; w風(fēng)輪角速度，rad/s，w=; r風(fēng)輪半徑，m。風(fēng)輪半徑：r=1.07m 轉(zhuǎn)速:n=整個(gè)葉片漿的受風(fēng)面積:由以上的計(jì)算可選定風(fēng)機(jī)的葉片半徑r為1.35 m ，材料為玻璃纖維其特點(diǎn)是質(zhì)量輕，耐腐蝕，易在海面使用。葉片圖（包括輪轂和導(dǎo)流罩）如下：圖2.1 葉片1KW風(fēng)機(jī)詳細(xì)參數(shù)：風(fēng)輪直徑(m) 2.8

9、葉片長度(m) 1.35葉片寬度(m) 0.16葉片重量(kg) 8葉片材質(zhì) 增強(qiáng)玻璃鋼葉片數(shù)量 3額定風(fēng)速 9啟動(dòng)風(fēng)速 3工作風(fēng)速 3.020安全風(fēng)速 403 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)參數(shù)的擬定及相關(guān)參數(shù)的確定3.1.1 傳動(dòng)簡圖：同原理圖。3.1.2 傳動(dòng)比的確定：由前面的計(jì)算結(jié)果得：n =424r/min 增速箱的輸出轉(zhuǎn)速為n=1600r/min故總傳動(dòng)比為：i總=1600/424=3.8 整合得i總=4。對(duì)于增速箱的傳動(dòng)比：i增=1/i總=1/4=0.25。3.1.3 各軸的轉(zhuǎn)速：低速軸的轉(zhuǎn)速：n=n=424r/min中間軸、的轉(zhuǎn)速：n=n=n=n=424r/min 高速軸、的轉(zhuǎn)速：

10、n=n=3.1.4 各軸的輸入功率：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表（31），取聯(lián)軸器的效率聯(lián)=0.99，球軸承的效率軸承=0.99，錐齒輪的效率錐=0.96，增速器的效率增=0.92。則：低速軸：P=P=1000W中間軸：P=P軸承錐=1000×0.99×0.96=950.40W中間軸: P=P軸承聯(lián)=980.1×0.99×0.99=931.49W中間軸: P= P錐=931.49×0.96=894.23W高速軸：P= P增=894.23×0.92=822.69W高速軸：P= P聯(lián)=822.69×0.99=814.46W3.1.5

11、各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：低速軸：T=9.55×106P/n=9.55×106×1/424=2.252×104N·mm中間軸：T=9.55×106P/n=9.55×106×0.950/424=2.140×104N·mm中間軸: T=9.55×106P/n=9.55×106×0.931/424=2.097×104N·mm中間軸: T=9.55×106P/n=9.55×106×0.894/424=2.014×104N&#

12、183;mm高速軸：T=9.55×106P/n=9.55×106×0.867/1696=4.837×103N·mm高速軸：T=9.55×106P/n=9.55×106×0.859/1696=4.786×103N·mm3.1.6 傳動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)表：表3-1-1 傳動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)表軸軸軸軸軸軸功率P/KW10.9500.9310.8940.8670.859轉(zhuǎn)矩T/(N·mm)2.252×1042.140×1042.097×1042.014×1044.837

13、×1044.786×104轉(zhuǎn)速n/(r/min)42442442442416961696傳動(dòng)比 1110.251效率 0.9500.9800.9600.9600.9903.2 設(shè)計(jì)兩對(duì)傳動(dòng)齒輪：3.2.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型 確定齒輪類型 因?yàn)轱L(fēng)機(jī)傳動(dòng)的力矩不大，速度較低，所以兩對(duì)齒輪均為直齒錐齒輪。 材料選擇因?yàn)楹琒i量在15%20%的鋼抗腐蝕性能最強(qiáng)，所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1（注：在齒輪的設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)均來自機(jī)械設(shè)計(jì)，以下在齒輪的設(shè)計(jì)中省略。），齒輪材料為,35SiMn（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBS。 精度選擇： 風(fēng)機(jī)為

14、一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。 參數(shù)選擇： 初選齒輪齒數(shù)Z124，壓力角3.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式 按式（1029）試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1) 試選KHt=1.3。2) 由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。3) 選取齒寬系數(shù)。4) 試選KHt=1.3。5) 由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.5。6) 選取齒寬系數(shù)。7) 由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MP1/2。8) 由圖1025d按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。9) 由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 10) 由圖1022查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)： 11)

15、 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù)為S=1，由式1014得 試算 齒輪分度圓直徑、，由計(jì)算公式得 調(diào)整齒輪的分度圓直徑 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的準(zhǔn)備。12) 圓周速度v。 13) 當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù)。 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)。由表102查得KA=1。由速度v1=1.36m/s,v2=1.33,7級(jí)精度，由圖108查得Kv1=1.07,Kv2=1.06。直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù)。由表104用插值法得,。所以，實(shí)際載荷系數(shù) 計(jì)算分度圓直徑及相應(yīng)的齒輪模數(shù)： 3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 試算模數(shù)模數(shù)公式 即， 確定計(jì)算參數(shù)14) 試選15) 計(jì)算分

16、錐角 16) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 17) 查取齒形系數(shù)由表1017查得 18) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表1018查得19) 由圖1024c查得，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，20) 由圖1022查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)21) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.7，由式（1012）得22) 計(jì)算齒輪的 計(jì)算模數(shù) = = 調(diào)整模數(shù) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。23) 圓周速度v 24) 齒寬b 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF由圖10-8查得由于直齒錐齒輪精度較低，所以取齒間載荷系數(shù)由表10-4插值法得由于是直齒錐齒輪，取，所以，載荷系數(shù)為所以，按實(shí)際載荷系數(shù)算得的模數(shù)為對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒根彎曲疲勞

17、強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有 ，取 ，取3.2.4 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算兩對(duì)齒輪分度圓直徑 計(jì)算分錐角 3.2.5 計(jì)算齒輪寬度 , 圓整后取 ,3.2.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制兩對(duì)齒輪的零件圖（從略）3.2.7 主要涉及結(jié)論齒數(shù)，模數(shù)，壓力角，變位系數(shù)，分錐角，齒寬，。兩對(duì)齒輪均采用35SiMn(調(diào)質(zhì))。兩對(duì)齒輪均按照7級(jí)精度設(shè)計(jì)。3.3 軸的設(shè)計(jì)3.3.1 軸的設(shè)計(jì) 初算軸徑 選材45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）,查機(jī)械設(shè)計(jì)表151（注：在軸的設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)均來自機(jī)械

18、設(shè)計(jì)，以下在軸的設(shè)計(jì)中省略。），許用彎曲應(yīng)力，查表153取Ao=110，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。 按扭矩估算最小軸徑由于軸多了一個(gè)鍵槽，軸徑將增大7%即：初選為: 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.1 軸的彎矩扭矩圖已知FA=8kg(葉片)+1.5kg(輪轂)×9.8=93.10N由平衡條件：MB=0 FA×lAB=FC×lBC F=0 FB-FA-FC=0 得FC=FA×lAB/lBC=93.10×144/84=159.60N 得FB=FA+FC=93.10+159.60=252.70N故最大彎矩：M=FA×lAB=93.10

19、5;144N·mm=13406.40N·mm最大扭矩：葉片受到的軸向力為Fa,，則作用葉輪的空氣質(zhì)量: 由動(dòng)能定理：, 已知v1=10.8m/s 得：由沖量定理：, 得： 軸的疲勞強(qiáng)度校核軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件： 代入數(shù)據(jù)： 軸的彎扭合成強(qiáng)度條件：其中M=13406.40N·mm, T=22522N·mm 。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取折合系數(shù)為=0.3。軸的抗彎截面系數(shù)W=0.1d3 。則，故符合條件。3.3.2 、軸的設(shè)計(jì)同軸的設(shè)計(jì)過程基本相同，主要是在軸的另一端增加一個(gè)相同的鍵槽，故軸的強(qiáng)度也是夠用的，不再重復(fù)設(shè)計(jì)。3.4 聯(lián)軸器的選擇為了能

20、緩沖減振且質(zhì)量輕，選用梅花形彈性聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查表14-1，考慮轉(zhuǎn)矩變化小，故取KA=1.5，則按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003或手冊(cè)，選用的聯(lián)軸器型號(hào)分別為軸聯(lián)軸器型號(hào)：LM2-bGB/T 5272-2002，允許公稱轉(zhuǎn)矩為100N·m對(duì)于高速軸軸，其軸徑為15mm，所以其聯(lián)軸器型號(hào)：LM1-bGB/T 5272-2002，許公稱轉(zhuǎn)矩45N·m圖3.2 聯(lián)軸器 相應(yīng)的參數(shù)為：LM1：d1=20mm d2=22mm dZ=24mm L=35mm L0=86mm D=50mm m=0.66kgLM2：d1=20mm d2=22mm dZ=24mm L

21、=38mm L0=95mm D=60mm m=0.93kg3.5 滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算外球面軸承優(yōu)先適用于要求設(shè)備及零部件簡單的場(chǎng)合。例如用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、運(yùn)輸系統(tǒng)或建筑機(jī)械上。它具有很好的調(diào)心性能，允許調(diào)心角度最大為±10°。對(duì)主機(jī)相關(guān)件的加工精度要求較低。軸承內(nèi)孔與軸之間可為間隙配合，且安裝、拆卸方便，特別適合有多支軸承、長軸、剛度小易變形的軸。帶頂絲軸承適用于旋轉(zhuǎn)方向不變的場(chǎng)合。軸承具有可靠的密封裝置，可以有效防止污物侵入軸承，防止軸承內(nèi)潤滑脂外溢。軸承內(nèi)的潤滑脂可保證軸承在一定期間內(nèi)正常工作，必要時(shí)還可通過油孔定期添加潤滑油脂，使軸承保持良好潤滑，達(dá)到長期使用的效果。3

22、.5.1 選型類型代號(hào)：UCP207。軸承材質(zhì)為GCr15 (GB/T18254-2002)，軸承座為鑄鐵。其特點(diǎn)是大部分外球面軸承都是將外徑做成球面，與帶有球狀內(nèi)孔的軸承座安裝在一起，結(jié)構(gòu)形式多樣，通用性和互換性鉸好。同時(shí)，此類軸承在設(shè)計(jì)上還具有一定調(diào)心性，易于安裝，具有雙重結(jié)構(gòu)的密封裝置，可以在惡劣的環(huán)境下工作。軸承座一般是采用鑄造成型。 3.5.2 基本參數(shù)基本額定動(dòng)載荷為19.8KN 靜載荷為15.2KN。如下圖所示，圖3.3 滾動(dòng)軸承3.5.3 軸承的計(jì)算 求軸向載荷與徑向載荷比值此為帶頂絲外球面軸承，已知軸承徑向載荷Fr1=1890N，F(xiàn)r2=4030N。軸向載荷Fa

23、=100.91N。軸承轉(zhuǎn)速n=424r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微沖擊。查機(jī)械設(shè)計(jì)表135得判斷系數(shù)e=0.22 。故，查上表得 X=0.56，Y=2.0.2 計(jì)算軸承壽命 求相對(duì)軸向載荷e的值相對(duì)軸向載荷,在機(jī)械設(shè)計(jì)表135中介于0.0250.040之間，對(duì)應(yīng)e值為0.220.24。 用線型插值法求Y。故 X=0.56，Y=1.961 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P。查機(jī)械設(shè)計(jì)表136，得fp=1.01.2，取 fp=1.2。當(dāng)量動(dòng)載荷 ：P=fp（XFr+YFa）代入數(shù)據(jù)得：P1=1.2(0.561890+1.961100.91)=1507.42N P2=1.2(0.564030+1.9611

24、00.91)=2945.50N 驗(yàn)算軸承UCP207的壽命軸承的壽命公式：由機(jī)械設(shè)計(jì)式（13-4）查得球軸承=3。則，25)若每天工作時(shí)間為20h 則工作壽命為12.37年26)若每天工作時(shí)間為20h 則工作壽命為8.60年 安裝(1)往軸上安裝軸承前，先拔下外套的固定銷，同時(shí)將軸頸表面打磨整潔，并在軸頸處涂油防銹兼潤滑(允許軸承在軸上有稍微轉(zhuǎn)動(dòng))。(2)在軸承座與軸承配合面涂潤滑油，把軸承裝入軸承座內(nèi)。然后將裝配好的軸承與軸承座一起套在軸上，推至所需位置處進(jìn)行安裝。(3)固定軸承座的螺栓先不要擰緊，讓軸承外套在軸承座內(nèi)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。裝好同一根軸上的另一端帶座軸承，將軸轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，讓軸承自動(dòng)找正位

25、置，再將軸承座螺栓緊固好。(4)裝偏心套。先將偏心套套在軸承內(nèi)套的偏心臺(tái)階上，并用手順軸的旋轉(zhuǎn)方向擰緊，然后再將小鐵棍插入或頂住偏心套上的沉孔，用手錘順軸的旋轉(zhuǎn)方向敲擊小鐵棍，使偏心套安裝牢固，最后鎖緊偏心套上的內(nèi)六角螺釘。3.5.4 、軸上的軸承設(shè)計(jì)、軸與I相同，故可試選相同的軸承，由于、軸上的軸承主要受徑向力，軸向力可忽略，因此可直接取與I軸相同的軸承即可滿足要求。3.6 鍵的選擇與校核3.6.1 鍵的設(shè)計(jì) 選型根據(jù)鍵連接處軸頸的大小，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-26得鍵的型號(hào)為：鍵C6×6×16 單圓頭普通平鍵（C型），b=8、h=7、L=16鍵C6

26、15;6×20 單圓頭普通平鍵（C型），b=8、h=7、L=20鍵C8×7×16 單圓頭普通平鍵（C型），b=8、h=7、L=16鍵C5×5×20 單圓頭普通平鍵（C型），b=5、h=5、L= 鍵連接強(qiáng)度計(jì)算假定載荷在鍵的工作面上是均勻分布的，則普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為： 查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-2得p=100-120MPa 取p=110MPa對(duì)鍵 對(duì)鍵 對(duì)鍵 對(duì)鍵 故所選的鍵合格。3.6.2 設(shè)計(jì)結(jié)論軸、上軸與齒輪的連接采用鍵，標(biāo)記為：GB/T 1096 鍵C6×6×16；軸上軸與齒輪的連接采用鍵，標(biāo)記為：GB/

27、T 1096 鍵C8×7×16；軸、上軸與聯(lián)軸器的連接采用鍵，標(biāo)記為：GB/T 1096 鍵C6×6×20；軸、上軸與聯(lián)軸器齒輪的連接采用鍵，標(biāo)記為：GB/T 1096 鍵C5×5×20。4 對(duì)風(fēng)裝置（及尾舵）和尾桿尾舵材料為玻璃鋼 質(zhì)量3.5kg尾桿為無縫鋼管,長度為1.52m,質(zhì)量為1.7kg。5 技術(shù)參數(shù)匯總名稱材料尺寸（長×寬×高）（mm）數(shù)量（件）單件質(zhì)量（kg）總質(zhì)量（kg）軸45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）322×42×4211.41.4軸45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）285×42×4211

28、.21.2軸45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）247×42×4211.11.1葉片優(yōu)質(zhì)玻璃鋼1350388輪轂鑄鐵（表面氧化）11.51.5彈簧剎車鑄鐵90×150×17013.03.0齒輪35SiMn(調(diào)質(zhì))19×90×9013.53.5齒輪35SiMn(調(diào)質(zhì))19×88×8813.33.3聯(lián)軸器（低速軸）HT20095×60×6010.930.93聯(lián)軸器（高速軸）HT20086×50×5010.660.66增速箱221×140×14015.05.0氣泵14.04.0滾動(dòng)

29、軸承及軸承座軸承鋼、鑄鐵167×43×8021.12.2滾動(dòng)軸承及軸承座軸承鋼、鑄鐵172×172×4341.61.6鍵145鋼8×7×1610.00820.082鍵245鋼5×5×2010.00420.0039鍵345鋼6×6×2020.00710.0142鍵445鋼6×6×1620.00590.0108對(duì)風(fēng)裝置（尾舵）玻璃鋼750×500×50013.53.5尾桿無縫鋼管ø25×211.71.7齒輪箱鑄鐵142×142&#

30、215;16022.65.2總質(zhì)量： . m=1.4+1.2+1.1+8+1.5+3.0+3.5+3.3+0.93+0.66+5.0+4.0+2.2+1.6+3.5+1.7+5.2 =59.36kg 注：45鋼密度=7.85g/cm3 灰鑄鐵密度=7.0g/cm36 軸的重心計(jì)算：圖6.1 軸零件圖質(zhì)量mz=/4×（202×50+302×95+352×48×2+422×36+302×26+202×19）×10-3 =7.8×/4×（20000+85500+58800×2+63

31、504+23400+7600）×10-3 =1945.68g 1.95kg體積V=249.06cm3重心V/2=124.53cm3由于124.53-20-85.5=19.03cm3可求得重心離軸端2的距離為 L=19.03/58.8×48mm=15.53mm16mm7 整個(gè)風(fēng)能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的重心計(jì)算圖7.1 風(fēng)機(jī)重心示意圖其中FA為葉輪的質(zhì)量，F(xiàn)B為彈簧剎車的質(zhì)量，F(xiàn)C為軸承的質(zhì)量，F(xiàn)D為軸的質(zhì)量，F(xiàn)E為軸承的質(zhì)量，F(xiàn)F為齒輪質(zhì)量，F(xiàn)G為垂直機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，F(xiàn)H為齒輪的質(zhì)量，F(xiàn)I為增速箱的質(zhì)量，F(xiàn)J為聯(lián)軸器的質(zhì)量，F(xiàn)K為氣泵的質(zhì)量，F(xiàn)L為尾翼的質(zhì)量。 =9.5×2619+

32、3.0×2564+1.1×2468+1.4×2456+1.1×2416+3.5× 2349+(3.5+1.2+1.6×2+0.93+1.6×2+3.3+2.6×2)×2313+3.3×2277+7.0×2232+0.66×2080+4.0×1980×9.8kgmm=70303.62kgmm 故 所以整個(gè)風(fēng)能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)重心距離F左端為 1.18mm處。8 底板的設(shè)計(jì)材料為45號(hào)鋼，密度，質(zhì)量m1=2.6kg，m3=3.3kg (由PROE軟件計(jì)算得),厚度h=

33、4mm。結(jié)構(gòu)如下圖：底板：圖8.1 底板結(jié)構(gòu)示意圖底板：圖8.2 底板結(jié)構(gòu)示意圖9 豎直支架的設(shè)計(jì)豎直支架在風(fēng)電設(shè)計(jì)方面目前主要有桿支架和桁架，但考慮到桿狀的支架在本設(shè)計(jì)中較粗，相應(yīng)質(zhì)量加大，再考慮機(jī)器的安裝、維修等方便，所以采用桁架，用角鋼作為搭接桁架的材料。角鋼的總質(zhì)量為m=171kg,(由PROE軟件計(jì)算得),簡圖如下圖所示圖9.1 支架結(jié)構(gòu)簡圖據(jù)平衡條件有：角鋼穩(wěn)定性分析 選用3號(hào)角鋼（角鋼長度分為6類，分別為3.00m4根、4.23m2根、0.25m40根、0.35m72根、0.24m16根）。密度安全系數(shù)故,此支架安全。10 浮筒選擇材料為高分子量高密度聚乙烯，尺寸為500

34、5;500×400，質(zhì)量約為15kg,數(shù)量為4臺(tái)，總質(zhì)量約為60kg,每平方米的浮力可達(dá)350kg以上；11 技術(shù)參數(shù)匯總表11-1 技術(shù)參數(shù)匯總名稱材料尺寸（長×寬×高）（mm）數(shù)量(件)單件質(zhì)量(kg)總質(zhì)量(kg)支撐板45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）482×170×4012.62.6支撐板45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）620×170×4013.33.33號(hào)角鋼六類長度：3.00m4根、4.23m2根、0.25m40根、0.35m72根、0.24m16根136171支撐板45號(hào)鋼800×400×411010浮筒聚乙烯500

35、15;500×400415.060.0氣罐30L125.025.0總質(zhì)量m2=2.6+3.3+171+10+60.0+25.0=261.9kg12 整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析 整個(gè)結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量四個(gè)浮筒所能提供的最大浮力為400kg 在5級(jí)海況時(shí)，平臺(tái)參數(shù)如下： 平均波長為；周期為;波速為波高為 理論最大傾角為：根據(jù)近幾年南海氣象數(shù)據(jù)顯示，南海的海浪平均波高為1.2m。由相關(guān)文獻(xiàn)查得漂浮平臺(tái)的最大傾斜角為9度。實(shí)際平均傾角為：所以，該平臺(tái)理論上是平穩(wěn)的。13 設(shè)計(jì)總結(jié) 風(fēng)機(jī)零件報(bào)價(jià)及參數(shù)：零件名稱數(shù)量單價(jià)總價(jià)葉片、輪轂、導(dǎo)流罩110001000高速旋轉(zhuǎn)接頭138.5038.50氣泵12002

36、00聯(lián)軸器2180360彈簧剎車1500500氣管11313增速箱1500500帶座球面軸承22346尾舵1100100氣罐1250250浮筒424096030*30號(hào)角鋼 171m15855軸3250750底板（螺栓）1500500 共計(jì) 6069.5（元） 通過本次設(shè)計(jì)，了解了風(fēng)力空氣壓縮機(jī)的工作原理，通過其對(duì)軸承等零部件的大量計(jì)算熟悉了壓縮機(jī)各零部件的設(shè)計(jì)需求，為實(shí)際的生產(chǎn)工作提供了理論依據(jù)。 32 鳴 謝鳴 謝通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我有了很大的感觸和收獲。無意中參加的一次新能源講座讓我第一次了解到“海上多能整合系統(tǒng)”，并對(duì)漂浮平臺(tái)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，也感受到了它潛在的價(jià)值，才決定把它申請(qǐng)為畢

37、業(yè)設(shè)計(jì)，也是想通過它作為我大學(xué)四年知識(shí)和能力的一個(gè)鑒定。還記得剛開始接到這個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)，根本摸不著頭腦，可以說一無所知，無從下手，在兩位指導(dǎo)老師的悉心幫助下，再加上寬博的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使我對(duì)這個(gè)項(xiàng)目有了越來越清晰的認(rèn)識(shí)，到現(xiàn)在對(duì)風(fēng)機(jī)的每個(gè)尺寸的都能熟悉掌握，可以說這個(gè)過程我進(jìn)步了很多。在此我們非常感謝陸兵老師和彭明忠工程師的大力支持和幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作才得以順利進(jìn)行和開展。在設(shè)計(jì)的開始階段心里激動(dòng)有一種說不出的感覺，既是高興，又是不安，高興的是自己在大學(xué)畢業(yè)前老師給我們這次機(jī)會(huì)去運(yùn)用自己學(xué)過的專業(yè)知識(shí)去設(shè)計(jì)完成一個(gè)真正能投入生產(chǎn)及對(duì)社會(huì)有用的產(chǎn)品，不安的是這不僅是一個(gè)項(xiàng)目，更是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，怕做不好影響畢業(yè)。當(dāng)自己決定做時(shí)，通過老師的指導(dǎo)和自己的努力，漸漸的我才熟悉了風(fēng)機(jī)原理。在設(shè)計(jì)方案的確定，自己也想了好多方案，從環(huán)境、成本等方面考慮了很多，最后通過數(shù)次與指導(dǎo)老師的討論和溝通，最終才將方案給確定下來。接下來的這段時(shí)間里，我將整體設(shè)計(jì)劃分到具體的每個(gè)零件，運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)我們主要從這幾個(gè)方面入手