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畢業(yè)設計（論文）開題報告 學 生 姓 名 班級 學號 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指 導 教 師 開題時間 設計（論文）題目 垂直軸風力發(fā)電機設計 選題意義、研究現(xiàn)狀及存在問題 近幾十年來，作為主要能量來源的石油，煤炭等不可再生能源消耗越來越快，世界各地出現(xiàn)了價格上漲，短缺的情況，并且產(chǎn)生的廢氣污染空氣，日益破壞地球環(huán)境。尋找利用可再生能源變得尤其重要。風能是一種普遍的可再生能源，具有蘊藏量巨大，無污染，可再生，分布廣的特點，而且風能利用技術是世界上發(fā)展速度最快的科學技術之一。風力發(fā)電已成為世界可再生能源發(fā)展的重要方向。 風力發(fā)電機能夠通過風能帶動葉片旋轉，經(jīng)過加速處理之后帶動高速發(fā)電機，將風的機械能轉化成電能。現(xiàn)今風力發(fā)電機主要的形式是水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機兩大類。由于歷史上地理上的誤區(qū)，錯誤的認為垂直軸風力發(fā)電機的效率要遠遠低于水平軸風力發(fā)電機，水平軸風力機站了90%左右。近年來理論的進步，垂直軸風力機的優(yōu)勢越來越明顯。水平軸風力發(fā)電機是由方點擊隨風變化的，因此發(fā)出的電時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，所以必須調整齒輪箱，偏航系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)等，式結構復雜化。然而垂直軸風力機無需對風，也就不存在偏航功率損失，可以接受全方位的來風，風能利用率高，發(fā)電曲線飽滿。水平軸風力機增大功率意味著葉片尺寸的增加，進一步的大型化也將因此受到限制，且輪葉在塔頂高空，重心偏高，輪葉隨風載荷幾十噸，遇風容易出現(xiàn)翻倒的嚴重故障，出現(xiàn)故障修理困難、維護費用高。相比之下，垂直軸風力機的優(yōu)勢就大大的體現(xiàn)了，垂直軸風力機葉片形式多種多樣，發(fā)電機、齒輪箱等在底部，重心低，甚至能耐12-14級的臺風，維修也變得方便。但是垂直軸風力機葉片在同一個圈里運動，不產(chǎn)生力矩，風力過大時，速度又難以控制，風力小時，有難以自動啟動。 通過上述比較，如何把垂直軸風力發(fā)電機的優(yōu)良發(fā)電性能發(fā)揮最大，并且克服無法自動啟動和速度過大時難以控制等缺點，設計出高效率、高穩(wěn)定性、廉價、克服自啟和控制速度，成了這次設計的重要任務。本設計通過對已有的垂直軸風力機的優(yōu)缺點進行改良設計。 研究目標和內容 研究目標：設計一種高效、運行可靠的垂直軸風力發(fā)電機。主要包括確定構成零件的設計方案，對部分零件進行的設計和計算，特別是關鍵部位零件的設計，使其提高運行的可靠性。 主要的研究內容包括以下幾方面： 1、了解目前發(fā)電機的過去，現(xiàn)在及未來的發(fā)展狀況。 2、分析垂直軸風力發(fā)電機的工作狀況，研究研究工作原理，獲得相關數(shù)據(jù)。 4、根據(jù)工作原理進行設計。（包括材料的選擇、標準件的選擇、零部件的尺寸及安全校核、以及零部件的結構等）。 3、確定垂直軸風力發(fā)電機的葉輪形狀和連接方式。 5、根據(jù)強度要求，對部分零件進行強度校核，看是否滿足標準。 研究方法、步驟和措施 第一階段：準備階段，了解垂直軸風力發(fā)電機的過去與現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展，查閱課題相關的國內外文獻，擬訂設計思路，挑選最佳方案。 第二階段：設計階段，確定總體設計方案，根據(jù)課題給定的條件和基本要求進行設計計算，確定主要參數(shù)，對所得數(shù)據(jù)結果進行分析、處理，對系統(tǒng)的主要零部件進行選型和校核。 第三階段：制圖階段，整理各類資料和數(shù)據(jù)，利用ＣＡＤ制圖，分別做出系統(tǒng)的總裝圖及各部件的裝配圖和零件圖。 第四階段：總結階段，撰寫設計計算說明書，檢查圖紙，準備答辯。 研究的總體安排與進度 2012.7.5 選擇畢業(yè)設計題目 2012.7.5 公布題目學生和教師雙向選擇，教師介紹題目 2012.7.5 機械系畢業(yè)設計動員報告 2012.9.1 完成文獻綜述、外文翻譯 2012.9.1 開題報告，完成方案設計， 2012.9.1 上交文獻綜述、開題報告，開題報告答辯 完成結構設計并進行中期答辯 2012.11.1 完成總裝配圖 2012.11.8 完成所有圖紙 2012.12.1 審圖，圖紙，設計說明書，論文交到審圖老師 2012.12.10 修改，畢業(yè)答辯 主要參考文獻 [1]寇 微等. 一種組合型垂直軸風力發(fā)電機的結構設計[J].電力科學與工程，2011，27（5）：25-28 [2]HE SIYUAN. Capacity credit of wind power generation problems and solutions[C] [3]http://baike.baidu.com/view/1070501.htm [4]鄭 云. 小型H型垂直軸風力發(fā)電機氣動性分析[D].西安：西安交通大學，2008：3-10 [5]王 輝. 一種垂直軸風力發(fā)電機結構設計[J].科技信息，2010，21：99 [6]趙丹平等. 風力機設計理論及方法[M].北京：北京大學出版社，2012：1-29 [7]田海蛟等. 垂直軸風力發(fā)電機發(fā)展概述[J].應用能源技術，2006（11）：22-27 [8]孫云峰等.垂直軸風力發(fā)電機的發(fā)展概況及趨勢[J].農(nóng)村牧區(qū)機械化，2008（2），75：42-44 [9]嚴 強等. 垂直軸風力發(fā)電機的發(fā)展趨勢和應用[J].上海電力，2007，2：166-167 指導教師審核意見 指導教師（簽名） 鄭玉卿 2011 年9月30日 3