【正文】 ~31大樹可被吹倒，一般建筑物遭嚴(yán)重破壞12颶風(fēng)Hurricane33陸上少見，其摧毀力極大　理想風(fēng)能的利用經(jīng)風(fēng)輪做功后的風(fēng)也有一定流速和動(dòng)能，因此風(fēng)的能量只能被部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。表21 不同海拔高度風(fēng)場的空氣密度Tab2 1 Different altitude wind farms air densitymV/mV/0100200300400500100015002000　風(fēng)力等級(jí)風(fēng)力等級(jí)是根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面物體影響而引起的各種現(xiàn)象，按風(fēng)力的強(qiáng)度等級(jí)來估計(jì)風(fēng)力的大小，國際上采用的是英國人蒲福（Francis Beaufort,1774~1859）于1805年所擬定的等級(jí)，故又稱蒲福風(fēng)級(jí)，他把靜風(fēng)到颶風(fēng)分為13級(jí)。圖21上射線長度是某一方向上風(fēng)速頻率和平均風(fēng)速三次方的積，用以評(píng)估各方向的風(fēng)能優(yōu)勢。風(fēng)速與地形、地勢、高度、建筑物等密切相關(guān)，風(fēng)能槳葉高度處的風(fēng)速才是風(fēng)輪設(shè)計(jì)風(fēng)速，因此，設(shè)計(jì)風(fēng)輪機(jī)電站還要有風(fēng)速沿高度的變化資料。瞬時(shí)風(fēng)速是短時(shí)間發(fā)生的實(shí)際風(fēng)速，也稱有效風(fēng)速，平均風(fēng)速是一段較長時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)風(fēng)速的平均值。2　風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)理論　風(fēng)速、風(fēng)能與空氣密度風(fēng)場的風(fēng)速資料是設(shè)計(jì)風(fēng)輪機(jī)最基本的資料。按轉(zhuǎn)子葉片工作原理可分為升力型與阻力型。風(fēng)力機(jī)的種類相當(dāng)多，依結(jié)構(gòu)式樣可分類為：按主軸與地面的相對(duì)位置，可分為水平軸與垂直軸式。表12 風(fēng)能資源比較豐富的省區(qū)Tab 12 Wind resource rich provinces省區(qū)風(fēng)力資源/萬KW省區(qū)風(fēng)力資源/萬KW內(nèi)蒙古6178山東394新疆3433江西293黑龍江1723江蘇238甘肅1143廣東195吉林638浙江164河北612福建137遼寧606海南64全國總量/萬KW25300　風(fēng)力機(jī)的類型和分類風(fēng)力機(jī)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或其他形式的能量。 我國風(fēng)能資源分布風(fēng)能是空氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能，它是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式，是一種清潔的可再生能源。3）控制技術(shù)問題風(fēng)力機(jī)組的控制系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的控制系統(tǒng)。再一是新系列翼型。對(duì)于這樣的強(qiáng)隨機(jī)性的綜合系統(tǒng)，其技術(shù)發(fā)展中有下列幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。圖11葉輪直徑與風(fēng)能攝取量的關(guān)系Fig 11 Impeller diameter intake and the number of wind energy風(fēng)能利用發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)問題風(fēng)能技術(shù)是一項(xiàng)涉及多個(gè)學(xué)科的綜合技術(shù)。 葉片的數(shù)量亦影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出，一般而言多葉片的風(fēng)車效率較低但機(jī)械力矩較高，適用于汲水等工作；少葉片型(1~3葉片)效率較高而力矩較低，其中又以2葉及3葉效率較高。一般采用旋角節(jié)制或失速節(jié)制方式來調(diào)節(jié)葉片之氣動(dòng)性能及葉輪之輸出。由于發(fā)電效率較高只風(fēng)力發(fā)電機(jī)其經(jīng)濟(jì)效益較佳,鑒于水平軸式擁有較高發(fā)電效率,現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為水平軸式。目前亦有廠商推出無齒輪箱式機(jī)組，可降低震動(dòng)、噪音，提高發(fā)電效率，但成本相對(duì)較高。一部典型的現(xiàn)代水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括葉片、輪轂(與葉片合稱葉輪)、機(jī)艙罩、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、塔架、基座、控制系統(tǒng)、電纜線等。表11 中國風(fēng)電場裝機(jī)容量發(fā)展情況（單位：萬KW）Tab 11 China39。產(chǎn)品的額定功率100W10KW。經(jīng)過初期發(fā)展、單機(jī)分散研制、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化幾個(gè)階段的發(fā)展，無論在科學(xué)研究、設(shè)計(jì)制造，還是試驗(yàn)、示范、應(yīng)用推廣等方面均有了長足的進(jìn)步和很大的提高，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4）海上風(fēng)力發(fā)電迅速發(fā)展由于海上風(fēng)力資源比陸地上好，風(fēng)速比沿岸路上約高25%，且海面粗糙度小，海上風(fēng)場湍流強(qiáng)度小，具有穩(wěn)定的主導(dǎo)風(fēng)向，減少機(jī)組疲勞載荷，延長使用壽命。葉片材料由玻璃纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)展為強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的碳纖維。隨著控制技術(shù)的發(fā)展和變速恒頻機(jī)組的應(yīng)用，風(fēng)力機(jī)開始改恒速運(yùn)行為變速運(yùn)行，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化，在低于額定風(fēng)俗的相當(dāng)大范圍內(nèi)保持最佳葉尖速比已獲得最大風(fēng)能。目前。隨著技術(shù)的逐漸成熟早年多樣化的設(shè)計(jì)理念也趨向統(tǒng)一。當(dāng)前，世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)是：1）風(fēng)力機(jī)單機(jī)大型化風(fēng)力機(jī)單機(jī)容量不斷增加是風(fēng)電技術(shù)的顯著特點(diǎn)之一。目前風(fēng)電機(jī)的設(shè)計(jì)壽命是20a，要求經(jīng)受住60 m/s的11級(jí)暴風(fēng)襲擊，代表機(jī)組可靠性的可利用率要達(dá)到95%以上。由于風(fēng)速隨時(shí)在變化，風(fēng)電機(jī)常年在野外運(yùn)行，承受十分復(fù)雜惡劣的交變載荷?，F(xiàn)代風(fēng)電機(jī)風(fēng)輪的效率可達(dá)到40%。槳葉具有良好的空氣動(dòng)力外形，在氣流作用下能產(chǎn)生空氣動(dòng)力使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再通過齒輪箱增速，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變成電能?！∧壳皣鴥?nèi)外風(fēng)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 (簡稱風(fēng)電機(jī))是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。相比之下風(fēng)力發(fā)電完全沒有上述問題。因此自20世紀(jì)70年代末以來，隨著世界各國對(duì)環(huán)境保護(hù)、能源短缺及節(jié)能等問題的日益關(guān)注，認(rèn)為大規(guī)模利用風(fēng)力發(fā)電是減少空氣污染、減少有害氣體（等）排放氣體的有效措施之一。風(fēng)能是一種干凈的、儲(chǔ)量極為豐富的可再生能源，他和存在于自然界的礦物燃料能源，如煤、石油、天然氣等不同，它不會(huì)隨著其本身的轉(zhuǎn)化和利用而減少，因此也可以說是一種取之不盡、用之不竭的能源；而煤、石油、天然氣等礦物燃料能源，其儲(chǔ)量將隨著利用時(shí)間的增長而日趨減少。h/a，比歐盟12國目前的年用電量2萬億kWh/a。太陽輻射的能量在地球表面約有2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能。風(fēng)能是地球表面空氣從壓力高的地方向壓力低的地方移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能，風(fēng)能資源是經(jīng)過測在量和質(zhì)上可供人類開發(fā)利用的風(fēng)能。到了19世紀(jì)末，開始利用風(fēng)力發(fā)電，這在解決農(nóng)村電氣化方面顯示了重要的作用，特別是20世紀(jì)70年代以后，利用風(fēng)力發(fā)電更進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段。18世紀(jì)荷蘭曾用近萬座風(fēng)車排水，在低洼的海灘上造出良田，成為著名的風(fēng)車之國。明代以后風(fēng)車得到了廣泛的應(yīng)用，我國沿海沿江的風(fēng)帆船和用風(fēng)力提水灌溉或制鹽的做法，一直延續(xù)到20世紀(jì)50年代，僅在江蘇沿海利用風(fēng)力提水的設(shè)備增達(dá)20萬臺(tái)。我國是最早使用風(fēng)帆船和風(fēng)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(fēng)帆船已廣泛用于江河航運(yùn)。風(fēng)能利用已有數(shù)千年的歷史，在蒸汽機(jī)發(fā)明以前，風(fēng)帆和風(fēng)車是人類生產(chǎn)和生活的重要?jiǎng)恿ρb置埃及被認(rèn)為可能是最先利用風(fēng)能的國家，約在幾千年以前，他們就開始用風(fēng)帆來幫助行船。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)層面，風(fēng)力發(fā)電可制造工作機(jī)會(huì)，從零組件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、組裝、維護(hù)等，皆為設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)?shù)貛硐喈?dāng)?shù)木蜆I(yè)機(jī)會(huì)與新的產(chǎn)業(yè)。然而風(fēng)力發(fā)電不一樣，由于攝取大自然的風(fēng)能，只要太陽及地球仍在運(yùn)行即無匱乏之虞，而且一部裝置在一般地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在它20年使用壽命中所生產(chǎn)的電力發(fā)電機(jī)，在卸除它能耗費(fèi)能源的80倍，是能讓人們永續(xù)使用的再生能源之一。另外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為防風(fēng)墻不但可以發(fā)出電能還可以為我國沙塵天氣的防治起到一定的作用，并且在偏遠(yuǎn)山區(qū)電網(wǎng)無法安裝的地區(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)還可以為其解決用電難的問題。在設(shè)計(jì)的過程中主要解決的問題是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總體設(shè)計(jì)，葉片、槳葉復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，回轉(zhuǎn)體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。明代以后風(fēng)車得到了廣泛的應(yīng)用，我國沿海沿江的風(fēng)帆船和用風(fēng)力提水灌溉或制鹽的做法，一直延續(xù)到20世紀(jì)50年代，僅在江蘇沿海利用風(fēng)力提水的設(shè)備增達(dá)20萬臺(tái)。波斯和中國也很早開始利用風(fēng)能，主要使用垂直軸風(fēng)車。風(fēng)能是一種干凈的、儲(chǔ)量極為豐富的可再生能源，他和存在于自然界的礦物燃料能源，如煤、石油、天然氣等不同，它不會(huì)隨著其本身的轉(zhuǎn)化和利用而減少，因此也可以說是一種取之不盡、用之不竭的能源。目錄前言 11　概述 2　選題的目的與意義 2　目前國內(nèi)外風(fēng)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 4 風(fēng)力發(fā)電的原理和需要解決的問題 6 我國風(fēng)能資源分布 7　風(fēng)力機(jī)的類型和分類 82　風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)理論 9　風(fēng)速、風(fēng)能與空氣密度 9　風(fēng)力等級(jí) 10　理想風(fēng)能的利用 11　風(fēng)輪機(jī)基本參數(shù) 14　功率調(diào)節(jié) 15　風(fēng)輪迎風(fēng)技術(shù) 16 風(fēng)電品質(zhì) 18　發(fā)電機(jī)變轉(zhuǎn)速/恒頻技術(shù) 183　風(fēng)力發(fā)電機(jī)總體設(shè)計(jì) 21 風(fēng)力機(jī)中心軸計(jì)算 22　中心軸參數(shù)計(jì)算 22　中心軸軸段設(shè)計(jì)與校核 22 風(fēng)輪機(jī)的槳葉與槳葉軸設(shè)計(jì) 24　槳葉設(shè)計(jì) 24　槳葉軸設(shè)計(jì) 25　槳葉復(fù)位彈簧計(jì)算 28 槳葉軸軸承座螺栓的設(shè)計(jì) 31 螺栓組結(jié)構(gòu) 31 螺栓的受力分析 32 確定螺栓直徑 33 回轉(zhuǎn)托盤設(shè)計(jì)計(jì)算 34　危險(xiǎn)軸頸初定 34 增速器的選擇 36 增速器的使用范圍和特點(diǎn) 36 增速器的選擇 364 其他零部件 37　剎車裝置 37 滑環(huán) 38 托架 385 結(jié)論 39致謝 40參考文獻(xiàn) 41前言燃料逐耗竭，其價(jià)格必日益上。因此，能已起人再其能否成未主要可靠能源之一。風(fēng)能利用已有數(shù)千年的歷史，在蒸汽機(jī)發(fā)明以前，風(fēng)帆和風(fēng)車是人類生產(chǎn)和生活的重要?jiǎng)恿ρb置埃及被認(rèn)為可能是最先利用風(fēng)能的國家，約在幾千年以前，他們就開始用風(fēng)帆來幫助行船。我國是最早使用風(fēng)帆船和風(fēng)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(fēng)帆船已廣泛用于江河航運(yùn)。有效利用風(fēng)能資源，減少對(duì)不可再生資源的消耗，降低對(duì)環(huán)境的污染。大自然的風(fēng)完全不用進(jìn)口，是地道的自產(chǎn)能源，多加利用可減低對(duì)進(jìn)口石油、煤炭等化石能源的依賴，促進(jìn)能源來源多元化，在國家安全上也有其戰(zhàn)略意義。 所以我選擇這個(gè)題目作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，希望可以在發(fā)揮出其基本功能的前提下，做出價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)的機(jī)械設(shè)備來填寫我在大學(xué)最后的一次答卷！1　概述 　選題的目的與意義人類追求經(jīng)濟(jì)成長及現(xiàn)代化的結(jié)果使得能源大量消耗，然而地球的化石燃料蘊(yùn)藏量有限，統(tǒng)計(jì)顯示依照目前的消耗速率，石油蘊(yùn)藏量能供人類使用不到50年，天然氣不到70年，煤炭較久超過200年，終有一日人類將沒有石油可用。大自然的風(fēng)完全不用進(jìn)口，是地道的自產(chǎn)能源，多加利用可減低對(duì)進(jìn)口石油、煤炭等化石能源的依賴，促進(jìn)能源來源多元化，在國家安全上也有其戰(zhàn)略意義。有效利用風(fēng)能資源，減少對(duì)不可再生資源的消耗，降低對(duì)環(huán)境的污染。波斯和中國也很早開始利用風(fēng)能，主要使用垂直軸風(fēng)車。最輝煌的風(fēng)帆時(shí)代是明代，14世紀(jì)初葉中國航海家鄭和七下西洋，龐大的風(fēng)帆船隊(duì)功不可沒。歐洲到中世紀(jì)才廣泛利用風(fēng)能，荷蘭人發(fā)展了水平軸風(fēng)車。隨著蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，以及煤、石油、天然氣的大規(guī)模開采和廉價(jià)電力的獲得，各種曾經(jīng)被廣泛使用的風(fēng)力機(jī)械，由于成本高、效率低、使用不方便等，無法與蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)等相競爭，漸漸被淘汰。太陽輻射造成地表面受熱不均引起大氣溫度、密度和壓力差別。風(fēng)能的大小用風(fēng)功率密度來度量，它與風(fēng)速的立方和空氣密度成正比。根據(jù)荷蘭和美國對(duì)風(fēng)能資源的研究，考慮城鎮(zhèn)、森林、復(fù)雜地形、交通困難的山區(qū)及社會(huì)環(huán)境的制約，如景觀和噪音影響等，取具有風(fēng)能資源土地面積的4%推算，