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摘要石油、 煤等化石能源的开发利用给人类的发展带来了强劲的动力。但是伴随着发展的深入，人类对能源的需求量越来越来大，而化石能源日趋枯竭，加之越来越严重的环境问题，人类开始大力开发清洁能源。为了方便教学实训，本文仿造目前流行的大型风力发电机的构造，设计了一台 300W 的小型风力发电机。该风力发电机叶片使用 NACA4412翼型，含有主动偏航系统、机械刹车装置等。主要内容有叶轮气动设计、偏航构造设计及选材、制动系统设计以及在完成设计计算后使用 SolidWorks 软件绘制出该风力机的三维模型。 42046
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毕业论文关键词 风力机结构设计 主动偏航 机械刹车 风力机模型
Title Comprehensive Training Equipment Design of Wind Turbine
Abstract The utilization of oil, coal and other fossil fuels has brought a powerful driving force to the development of mankinds. The demand and consumption for energy is growing With further development of human beings. With increasingly serious environmental problems and depletion of energy, humans are beginning develop clean energy rigorously. Here, In order to facilitate teaching and practicing. This article designs a 300W micro wind turbine model which is ubiquitous among the wind power generation of wind turbine, and its’ blade airfoil is based on NACA4412, which contains active yaw system and mechanical braking device. And the paper mainly describes the rotor aerodynamic design, braking system design and material selection and structural design of yaw system. Afterwards, it designs a three-dimensional model of wind turbine which based on SolidWorks
Keywords structure design of wind turbine active yaw system mechanical braking device three-dimensional model of wind turbine
目次
1绪论.1
1.1引言..1
1.2风力发电现状2
1.3风力发电机介绍.4
1.4风力发电机发展趋势7
2相关理论8
2.1基本概念.8
2.2贝茨（Betz）理论..8
2.3叶素理论.11
2.4涡流理论13
3叶轮的气动设计..15
3.1确定叶轮直径..15
3.2叶片参数计算..16
4其余部件设计.19
4.1主轴.19
4.2刹车机构21
4.3偏航系统24
4.4机舱回转机构..28
5模型绘制29
5.1叶片绘制29
5.2轮毂绘制30
5.3刹车器绘制.31
5.4模型总装配.31
结论33
致谢34
参考文献..35
1 绪论 1.1 引言 自石油、煤等常规能源被开发利用以来，世界的工业得到了强劲的发展动力，但进入二十一世纪后，一是工业进程的加快使能源需求量日益扩大，二是常规不可再生能源的减少促使其价格的飞速上升，三是使用常规的化石能源带来的日益严重的环境问题等因素促使着人类寻找新的可再生清洁能源来替代常规的石油、煤等化石能源。 作为当前可再生能源技术中相对成熟并同时具备商业化开发和规模化发展的一种清洁能源，风能的利用方式和发电技术的发展受到世界越来越多的关注。 风是一种极其普遍的自然现象。 风能的主要利用形式是使用风力发电机将风能转换为电能。地球上蕴含的风能总量相当可观，据科学计算，整个地球所蕴含的风能约为2.74亿 MW，即使只有1%的风能可以被利用，其量也是可利用的水能的 10 倍[1]。中国气象局的研究结果表明，我国风能资源丰富，其可以被开发利用的量为 7~12亿 kW，具有巨大的开发潜力。[2] 近年来，风能在我国备受关注。
从 2005 年到 2015 年风力发电机的装机容量是呈现一种“爆发式”的增长。据中国风能协会（CWEA）的 2015年底的统计，我国（不包括台湾地区）新增安装风力发电机组 16740台，新增装机容量30753MW， 累计安装风力发电机组 92981 台，累计装机容量 145362MW[3]。虽然风能行业突飞猛进，但是风力发电的课堂实训教学却十分薄弱。一方面是风力发电相关专业在我国还处于刚诞生阶段；另一方面，实际的大型风力发电机不可能走进课堂，学生只能平时只能接触简单的小功率的风力发电机，而这种发电机结构简单，没有主动偏航，机械刹车等装置，致使学生对书本的学习只有理论而无实践。因此本课题仿照大型风力发电机的结构设计了一台300W 的具有主动偏航和机械刹车的风力发电机，以供给实际教学使用。