挑戰(zhàn)杯產(chǎn)品設(shè)計(jì)說明書

——————多向儲(chǔ)風(fēng)聚能隧道照明系統(tǒng)一序言系統(tǒng)。二作品的創(chuàng)意現(xiàn)今一般的風(fēng)力發(fā)電，都設(shè)置在特定的場(chǎng)合，而且針對(duì)性單一，受到自然發(fā)電裝置。進(jìn)產(chǎn)生的氣流來發(fā)電，節(jié)約了能源。以此，可以利用在很多類似的場(chǎng)合。而且我們利用的是多方向，更大限度的利用了風(fēng)能。三作品概述（一）作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：隨著科技的發(fā)展，新能源的提出，人類正一步步的向低碳的生活靠近。在當(dāng)前以石化能源為主體的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占73.8%，石油占18.6%，天然氣占2%，其余為水電等其它資源，利用風(fēng)能相對(duì)極限?？偠灾?，我們的設(shè)計(jì)的主要的目的是合理利用綠色能源，倡導(dǎo)低碳的生活。（二）基本思路：利用任何不穩(wěn)定的風(fēng)場(chǎng)或氣流來發(fā)電（三）創(chuàng)新點(diǎn)：⑴利用任何不穩(wěn)定的風(fēng)場(chǎng)或氣流來發(fā)電，也適用于自然風(fēng)；⑵利用聲控進(jìn)行開關(guān)控制；⑶多變、瞬態(tài)、多方向利用風(fēng)能。（四）技術(shù)關(guān)鍵：⑴在紊亂多變的氣流中，應(yīng)用集中的收集系統(tǒng)發(fā)電。⑵采用多方向控制，更大程度的提高了收集率。⑶安裝在相對(duì)復(fù)雜惡劣的環(huán)境中。（五）主要技術(shù)指標(biāo)：⑴葉片直徑，760mm。⑵葉片數(shù)目，三片。⑶葉片材料，高強(qiáng)度低密度的復(fù)合材料。⑷葉片利用系數(shù)為⑹停機(jī)風(fēng)速,15-35m/s。⑺輸出功率，4-7W。⑻直流發(fā)電機(jī)。⑼塔架高度，可協(xié)調(diào)高度。四技術(shù)關(guān)鍵的說明（一）汽車外流場(chǎng)數(shù)值仿真的研究1基本方程和紊流模型13計(jì)算實(shí)例及與試驗(yàn)結(jié)果24結(jié)論3如圖3所示，由穩(wěn)壓管VZ1、晶體管VT1、電阻R1、電容C2構(gòu)成的晶體管電流源提供恒定電流，取穩(wěn)壓管電壓為5V，R1為30Ω，此時(shí)IC≈1OOmA，作為電路的充電電流。4壓電陶瓷片B與晶體三極管VT1，電阻R1，和電阻R2等組成了聲控脈沖觸發(fā)電路，時(shí)基集成電路IC與電阻R3，電容器C等組成了典型單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，晶體三極管VT2，VT3和電阻R4，R5等組成了LED燈H的功率驅(qū)動(dòng)放大電路。由于晶體三極管VT1的偏流電阻R1VT1趨于截止?fàn)顟B(tài)，其集電極輸出電壓高于1/3VDD=1.5V,與之相連的時(shí)基集成電路IC的低電位觸發(fā)端2腳處于高電平，單穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)。電容器Ｃ兩端通過IC的7，1腳被IC內(nèi)部導(dǎo)通的三極管短路，IC的3腳輸出低電平，VT2，VT3均無偏流而截止，LED燈H不發(fā)光。當(dāng)在有效距離范圍內(nèi)拍一下手掌時(shí)，突發(fā)的聲波被壓電陶瓷片B接收，VT1時(shí)基集成電路IC的2腳獲得瞬間低于1/3VDD=1.5V的低電平觸發(fā)信號(hào),使IC組成的單穩(wěn)態(tài)電路受觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)(即延時(shí)狀態(tài)),IC的3腳輸出高電平,VT2獲得適合的偏流而導(dǎo)通,VT3進(jìn)入完全飽和導(dǎo)通狀態(tài),LED燈發(fā)出亮光，隨著IC的3內(nèi)部導(dǎo)通的三極管截止，解除對(duì)電容器C的短路，電池GB通過電阻R3向電容器C開始充電，當(dāng)C兩端的充電電壓（即IC的高電位觸發(fā)端6腳電位）達(dá)到2/3VDD=3V時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，IC內(nèi)部三極管重新導(dǎo)通過IC的的3腳重新輸出低電平，導(dǎo)通到燈每次延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間器CR3和C延時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間約為1min。3元器件選擇IC選用靜態(tài)功耗很小NE555均選用允許最大電流ICM=0.1A，集電極最大允許功耗PCM=310mW）或3DG8型硅NPN小VT1選用3CG23型硅PNP中功率晶體三極管,電流放大系數(shù)β>50。R1-R5均選用RTX-1/8W用漏電很小的優(yōu)質(zhì)CD11-10V型電解電容器。B用φ27mm壓電陶瓷片。R2阻值選擇10K。由于采用了諧振頻率較高（約4K左右）的壓電陶瓷片B作為聲波傳感性能。當(dāng)然，將電路聲控靈敏度調(diào)得比較高時(shí)，防誤觸發(fā)能力就會(huì)相應(yīng)降低。由于整個(gè)電路平時(shí)靜態(tài)耗電很小，實(shí)測(cè)靜態(tài)總電流小于130μA，故電路末設(shè)置電源開關(guān)。4電源短路保護(hù)接通直流電源V發(fā)光二極管發(fā)綠光。指示直流電源正常。電源短路保護(hù)功cc能：按下輕觸開關(guān)K三極管BGI基極經(jīng)限流電阻R得到高電平，BG1飽和導(dǎo)通，12繼電器JJ通，整個(gè)電路正常工作。5圖8葉片設(shè)計(jì)基本步驟3．3葉片重要參數(shù)的選取6考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用的是單列深溝球軸承。軸Ⅰ30207兩個(gè)，軸Ⅱ30207兩個(gè)，(GB/T297-1994)r2FF2在水平面內(nèi)軸承所受得載荷所以軸承所受得總載荷rV12222r1r2rV由于基本只受軸向載荷，所以當(dāng)量動(dòng)載荷：Pf1.21578.910Npra74.已知預(yù)期得壽命10年，兩班制L281036558400h10h基本額定動(dòng)載荷60CP3C54.23h106106rr所以軸承30207安全，合格4.已知預(yù)期得壽命10年，兩班制L281036558400h10h基本額定動(dòng)載荷60CP326.07C63.0'3h106106rr所以軸承30208安全，合格。中間軸上軸承得校核，具體方法同上，步驟略，校核結(jié)果軸承30207安全，合格。（三）齒輪設(shè)計(jì)d1.試算小齒輪分度圓直徑，代入[]中較小的值。tH1uZd()21E3u[]1tdH2.計(jì)算圓周速度v。dn39.563960v1.988mst1601000601000計(jì)算齒寬bd1bdt計(jì)算齒寬與齒高之比b/hdzt39.563mmm1.884mm21t模數(shù)齒高1mh2.25tb39.5639.331h4.243.計(jì)算載荷系數(shù)K8v1.988ms、由圖10-8K查表10-2得使用系數(shù)=1.0;根據(jù)AK1.10KKK110-2查的使用系數(shù)F1得動(dòng)載系數(shù)V直齒輪A查表10-4用插值法得7KKK由b/h=9.331由圖10-13得故載荷系數(shù)FKKKKK11.101AVd4.校正分度圓直徑1ddk/K39.563/mmmm33由《機(jī)械設(shè)計(jì)》1tt5.計(jì)算齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸1.計(jì)算模數(shù)mmd/z43.325/1112.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，公式為2KTYYm1FaSa3dz211F1>.確定公式內(nèi)的各參數(shù)值10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限580；Flim1大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限380；Flim2K0.88K0.922.由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)3.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力；，F(xiàn)N12Y2.0取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù),得KY]5000.88/1.4314.29MPaFN11F1SKY]380/1.4MPa22F2S4.計(jì)算載荷系數(shù)K9KKFKKK11.101AVFYFa1Y2YY5.查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、Sa12Y2.76Y2.18Y1.56Y1.79由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表查得Fa1；Fa2；Sa1；Sa2YYFaSa[]6.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較；FYY0.013699Fa1Sa1[]F1YY0.015753Fa2Sa2[]F2可以看出大齒輪大。7.設(shè)計(jì)計(jì)算21.7472.381104m0.016337mm1.358mm312121m大于由齒根彎曲疲勞1強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能m積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.358并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=2mm接觸1強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=43.668mm，算出小齒輪齒數(shù)1d43.325z221m211ziz22z大齒輪取221這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。2.幾何尺寸設(shè)計(jì)d1.計(jì)算分圓周直徑、d12dzm22211110dzm22212.計(jì)算中心距dda(44/2125mm2123.計(jì)算齒輪寬度bd1d1BB取，。21（四）軸設(shè)計(jì)1.初選軸的最小直徑選取軸的材料為45號(hào)鋼，熱處理為正火回火。<取C=110，[г]=30~40>PndC114.72mm31軸，考慮到聯(lián)軸器、鍵槽的影響，取d1=30PndC224.31mm32軸d2=223軸錯(cuò)誤!未找到引用源。,取d3=422.初選軸承1軸選軸承為302072軸選軸承為302073軸選軸承為30208各軸承參數(shù)見下表：軸承代號(hào)基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定/kNDBdaDa動(dòng)載荷Cr靜載荷Cor3020730208357217426254.2408018476963.063.574.0（五）箱體設(shè)計(jì)參數(shù)888軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1M120.75df11連接螺栓的間距160圖9不對(duì)稱梯形齒棘輪齒形：參見圖1，其齒形生成過程如下：先以dd為直a,f12(圖10三角形棘齒的齒高七當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類課題研究水平概述?；陌l(fā)展態(tài)勢(shì)，據(jù)GWEC預(yù)測(cè)，未來五年，全球風(fēng)電仍將保持20％以上增長(zhǎng)速度，到2012年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到2.4億kW，年發(fā)電5000億kWh，風(fēng)電約占全球電力供應(yīng)的3％。國(guó)外風(fēng)電技術(shù)發(fā)展迅速，水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)成為主流，占到95﹪以上的2000年的500～1000kW增加到2007年的技術(shù)和裝備的逐漸成熟，海上風(fēng)電開發(fā)將是未來發(fā)展的一個(gè)重要方向，MW級(jí)海電產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.5MW陽工業(yè)大學(xué)1MW2MW直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)1.5MW變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的研究相對(duì)國(guó)外還比較薄弱。仍然存在以下問題：（1）