（图纸+论文）小型风力发电机总体结构的设计（全套完整）

欧盟国要在年达到本国总发电量的左右，丹麦甚至计划年要达到。

中国是个风力资源丰富的国家，风力发电潜力巨大。

据年统计，风力风电累计装机.万，仅占全国电网发电总装机的.，相对于可开发风能资源的开发率仅为.。

中国第座风力发电场于年在山东荣成落成，总装机较小，为在当前以石化能源为主体的能源结构中，煤炭占.，石油占.，天然气占，其余为水电等其它资源。

在电力的能源消费中，也是以煤炭为主，燃煤发电量占总发电量的。

但是，能为人类所用的石化资源是有限的，据第二届环太平洋煤炭会议资料介绍，按目前的技术水平和采掘速度计算，全球煤炭资源还可开采年。

此外，石油探明储量预测仅能开采年，天然气约能开采年。

随着人口的增长和经济的发展，能源供需矛盾加剧，如果不趁早调整以石化能源为主体的能源结构，势必形成对数亿年来地球积累的生物石化遗产更大规模的挖掘消耗，由此将导致有限的石化能源趋于枯竭，人类生态环境质量下降的恶性循环，不利于经济能源环境的协调发展。

电力部己制定“大力发展水电，继续发展火电，适当发展核电，积极发展新能源发电”的基本原则，把风力发电作为优化我国电力工业结构跨世纪的战略发展目标。

八届人大四次会议批准的我国经济和社会发展“九五”计划和年远景目标纲要中提出“积极发展风能海阳能地热能等新能源发电”的指导方针，为我国发展多能互补的能源结构新格局起到了指导和促进作用。

风能是对人类生存环境影响最小的能源。

除此之外，风能资源非常丰富，取之不尽，用之不竭。

据统计，太阳向地球辐射的巨大能量中，约有转化为风能。

这些能量相当于全球每年消耗的煤石油等化石燃料能量的总和，可见风能的潜力是非常大的。

随着风力发电技术日趋成熟，风力发电规模也不断扩大，美国加州由数家风能公司提供给电网的电量，足以供应旧金山这样的大城市的居民需求。

我国风电事业近年来发展较快，已有万台微型风力发电机用于边远山区牧区海岛，初步解决了地处边远，居住分散，电网难以到达地区的居民用电问题。

同时也遏制了微型汽油发电机的发展，在节约石化燃料的同时，避免了各种有害气体的排放。

国家“九五”新能源发展计划提出，“九五”期间全国风力发电的总装机容燕山大学工学硕士学位论文量要突破万千瓦。

为此，国家从宏观规划角度出发，制定了“乘风计划”，面向国内外市场发展风力发电。

“乘风计划”不仅会大大促进我国风电事业的发展，而且对减排有害污染物，促进环境的改善有着重要意义。

风力发电近几年发展如此之快，是因为它有许多优点设备简单，投资少，成本低，风力发电机的整个设备成本不足功率相当的火力发电，水力发电和核电站成本的，在二三年内就可以收回全产投资节省燃料和运输费用。

在风力资源丰富的地区近几年来己建立处规模不等的大中型风电场，至年共安装以上机组台，总装机容量为。

预测到年，需要小型风电机以下万台大中型风电机组以上台风力提水机组台。

行业存在的主要问题有产品品种不全目前虽然我国己能大批量生产小型风电机组，年并出口印尼及小型风电机各台，价值余万元，但还停留在研究开发的风电机阶段。

国外现在已做到机组商品化，正在准备批量生产机组。

科研生产能力薄弱风力机械行业归口于畜牧机械，稍具规模的企业只有内蒙商都牧机厂和内蒙动力机厂，缺少先进设备，影响产品质量和经济效益的提高。

随着风电事业的发展，已有不少实力雄厚的单位加入，并取得初步成果。

例如风电机组的研制由浙江机电研究院杭州发电设备厂上海玻璃钢研究所中国空气动力研究中心同济大学清华大学等个单位联合承担。

样机于年月在浙江苍南风电场完成小时运行考核，年月日通过国家科委的鉴定，不久将实施中试生产。

又如第拖拉机工程机械集团分厂承担了风电机组的研制及组装任务，保定厂协作生产叶片，该项目属于拖与德国胡苏姆造船厂合作生产协议，总框架为台，首批台得到了德国政府补贴，年月台电风机己在内蒙锡林浩特风电场并网发电。

再如年月日北京万电公司隶属于中国运载火箭技术研究院与奥地利比尔公司签订引进风力发电技术，专门从事以上风电机的生产。

年月还签订项合同，内容为由新疆电力局与丹麦维斯塔思公司，内蒙古电管局浙江省电力局与丹麦麦康公司合作，除引进台风电机之外，还将在国内组装生产风电机组。

今后风力发电机发展趋势如何是增加风轮的直径和塔架的高度，向超大型风力发电机发展，目前世界上最大的风力发电机建立在美国北卡罗来纳州的兰岭山上，发电功率是两千瓦，年发电量是万度，相当吨煤发出的电量另方面是向新型立体式风力发电机发展。

立体式风力发电机即风力发电机的轴和风的方向垂直。

它克服了般风力发电机叶片需要不断增长和提高塔架以及在材料和加工工艺等方面的困难。

这样来自任何方向的风都可以充分利用，提高了风能利用率。

又可以降低高大的支撑铁塔，结果造价低，重量也轻了许多。

.研究风力发电机的目的和意义中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，能源利用以煤炭为主。

为了更充分地利用风力资源，瑞典成立了包括系列电力供应公司的专门财团，目标是在近几年内使风力发电量增加倍。

瑞典由于场地问题，致力于海洋风力发电。

由于建设费和与输电的连接费用高，所以规模有大型化的倾向。

国内风力发电机的研制情况.我国风力发电概况中国利用风能己有悠久的历史，古代甲骨文字中就有“帆”字存在，年前东汉刘熙著作里有“随风张慢曰帆”的叙述，说明我国是利用风能最早的国家之。

年明崇帧十年天工开物书里有“扬郡以风帆数页，侯风转车，风息则止”的记载，表明在明代以前，我国劳动人民就会制作将线运动转变为风轮旋转运动的风车，在风能利用上前进了大步。

我国东南沿海向来有风力提水的使用习惯，江苏省年曾有多达余万台提水风车，后来大部分风车被柴油电力所取代，但部分地区直使用风力提水。

年代中期曾研制小型现代化风力提水装置，年代后期开始研究小型风力发电机组，但限于当时技术经济条件，小型机组在试验中受挫而停顿。

至年代，先后试制了千瓦样机，其中千瓦机组于年月安装在浙江省绍兴县雄鹅峰上，年月迁装到底泅县菜园镇运转发电，直运行到年月。

年将研制风电设备列为国家重点科研项目后，进展加快，先后研制生产了微型和千瓦风电机组，其中以户用微型机组技术最为成熟，己有和瓦微型机组系列定型和批量生产，产品质量良好，不但可满足国内需要，还远销国外。

年底，全国安装微型机组台，约计.万千瓦，还有独立供电机组，已有.和千瓦机组，以销定产小批量生产。

在网外无电地区，推广微型小型风电机组，是解决无电农牧民用电的有效途径，有其独特的优越性，也是中国发展微型小型风电机组的特色。

在网外地区利用风柴蓄联合发电系统，能获得稳定的电力，又有明显的节油效果，发展该系统，将促进风力从为生活服务转向为生产提供电力，从而跨上个新水平。

风光互补发电系统，能有效地利用自然资源。

在我国很多地区，冬半年风大，太阳辐射强度小夏半年风小，太阳辐射强度大，两种能源的分布季节正好相反，互补利用可满足用户用电需求。

在国际上，年代中期，商品机组以千瓦为主，山东荣成进口千瓦机组，年并网发电，新疆达阪城和广东南澳进口千瓦千瓦和千瓦机组计台，装机容量千瓦，均于年并网发电。

年代初期国外商品机组单机容量千瓦，年我国进口风电机组以千瓦机组为主，年建成个风电场，装机合计千瓦。

小型，风力发电机，总体，整体，结构，设计，毕业设计，全套，图纸摘要基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力机的特性作了简要的介绍，且对风力机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。

在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。

首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。

本课题设计的是种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮立柱横梁变速机构离合装置和发电机组成。

这种发电机有体积小噪音小使用寿命长价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明灯泡，节能灯家用电器电视机收音机电风扇洗衣机电冰箱。

其次，在老师的帮助下对这种小型风力发电机的机构有了进步的明确。

通过查阅资料，使得该小型风力发电机的设计更具有实用性。

关键词风力发电小型风力发电机小型垂直轴风力发电机目录前言第章概述.风力发电机概况.风力发电机的研究现状国外风力发电机的研制情况国内风力发电机的研制情况.我国风力发电概况.研究风力发电机的目的和意义.我国的风能资源及其分布第二章风力机理论.基本公式风能利用系数风压强阻力式风力机的最大效率.工作风速与输出功率风力发电机的输出效率工作风速与输出功率启动风速和额定风速的选定.起动风速.额定风速.风力机的工作风速输出功率与风能的关系.风能利用与气象风的观测对风能利用的意义风能利用中需要的气象调查.风的观测第三章风力发电机方案和结构设计.小型垂直式风力发电机方案设计.风轮的结构设计风轮设计风轮桨叶的结构设计第四章行星齿轮加速器设计计算.设计要求.选加速器类型.确定行星轮数和齿数.压力角的选择.齿宽系数的选择.模数选择.预设啮合角.太阳轮与行星轮之间的传动计算.行星轮与内齿轮之间的传动计算.行星排各零件转速及扭矩的计算.行星排上各零件受力分析及计算.行星齿轮传动的强度校核计算弯曲疲劳强度校核接触疲劳强度校核第五章电磁离合器设计计算.选型.牙嵌式电磁离合器的动作特性.离合器的计算转矩.离合器的外径.离合器牙间的压紧力.线圈槽高度.磁轭底部厚度.衔铁厚度第六章结束语致谢参考文献前言自然界的风是可以利用的资源，然而，我们现在还没有很好的对它进行开发。

这就向我们提出了个课题我们如何开发利用风能自然风的速度和方向是随机变化的，能具有不确定特点，如何是风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的个重要课题。

迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。

由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力谐波，并使功率因素恶化。

因此，为了满足在变速控制过程中良好的动态特性，并使发电机想电网提供高品质的电能，发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能，在发电机和电网上产生尽可能低的谐波电波二，具有单位功率因素或可控的功率因素三，使发电机输出电压适应电网电压的变化四，向电网输出稳定的功率五，发电机磁转矩可控。

此外，当电网中并入的风力点亮达到定程度，会引起电压不稳定。

特别是电网发生短时故障是，电压突降，风力发电机组就无法向电网输送能量，最终由于保护动作而从电网解列。

在风能占较大比例的电网中，风力发电机组的突然解列，会导致电网的不稳定。

因此，用合理的方法使风力发电机组电功率平稳具有非常重要的意义。

本文通过对风力发电机的总体设计，叶片轮毂机构的设计，水平回转机构的设计，齿轮箱系统的设计，以达到利用风能发电的目的，有效利用风能资源，减少对不可再生资源的消耗，降低对环境的污染。

第章概述.风力发电机概况风能的利用有着悠久的历史。

近年来，资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重视开发和利用可再生且无污染的风能资源。

自年代以来，风能利用的主要趋势是风力发电。

风力发电最初出现在边远地区，应用的方式主要有单独使用小型风力发电机供家庭住宅使用风力发电机与其它电源联用可为海上导航设备和远距离通信设备供电并入地方孤立小电网为乡村供电。

随着现代技术的发展，风力发电迅猛发展。

以机组大型化集中安装和控制为特点的风电场也称风力田风田成为主要的发展方向。

年来，世界上已有近个国家开发建设了风电场是前期总数的倍，风电场总装机容量约万是前期总数的倍。

目前，德国美国丹麦以及亚洲的印度位居风力发电总装机容量前列，且未来计划投资有增无减。

美国能源部预测年风电至少达到国内电力消耗的。

欧盟国要在年达到本国总发电量