擺式波浪發(fā)電裝置設計【10張cad圖紙+文檔全套資料】

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Conversion technology research focused on different forms of conversion means research and application on. ??This paper briefly introduces the background research status of wave energy conversion technology and domestic and international stage, in-depth The principle and characteristics of different forms of wave energy conversion device. On this basis, a set of The new design of wave energy conversion device. By the results of the reference made in laboratory, theory Analysis and Calculation of research methods and computer-aided modeling and simulation analysis, carried out and completed the following specific .Several research work: He proposed a set of new wave energy conversion device of the overall design. Determining the means "Machinery -Hydraulic systems "physical models and" wave energy - mechanical energy - hydraulic energy - mechanical energy - energy "4-level energy conversion path. And considering the practical application when manufacturing, transportation, installation and maintenance.And other factors, the program has been the transformation of engineering feasibility, forming - scheme "sub-module of the total device"form. By studying various proposed ocean wave energy characteristics of foreign energy devices, which change the mechanical structure and working principle, most of the theoretical conversion efficiency changes or preliminary design. Through the use of wave energy technology is relatively new, related equipment optimized design is still relatively small, similar research has been leading the significance of optimizing the device's design. Keywords: Tilting power generation device, gear, wave energy 金陵科技學院學士學位論文 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1課題背景及研究意義 中國政府和人民顯然是其能源安全認識到在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要位置，上世紀70年代的石油危機發(fā)生在世界上。為了解決能源問題，替代，尋求可再生能源已成為全球共識。在此背景下，許多國家，開始海洋能源的研究。地球?qū)嶋H上是水球，地球表面的比例的海洋總面積的70％以上，海洋將節(jié)省大量的能源。海水波浪能，潮汐能，包括潮汐能，海流能，如熱能和鹽度差能，運動過程中產(chǎn)生的可再生能源的多樣性。這些所謂的海洋能統(tǒng)一的能源，在波浪能的最重要的形式。充分利用，目前全球電力需求的最終10％左右，如果它可以提供估計為20000030千瓦，波浪能的：國際能源機構(gòu)，1994年的國家報告在宣布。在中國海洋能源資源非常豐富，開發(fā)利用，十萬千瓦，預計平均功率13000000千瓦近海波浪能的理論。 由于在清潔可再生能源，如早在18世紀一個巨大的波浪能量儲備，人們開始研究它，它是研究，主要集中在本發(fā)明的波浪能轉(zhuǎn)換裝置上這是波能量。世界石油危機后，人們認真地開始考慮波浪能技術(shù)的實際利用，那么，我們漸漸有了利用波能到一些國家。 80年代以來，世界各國，我們正在建設的約20波能量轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)電廠。對于波能量轉(zhuǎn)換裝置，發(fā)達國家，目前主要是小浪航標燈，可用于浮標和其他電源轉(zhuǎn)換裝置。據(jù)不完全統(tǒng)計，圍繞操作，例如成千上萬的波能量轉(zhuǎn)換裝置也是會有的，只有日本擁有超過1500個座位正在使用，中國也就是大約500裝置，諸如，你已經(jīng)經(jīng)受實際操作。目前，波能量轉(zhuǎn)換裝置的成熟，沿波能量轉(zhuǎn)換裝置的浮動研究的基本理論，駐波能量轉(zhuǎn)換裝置，波浪能轉(zhuǎn)換裝置，固定岸，一些如聚波集中在更好的解決方案卡諾儲能波能量轉(zhuǎn)換裝置，傾斜波能量轉(zhuǎn)換裝置。 給出了使用的成本和波能量的技術(shù)，則難以常規(guī)能源，目前并不普遍，而且波能量轉(zhuǎn)換裝置的沖突。然而，一個獨特的優(yōu)勢和島上的活力和上述節(jié)目近海供應能量，今天一些不便英寸的使用常規(guī)能源領域，如波能量，缺乏許多嚴重海島經(jīng)濟的能量的阻礙了發(fā)展和國防建設，因此，很大，但將用于這些領域的波浪能資源開發(fā)，具有重要的現(xiàn)實意義。隨著海洋開發(fā)的進一步發(fā)展，可以方便的能源海上未來海洋工程作業(yè)波的能量，以解決用電問題。目前，它是的主要任務波能源的開發(fā)，以提高顯著盡可能波能量的效率，這取決于技術(shù)在沿海工程領域，以降低工程成本的進展。在逐步為了解決一些關鍵技術(shù)，利用波能，波的能量，它會占據(jù)在能源結(jié)構(gòu)中的重要地位。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 為了研究投資最大的英國，利用波能在世界各地。注重研究的英國將能夠使用浪潮在1980年代初期，但已成為世界的浪潮能源研究中心。 1990年和1994年在英國，蘇格蘭蘭伊萊斯島藍斯普雷建成75 Kirowatto振蕩，分別水柱波浪能電站和300千瓦，以確保土地波浪能電站。此外，英國也都在原型波能發(fā)電機組和導航浮標波能發(fā)電機組，并利用波浪能技術(shù)的工作處于世界領先地位，已經(jīng)商業(yè)化。英國波能的發(fā)展目標是發(fā)電設備20000千瓦能力，創(chuàng)建一個網(wǎng)格系統(tǒng)和地面網(wǎng)絡，目前已完成的研究項目。 1984年和1985年，在挪威卑爾根振蕩水柱波能流建立在一個小島上，它一直在收集兩種不同形式的波浪能電廠海岸。它的容量是當前設置為500千瓦和350千瓦，運行情況良好，取得了良好的經(jīng)濟效益。在商業(yè)和工業(yè)的發(fā)展，沿海開發(fā)和商業(yè)化浪潮挪威能源技術(shù)的方向，我們要進入國際市場，印尼，美國，葡萄牙，挪威等國，相關技術(shù)的進口它已經(jīng)簽署了一份合同。 日本的研究和波浪能開發(fā)使用也很活躍。雙方在該國的研究和開發(fā)機構(gòu)的幾十個工人分工明確，相互合作的，我們做了一系列的重要研究成果。這樣走在波浪能轉(zhuǎn)換技術(shù)世界的實際問題，日本將專注于生產(chǎn)和應用的技術(shù)改造。從80年代中期到現(xiàn)在，日本已經(jīng)從40到125千瓦4土地固定防波堤和波浪能電廠的一個內(nèi)置的單機容量，目前運行情況良好。 自20世紀70年代以來，國內(nèi)科研單位，舉辦了波能量的轉(zhuǎn)換。 1975年，上海這是我們對大海的嘗試的第一次波能量轉(zhuǎn)換裝置，沒有得到科學和商業(yè)的利益。波浪能量轉(zhuǎn)換研究，上海，大連，青島，廣州，南京，在今天已經(jīng)擴展到其他地方，此刻，多家科研機構(gòu)和國家的大學，我們的相關研究。 20世紀下半葉，中國已經(jīng)走上了30千瓦，百千瓦波能量轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)展，電廠已經(jīng)順利完成，它被放置在工作狀態(tài)。 根據(jù)不同的形式的設備的系泊固定的波能量轉(zhuǎn)換裝置，它可分為兩種類型的浮動的。 波能量轉(zhuǎn)換裝置主要鴨波能量轉(zhuǎn)換裝置，和波能量轉(zhuǎn)換裝置筏浮動，浮動的振動波能量轉(zhuǎn)換裝置的典型形式。駐波能量設備的典型的形狀，在主振蕩水柱波能量轉(zhuǎn)換裝置，已經(jīng)傾斜和聚波型波能量轉(zhuǎn)換裝置，該波能量轉(zhuǎn)換裝置。它是根據(jù)每個波能量轉(zhuǎn)換裝置的這些典型的形式引入。 1.2.1 漂浮式波浪能裝置的典型形式 1)鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 英國Salter教授于 1974 年開發(fā)了二維的正弦波轉(zhuǎn)換效率鴨波能量轉(zhuǎn)換裝置，效率近乎90%。如圖所示，入射流體力學1-1的運動可以有效地促進機體鴨，此外，在近靜壓浮體的喙的變化做升降繞軸線運動旋轉(zhuǎn)。由于由運動所產(chǎn)生的兩種類型的壓力是在相同的階段，鴨是，該裝置出通過在變換的同時液壓運動和勢能，然后，它可被轉(zhuǎn)化為電能。 圖 1-1 鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 鴨式設計波能量轉(zhuǎn)換裝置，如果重心位置的設計質(zhì)量鴨可調(diào)中心，以便最大限度地利用波浪能的，可以是自然循環(huán)和波周期相匹配。然而，它可以是系統(tǒng)的非常低的不規(guī)則波效率。其結(jié)果是，理想的操作條件下，它表明該效率鴨，這意味著幾乎90％。鴨翼是波能量轉(zhuǎn)換裝置的一個有效手段，它是但有一個嚴重的缺點：當惡劣的海洋環(huán)境不好，很容易損壞器件的可靠性。所以，它不具有鴨設備被廣泛推進。 2）筏波能量轉(zhuǎn)換裝置 科克雷爾哈倫教授還提出了使用該裝置的一個方法，如筏波能量轉(zhuǎn)換裝置。如圖1-2所示，通過鉸鏈的筏，鉸接到彼此，所述能量轉(zhuǎn)換裝置設置在每個鉸鏈的，輸出機器反復沿著所生成的鉸鏈的旋轉(zhuǎn)引起的筏波從而壓縮液壓活塞的能量。三重筏筏最簡單的波浪能轉(zhuǎn)換器的裝置，例如是理論和實驗研究不是由設備的研究人員進行了廣泛。的系統(tǒng)，以實現(xiàn)最高效率，鴨設備，當它是與輸出波的頻率相一致，就可以操縱的相同的特性的固有頻率。如果除了在筏波裝置運行時，效率，預計將超過100％。這是因為當接近自然頻率是從入射波的頻率之間的相互作用，以及發(fā)生在幾乎聚集效應筏和輻射波事件。 圖 1-2 筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 特別是必要的，更大的表面積筏系統(tǒng)成為波能量密度小的區(qū)域，首先，筏實體過大，是另一方面壞：筏波能量轉(zhuǎn)換裝置，系泊怎么有兩個主要問題，在海洋環(huán)境問題，對于這樣一個大木筏系統(tǒng)，系泊問題是最嚴重的考驗。因此，盡管較高的轉(zhuǎn)換效率筏波能的設備，但它會導致的困難，并為筏系泊費用，過高的顯著減少筏波能量轉(zhuǎn)換裝置的可用性。 3）振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 然后，為了能量轉(zhuǎn)換時，通過在機械或液壓裝置1-3的岸浮子吸收，使用浮子振動波能量轉(zhuǎn)換裝置設置成浮波作為能量吸收機構(gòu)裝置，發(fā)電機你開車。該裝置中，浮子是由變速器的若干部分，和發(fā)電機保護機構(gòu)。但從主點浮動型振動波能量轉(zhuǎn)換裝置是利用運動舉行的功率，這意味著與鴨式轉(zhuǎn)換裝置、筏式轉(zhuǎn)換裝置相類似。 圖 1-3 振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 目前，日本，美國，研究人員已經(jīng)相對發(fā)達的多個議案的浮動基準點的固定或浮動發(fā)電波浪能轉(zhuǎn)換裝置。中國的院院士科學廣州能源研究所已經(jīng)開發(fā)出這種類型的發(fā)電裝置 - 和振動試驗浮動海岸的波浪能轉(zhuǎn)換裝置，已經(jīng)做這類研究轉(zhuǎn)換裝置的物理模型。 1.2.2 固定式波浪能裝置的典型形式 1)振蕩水柱式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 振蕩水柱波能量轉(zhuǎn)換裝置，主要是在前港，氣室，并且渦輪機和發(fā)電機，是由圖1-4中示出的其他部件構(gòu)成。通過海浪的作用，該水柱的氣體室，渦輪成驅(qū)動發(fā)電機的渦輪機的機械能，以通過波能量轉(zhuǎn)換來回振蕩的氣體的壓縮。 這意味著，你可以依靠加強對水上運動的共振波。如果固有頻率和波在向上水柱的作用下波頻率的氣室是類似于水柱，本身，往復運動向下氣體室，在氣體腔室中的水柱由系統(tǒng)的振幅具有固有頻率增加，共振。研究，因為該設備是在綜合效應波波室內(nèi)空氣波和高水柱的行進方向受試者發(fā)現(xiàn)，當在共振狀態(tài)增加，電磁波的背面高度與單元，從而波增加功率的能量轉(zhuǎn)換裝置的減少能量轉(zhuǎn)換效率。 圖 1-4 振蕩水柱式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 該裝置振蕩水柱波浪能轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點如下。即不與波接觸，并與只氣體接觸來回流動的渦輪機的相對較弱的機械零件。以這種方式，波的直接波能量轉(zhuǎn)換裝置的抗天氣的性能，比與低故障率的直接接觸相對較好。該裝置的缺點如下。建設成本昂貴，低轉(zhuǎn)化效率意味著波浪能轉(zhuǎn)化為電能的效率只有10％至30％。。 2)聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置是是一種基于聚合物的波能量轉(zhuǎn)換裝置波理論。正如圖1-5所示，聚波型波能量裝置中，海高波和聚 - 比聚波的信道配置，已經(jīng)從儲構(gòu)成。聚格雷格路2的鋼筋混凝土具有相位在從上槽海高貯存兩種聚乙烯表面波內(nèi)置于延長對數(shù)螺旋的正交平面。由于通道嘎吱嘎吱響波，因此進入聚格雷格的道路，通過水力發(fā)電水平低，水箱中的波上升浪的高度，海水在對水庫頂部鋼筋混凝土高墻，水庫里的水通過一個低水位的水輪發(fā)電機發(fā)電。 圖 1-5 聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 其優(yōu)點是聚波型波能量轉(zhuǎn)換裝置：為不是，因為涉及的運動部件，可靠性高，維護成本低，更穩(wěn)定的輸出的波能量轉(zhuǎn)換，高能量轉(zhuǎn)換效率 - 65％的轉(zhuǎn)換效率有75％之間。該裝置的缺點，廣泛地在實際應用中不容易的，是非常高的海洋地形的要求。 3)擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理是利用裝置的擺式機構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)換成機械能或勢能，從而直接對外做功或轉(zhuǎn)換為電能。如在圖1-6中，該裝置中，三部分擺機構(gòu)示出，它包括開關機構(gòu)和脂肪分布和身體組成。擺機構(gòu)波能量轉(zhuǎn)換過程，實現(xiàn)了機械能，用于實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)換機構(gòu)的機構(gòu)被轉(zhuǎn)換成電能引擎進程，實現(xiàn)動力傳遞機構(gòu)的發(fā)電和配電它是該機制。擺動機構(gòu)，以提高水的功率的能量轉(zhuǎn)換效率，和轉(zhuǎn)換裝置，一個重要的研究和實驗研究，其特征在于研究活動的焦點。 圖 1-6 擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置較其他類型的裝置有許多優(yōu)勢：裝置的成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，能夠較好地適應惡劣的海洋環(huán)境，波浪能轉(zhuǎn)換效率較高。裝置的缺點是：與振蕩水柱式裝置相比，轉(zhuǎn)換效率受擺板后去流段長度的影響較大，較不穩(wěn)定。 1.3 本文主要研究內(nèi)容 在這項研究中，針對擺式波能發(fā)暇裝置的設計開展的設計工作。通過對發(fā)展形勢和波浪能轉(zhuǎn)換技術(shù)的波能量轉(zhuǎn)換裝置，并通過計算機輔助設計和仿真分析，一種新型的波浪能轉(zhuǎn)換裝置的設計和仿真工作完成的原則，進行詳細研究。通過本文的研究主題，實際施工中的應用，研究提供了可以為后續(xù)優(yōu)化和進一步研究提出了非常有價值的材料。 因此，本研究試圖研究以下幾個方面。 我們提出了整體設計的一個新的波浪能轉(zhuǎn)換裝置。此外，定義設備和程序轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)，運輸，安裝，維護和其他因素的應用工程的能量轉(zhuǎn)換路徑的可行性的物理模型，考慮到應用工程的實際時間。 1.4 設計和研究的內(nèi)容和重點 本論文主要研究的是點頭鴨波浪能發(fā)電裝置的波能采集以及能量轉(zhuǎn)化裝置，總體結(jié)構(gòu)的設計，并對零件進行分析驗證。 本文包含： ①波能采集器的設計 ②能量轉(zhuǎn)化裝置，即把擺式往復運動轉(zhuǎn)化為單向旋轉(zhuǎn)運動 ③傳動裝置，把單向旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過加速后傳到發(fā)電機 ④整體框架的設計與固定 ⑤各零部件的受力分析與校核 金陵科技學院學士學位論文 　　　第2章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設計 第2章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設計 2.1 概述 擺式波浪能發(fā)電裝置是三大商業(yè)應用波浪能發(fā)電裝置之一，其主體是隨著波浪擺動的擺體，擺體是擺式裝置的一級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)。在海浪的作用下，它會執(zhí)行一個鐘擺，波浪能轉(zhuǎn)化為動能的鐘擺。通常，相對于擺液壓系統(tǒng)，動能被轉(zhuǎn)換成動能擺液壓系統(tǒng)，以驅(qū)動發(fā)電機。擺動運動是大推力波和適用于低頻率響應，但較高的轉(zhuǎn)換效率進行傾斜裝置，它更難以保持機械，液壓機構(gòu)。另一個優(yōu)點是傾斜裝置中，很容易地可以具有相位控制技術(shù)相結(jié)合，相位控制技術(shù)已經(jīng)大大提高了裝置的效率，它使波浪能裝置的吸收超出波接收波的能量的寬度并。 本課題技術(shù)要求： 在一般情況下，能量轉(zhuǎn)換設備進行交互的直接波被轉(zhuǎn)換成中間介質(zhì)的動能如位能或液壓在罐裝置，或水等待波能量，兩個能量轉(zhuǎn)換，能??量裝置例如水輪機，空氣渦輪機，??例如液壓馬達，該能量從動能轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)，三由發(fā)電機旋轉(zhuǎn)動能的機械能轉(zhuǎn)化成電能的結(jié)果。為了通過完成從波浪能轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)了波浪能，3個能量轉(zhuǎn)換裝置。 研究活動要求： 擺式波浪發(fā)電裝置它的特征，波浪發(fā)電設備包括多個傾斜的車體框??架，單向驅(qū)動單元線，分別有多個驅(qū)動器單元，單向振蕩單元，連接到多個連接的是我們擺動單元的浮動單元，驅(qū)動單元，在一個方向上的多個均勻的速率單元，驅(qū)動軸，其連接至所述傳動裝置和發(fā)電機，其中，所述主體框架包括轉(zhuǎn)向板延伸水的步驟，每個單獨的驅(qū)動單元設置在主體框架，一個輸入齒輪，輸出軸上，其包括耦合到所述驅(qū)動器的輸入軸和組，輸入齒輪，順時針和逆時針的輸出齒輪的齒輪聯(lián)接到通過各自的浮動單位的可旋轉(zhuǎn)輸入齒輪用于驅(qū)動各自振蕩部件，輸出軸齒輪組是在一定方向轉(zhuǎn)動時，浮起擺動單元浮動，波浪的相互作用由于漂移連接包括二，有效的交互式順時針逆時針輸入齒輪和朝向旋轉(zhuǎn)互鎖擺動單元，經(jīng)由連接到每個單元的發(fā)送部的驅(qū)動軸的恒定速度連接到該設備即在輸出軸中的一個統(tǒng)一的速度;以及設置在發(fā)電機主體框架，以產(chǎn)生電能，并且接收移位單元的旋轉(zhuǎn)動能。 2.2 方案設計 為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較桂實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的擺式波浪發(fā)電裝置其具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。 有關本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較桂實施例的詳細說明中將可清楚的呈現(xiàn)。為了方便說明，在以下的實施例中，相同的元件以相同的編號表示。 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明： 如圖2.1 、圖2.2，圖2.3 所示，本發(fā)明擺式波浪發(fā)電裝置200 的第一較桂實施例包含一個主體框架20 、一個單向驅(qū)動單元30 、一個均勻轉(zhuǎn)速單元80 、一個變速單元40 、一個擺動單元50 、一個浮體單元60 ，及一個發(fā)電機70 。 該主體框架20 包括多個相間陽地沿一長方向X 延伸的第一杠條21 、多個相間陽地沿一垂直于該長方向X 的橫方向Y 延伸且連接所述第一杠條21 的第二杠條22 、兩個分別設置于所述第一杠條21 末端的舵板23 ，及一個矗立于所述第一杠條21 間的支撐架24. 圖2.1 是說明該第一較桂實施例中，一個單向驅(qū)動單元、一個均勻轉(zhuǎn)速單元、一個致動擺臂及一個發(fā)電機的連接結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖2.1　發(fā)電機連接結(jié)構(gòu)的立體圖 圖中， 30-單向驅(qū)動單元；31-輸入轉(zhuǎn)軸；32-輸出轉(zhuǎn)軸；33-齒輪傳動組； 40-變速單元；51-致動擺臂；52-左連動臂；53-右連動臂；70-該發(fā)電機；80-均勻轉(zhuǎn)速單元84-輸出齒輪；330-輸入齒輪；331-第一齒輪；332-第二齒輪；333-第三齒輪；334-第四齒輪。 圖2.2 是說明該第一較桂實施例中，該單向驅(qū)動單元、該致動擺臂、一個輸入轉(zhuǎn)軸，及一個輸出轉(zhuǎn)軸的連接結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。 圖2.2　連接結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖 圖中，30-單向驅(qū)動單元；31-輸入轉(zhuǎn)軸；32-輸出轉(zhuǎn)軸；33-齒輪傳動組； 40-變速單元；51-致動擺臂；52-左連動臂；70-該發(fā)電機；80-均勻轉(zhuǎn)速單元；81-接塊；82-第二連接塊；83-彈性元件；84-輸出齒輪；330-輸入齒輪；331-第一齒輪；332-第二齒輪；333-第三齒輪；334-第四齒輪。 圖2.3 是說明該第一較桂實施例的使用情形的示意圖。 圖2.3　使用情形的示意圖 圖中，20-主體框架；20-主體框架；50-擺動單元； 51-致動擺臂；52-左連動臂；53-右連動臂；54-兩個輔助擺臂； 55-擺動桿；61-浮體；70-發(fā)電機；330-輸入齒輪。 2.3 整體方案論證 根據(jù)以往的研究成果可以在波浪能裝置的研究現(xiàn)狀和發(fā)展中找到都不是很成熟，很多缺點，如收縮通道式發(fā)電裝置，轉(zhuǎn)換效率低，并在海邊占用空間大，無沖擊漂浮電力傳輸推廣;岸式波力意味著更高的環(huán)保要求等。該方案采用純吸收機械建設和波浪能，轉(zhuǎn)換效率高，占地面積小，維護方便，便于電力傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換，使高價值的研究。 金陵科技學院學士學位論文 　　第3章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設計 第3章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設計 3.1 漂浮系統(tǒng)的運動計算 設計流程： 根據(jù)一個工作環(huán)境是浮在海面上，鹽水腐蝕性，耐腐蝕性強的塑料材料，韌性好，適合于制造浮動儲存空間。 3.2 主體結(jié)構(gòu)的設計 擺式波浪能發(fā)電裝置主要通過齒輪傳動機構(gòu)來實現(xiàn)發(fā)電的，把擺式的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪傳動，然后傳動到發(fā)電機上面去。 3.3 齒輪傳動設計 應盡量使相嚙合齒輪的齒數(shù)之間沒有公約數(shù)，以便使齒輪在使用過程中各齒之間都能相互嚙合，以加速磨合，模數(shù)。 3.3.1 第一級齒輪傳動設計 a) 選材料、確定初步參數(shù) 1) 選材料 小齒輪：40Cr鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪：45鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS 2) 初選齒數(shù) 小齒輪的齒數(shù)為Z1=20， 則大齒輪的齒數(shù)為Z2=20×2.1=42 3) 齒數(shù)比即為傳動比 4) 選擇尺寬系數(shù)ψd和傳動精度等級情況，參照《機械設計手冊》并根據(jù)以前學過的知識選取 ψd=0.6 小齒輪直徑d1=60mm，則小齒輪的尺寬為b=ψd× d1=0.6×60=20mm 5) 齒輪圓周速度為： 參照《機械設計手冊》選精度等級為9級。 6) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1 7) 確定重合度系數(shù)Zε、Yε：由公式可知重合度為 則由手冊中相應公式可知： 8) 確定載荷系數(shù) KH 、KF 確定使用系數(shù) KA：查閱《機械設計手冊》選取使用系數(shù)為KA=1.85 確定動載系數(shù)Kv：查閱《機械設計手冊》選取動載系數(shù)Kv=1.10 確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa： 則 載荷系數(shù)KH、KF 的確定，由公式可知 b) 齒面疲勞強度計算 1) 確定許用應力[σH] ① 總工作時間th，假設該切斷機的壽命為10年，每年工作300天，每天工作8個小時，則： ② 應力循環(huán)次數(shù) N1、N2 ③ 壽命系數(shù) Zn1、Zn2 ，查閱相關《機械設計手冊》選取Zn1=1.0、Zn2=1.15 ④ 接觸疲勞極限?。害襤lim1=720MPa、σhlim2=580MPa ⑤ 安全系數(shù)?。篠h=1.0 ⑥ 許用應力 [σh1]、[σh2] 2) 彈性系數(shù)ZE 查閱《機械設計手冊》可選取 3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱《機械設計手冊》可選取ZH=2.5 4) 求所需小齒輪直徑d1 與初估大小基本相符。 5）分度圓直徑d1,d2 6）確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=20mm 小齒輪尺寬取 b2=20mm 3.3.2 第二級齒輪傳動設計 a) 選材料、確定初步參數(shù) 1) 選材料 小齒輪：40Cr鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪：45鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS 2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為18，則大齒輪的齒數(shù)為18×2.22=40 3) 齒數(shù)比即為傳動比 4) 選擇尺寬系數(shù)ψd和傳動精度等級情況，參照《機械設計手冊》并根據(jù)以前學過的知識選取 ψd=2/3 初估小齒輪直徑d1=54mm，則小齒輪的尺寬為b=ψd× d1=2/3×39=26mm 齒輪圓周速度為： 參照手冊選精度等級為9級。 5) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1 6) 確定重合度系數(shù)Zε、Yε：由公式可知重合度為 則由手冊中相應公式可知： 7) 確定載荷系數(shù) KH 、KF 確定使用系數(shù) KA：查閱《機械設計手冊》選取使用系數(shù)為KA=1.85 確定動載系數(shù)Kv：查閱《機械設計手冊》選取動載系數(shù)Kv=1.0 確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa： 則 載荷系數(shù)KH、KF 的確定，由公式可知 c) 齒面疲勞強度計算 1) 確定許用應力[σH] ①總工作時間th，假設該彎曲機的壽命為10年，每年工作300天，每天工作8個小時，則： ②應力循環(huán)次數(shù) N1、N2 ③壽命系數(shù) Zn1、Zn2 ，查閱《機械設計手冊》選取Zn1=1.33、Zn2=1.48 ④接觸疲勞極限?。害襤lim1=760MPa、σhlim2=760MPa ⑤安全系數(shù)?。篠h=1 ⑥許用應力 [σh1]、[σh2] 2) 彈性系數(shù)ZE 查閱《機械設計手冊》可選取 3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱《機械設計手冊》可選取ZH=2.5 4) 求所需小齒輪直徑d1 與初估大小基本相符。 5）分度圓直徑d1,d2 6)確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=39×2/3=26mm 小齒輪尺寬取 b2=26mm 3.4 軸的校核 3.4.1 一軸的校核 軸直徑的設計式 取d=30 軸的剛度計算 a) 按當量彎矩法校核 1) 設計軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當量彎矩圖。 圖3.2 軸的受力轉(zhuǎn)矩彎矩圖 2）求作用在軸上的力如表3.1，作圖如圖3.2c 表3.1 作用在軸上的力 垂直面（Fv） 水平面（Fh） 軸承1 F2=12N F4=891N 齒輪 2 =N 軸承3 F1=476N F3=1570N 帶輪4 1056N 3） 求作用在軸上的彎矩如表3.2，作出彎矩圖如圖3.2d、圖3.2e 表3.2 作用在軸上的彎矩 垂直面（Mv） 水平面（Mh） Ⅰ截面 N.mm 合成彎矩 Ⅱ截面 合成彎矩 4）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3.2f 5）作出當量彎矩圖如圖3.2g，并確定可能的危險截面Ⅰ、Ⅱ如圖3.2a。并算出危險截面的彎矩如表3.3。 表3.3截面的彎矩 Ⅰ截面 Ⅱ截面 6）確定許用應力 已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。 7）校核軸徑如表3.4 表3.4 驗算軸徑 Ⅰ截面 Ⅱ截面 結(jié)論：按當量彎矩法校核，軸的強度足夠。 b) 軸的剛度計算 所以軸的剛度足夠 求作用在軸上的力如表3.5，并作圖如圖3-3c 表3.5 作用在軸上的力 垂直面（Fv） 水平面（Fh） 1 F3=1627N F1=8362N =2381N 2 F4=754N F3=12619N 軸 21848N 2）計算出彎矩如表6，并作圖如圖3.3d、圖3.3e 表3.6 軸上的彎矩 垂直面（Mv） 水平面（Mh） Ⅰ截面 N.mm 合成彎矩 Ⅱ截面 合成彎矩 3）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3.2f 4）作出當量彎矩圖如圖3.2g，并確定可能的危險截面Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的彎矩 如表3.7 表3.7危險截面的彎矩 Ⅰ截面 Ⅱ截面 6）確定許用應力 已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa 7）校核軸徑如表3.8 表3.8 校核軸徑 Ⅰ截面 Ⅱ截面 結(jié)論：按當量彎矩法校核，軸的強度足夠。 b) 軸的剛度計算 所以軸的剛度足夠 附：軸二與軸三的校核與軸一相同。取軸二的直徑為35，軸三的直徑為30. 經(jīng)檢驗，合格。 3.5 鍵的校核 平鍵的強度校核. a) 鍵的選擇 鍵的類型應根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求和工作狀況來選擇。選擇時應考慮傳遞轉(zhuǎn)拒的大小，聯(lián)接的對中性要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動及滑動距離長短，以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬b 鍵高h)與長度L。鍵的橫截面尺寸b×h 依軸的直徑d由標準中選取。鍵的長度L一般可按輪轂的長度選定，即鍵長略短于輪轂長度，并應符合標準規(guī)定的長度系列。 故根據(jù)以上所提出的以及該機工作時的要求，故選用A型普通平鍵。 由《機械設計手冊》查得： 鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長 L=30mm b) 驗算擠壓強度. 平鍵聯(lián)接的失效形式有：對普通平鍵聯(lián)接而言，其失效形式為鍵，軸，輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。 工程設計中，假定壓力沿鍵長和鍵高均勻分布，可按平均擠壓應力進行擠壓強度或耐磨性的條件計算，即： 靜聯(lián)接 式中 ———— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 ———— 軸的直徑 ———— 鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取 ———— 鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵 ———— 許用擠壓應力) 鍵的工作長度 擠壓面高度 轉(zhuǎn)矩 許用擠壓應力，查《機械設計手冊》表， 則 擠壓應力 所以 此鍵是安全的。 附：鍵的材料：因為壓潰和磨損是鍵聯(lián)接的主要失效形式，所以鍵的材料要求有足夠的硬度。國家標準規(guī)定，鍵用抗拉強度不低于的鋼制造，如 45鋼 Q275 等。 3.6 軸承的校核 滾動軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標準件。滾動軸承的類型、尺寸和公差等級均已制訂有國家標準，在機械設計中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級等，并進行軸承的組合結(jié)構(gòu)設計。 試選10000K軸承，查《機械設計手冊》GB281-1994，查得10000K軸承的性能參數(shù)為： C=14617N Co=162850N (脂潤滑) 3.6.2壽命計算 a) 計算軸承內(nèi)部軸向力. 查表得10000K軸承的內(nèi)部軸向力 則： b) 計算外加軸向載荷 c) 計算軸承的軸向載荷 因為 故 軸承1 軸承2 d) 當量動載荷計算 由式 查表得： 的界限值 查表知 故 故 則： 式中. (輕度沖擊的運轉(zhuǎn)) 由于 ，且軸承1、2采用型號、尺寸相同的軸承，故只對軸承2進行壽命計算。 e) 計算軸承壽命 f) 極限轉(zhuǎn)速計算 由式 查得：載荷系數(shù) 載荷分布系數(shù) 故 計算結(jié)果表明，選用的10000K型圓柱孔調(diào)心軸承能滿足要求。 金陵科技學院學士學位論文 　　　　　　　　　　　　　　　　　總結(jié) 總 結(jié) 經(jīng)過大學的四年學習，我們學習了大學的全部基礎課程和專業(yè)課程，在此基礎上，我們已經(jīng)穿插的進行了許多次的課程設計——減速箱設計、金工制圖課程設計等，還有每個學期不同周期的課程實踐——金工實習，生產(chǎn)工藝實習、畢業(yè)實習等，然而也是這些課程設計和課程實踐使我認識和熟悉本專業(yè)的基礎知識和實踐過程，為我更好的完成畢業(yè)設計打下良好的基礎。這次畢業(yè)設計是對我們大學四年所學知識的綜合運用，也是對我們大學四年所學知識的考核，因此這次在大學結(jié)束時的畢業(yè)設計顯得猶為重要。這也就給我們一次對所有學過的課程的系統(tǒng)和深入理解的機會，也是理論聯(lián)系實際最好的機會，無疑會對我們學習的內(nèi)容的深層次的鞏固，對我們即將走進的工作崗位有很大的益處。 本次畢業(yè)設計是我們走上工作崗位之前最后的一次演練機會，它將為我們今后勝任工作打下良好的基礎，為我們提高自身的設計能力提供了一個難能可貴的平臺。在本次畢業(yè)設計中，我綜合運用了所學的各門基礎課程和專業(yè)課程知識，掌握了機械設計的一般規(guī)律，樹立了正確的設計思想，培養(yǎng)了我們分析和解決問題的能力；學會了獨立搜集各種技術(shù)資料，研究工藝方案的能力，能獨立制定設計方案，正確分析設計中出現(xiàn)的各種矛盾和難題，并提出解決方案；在工藝過程的設計，機床部件的選擇，加工工藝的特點，主軸箱的設計及其特點，以及各種的機床技術(shù)要求等方面，都有了長足的進步。大大培養(yǎng)了我們的機械設計能力；通過畢業(yè)設計，更好地學會了運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術(shù)資料，培養(yǎng)機械設計的基本技能。 在這里最要感謝的是我的指導老師 ，在規(guī)定的時間內(nèi)完成設計任務，同時也學到許多道理。為我更好的走向工作崗位打下基礎。 金陵科技學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1]馮辛安主編.機械制造裝備設計.北京：機械工業(yè)出版社，19991.0 [2]盛伯浩主編.機床的現(xiàn)狀與發(fā)展.北京：機械工業(yè)出版社，2005.1. [3]王愛玲，白恩遠等編著.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：國防工業(yè)出版社，2004.4 [4]關穎主編，數(shù)控車床.沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，2005.1 [5] 盛曉敏，鄧朝暉.先進制造技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002 [6] 謝紅.數(shù)控機床機器人機械系統(tǒng)設計指導[M].上海：同濟大學出版社，2004，8 [7]高葉玲主編.數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)與傳動.北京：國防工業(yè)出版社，1977.7 [8]孫恒，陳作模主編.機械原理.北京：高等教育出版社，2000.8 [9]濮良貴,剛主編.機械設計.北京：高等教育出版社，2004.2 [10]卜云峰主編.械工程及自動化簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001.6 [11]陳遠齡，黎亞元主編.機床電器自動控制.北京：重慶大學出版社，2000.7 [12]賈志新，艾東梅主編.數(shù)控車床的致命性分析[J] 2000.4 81～82 [13]許洪基，雷光主編.現(xiàn)代機械傳動手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.5 [14]卜炎主編.實用軸承設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004.1 [15]章宏甲，黃誼，王積偉主編.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2000.5 [16]成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004.1 [17]王積偉，黃誼等主編.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2000.5 [18]張平格主編.液壓傳動與控制.北京：治金工業(yè)出版社，2004.8 [19]沈興全，吳秀玲主編.液壓傳動與控制.北京：國防工業(yè)出版社，2005.1 [20] 西門子561-802系列產(chǎn)品訂貨樣本.西門子（中國）有限公司，自動化與驅(qū)動集團.2003 [21]關雄飛主編.數(shù)控加工技術(shù)綜合訓練.北京：機械工業(yè)出版社，2006.1 金陵科技學院學士學位論文 　　致謝 致 謝 在這次畢業(yè)設計中得到了很多老師和同學的熱心幫助，在這里我要一一向他們表示感謝。首先我要感謝我們的指導老師李俊武教授。從畢業(yè)設計開始到期末答辯，老師一直嚴格要求我們，為我們安排了合理的作息時間，避免了由于作息時間無序而出現(xiàn)的懶散現(xiàn)象的發(fā)生。為了能使我們按時勝利的完成畢業(yè)設計任務，李俊武教授多次帶領我們小組的同學實地參觀搖臂鉆床，加深了我們對鉆床的理性認識。有的同學設計的課題可查閱的相關資料較少，老師親就親自通過不同途徑為這些同學找到相關的資料，保證了這些同學的進度。正是在老師有效的指導下，使得我們小組每個同學的進度都達到了學院的要求。在學院組織的幾次中期檢查中，我們組的同學沒有一個因為進度跟不上而遭到檢查老師的批評。我很欣賞老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，敬佩他的為人；感謝他對我們的耐心指導。我相信這幾個月來他對我的教誨一定會使我終身受益。 還有很多我無法一一列舉姓名的師長和友人給了我指導和幫助，在此衷心的表示感謝，他們的名字我一直銘記在心！由于我的水平有限，加上時間倉促，設計中的疏漏及錯誤之處再所難免，懇請老師，讀者批評指正，提出寶貴意見。 最后，衷心感謝在百忙之中抽出時間審閱本論文的專家教授。