工程应用软件UG课程设计-太阳能风能路灯的设计及应用.doc

上海交通大学工程应用软件UG课程设计报告 课题名称：太阳能风能路灯的设计及应用 所在学院： 船舶海洋与建筑工程学院 学生姓名： 班 级： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2011年6月19日星期日 联系电话： 目录一、概 述 -3 1.1 灵感来源 -31.2 太阳能简介 -41.3 风能简介 -4二、设计正文 -52.1 设计目的 -52.2 部件设计 -5 2.2.1 底座的设计步骤 -5 2.2.2 灯杆的设计步骤 -5 2.2.3 太阳能伏安组件的设计步骤-6 2.2.4 风能收集风扇的设计步骤-6 2.2.5 灯的设计步骤-8 2.2.6 连杆的设计步骤 -8 2.3 部件装配 -10 2.3.1 装配步骤说明 -10 2.3.2 装配中遇到的问题及解决方法 -10三、应用说明 -11四、总结感悟 -11五、参考文献 -11一、概 述1.1灵感来源前不久，越南在我国南海进行军演，使得我国周边局势更加紧张。我觉得越南这样做不过想要扩大自己的领土，越南大概垂涎南海底下丰厚的油气很久了吧。的确在当今能源紧张的社会，掌握了大量能源资源的国家必定会占优势，于是我突然想到我国960万平方千米的土地，太阳能风能这类新能源一定最丰富了，如果好好利用，一定能减缓能源不足。于是我想到了一项太阳能风能最简单的利用途径路灯。下图是设计最终结果： 风扇收集风能，太阳能电池板和灯盖上面覆盖伏安电池组件，收集太阳能。其中一些力学道理，即如何控制重心在中间线，如何控制风扇转动时的稳定性这里不再说明。另外，电学负责的电路设计和能源动力学负责的发电机等内部设计这里也不再说明。1.2太阳能简介太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，一般用作发电。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能优点：它既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 存在问题：太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变。太阳能路灯：具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点；又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明问题。1.3风能简介风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产生电力。风能优点：能量丰富、广泛分布、洁净环保、缓和温室效应。风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 限制及弊端：1)风速不稳定,产生的能量大小不稳定 2)风能利用受地理位置限制严重 3)风能的转换效率 4)风能是新型能源,相应的使用设备也不是很成熟二、设计正文2.1 设计目的 顾名思义，设计太阳能风能路灯的目的就是利用这两种清洁能源发电照明。2.2 部件设计2.2.1 底座的设计步骤 1，进入UG，新建文件，起始，建模，利用特征里面的圆柱，选择类型为“轴、直径和高度”，轴为默认轴，画一个直径为35（单位默认为毫米，下面描述中均省略），高为2 的扁圆柱。 2，继续利用圆柱特征，画上面的圆柱，直径为22，高40。 3，再利用一次圆柱特征，画一个高40，直径20的圆柱，并在布尔选项中选“求差”。 4，整体求和，利用边倒圆选择下面交界处的圆，倒圆角半径为2。2.2.2 灯杆的设计步骤 1，起始，建模。同样利用圆柱特征画一个直径20 高50的圆柱。 2，点选圆柱特征，点选指定矢量下面的反向，画一个直径15高300的长圆柱。 3，移动坐标系原点到长圆柱上方的圆的圆心。 4，继续使用圆柱特征，选择正确的矢量方向，画一个直径为6高为20的圆柱，并和长圆柱布尔求差。 5，同理再使用圆柱特征，选择和4一样的矢量方向，在指定点里面点开点构造器输入点（0,0,20），画直径20高30的圆柱，和长圆柱求和。 6，使用圆柱特征，选择Y矢量方向，指定点里用点构造器输入点（0,0,35），画一个直径15高20的圆柱并求和。 7，再次使用圆柱特征，选择Y矢量，指定点用点构造器输入（0,13,35），画一个直径为10高20的圆柱和6中所画圆柱求差。（用打孔操作同样可以做。） 8，另一边同理可以用两次圆柱操作，矢量方向均为-Y方向指定点为（0,0,35）做直径15高30圆柱求和，指定点定为（0,-13,35）作直径8.8高20圆柱求差。2.2.3 太阳能伏安组件的设计步骤 1，起始建模，利用长方体特征画一个长72宽40高3的长方体。 2，创建草图，选择长宽组成的表面为草图面。画出如图所示草图，内矩形与外矩形间距为3，两内矩形等大，间距6。 完成草图，拉伸2.5。 3，创建草图，选择上面为草图面，如右图，画两条直线。完成草图。创建基准平面，选择类型为成一角度，选择上面那个平面，选择短线为对象，角度为30度。 4，创建草图，选择基准面为草图面，以两条直线交点为圆心画一个直径为6的圆。完成草图。选择圆，默认矢量方向，拉伸，从-2到35。 5，最后得到的部件如右图所示。2.2.4 风能收集风扇的设计步骤 1，起始建模，选择圆柱特征，“轴、直径和高度”类型，默认起始点为圆点和Z轴拉伸方向，做出直径13.2高11的圆柱。 2，选择直线工具，设置直线起点（0,1.1,1），终点为（47,-1.1,1）,如右图。3，继续添加直线，起点（1.1,0,10）终点（-1.1,-47,10）。4，使用直线连接前面画的两条直线，结果如右图，形成封闭线框。5，执行“插入”“网格曲面”“艺术曲面”，按照提示步骤选择原始曲线和引导线，确定，创建曲面。6，选择加厚特征工具，选择曲面，偏置1为1.5，2为0。效果图如右图。7，编辑变换选择实体圆形阵列修改其他参数，修改角度增量为90度。复制3遍。将5个实体求和。结果如右图所示。8，创建草图，选择圆柱体端面为草图平面，圆柱体圆心为圆心，绘制一个半径为62的圆。完成草图。拉伸，设置布尔运算为求交，拉伸高度为16。结果如右图所示。9，选择边倒圆工具，对扇叶边缘倒半径为6.6的圆。10，选择球工具，采用“选择弧”方式，在圆柱体顶端创建球。效果如右图。11，选择圆柱，在圆柱另一端创建一个直径为8.8，高度为4.4的圆柱，效果如下图。2.2.5 灯的设计步骤1，起始建模，创建草图，默认草图平面，插入一条曲线。2，完成草图，插入一直线，以曲线端点为起点，矢量方向为草图的法线方向，即Z轴，距离为60。3，利用扫掠操作，选择直线为截面线曲线为引导线。效果如右图所示。4，选择加厚操作， 偏置1设置为5。5，移动坐标系原点到直线中点，然后以X，Y平面建立基准平面。6，创建草图，以基准平面为草图平面，在合适位置画一个直径20的圆。7，完成草图，拉伸圆，-20到50。8，选择打孔操作，在圆柱下面打一个直径15，深度10，顶锥角0度的孔。孔轴心和圆柱轴心重合。2.2.6 连杆的设计步骤连杆一：1， 起始建模，用两次圆柱特征操作。小圆柱4.4高13，大圆柱直径8.8高30。两者求和。连杆二：1， 创建草图，绘制曲线，如右图，圆角半径为5。2， 移动坐标系到直线端点，用圆柱特征，做直径15高10的圆柱，如右图。3， 以圆柱一端面为草图面，画一个同心圆，直径20。4， 完成草图，用扫掠操作，点选圆为截面线，1所画曲线为引导线。扫掠所得结果如下图所示。5, 在另一端面上用圆柱操作，画一直径为10高为10的圆柱。结果如右图所示。2.3 部件装配 2.3.1 装配步骤说明 打开UG，新建文件，起始-装配，打开一个部件，加入另一组件，选择配对的方式装配。装配从下往上，底座灯杆连杆风扇灯太阳能板。具体过程省略。 2.3.2 装配中遇到的问题及解决方法 这里要提的一个问题是，我在装配的时候发现装上去的不是自己想要的角度。咨询了机动的同学之后，解决办法是，选择重定位组件，选择部件，选择合适的点和矢量之后，绕点旋转一定角度就可以达到我所要的效果了。 组装最后的结果就是如下所示。立体图：三视图：三、应用说明 需要说明的是，这种