风电混合动力车风轮力分析

1、目 录第一章 课题分析11.1 课题意义11.1.1多功能风轮车市场前景11.1.2多功能风轮车社会效益分析11.1.3多功能风轮车经济效益分析11.1.4多功能风轮车推广及应用前景21.1.5多功能风轮车风轮部分设计课题意义21.2 课题的设计工作任务要求2第二章 机械方案设计分析42.1 具体设计要求分析：工作载荷、运动参数要求42.2 运动原理与力传递分析4第三章 设计组成要素分析选择63.1 基本组成结构63.2风轮叶片材料的选择9第四章 机械零件设计计算114.1 风轮产生的力矩计算114.1.1 通过考虑对车的驱动来分析转矩114.1.2 为了确定选材类型来分析转矩134.1.3

2、对轴承的寿命进行分析144.2 风轮有限元力分析154.3 对集流板进行有限元分析17第五章 结论18谢 辞20参考文献21大连交通大学2010届本科生毕业设计（论文）第一章 课题分析1.1 课题意义1.1.1多功能风轮车市场前景市场上暂无此类功能的产品。目前已有单一利用太阳能作动力的汽车产品的试验车问世，并且已经进入到市场化，受到广大消费者的关注，引起了许多研究者的兴趣。所以我们相信风电混合动力观光车也同样具有很大的市场前景：例如校园交通车、城市景点观光车、海岛旅游观光车、牧区的牧民放牧时的代步工具等。上述这些地方都可以作为风电混合动力观光车的开发市场。1.1.2多功能风轮车社会效益分析由于

3、本观光车是零排放、无污染，可以减少交通车辆的汽车尾气排放，提高空气质量，减少自然界不可再生能源的消耗量；一种新型结构的观光车，可以吸引满足游客的好奇心理，增加城市旅游的亮点；偏远地区的草原既可以做代步工具，蓄电池积蓄的能量可以满足家庭生活使用：白天利用太阳能、风能发电，晚上利用风能发电，提高自然界能量的利用效率。风电混合动力车可应用于城市风景区的观光车辆、学校大校区学生的校内交通工具、牧区、较平坦的农村作为代步工具。结合能源的应用特点，具有很好的应用前景和社会效益。该成果将转化为生产力，推广应用于有关设计、生产制造、使用单位，实现风电混合动力车的产业化和产品系列化，标准化生产，降低生产成本，形

4、成一批具有自主知识产权和较强市场竞争力的关键零部件与整车骨干企业群；并以点带面，引导市场消费，带动各类资本投入扩大市场规模，推动节能与新能源汽车跨过市场培育期，大规模进入市场，增加市场份额，促进汽车产业结构调整。将会创造巨大的经济效益和社会效益。1.1.3多功能风轮车经济效益分析产品的单位制造成本按照批量生产，初期总体成本价格应在2.5万元。市场无此类产品，国家的产业政策是鼓励利用可再生能源，我们具有独立的知识产权，因此风电混合动力观光车具有独自的合理定价权。如以单一电动观光车相比较，由于增加了风轮传动系统，则成本要高一些。但是在生产使用过程，不需要单独充电，因此使用成本可大为缩小。因此，可以

5、建议市场销售价为5万元左右。单车盈利率：100%。1.1.4多功能风轮车推广及应用前景风电混合动力车可应用于城市风景区的观光车辆、学校大校区学生的校内交通工具、牧区、较平坦的农村作为代步工具。结合能源的应用特点，具有很好的应用前景和社会效益。目前没有此类研究文献报道，成果将转化为生产力，推广应用于有关设计、生产制造、使用单位，实现风电混合动力车的产业化和产品系列化，标准化生产，降低生产成本，形成一批具有自主知识产权和较强市场竞争力的关键零部件与整车骨干企业群；并以点带面，引导市场消费，带动各类资本投入扩大市场规模，推动节能与新能源汽车跨过市场培育期，大规模进入市场，增加市场份额，促进汽车产业结

6、构调整。将会创造巨大的经济效益和社会效益。国家大力推广“节能减排”政策，国内外厂商不断研究有点混合动力的汽车。风电混合动力观光车充分利用可再生的能源作动力，可以减少排放污染，提高空气质量，减少自然界不可再生能源的消耗量。符合产业政策。目前市场存在一种电瓶车，速度较低，使用功能受到充电条件及放电时间限制，当电流较低时，速度下降较快。新型风电混合动力观光车在使用过程依靠运动过程产生的能量、自然界太阳能、风能保持不断补充蓄电池电能的特点，不需要利用电源充电，并可以单独利用风能驱动车辆。因此产品具有独特的优势，市场无此类功能产品与之竞争。目前已有单一利用太阳能作动力的汽车产品的试验车问世，相信风电混合

7、动力观光车具有很大的市场前景：校园交通车、城市景点观光车、海岛旅游观光车、牧区的牧民放牧时的代步工具等。1.1.5多功能风轮车风轮部分设计课题意义 风轮作为该多功能风轮车的主要动力部件，是车体中最主要的部件之一，目前国内以及国际上的大多机械设计比赛都有类似该风轮车的参赛作品，但风轮部分的设计一直以来都是各个参赛队伍难以攻克的课题，而且风轮部分设计的好坏直接关系到整个多功能风轮车的动力性能，更关系到整个多功能风轮车设计方案的可行性，同时，对风轮进行良好的设计与论证也关系到此类产品能否可以大规模投产。1.2 课题的设计工作任务要求设计参数：风力最大12级，风轮直径1米，风轮高度0.3米，支撑轴长度

8、1.6米；设计要求：分析风力驱动结构、支撑结构的设计要求，分析最大风力作用下风轮的受力情况（叶片、支撑轴等）。1、 分析风轮作用原理，设计结构方案；2、 分析工件回转方式，确定支撑结构；3、 画出结构设计装配图（a0图纸一张）；4、 利用有限元技术，分析叶轮、支撑轴受力，确定合理结构参数；5、 外文翻译：结合课题要求，翻译外文资料(1万印刷字符，3000字左右)。6、编写设计说明书（1万字左右）。第二章 机械方案设计分析2.1 具体设计要求分析：工作载荷、运动参数要求（1） 风电混合动力车的设计参数以二人乘用为参考设计，初步设定车辆总载荷600kg, 道路摩擦系数与材料类型有关，一般水泥砼路面

9、在0.40.6，沥青路面在0.40.8左右。考虑实际情况，我选择水泥路面，车轮选择材料为橡胶；车辆外形尺寸：长*宽*高=2.5*1.6*1.7(m)；自重g1=400kg；载重量g2=200公斤；车轮直径600mm；最高车速v=30km/h；材料：高强铝合金；驱动方式：后轮齿轮轮驱动。根据公式可以计算摩擦阻力f=f*g，其中f为摩擦系数，在计算中选择其平均值0.6，所以f=0.36kn，摩擦阻力矩为摩擦阻力与车轮的半径之积。所以摩擦阻力矩为0.36*0.3=0.108kn.m。车辆的摩擦力矩具体计算数据见下表：表2-1 车的摩擦力矩表摩擦系数平均值2人乘车重g（kg）摩擦阻力kn摩擦阻力矩（k

10、n.m)6000.360.1082.2 运动原理与力传递分析 先对集流板的作用进行分析：风力正向吹过风轮时，由于风轮叶片相对于回转轴对称布置，造成风力产生的驱动力矩与阻力矩接近于平衡，影响驱动效应。因此设计集流板引导风力作用在产生有效驱动力矩的叶片处，消除阻力矩，提高风的流动速度，实现增大驱动力矩的目的。所以，如果设计中不加上集流板的话，不仅风能得不到充分的利用，还会对转动轴产生一个较大的弯矩，这样转化为机械能的效率就会大大降低。虽然加上集流板以后，也会产生一定的弯矩，但是效果会明显有所好转。鉴于上面的分析，在设计中我加上了集流板。其作用过程如下所述：风力横向吹过风轮21时，

11、通过集流板23引导风力作用在风轮21叶片上产生驱动力矩，通过风轮轴3、锥齿轮传动18、19输出，增速器14带动发电机17工作产生电能存储；链传动1、9、10带动车辆运动。太阳能电池板1发电存储电能。风力产生的力矩不足以驱动车辆时，采用直流电机驱动。风电混合动力车作为一种新型环保小型车的雏形，涉及风能转化为机械能驱动车辆、机械能转化电能存储、电能转化为机械能驱动车辆的三种能源相互转化模型，以9级以上风的能量可将风能转化为直接驱动力驱动车辆为基本设计要求，车辆运动时产生的气流可以增大风速。当风力9级时，可以采取电动机与风轮转矩合成驱动或电机驱动模式。新型风电混合动力观光车动力原理图第三章 设计组成

12、要素分析选择3.1 基本组成结构本次设计为风电混合动力观光车的风轮部分。（如下图）3-1风轮叶片主要参数表风轮直径d(m)叶片数z(个)叶片弦长s(m)叶片高h(m)风叶有效受风面积(m2)叶轮有效回转半径r（m）1.060.45m0.3m0.130.45设计时考虑到如果叶片靠中心传动轴固定，则叶片将会在受到风力时与中心轴之间产生一定的沿转动方向的剪切力，很容易造成叶片和中心轴的损坏。同时由于叶片较薄，将其固定到传动轴上也有一定难度，也不满足强度要求，因此，在沿叶片高方向的上下两侧分别有一个用来固定叶片的圆形薄板。在上下薄板的中央分别开有直径为40mm的圆形孔（用来穿过以及固定传动轴）。为了能

13、够更好的利用风力资源，提高利用效率，建议在安装风轮的同时安装集流板（如下图）集流板主要用来迫使风从入风口进入，这样既集中了风力，又使风向改变到有利于叶片转动的方向。现做如下假设，设计中先不安装集流板。没有集流板时风叶与风向简化如下：这种情况下会造成两片叶片上产生相反方向转矩的情况，既没有较好的利用风力，又使整个车的动力下降，既造成了资源浪费又没有很好的达到车辆行进的目的。但是在安装集流板后的受力情况就大不一样了，现将风叶与风向简化如下：由于集流板的存在，使通风口处始终保持一个叶片的存在，有效地避免了上述风力作用在不同方向产生相反转矩的情况。另外，风轮叶片的数量也应该适中，不应该过多，也不宜过少

14、。下面先说明风轮个数较少的情况，风叶简图如下：在这种情况下，风轮转动到能收到风力的位置需要一定的时间，由于风叶较少，两个风叶的间隙较大，这样会浪费大量的风能，风轮把风能转化成机械能的效率就大大降低了，起不到原本的设计目的了。相反，如果风轮数量太多，对其进行受力分析。以下是风轮数量较多的情况的简图：这种情况下，即使有集流板，由于风叶过于密集，难免会产生转矩抵消的情况，这样不仅浪费制作风叶的材料和人力，也无法达到提高风能的利用率的效果。另外，由于风叶的角度问题，其受力面积也大大减少，也无法充分利用风能，造成了资源的更大的浪费。以上说明，叶片的数量要适量选择，经过分析，风叶数量在6到12之间的效率是

15、较高的，在该次设计中，我选择了6片扇叶。3.2风轮叶片材料的选择在对叶片的材料进行选择的过程中我先后使用了如下几种叶片设计方案：1、木质叶片选用上好的优质木材加工而成。对木材的要求是：1、木质不软不硬，容易加工；2、木纹整齐无疤痕；3、不易吸水，不易变形。木质材料的机械强度不高，光洁度低，容易吸收水分，容易发生变形，经不起户外恶劣环境的侵袭。因此，桨叶成形后要在上面涂上油漆，加以保护。尽管如此，木质桨叶的使用寿命也远不如其它类型桨叶。它的优点是价格低廉、取材容易，重量轻，使用安全。这种桨叶多用于50w 以下的小型风机上。木质桨叶有两种叶型，一是两叶型，为整体结构，没有单独的叶柄，是用一块等宽的

16、优质木材加工而成，除中间有一个安装孔外，没有任何零部件，因此是各类风机桨叶中结构最简单、价格最便宜的一种。二是三叶型，各桨叶单独制作，各有独立的叶柄与叶片相连接，叶柄的另一端与轮盘相连，组成叶轮。由于其结构与零部件比两叶型复杂，因此容易损坏。木质桨叶的使用寿命一般在1年左右。2、玻璃钢叶片玻璃钢桨叶表面光滑，硬度高，造型容易。因而，在小型风电混合动力观光车组中，玻璃钢桨叶应用得最为广泛。玻璃钢桨叶有两种结构，一是木芯外包玻璃钢桨叶，这种桨叶重量轻、成本低、应用广，但使用寿命较短，一般约为3-5年；二是中空全玻璃钢桨叶，这种桨叶较重，成本也高，但使用寿命较长，约4-6年。全玻璃钢桨叶又分为两种，

17、一种是只有简单的叶柄；另一种是带有离心调速装置的叶柄。3、铁皮叶片铁皮桨叶多用于带离心调速装置的风机上，一般用0.5mm厚的镀锌铁皮制成，中空，一端用金属块封堵，另一端用带有离心调速装置的叶柄根部填充。这种桨叶很重，运行起来很平稳。铁皮桨叶由于惯性大、硬度高、边缘锐利等原因，运行时存在着一定的不安全因素，尤其是在安装、维修时要注意安全。这种桨叶的使用寿命较长，一般可达10年左右。4、 铝合金叶片铝合金桨叶是近几年开始生产使用的新型桨叶。这种桨叶，是用铝合金浇铸而成，实心。它的造型很特别，叶片的前后缘皆呈弧形，上半部向后弯曲似新月状，机械强度很高。将叶片横放在地上，两端各垫一块砖，中间悬空，站上

18、去一个人，叶片不弯不断。它启动风速小，能在微风中发电。它的使用寿命估计可在10年以上，是一种比较有前途的叶种。但这种桨叶的不足之处是运行中存在着不安全因素，前缘锋利，旋转起来具有一定的危险性，在安装、维修和运行时，要倍加小心。综合上述几种材质的叶片分析，在本次设计中选用韧性好，动力性能优越，并且质量相对较轻的铝合金叶片。第四章 机械零件设计计算4.1 风轮产生的力矩计算4.1.1 通过考虑对车的驱动来分析转矩 风力在风轮叶片上产生压强，形成旋转力矩。力矩大小与风级有关。标准风压的计算公式: =0.5rv/g (4.1)在标准状态下(气压为1013 hpa, 温度为15c), 空气重度 r=0.

19、01225 kn/m。纬度为45处的重力加速度g=9.8m/s, 因此有：=v/1600。风力作用在风轮上产生的力矩有一部分损失，所以现在只需要计算有效驱动力矩。有效驱动力矩n的计算公式是： (4.2)它的单位是kn.m。该公式中各个字母的含义如下所示：表示机械效率，一般取值为0.85；a 表示风叶的有效受风面积，单位是：m2 r 表示叶轮的有效回转半径为r，单位是 m；wp表示风压的大小，其单位是：kn/m；i 表示传动比；k1表示集流板系数；k2表示车辆运动时会相对气流产生速度差，起到增大风速的作用。为此引入的相对系数，在该设计中取值为1.2； 风级与风速的关系是：4级风是风速在5.5-7

20、.9m/s之间的风。 8级风是平均风速为17.2-20.7m/s的风。 11级风是风速在28.5-32.6m/s之间的风。其他风级可以根据已给的这些风速用线性插值大概计算一下即可。根据推算出来的风速可以根据公式wp=v/1600可以计算出对应的风压，根据计算得到的不同风级下风速及风压分析见表4-1。表4-1 不同风级下风速及风压分析风级56789101112风压wp(kn/m)0.0540.0940.150.2250.3190.4350.5430.668风速vm/s9.312.315.51922.626.429.532.7有效驱动力矩n（kn.m）0.04823410.08437210.133

21、98380.20132420.28484310.38868410.48532530.59632699由计算结果分析可知，理论上当风级大于7级时, 风轮产生的有效驱动力矩大于车辆摩擦力矩，根据分析结果可知该设计可以实现驱动车辆运动。小风级时，风轮产生的驱动力矩过小，可以采取电机驱动车辆引动；随着车速的提高，气流与车的相对流速增大，风轮产生的驱动力矩增大。单一风力做功驱动车辆运动的速度较低，可以通过控制电磁离合器实现电机与风力能量的合成驱动。当风级较小而车辆以最高速度v=30km/h运行时，相对气流产生风速差为8.333m/s。当风级最大而车辆以最高速度v=30km/h逆风运行时，由于相对速度差原

22、因，作用在风轮上的风压增大，有效驱动力矩计算结果为：（kn/m2） (4.3)0.939394 （kn.m） 为了提高效率，可以在安装集流板的方形板上和小车的前部安装上太阳能电池板，它的工作原理大致如下：太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220v或 110v，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 （二）太阳能控制器：太阳能控

23、制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。 （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220vac、110vac的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12vdc、24vdc、48vdc。为能向220vac的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用dc-ac逆变

24、器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到dc-dc逆变器，如将24vdc的电能转换成5vdc的电能（注意，不是简单的降压）。太阳能电池发电原理：太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。p型晶体硅经过掺杂磷可得n型硅，形成pn结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在pn结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过

25、程的实质是：光子能量转换成电能的过程。通过理论分析，风力和太阳能电池板产生的能量可以满足观光车的动力要求。当车辆停止不动时，将离合器托开，风轮转动提供能量带动发电机工作。当风力不够的时候，小车就靠电动机发电运动，另一方面，这些风能不会被浪费掉，小车上有储能装置会把这些风能储藏起来，以后会为小车提供能量。4.1.2 为了确定选材类型来分析转矩 1 首先选择轴的材料 设计中要求风轮要能承受最大12级的风力，根据表2可以查出，12级风所产生的风压p是0.668kn/m2，为了分析方便，可以把风力简化为作用在风叶中间位置的集中力，风叶的面积s是：0.362*0.3=0.1086m2；风对风叶产生的压力

26、f=ps=0.6680.1086 =0.0725kn，可以近似成为73n的力。 根据转矩公式t=fl，其中l表示从轴的中心到叶片的中心的距离，其大小是255mm，所以t=730.255=16.425n*m。即作用在轴上的最大转矩为16.425n*m。为了能达到该要求，选择材料为38crmnal。还需要确定轴的直径。经过查表8-2得知，该材料的a0在107-98之间，先分析有集流板的情况下轴所受的扭矩，根据书上要求，在轴只受扭矩的时候a0取较小的值，在这次设计中，该系数我选择100。t取40-52之间，该次设计中取45即可。实心轴的直径计算公式wt= d3/160.2d3，则轴的直径为:d955

27、0103/0.2t (4.4)n= a0p/n (mm); (4.5)该公式中的各个参数说明如下： t表示材料的扭剪应力，单位是mpa； p表示轴传递的功率，单位是kw; n表示轴的转速，单位是r/min; 实际设计中，12级风转化成风速v是32.7m/s，根据功率计算公式p=fv=7332.7=2.38（kw），再根据公式2rn=vt，该公式中，t表示单位时间，取60秒，r表示轴中心到叶片中心的距离，值为255mm，得到n=32.760/23.140.2551225r/min，根据上述计算直径的公式可以得到d12.5mm，在实际设计中我取的是40mm。2 在没有集流板的情况下对轴的弯矩扭矩进

28、行分析按弯扭合成强度校核轴：计算输出轴的转矩：t=9550103p/n=18554n.mm， (4.6)为了方便分析，可以把风力分解成2个力，一个力产生弯矩，另外一个产生扭矩，考虑一般情况，有10%的力f1会产生弯矩，剩下的f2产生扭矩。风力为73n，所以f1=7.3n，f2=65.7n。计算轴承的支撑反力，考虑水平面（即先分析轴所受的弯矩）受力简图如下所示：图中f表示风力的分力（f1），左面两个力表示轴承支反力rah和rbh，rah=7.3*345/965=2.6n，rbh=7.3*1310/965=9.9n，产生的弯矩mv=7.3*345=2518.5n.mm。 考虑垂直面的受力情况，图类

29、似上图，只是风力的分力f2大小变了，f2=65.7n，所以，轴承的支反力rav=65.7*345/965=23.5n，rbv=65.7*1310/965=89.2n，产生的扭矩为mh=65.7*345=22666.5n.mm。合成弯矩为m=mh2+mv2=22805.98n.mm，所有图如下所示：其中图一是弯矩图，图二是扭矩图，图三是合成弯矩图，所选的材料符合该设计。4.1.3 对轴承的寿命进行分析选择的前提条件： 由于导轮处的轴承主要承受径向力,所以选用深沟球轴承。 分析风力可知，该设计中可以近似看成轴承只受径向力的情况，所以当量动载荷p=a=73n，根据上述计算可知，轴的转速为n=1225

30、r/min，选择轴承的预期使用寿命l10h/=3000, 计算轴承应有的基本额定动载荷：为 6.04 通过查阅资料选择轴承的型号为：滚动轴承 309 gb276-89 ，其额定动载荷 c=7.8 kn 计算轴承的实际寿命是： l10h =16596h。经过计算可以得知，选择的轴承符合设计要求。4.2 风轮有限元力分析 由于风轮叶片是有一定弯度的，并且叶片的受力情况是整个面上都受力，利用现有知识还不能完成其强度的校核，所以要用有限元软件对它进行力分析。风轮和集流板的主要功能是承受风压作用进而产生转动力矩，并且材料选用高强度铝合金，该材料的强度：。风轮叶片的厚度是5mm,采取整体铸造结构。有限元计

31、算软件采用ug-nx6.0完成三维建模、强度分析，自由划分网格-网格拓扑修改-计算分析，我在设计过程中操作的具体步骤大概是：一 用pro/e进行建模，再把模型导出到ug-nx6.0软件中；二 根据风轮叶片的尺寸，选择单元尺寸，在这我选择的是实体单元，然后就可以进行网格划分了。三 为了能分析出风叶的受力情况，而在建模的过程中轴和叶片还有圆盘是一体的，如果风吹在叶片上，叶片会和轴一起转动，那么就无法分析出实际位移或者应力的效果，所以要在轴上加约束，使之固定，从而对实际情况进行模拟。然后就是对节点进行加力，为了方便，加垂直于叶片的力即可。四 对求解器进行设置，计算结果，然后输出云图即可。在分析之前需

32、要说明一下加力的方式：在一个叶片上加垂直于叶片的力。在此，解释一下这个方式的合理性：由于叶片角度的原因，风可能对两个风轮产生力，如上图所示，根据投影关系可以把叶片受力面积折合成一个叶片上的受力，另外，力的方向可能不是垂直于叶片的，但是考虑到垂直加力的情况是叶片最容易损坏的情况，即，如若这种情况下叶片都不被损坏的话，其他情况就更不会受损了。所以，在加力的时候，就只对一个叶片上加垂直于叶片的力进行分析即可。由于集流板的作用，载荷作用在风轮的两个迎风叶片上，对风轮的转动圆柱面进行约束。计算目的是分析当风级最大时并且车辆以最高速度v=30km/h逆风运行时，由于刹车等原因风轮不转时，风轮叶片、转动板、

33、集流板的变形和强度，进而选择合适的材料，以免产生破裂。其建模、位移、应力计算结果见图3、4所示。 风轮有限元分析 根据位移云图可以看出，风轮的最大位移在叶片高度的中间位置，不同颜色对应不同数值，可以得到风轮的最大变形量max=0.00154 mm，上下转动圆盘的最大变形量=0.0003mm。从图中可以看出，风轮可以承受的最大变形是0.0018mm，所以该材料满足设计要求。另外还可以看出上下圆盘有些凸起，但是这些凸起不是很明显，所以圆盘转动时不会与车轮的顶部接触而使其转动收到干涉。 根据应力云图可以看出，风轮的最大应力出现在叶片的边缘处以及叶片和圆盘的过渡处，应力大小是，该材料可以承受的最大的应

34、力是241.6mpa，远远满足设计要求。 通过对比两张图可以知道，位移变性最大处和受最大应力处不在同一位置，不是一一对应的。还必须注意的是，实际位移要远远比图上小，图中只表示相对关系，而不是实际情况。4.3 对集流板进行有限元分析 风轮-集流板三维设计 通过位移云图可以看出集流板的位移最大处在集流板高度的中间位置，大小是 max=0.0041mm，位移最小处在集流板和上下方板的连接处，大小可以近似为0.0mm，该材料可以承受的最大位移是0.0049mm，充分满足设计的要求。 通过应力云图可以看出集流板受最大应力处在集流板的中间位置处和集流板与上下两个方板的连接处，应力大小是：0.5024mpa

35、,应力的最小值近似于0.0mpa，该材料可以承受的最大应力是241.6mpa，远比最大应力大，充分满足设计要求。 同样的方法对这两张云图进行分析，通过对比这两张图可以看出，位移的最大变形处和所受应力的最大处不是同一位置。第五章 结论结合风电混合动力观光车设计的要求即：“风电混合动力观光车”的概念车需要利用机械装置将风能直接转化为机械能，风能、太阳能转化为电能和机械能，通过新型变速装置形成风-电混合动力输出驱动车辆行驶。当风力较低时，车辆采取直流电动机驱动，超越式离合器不能将动力输送给风轮轴，避免动力干涉；车辆行驶后形成相对气流增大了风力，通过自动控制离合器完成驱动能量的合成与转换；当风力较大时

36、，自动控制系统通过超越式离合器将电动机驱动扭矩断开，风轮产生的扭矩直接通过新型变速器驱动车辆，同时带动发电机工作产生电能输送到蓄电池；当风力超出预定最大风力等级或停车时，将新型变速器的输出端离合器断开，风轮仅起发电作用。使该车充分利用自然界的风能、太阳能等绿色能源为动力能基本实现零排放、无污染，符合国家的产业的发展政策的要求。在设计过程中通过查阅相关资料，综合运用大学5年中所学过的知识，在老师的悉心知道下历经14周终于完成了风电混合动力观光车的设计工作。在这次设计过程中，着重对叶轮和挡风板这两个结构的设计方案进行了分析比较，对叶片、转轴和轴承等主要零件进行了强度、刚度、受力分析等计算，通过查阅

37、所学教材确定了叶片的长宽高度值，确定了叶片的材料，确定了挡风板的尺寸大小以及材料，还对轴承的寿命进行了分析，选择了合适的轴承。在该次设计中主要利用了cad工程软件绘出了工程设计图、受力分析图以及设计原理示意简图。利用pro/e对风轮进行了建模，进而借助有限元计算软件ug-nx6.0完成了对叶片和集流板受力情况的实际模拟分析，使分析结果更加接近实际情况，更精确，完成的设计达到了设计的要求。该设计有着广阔的应用前景：随着中国经济持续快速的发展，广大中国人民对生活质量的提高有着迫切的要求。因此需要改善能源结构，提高能源的利用效率，才能解决我国人民生活的各种要求，改善生活条件。风能作为可再生能源主要支

38、柱之一的能源，它的开发利用不论是参与开发、研制、生产的单位，还是产品产量、国内外销售以及推广应用范围，与之前几年相比都有了新的提高，并且在这方面的研究中我国的科研界也取得了显著的成效，为今后的生活开拓了道路，指明了方向，广大人民都感受到了其中的利益，由此可见，风能的开发有着广阔的市场和前景，是一个值得人们继续深究、探索、开发的新能源。在这次的毕业设计中，从一开始自己就仔细思考设计方案和风轮结构，再利用所学知识，上网查阅资料，进一步分析方案和结构的可行性，通过反复多次的修改，终于设计出了符合设计要求的风轮。在屡次查阅资料和修改设计方案的过程中，我对这5年来大学所学的知识有了更深的了解和应用，通过

39、动手操作，我对软件的应用过程更加熟悉，使知识不再仅仅局限在书本中，对书本的知识掌握的更加牢固了。虽然在这次设计中我学到了许多新知识，但是也发现了不少存在的问题。在这次的毕业设计中，我发现之前对图纸的掌握要差些，但是现在更进一步的了解了图纸上所标注的是何含义，有何作用。在这次编制工艺过程中，也犯了不少原本可以避免的错误，但在老师的精心指导下，逐渐纠正了这些错误，也说明了绘图时规范性。编制工序对我来说，还处于理论方面的知识，在实践中还是有所欠缺的。这次毕业设计是我们在学校的最后一次课。也是对我们大学5年的鉴证，它将我们平时所学的各方面的内容相互结合起来，为我们理清了思路，使我们初步有了设计的思想，

40、为我们将来进入工作岗位做了充分的准备。谢 辞论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢我的指导老师，因为论文是在老师的悉心指导下完成的。他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，他的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。论文的顺利完成，也离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的论文写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。 另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。通过此次的论

41、文，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过毕业论文，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。在论文的写作过程中也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可

42、以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。总之，此次论文的写作过程，我收获了很多。再次感谢在大学传授给我知识以及给我帮助和鼓励的老师，同学和朋友，谢谢你们。参考文献1严强,蒋超奇. 风电混合动力观光车的发展趋势和应用j . 上海电力,2007 (2) . 2张富昌. 几种新式立轴风力机设计方案j . 新能源,1998(9) .3熊礼俭. 风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范m . 北京:中国科技文化出版社,2003. 4孔宪文, 高峰. 提高风电混合动力电量的研究j . 东北电力技术,2002(8) . 5 林清安.p

43、ro/engineer 2000i2零件设计实务m.北京:：北京大学出版社,20016 罗挽澜pro/engineer 2000i工业造型设计教程m.北京:：北京希望电子出版社,20017张承询，张源风力发电m 北京：中国电力出版社，20038陈听宽等新能源开发m北京：机械工业出版社，19889宫靖远风电场工程技术手册m北京：机械工业出版社，200410张息良风能开发利用m北京：化学工业出版社，200511 董大勤，袁凤隐编 . 压力容器设计手册 . 北京：机械工业出版社，2005.812 文斌主编 . 管接头和管件选用手册 . 北京：机械工业出版社，2001.1213 杨源泉主编 . 阀门设

44、计手册 . 北京：机械工业出版社，1992.1214 徐灏主编 . 机械设计手册 . 北京：机械工业出版社，2000.615warren s.seamws:computer numerical control .delmar publishing inc, 198816hideo matsuka.japanese open control system for manufacturing equipment .int japan socprec eng 1996.09/20 11:46 102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及cad设计09/08 20:02 3kn微型装载机设计09/20 15:

45、09 45t旋挖钻机变幅机构液压缸设计08/30 15:32 5吨卷扬机设计10/30 17:12 c620轴拨杆的工艺规程及钻2-16孔的钻床夹具设计09/21 13:39 ca6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计83100308/30 15:37 cpu风扇后盖的注塑模具设计09/20 16:19 gdc956160工业对辊成型机设计08/30 15:45 ls型螺旋输送机的设计10/07 23:43 ls型螺旋输送机设计09/20 16:23 p-90b型耙斗式装载机设计09/08 20:17 pe10自行车无级变速器设计10/07 09:23 话机机座下壳模具的设计与制造0

46、9/08 20:20 t108吨自卸车拐轴的断裂原因分析及优化设计09/21 13:39 x-y型数控铣床工作台的设计09/08 20:25 yd5141syz后压缩式垃圾车的上装箱体设计10/07 09:20 zh1115w柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱设计09/21 15:34 zxt-06型多臂机凸轮轴加工工艺及工装设计10/30 16:04 三孔连杆零件的工艺规程及钻35h6孔的夹具设计08/30 17:57 三层货运电梯曳引机及传动系统设计10/29 14:08 上盖的工工艺规程及钻6-4.5孔的夹具设计10/04 13:45 五吨单头液压放料机的设计10/04 13:44 五吨单头液压放料机设计09/09 23:40 仪表外壳塑料模设计09/08 20:57 传动盖冲压工艺制定及冲孔模具设计09/08 21:00 传动系统测绘与分析设计10/07 23:46 保护罩模具结构设计09/20 15:30 保鲜膜机设计10/04 14:35 减速箱体数控加工工艺设计10/04 13:20 凿岩钎具钎尾的热处理工艺探索设计09/08 21:33 分离爪工艺规程和工艺装备设计10/30 15:26 制定左摆动杠杆的工工艺规程及钻12孔的夹具设计10/29