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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 設(shè)計(jì) 論文 題目 擺式波浪發(fā)電裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 所在學(xué)院 指導(dǎo)教師 職 稱 年 月 日 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 目錄 II 目 錄 摘 要 III Abstract IV 第 1 章 緒論 1 1 1 課題背景及研究意義 1 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1 2 1 漂浮式波浪能裝置的典型形式 2 1 2 2 固定式波浪能裝置的典型形式 5 1 3 本文主要研究?jī)?nèi)容 7 1 4 設(shè)計(jì)和研究的內(nèi)容和重點(diǎn) 7 第 2 章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì) 8 2 1 概述 8 2 2 方案設(shè)計(jì) 8 2 3 整體方案論證 11 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3 1 漂浮系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算 12 3 2 主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 3 3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 12 3 3 1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 12 3 3 2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 14 3 4 軸的校核 16 3 5 鍵的校核 21 3 6 軸承的校核 22 總 結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 25 致 謝 26 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘要 III 擺式波浪發(fā)電裝置設(shè)計(jì) 摘 要 波浪能轉(zhuǎn)換技術(shù)作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色可再生新能源技術(shù) 得到 世界諸國越來越多的關(guān)注與研究 轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究主要集中在不同形式轉(zhuǎn)換裝置 的研究與應(yīng)用上 本文簡(jiǎn)要介紹了波浪能轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究背景及現(xiàn)階段國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 深入 分析了各種不同形式的波浪能轉(zhuǎn)換裝置的原理及特性 在此基礎(chǔ)上 提出了一套 新型的波浪能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)方案 通過參考實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究取得的成果 理論 分析與計(jì)算以及計(jì)算機(jī)輔助建模與仿真分析等研究方式 具體開展并完成了以下 幾個(gè)方面的研究工作 提出了一套新型波浪能轉(zhuǎn)換裝置的總體設(shè)計(jì)方案 確定了裝置 機(jī)械 液壓系統(tǒng) 的物理模型及 波浪能 機(jī)械能 液壓能 機(jī)械能 電能 的 4 級(jí)能量轉(zhuǎn)換路徑 并綜合考慮實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)的制造 運(yùn)輸 安裝以及維護(hù) 等因素 對(duì)方案進(jìn)行了工程應(yīng)用可行性改造 形成了 子模塊 總裝置 的方案 形式 通過研究提出了各種波浪能裝置國外海洋能的特點(diǎn) 這改變機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理 轉(zhuǎn)換效率變化大部分理論或初步設(shè)計(jì) 通過利用海浪能量的技術(shù)是比較新的 對(duì)相關(guān)設(shè) 備進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)還是比較小的 類似的研究一直領(lǐng)先意義的優(yōu)化器件的設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 擺式發(fā)電裝置 齒輪傳動(dòng) 波浪能 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Abstract IV Tilting Wave Power Plant Design Abstract Green wave energy converter technology as having broad application prospects of new renewable energy technologies to give more and more attention and research world countries 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(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 緒 論 1 第 1 章 緒論 1 1 課題背景及研究意義 20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn)的世界石油危機(jī) 使得各國政府和人民清醒地認(rèn)識(shí)到能源安全 在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要地位 為了解決能源問題 尋找替代的可再生能源日漸 成為全球共識(shí) 在此背景之下 世界許多國家開始著手對(duì)海洋能的研究 地球事實(shí)上是 一個(gè)水球 海洋面積占地球總表面積的比例超過 70 海洋中儲(chǔ)存著巨大的能量 海水 在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生多種可再生的能量 主要包括波浪能 潮汐能 潮流能 海流能 溫差能 以及鹽差能等 這些能量統(tǒng)一稱為海洋能 其中又以波浪能為最主要形式 國際能源組 織 1994 年公布的報(bào)告指出 波浪能如果被充分開發(fā) 最終可提供當(dāng)前全球電力需求的 10 左右 估計(jì)為 20 30 億千瓦 我國海洋能資源十分豐富 可開發(fā)利用量估計(jì)達(dá) 10 億千瓦 其中近海波浪能理論平均功率為 1300 萬千瓦 波浪能作為一種儲(chǔ)量巨大的清潔可再生能源 早在 18 世紀(jì)末 人們就開始著手對(duì) 其進(jìn)行研究 但當(dāng)時(shí)的波浪能研究主要集中在波浪能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明上 一直到世界石 油危機(jī)之后 人們才開始認(rèn)真地研究波浪能的實(shí)際利用技術(shù) 此后陸續(xù)有多個(gè)國家開展 了波浪能的利用研究 20 世紀(jì) 80 年代以來 世界各國相繼建成了 20 個(gè)左右的波浪能 轉(zhuǎn)換裝置或電站 對(duì)于波浪能轉(zhuǎn)換裝置 目前各國研制的多半是用于航標(biāo)燈 浮標(biāo)等電 源使用的小型波浪能轉(zhuǎn)換裝置 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 全世界約有數(shù)千座該類波浪能轉(zhuǎn)換裝置 在運(yùn)轉(zhuǎn) 僅日本就有 1500 多座在使用中 我國也有 500 臺(tái)左右該類裝置已投入到實(shí)際 運(yùn)行中 目前 波浪能轉(zhuǎn)換裝置理論基本成熟 研究課題主要集中在幾種較佳的方案上 如漂浮式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 沿岸固定式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 近岸固定式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 聚波儲(chǔ)能式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置等 鑒于波浪能利用在成本及其技術(shù)方面仍難以和常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng) 波浪能轉(zhuǎn)換裝置在 當(dāng)前還不能得到廣泛推廣 但在某些不便利用常規(guī)能源的地區(qū) 如海島和海上設(shè)施能源 供應(yīng) 波浪能就顯示出了其特有的優(yōu)越性和生命力 如今能源缺乏已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國 諸多島嶼的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè) 因此 波浪能的廣泛應(yīng)用對(duì)這些地區(qū)的資源開發(fā)有著 重要的現(xiàn)實(shí)意義 隨著海洋開發(fā)向縱深發(fā)展 波浪能可為將來的海上工程作業(yè)提供便利 的電能 解決離岸用電問題 目前 開發(fā)波浪能的首要任務(wù)是依靠海岸工程領(lǐng)域的技術(shù) 進(jìn)步以大幅度提高波浪能的利用效率和盡可能的降低工程造價(jià) 隨著波浪能利用中某些 關(guān)鍵技術(shù)的逐步解決 波浪能必將在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 全世界對(duì)波浪能利用研究以英國投入最大 英國對(duì)利用波浪能研究的重視使其在 20 世紀(jì) 80 年代初就已成為世界波浪能研究中心 英國于 1990 年及 1994 年分別在蘇格 蘭伊斯萊島和奧斯普雷建成 75 千瓦振蕩水柱式波浪能發(fā)電站和 300 千瓦固定式岸基波 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 緒 論 2 浪能發(fā)電站 除此之外 英國還致力于原型波浪能發(fā)電機(jī)組以及導(dǎo)航浮標(biāo)波浪能透平發(fā) 電機(jī)組等的研究 它的波浪能利用技術(shù)居世界領(lǐng)先地位 并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化 英國波浪能 發(fā)電的開發(fā)目標(biāo)是容量為 2 萬千瓦的發(fā)電裝置 并使它與陸地電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng) 現(xiàn)已經(jīng)完 成這個(gè)研究項(xiàng)目 挪威也于 1984 年及 1985 年在卑爾根島上相繼建成了振蕩水柱式和聚波能流式兩 座不同形式的岸式波浪能電站 其裝機(jī)容量分別為 500 千瓦和 350 千瓦 均取得了良 好的經(jīng)濟(jì)效益 目前運(yùn)行狀況良好 在商業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的方向 挪威的岸式波浪能 發(fā)電技術(shù)已向商品化發(fā)展并打入國際市場(chǎng) 印尼 美國 葡萄牙等國家均與挪威簽訂了 相關(guān)技術(shù)引進(jìn)協(xié)議 日本的波浪能利用研究與開發(fā)也十分活躍 其國內(nèi)的數(shù)十家研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)既明確 分工又互相協(xié)作 取得了一系列非常重要的研究成果 日本重視技術(shù)向生產(chǎn)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化 使其在波浪能轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)用化方面走在了世界前列 從 20 世紀(jì) 80 年代中期至今 日 本已建成 4 座岸基固定式和防波堤式波浪能發(fā)電站 單機(jī)容量為 40 125 千瓦 目前 運(yùn)行狀況良好 國內(nèi)有組織的對(duì)波浪能轉(zhuǎn)換的研究系自 20 世紀(jì) 70 年代開始 1975 年 上海進(jìn)行 了我國波浪能轉(zhuǎn)換裝置的海上首次試驗(yàn) 但未取得科學(xué)上和實(shí)用上的收獲 如今 波浪 能轉(zhuǎn)換研究已由上海擴(kuò)展到大連 青島 廣州 南京等地 目前 國內(nèi)許多的研究機(jī)構(gòu) 和大學(xué)都在進(jìn)行相關(guān)的研究 20 世紀(jì)末期 我國開始研制 30 千瓦和 100 千瓦波浪能 轉(zhuǎn)換裝置 目前已經(jīng)成功建成發(fā)電站并投入運(yùn)行 波浪能轉(zhuǎn)換裝置的形式依照裝置的錨系方式的不同可以分為漂浮式和固定式兩種 漂浮式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的典型形式主要有鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝 置及振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 固定式波能裝置的典型形式主要有振蕩水柱式波浪能 轉(zhuǎn)換裝置 聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置及擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 下面分別對(duì)這些典型波浪能 轉(zhuǎn)換裝置形式進(jìn)行介紹 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)出鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 該裝置對(duì)二維正弦波的轉(zhuǎn)換 效率接近 90 如圖 1 1 所示 入射波的運(yùn)動(dòng)使動(dòng)壓力可有效推動(dòng)鴨身繞軸旋轉(zhuǎn) 此外 靜壓力的改變也使接近鴨嘴的浮體做升降運(yùn)動(dòng) 由于兩種壓力產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是同相位的 鴨式能夠?qū)?dòng)能和位能同時(shí)通過液壓裝置轉(zhuǎn)化出去 然后再轉(zhuǎn)換為電能 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 緒 論 3 圖 1 1 鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 在設(shè)計(jì)鴨式波浪能轉(zhuǎn)換裝置時(shí) 如果將鴨的質(zhì)量重心位置設(shè)計(jì)成可調(diào)的 就可以使 其固有周期與波浪周期相匹配 從而最大程度地利用波浪能 研究結(jié)果表明 理想運(yùn)行 條件下 鴨式裝置效率接近 90 但在不規(guī)則波作用下系統(tǒng)效率則要低很多 鴨式裝置 雖然是一種有效的波能轉(zhuǎn)換裝置 但它存在嚴(yán)重的不足 裝置可靠性差 在惡劣的海洋 環(huán)境下極易損壞 所以鴨式裝置沒有得到廣泛推廣 2 筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 Cockerell 教授和 Haren 教授同時(shí)提出了采用筏式裝置作為波浪能轉(zhuǎn)換裝置的方法 如圖 1 2 所示 筏通過鉸鏈相互鉸接在一起 能量轉(zhuǎn)換裝置置于每一鉸鏈處 波浪運(yùn)動(dòng) 引起筏產(chǎn)生沿鉸接的轉(zhuǎn)動(dòng) 從而反復(fù)壓縮液壓活塞以輸出機(jī)械能 三聯(lián)筏裝置是最簡(jiǎn)單 的一種筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 研究人員對(duì)該裝置作了較廣泛的理論和試驗(yàn)研究 與鴨式 裝置運(yùn)行特性相似 當(dāng)系統(tǒng)固有頻率與波浪頻率一致時(shí) 其輸出效率最高 此外當(dāng)筏式 裝置在三維波中運(yùn)行時(shí) 其效率有望超過 100 這是由于當(dāng)入射波浪的頻率接近系統(tǒng)的 固有頻率時(shí) 入射波和輻射波之間的相互作用在筏附近的波浪產(chǎn)生了聚集效應(yīng) 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 緒 論 4 圖 1 2 筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 筏式波浪能裝置轉(zhuǎn)換的問題主要有兩個(gè) 一是筏的實(shí)體尺寸過大 尤其是在波浪能 密度較小的區(qū)域 所需的筏式系統(tǒng)表面積將更加龐大 另一是在惡劣的海洋環(huán)境下如何 系泊的問題 對(duì)于如此大的筏式系統(tǒng) 系泊問題將是最為嚴(yán)峻的考驗(yàn) 因此 盡管筏式 波浪能裝置的轉(zhuǎn)換效率較高 但由于系泊困難及筏費(fèi)用過高 致使筏式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 的實(shí)用性顯著降低 3 振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 如圖 1 3 所示 振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置利用一個(gè)放置在波浪中的浮子作為裝置 的吸能機(jī)構(gòu) 然后將浮子所吸收的能量通過一個(gè)放在岸上的機(jī)械裝置或液壓裝置轉(zhuǎn)換出 去 以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 該裝置由浮子 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 發(fā)電機(jī)以及保護(hù)機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成 振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置從原理上來看是利用附體的運(yùn)動(dòng)發(fā)電 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 日本和美國的研究人員已研制出了幾種利用浮子相對(duì)于固定或浮動(dòng)參照點(diǎn)的 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 緒 論 5 運(yùn)動(dòng)來發(fā)電的波浪能轉(zhuǎn)換裝置 我國的中國科學(xué)院廣州能源研究所也研制了一種該類型 的發(fā)電裝置 振蕩浮子式岸基波浪能轉(zhuǎn)換裝置 并已對(duì)這種形式的轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行相關(guān) 物理模型試驗(yàn)研究 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 振蕩水柱式波浪能轉(zhuǎn)換裝置主要由前港 氣室 透平機(jī)及發(fā)電機(jī)等部分組成 如圖 1 4 所示 在波浪作用下 氣室內(nèi)的水柱產(chǎn)生振蕩 壓縮其上方的氣體往復(fù)通過透平機(jī) 將波浪能轉(zhuǎn)換變成透平機(jī)的機(jī)械能 從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 該裝置可以依靠共振來加強(qiáng)波浪水柱的運(yùn)動(dòng) 氣室內(nèi)的水柱在波浪的作用下上下往 復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)本身有一個(gè)固有頻率 當(dāng)波浪的頻率與氣室內(nèi)水柱的固有頻率相近時(shí) 系統(tǒng)將 產(chǎn)生共振 從而加大氣室內(nèi)水柱的振幅 研究發(fā)現(xiàn) 當(dāng)裝置處于共振狀態(tài)時(shí) 波浪與氣 室內(nèi)水柱的聯(lián)合作用使得物體在波浪前進(jìn)方向的波高增加 而裝置背部的波高則會(huì)減小 從而增加了波浪能轉(zhuǎn)換裝置的能量轉(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 振蕩水柱式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)點(diǎn)有 透平機(jī)等相對(duì)脆弱的機(jī)械部分不與波浪接觸 只與往復(fù)流動(dòng)的氣體接觸 因此 相對(duì)比與波浪直接接觸的直接式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的抗 惡劣氣候性能較好 故障率較低 裝置的缺點(diǎn)有 建造費(fèi)用貴 轉(zhuǎn)換效率低 裝置將波 浪能轉(zhuǎn)換為電能的效率只有 10 30 2 聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置 聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置是一種基于聚波理論的波浪能轉(zhuǎn)換裝置 如圖 1 5 所示 聚 波式波浪能裝置是由一個(gè)比海平面高的高位水庫和一個(gè)聚波的聚波波道構(gòu)成 聚波波道 是兩道用鋼筋混凝土筑成的對(duì)數(shù)螺旋正交曲面 從海洋中延伸到高位水庫里 兩道聚波 曲面在高位水庫內(nèi)相接 當(dāng)波浪進(jìn)入聚波波道時(shí) 由于聚波波道的聚波作用 使波浪的 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 緒 論 6 波高增大 使海水越過鋼筋混凝土墻進(jìn)入高位水庫中 水庫里的水通過一個(gè)低水位的水 輪發(fā)電機(jī)發(fā)電 圖 1 5 聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置原理示意圖 聚波式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)點(diǎn)是 因在波浪能轉(zhuǎn)換中沒有活動(dòng)部件參與 故可靠性 好 維護(hù)費(fèi)用低 輸出較穩(wěn)定且能量轉(zhuǎn)換效率較高 其轉(zhuǎn)換效率在 65 75 之間 裝置的缺點(diǎn)是對(duì)海洋地形的要求極高 在實(shí)際工程應(yīng)用中不容易廣泛推廣 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(jī)構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或勢(shì)能 從 而直接對(duì)外做功或轉(zhuǎn)換為電能 如圖 1 6 所示 該裝置由擺子機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及發(fā)配 電機(jī)構(gòu)三個(gè)部分組成 擺子機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能過程的機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)是實(shí) 現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能過程的機(jī)構(gòu) 發(fā)配電機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)電能傳輸過程的機(jī)構(gòu) 其中擺子機(jī) 構(gòu)是轉(zhuǎn)換裝置的關(guān)鍵所在 水動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)研究以及能量轉(zhuǎn)換效率提高的研究是研究工作 的重點(diǎn) 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1 章 緒 論 7 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(shì) 裝置的成本較低 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 能夠較好地適應(yīng)惡劣的海洋環(huán)境 波浪能轉(zhuǎn)換效率較高 裝置的缺點(diǎn)是 與振蕩水柱式 裝置相比 轉(zhuǎn)換效率受擺板后去流段長(zhǎng)度的影響較大 較不穩(wěn)定 1 3 本文主要研究?jī)?nèi)容 本文的研究是針對(duì)波浪能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)與仿真研究工作來開展的 通過深入研究 波浪能轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及波浪能轉(zhuǎn)換裝置的原理 并借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真 分析 完成一套新型的波浪能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)和仿真研究工作 通過本課題的研究工作 可以為后續(xù)進(jìn)行的實(shí)際工程施工應(yīng)用研究及進(jìn)一步深入優(yōu)化研究工作提供非常有價(jià)值的 材料 因此 本課題擬從以下方面來進(jìn)行研究 提出一套新型波浪能轉(zhuǎn)換裝置的總體設(shè)計(jì)方案 進(jìn)一步確定裝置的物理模型及能量 轉(zhuǎn)換路徑 并綜合考慮實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)的制造 運(yùn)輸 安裝以及維護(hù)等因素 對(duì)方案進(jìn) 行工程應(yīng)用可行性改造 1 4 設(shè)計(jì)和研究的內(nèi)容和重點(diǎn) 本論文主要研究的是點(diǎn)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(shè)計(jì) 并對(duì)零件進(jìn)行分析驗(yàn)證 本文包含 波能采集器的設(shè)計(jì) 能量轉(zhuǎn)化裝置 即把擺式往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 傳動(dòng)裝置 把單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過加速后傳到發(fā)電機(jī) 整體框架的設(shè)計(jì)與固定 各零部件的受力分析與校核 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì) 8 第 2 章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì) 2 1 概述 擺式波浪能發(fā)電裝置是三大商業(yè)應(yīng)用波浪能發(fā)電裝置之一 其主體是隨著波浪擺動(dòng) 的擺體 擺體是擺式裝置的一級(jí)能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) 在波浪的作用下 擺體作左右擺動(dòng) 將 波浪能轉(zhuǎn)換成擺體的動(dòng)能 與擺體相聯(lián)的通常是一套液壓裝置 它將擺體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換 成液壓裝置的動(dòng)能 再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 擺體的運(yùn)動(dòng)很適合波浪大推力和低頻的特性 因此擺式裝置的轉(zhuǎn)換效率較高 但機(jī)械和液壓機(jī)構(gòu)的維護(hù)較為困難 擺式裝置的另一優(yōu) 點(diǎn)是可以方便地與相位控制技術(shù)相結(jié)合 相位控制技術(shù)可以使波浪能裝置吸收迎波寬 度以外的波浪能 從而大大提高裝置的效率 本課題技術(shù)要求 一般說來 一級(jí)能量轉(zhuǎn)換裝置直接與波浪相互作用 將波浪能轉(zhuǎn)換成裝置的動(dòng)能 或水的位能或中間介質(zhì)如液壓油等的壓力能等 二級(jí)能量轉(zhuǎn)換裝置將一級(jí)能量轉(zhuǎn)換所 得到的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)能 如水力透平 空氣透平及液壓馬達(dá)等 三級(jí)能量 轉(zhuǎn)換將旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能 由此三級(jí)能量轉(zhuǎn)換裝置完成了從波浪 能到電能的轉(zhuǎn)換 實(shí)現(xiàn)了波浪能發(fā)電 本課題研究的工作要求 擺式波浪發(fā)電裝置 其特征在于 該擺式波浪發(fā)電裝置包含一個(gè)主體框架 多個(gè) 成列的單向驅(qū)動(dòng)單元 多個(gè)分別連接所述單向驅(qū)動(dòng)單元的擺動(dòng)單元 多個(gè)分別連接所 述擺動(dòng)單元的浮體單元 多個(gè)分別連接所述單向驅(qū)動(dòng)單元的均勻轉(zhuǎn)速單元 一個(gè)傳動(dòng) 軸 一個(gè)變速單元 及一個(gè)發(fā)電機(jī) 該主體框架包括一個(gè)延伸入水中的舵板 每一個(gè) 單向驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置于該主體框架上 并包括一個(gè)輸入齒輪 一個(gè)輸出轉(zhuǎn)軸 及一個(gè)連 接于該輸入齒輪與輸出轉(zhuǎn)軸之間的齒輪傳動(dòng)組 該輸入齒輪的順時(shí)針與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)都 能經(jīng)由該齒輪傳動(dòng)組驅(qū)動(dòng)該輸出轉(zhuǎn)軸朝固定方向旋轉(zhuǎn) 每一個(gè)擺動(dòng)單元連動(dòng)該輸入齒 輪 每一個(gè)浮體單元包括兩個(gè)分別連接該擺動(dòng)單元的浮體 所述浮體因波浪而交互浮 沈 能使該擺動(dòng)單元連動(dòng)該輸入齒輪朝順時(shí)針與逆時(shí)針方向交互旋轉(zhuǎn) 每一個(gè)均勻轉(zhuǎn) 速單元與其中一個(gè)輸出轉(zhuǎn)軸連接 所述均勻轉(zhuǎn)速單元經(jīng)由該傳動(dòng)軸連動(dòng)該變速單元 該發(fā)電機(jī)設(shè)置于該主體框架上并接收該變速單元的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能產(chǎn)生電能 2 2 方案設(shè)計(jì) 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)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(shí)施例 對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的擺式波浪發(fā)電裝置其具體實(shí)施方式 結(jié) 構(gòu) 特征及其功效 詳細(xì)說明如后 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì) 9 有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容 特點(diǎn)及功效 在以下配合參考圖式的較桂實(shí) 施例的詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn) 為了方便說明 在以下的實(shí)施例中 相同的元件 以相同的編號(hào)表示 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)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(shí) 施例包含一個(gè)主體框架 20 一個(gè)單向驅(qū)動(dòng)單元 30 一個(gè)均勻轉(zhuǎn)速單元 80 一個(gè)變 速單元 40 一個(gè)擺動(dòng)單元 50 一個(gè)浮體單元 60 及一個(gè)發(fā)電機(jī) 70 該主體框架 20 包括多個(gè)相間陽地沿一長(zhǎng)方向 X 延伸的第一杠條 21 多個(gè)相間 陽地沿一垂直于該長(zhǎng)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(gè)分別設(shè)置于所述第一杠條 21 末端的舵板 23 及一個(gè)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(shí)施例中 一個(gè)單向驅(qū)動(dòng)單元 一個(gè)均勻轉(zhuǎn)速單元 一 個(gè)致動(dòng)擺臂及一個(gè)發(fā)電機(jī)的連接結(jié)構(gòu)的立體圖 圖 2 1 發(fā)電機(jī)連接結(jié)構(gòu)的立體圖 圖中 30 單向驅(qū)動(dòng)單元 31 輸入轉(zhuǎn)軸 32 輸出轉(zhuǎn)軸 33 齒輪傳動(dòng)組 40 變速單元 51 致動(dòng)擺臂 52 左連動(dòng)臂 53 右連動(dòng)臂 70 該發(fā)電機(jī) 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(shí)施例中 該單向驅(qū)動(dòng)單元 該致動(dòng)擺臂 一個(gè)輸入轉(zhuǎn) 軸 及一個(gè)輸出轉(zhuǎn)軸的連接結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì) 10 圖 2 2 連接結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖 圖中 30 單向驅(qū)動(dòng)單元 31 輸入轉(zhuǎn)軸 32 輸出轉(zhuǎn)軸 33 齒輪傳動(dòng)組 40 變速單元 51 致動(dòng)擺臂 52 左連動(dòng)臂 70 該發(fā)電機(jī) 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(shí)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(dòng)單元 51 致動(dòng)擺臂 52 左連動(dòng)臂 53 右連動(dòng) 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 擺式波浪能發(fā)電裝置方案設(shè)計(jì) 11 臂 54 兩個(gè)輔助擺臂 55 擺動(dòng)桿 61 浮體 70 發(fā)電機(jī) 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(diǎn) 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(jī)械建設(shè)和波浪 能 轉(zhuǎn)換效率高 占地面積小 維護(hù)方便 便于電力傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換 使高價(jià)值的研究 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 漂浮系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算 設(shè)計(jì)流程 根據(jù)一個(gè)工作環(huán)境是浮在海面上 鹽水腐蝕性 耐腐蝕性強(qiáng)的塑料材料 韌性好 適合于制造浮動(dòng)儲(chǔ)存空間 3 2 主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 擺式波浪能發(fā)電裝置主要通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)發(fā)電的 把擺式的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪傳動(dòng) 然后傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)上面去 3 3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 應(yīng)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 m 3 3 1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 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(dòng)比 1 204 i 4 選擇尺寬系數(shù) d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況 參照 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 并根據(jù)以前 學(xué)過的知識(shí)選取 d 0 6 小齒輪直徑 d1 60mm 則小齒輪的尺寬為 b d d1 0 6 60 20mm 5 齒輪圓周速度為 參照 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 選精度等級(jí)為s m5 10648061 nv 9 級(jí) 6 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 mN10 486 25 95 961 npT 7 確定重合度系數(shù) Z Y 由公式可知重合度為 120 38 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 則由手冊(cè)中相應(yīng)公式可知 87 03695 14 Z2 7 025 Y 8 確定載荷系數(shù) KH K F 確定使用系數(shù) KA 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 選取使用系數(shù)為 KA 1 85 確定動(dòng)載系數(shù) Kv 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 選取動(dòng)載系數(shù) Kv 1 10 確定齒間載荷分布系數(shù) KHa K Fa m N10 23 703601 4852 21 dbTFAtA 則 7 022 ZHa 45 69 YFa 載荷系數(shù) KH K F 的確定 由公式可知 0 315 08 1 VA423 509 3 HaF b 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1 確定許用應(yīng)力 H 總工作時(shí)間 th 假設(shè)該切斷機(jī)的壽命為 10 年 每年工作 300 天 每天工 作 8 個(gè)小時(shí) 則 h120835 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 N 2 8 6 6 6 6 3110 304570046 hiiihv tTtrn7812 15 uNv 壽命系數(shù) Zn1 Z n2 查閱相關(guān) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 選取 Zn1 1 0 Z n2 1 15 接觸疲勞極限取 hlim1 720MPa hlim2 580MPa 安全系數(shù)取 S h 1 0 許用應(yīng)力 h1 h2 MPa72019 62lim1 hnHhZ 34 52li2hnhS 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 2 彈性系數(shù) ZE 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可選取 MPa190 EZ 3 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可選取 ZH 2 5 4 求所需小齒輪直徑 d1 m34 57208 5194 61 09 23 211 hedhuTk 與初估大小基本相符 5 分度圓直徑 d1 d2 601 z m126432 zd 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(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 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(dòng)比 2 1840 i 4 選擇尺寬系數(shù) d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況 參照 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 并根據(jù)以前 學(xué)過的知識(shí)選取 d 2 3 初估小齒輪直徑 d1 54mm 則小齒輪的尺寬為 b d d1 2 3 39 26mm 齒輪圓周速度為 參照手冊(cè)選精度等級(jí)為 9 級(jí) s 05m 6078460n1 5 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 mN10 2796 1 9np5 9T 561 6 確定重合度系數(shù) Z Y 由公式可知重合度為 4 1028 3 則由手冊(cè)中相應(yīng)公式可知 68 37 4 Z1 05 2 0 Y 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 7 確定載荷系數(shù) KH K F 確定使用系數(shù) KA 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 選取使用系數(shù)為 KA 1 85 確定動(dòng)載系數(shù) Kv 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 選取動(dòng)載系數(shù) Kv 1 0 確定齒間載荷分布系數(shù) KHa K Fa m N10 6 1956840 2121 dbTFAtA 則 3 6 022 ZHa 47 8 YFa 載荷系數(shù) KH K F 的確定 由公式可知 2 3 150 81 VA 3 4732 HaF c 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1 確定許用應(yīng)力 H 總工作時(shí)間 th 假設(shè)該彎曲機(jī)的壽命為 10 年 每年工作 300 天 每天工 作 8 個(gè)小時(shí) 則 h120835 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 N 2 7 6 6 6 6 311035 3045706 hiiihv tTtrn6712 1 253 uNv 壽命系數(shù) Zn1 Z n2 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 選取 Zn1 1 33 Z n2 1 48 接觸疲勞極限取 hlim1 760MPa hlim2 760MPa 安全系數(shù)取 S h 1 許用應(yīng)力 h1 h2 MPa8 103 762lim1 hnHhSZ 24 2li2hnh 2 彈性系數(shù) ZE 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可選取 a190 EZ 3 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可選取 ZH 2 5 4 求所需小齒輪直徑 d1 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 m0 7 8 124605953 28 1 3 23 211 hedhZuTk 與初估大小基本相符 5 分度圓直徑 d1 d2 0431 z m541832 zd 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(shè)計(jì)式 89m 2740 61nPC2 0159333T 6 d 取 d 30 軸的剛度計(jì)算 a 按當(dāng)量彎矩法校核 1 設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu) 確定軸的受力簡(jiǎn)圖 彎矩圖 合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩 圖 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 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 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 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 NBvF1367498NFAH 軸承 3 F1 476N F3 1570N 帶輪 4 0Fv 1056N BHF 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 1308N m9 Ft1 vM 97101 cHFM N mm 合成彎矩 截面 97128 m 722 053410498 v 15N m204367 389H 合成彎矩 截面 1N 532 M 4 作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 3 2f 5 作出當(dāng)量彎矩圖如圖 3 2g 并確定可能的危險(xiǎn)截面 如圖 3 2a 并算出 危險(xiǎn)截面的彎矩如表 3 3 表 3 3 截面的彎矩 截面 10543N mTM22 e 截面 6 6 確定許用應(yīng)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 b b0 60MPa b1 59 01260 7 校核軸徑如表 3 4 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 表 3 4 驗(yàn)算軸徑 截面 m621 0M3be d 截面 48 31be 結(jié)論 按當(dāng)量彎矩法校核 軸的強(qiáng)度足夠 b 軸的剛度計(jì)算 7171410 2 90 865 233 57 ipiipinipi ILTIILTG 2I4p1d 50832462Ip d 170348692I 5p d 4365102I7p d 648385 012 164829520834671695270483652079 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 2381NBvF 867NFAH 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 2 F4 754N F3 12619N 軸 0Fv 21848N BHF 2 計(jì)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 m 314825N9 Fp1 vM16804793 51 cHFM N mm 合成彎矩 截面 m640N 607 22 1897 v 5317H 合成彎矩 截面 60 31546722 M 3 作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 3 2f 4 作出當(dāng)量彎矩圖如圖 3 2g 并確定可能的危險(xiǎn)截面 和 的彎矩 如表 3 7 表 3 7 危險(xiǎn)截面的彎矩 截面 m1640N T22 e 截面 3 M e 6 確定許用應(yīng)力 已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì) 查表得 650MPa 用插入法查表得b 102 5MPa 60MPa b0 b1 59 0260 7 校核軸徑如表 3 8 表 3 8 校核軸徑 截面 m846 91 0M3be d 截面 0 5 31be 結(jié)論 按當(dāng)量彎矩法校核 軸的強(qiáng)度足夠 b 軸的剛度計(jì)算 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 7171410 2 90 865 233 57 ipiipinipi ILTIILTG 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(yàn) 合格 3 5 鍵的校核 平鍵的強(qiáng)度校核 a 鍵的選擇 鍵的類型應(yīng)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(shí)應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn) 拒的大小 聯(lián)接的對(duì)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(dòng)及滑動(dòng)距離長(zhǎng)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(zhǎng)度 L 鍵的橫截面尺寸 b h 依軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選取 鍵的長(zhǎng)度 L 一 般可按輪轂的長(zhǎng)度選定 即鍵長(zhǎng)略短于輪轂長(zhǎng)度 并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列 故根據(jù)以上所提出的以及該機(jī)工作時(shí)的要求 故選用 A 型普通平鍵 由 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 查得 鍵寬 b 16mm 鍵高 h 10mm 鍵長(zhǎng) L 30mm b 驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度 平鍵聯(lián)接的失效形式有 對(duì)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(shè)計(jì)中 假定壓力沿鍵長(zhǎng)和鍵高均勻分布 可按平均擠壓應(yīng)力進(jìn)行擠壓強(qiáng)度 或耐磨性的條件計(jì)算 即 靜聯(lián)接 ppkldT 2 式中 傳遞的轉(zhuǎn)矩 mN 軸的直徑 鍵與輪轂的接觸高度 mm 一般取 k 2hk 鍵的接觸長(zhǎng)度 mm 圓頭平鍵 l bLl 許用擠壓應(yīng)力 p MPa 鍵的工作長(zhǎng)度 m1 425 bLl 擠壓面高度 10hk 轉(zhuǎn)矩 npT65 9 N09 587 966 許用擠壓應(yīng)力 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 Pa p 則 擠壓應(yīng)力 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 MPa602 4315960 2 6 ap MPklT 所以 此鍵是安全的 附 鍵的材料 因?yàn)閴簼⒑湍p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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 鍵用抗拉強(qiáng)度不低于 的鋼制造 如 45 鋼 Q275 a60 等 3 6 軸承的校核 滾動(dòng)軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件 滾動(dòng)軸承的類型 尺寸和公差等級(jí)均已制 訂有國家標(biāo)準(zhǔn) 在機(jī)械設(shè)計(jì)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(jí)等 并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 試選 10000K 軸承 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) GB281 1994 查得 10000K 軸承的性能參 數(shù)為 C 14617N Co 162850N 脂潤(rùn)滑 190min 3 6 2 壽命計(jì)算 a 計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力 查表得 10000K 軸承的內(nèi)部軸向力 2 YFRs 65 0 32815cos67 0cos Y N474158 39222 RF 則 9028 121 YRS b 計(jì)算外加軸向載荷 XF c 計(jì)算軸承的軸向載荷 因?yàn)?21S 故 軸承 1 N902811 SAF 軸承 2 2 d 當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算 由式 aRpPYXfF 查表得 的界限值 A 42 05 1 tge 90 152382R 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 7 012498 RAF 查表知 eR 1 故 39 0cos4 YX FRA 701 故 22 則 N905 90283 14 11 ARpPYXf 13 27 1 ARpPFfF 式中 輕度沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn) pf 由于 且軸承 1 2 采用型號(hào) 尺寸相同的軸承 故只對(duì)軸承 2 進(jìn)行壽21PF 命計(jì)算 N032 e 計(jì)算軸承壽命 h45019 367 2 110660 PhFCnL f 極限轉(zhuǎn)速計(jì)算 由式 lim21nfmas 5 0367 PFC 6 7 21rctgrctgRA 查得 載荷系數(shù) 1f 載荷分布系數(shù) 802 故 minr9 650 masn ir1 計(jì)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(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 總結(jié) 24 總 結(jié) 經(jīng)過大學(xué)的四年學(xué)習(xí) 我們學(xué)習(xí)了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程 在此基礎(chǔ)上 我們已經(jīng) 穿插的進(jìn)行了許多次的課程設(shè)計(jì) 減速箱設(shè)計(jì) 金工制圖課程設(shè)計(jì)等 還有每個(gè)學(xué)期不同周期 的課程實(shí)踐 金工實(shí)習(xí) 生產(chǎn)工藝實(shí)習(xí) 畢業(yè)實(shí)習(xí)等 然而也是這些課程設(shè)計(jì)和課程實(shí)踐使我 認(rèn)識(shí)和熟悉本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐過程 為我更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ) 這次畢業(yè) 設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用 也是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的考核 因此這次在 大學(xué)結(jié)束時(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)顯得猶為重要 這也就給我們一次對(duì)所有學(xué)過的課程的系統(tǒng)和深入理解的 機(jī)會(huì) 也是理論聯(lián)系實(shí)際最好的機(jī)會(huì) 無疑會(huì)對(duì)我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容的深層次的鞏固 對(duì)我們即將走 進(jìn)的工作崗位有很大的益處 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們走上工作崗位之前最后的一次演練機(jī)會(huì) 它將為我們今后勝任工作打下 良好的基礎(chǔ) 為我們提高自身的設(shè)計(jì)能力提供了一個(gè)難能可貴的平臺(tái) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 我綜 合運(yùn)用了所學(xué)的各門基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程知識(shí) 掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律 樹立了正確的設(shè)計(jì) 思想 培養(yǎng)了我們分析和解決問題的能力 學(xué)會(huì)了獨(dú)立搜集各種技術(shù)資料 研究工藝方案的能力 能獨(dú)立制定設(shè)計(jì)方案 正確分析設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 機(jī)床部件的選擇 加工工藝的特點(diǎn) 主軸箱的設(shè)計(jì)及其特點(diǎn) 以及各種的機(jī)床技術(shù)要求等 方面 都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 大大培養(yǎng)了我們的機(jī)械設(shè)計(jì)能力 通過畢業(yè)設(shè)計(jì) 更好地學(xué)會(huì)了運(yùn)用 標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范 手冊(cè) 圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料 培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能 在這里最要感謝的是我的指導(dǎo)老師 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù) 同時(shí)也學(xué)到許多道 理 為我更好的走向工作崗位打下基礎(chǔ) 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 25 參考文獻(xiàn) 1 馮辛安主編 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 19991 0 2 盛伯浩主編 機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 1 3 王愛玲 白恩遠(yuǎn)等編著 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 北京 國防工業(yè)出版社 2004 4 4 關(guān)穎主編 數(shù)控車床 沈陽 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2005 1 5 盛曉敏 鄧朝暉 先進(jìn)制造技術(shù) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 6 謝紅 數(shù)控機(jī)床機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo) M 上海 同濟(jì)大學(xué)出版社 2004 8 7 高葉玲主編 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng) 北京 國防工業(yè)出版社 1977 7 8 孫恒 陳作模主編 機(jī)械原理 北京 高等教育出版社 2000 8 9 濮良貴 剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2004 2 10 卜云峰主編 械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 6 11 陳遠(yuǎn)齡 黎亞元主編 機(jī)床電器自動(dòng)控制 北京 重慶大學(xué)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(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 5 14 卜炎主編 實(shí)用軸承設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)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(dòng) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 5 16 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 1 17 王積偉 黃誼等主編 液壓與氣壓傳動(dòng) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 5 18 張平格主編 液壓傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán) 2003 21 關(guān)雄飛主編 數(shù)控加工技術(shù)綜合訓(xùn)練 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 1 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 26 致 謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了很多老師和同學(xué)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(dǎo)老師李俊武教授 從畢業(yè)設(shè)計(jì)開始到期末答辯 老師一直嚴(yán)格要求我們 為我們安 排了合理的作息時(shí)間 避免了由于作息時(shí)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(shí)勝利的 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 李俊武教授多次帶領(lǐng)我們小組的同學(xué)實(shí)地參觀搖臂鉆床 加深了我們對(duì)鉆床的理 性認(rèn)識(shí) 有的同學(xué)設(shè)計(jì)的課題可查閱的相關(guān)資料較少 老師親就親自通過不同途徑為這些同學(xué)找到相 關(guān)的資料 保證了這些同學(xué)的進(jìn)度 正是在老師有效的指導(dǎo)下 使得我們小組每個(gè)同學(xué)的進(jìn)度都達(dá)到 了學(xué)院的要求 在學(xué)院組織的幾次中期檢查中 我們組的同學(xué)沒有一個(gè)因?yàn)檫M(jìn)度跟不上而遭到檢查老 師的批評(píng) 我很欣賞老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 敬佩他的為人 感謝他對(duì)我們的耐心指導(dǎo) 我相信這幾個(gè) 月來他對(duì)我的教誨一定會(huì)使我終身受益 還有很多我無法一一列舉姓名的師長(zhǎng)和友人給了我指導(dǎo)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(shí)間倉促 設(shè)計(jì)中的疏漏及錯(cuò)誤之處再所難免 懇請(qǐng)老 師 讀者批評(píng)指正 提出寶貴意見 最后 衷心感謝在百忙之中抽出時(shí)間審閱本論文的專家教授