1、XX 大学 XX 学院毕业设计说明书题 目：整体水旋式能量转换样机系统设计 专 业：机械设计制造及其自动化 学 号： XX63232 姓 名： XX 指导教师： XX XX 大学 XX 学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 整体水旋式能量转换样机系统设计 学号： XX63232 姓名： XX 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师： XX 机电 系 主任： XX 一、主要内容及基本要求1、主要内容： 本设计是一套创新型的水利发电装置，将具有一定势能、压力能的流体转换为具有一定压力能和动能的射流，通过射流的反作用力生成转子的旋转力矩，使得转子以确定的转速旋转。而且本设计采用高精度的齿轮传
2、动，能够有效的利用旋转体的转速来进行电能转换。该装置避免了水轮机叶轮的复杂加工，简单易懂，可以作为水力发电教学实验用。 2、基本要求： 应考虑尽量使装置结构简单化，发电部分采用永磁直流小电机，通过计算系统的安装功率选择合适的电机，设定适当的传动比，通过计算旋转体的进口流量跟出口流量可以求出反冲扭矩的大小，所以要设计合适的进口管径与出口管径。对系统要进行验算，以确定该装置能正常运转。 3、关键步骤 1）选择合适的电机：能充分的利用动能转换成电能； 2）运行稳定性：合理安排装置的尺寸结构，能保证机械装置运行平稳； 3）传动平稳性：根据射流产生的旋转扭矩的大小合理的设计传动比，保证传动结构的平稳性与
3、传动效率； 4）合理安排各零件表面粗糙度，尽量减少能量损耗。 二、重点研究的问题通过查找与整理大量水轮机及手摇发电机的资料，查阅相关文献资料了解水力发电机系统过程和设计参数，在此基础上设计出一套整体水旋式能量转换样机系统。进一步熟练使用 proe 或其他三维制图软件，设计三维模型，得到整体水旋式能量转换样机系统结构设计部分的装配图和若干关键零件的 设计图。合理设计扭矩以使旋转体以较均匀的转速转动。三、进度安排各阶段完成的内容 起止时间1 查阅相关资料 第一周2 确定水旋式能量转换样机机械系统第二周3 确定各部分的结构 第三周4 零部件的设计 第四、五、六、七周7 选定的一种结构设计 第八周8
4、画零件图 第九、十周9 画装配图 第十一周10 撰写毕业设计说明书 第十二周四、应收集的资料及主要参考文献1于布.水力学.广华南理工大学出版社.20012赵振兴、何建京.水力学第二版.清华大学出版社.20103李伟水力计算手册第二版.武汉大学水利水电学院水力学流体力学教研室. 20054董毓.新水力发电手册.中国水利水电出版社.20045宋宝玉.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社.20066哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第六版.高等教育出版社.20097赵近芳.大学物理第二版.北京邮电大学出版社.20068周良德、朱泗芳、杨世平.现代工程图学第二版.湖南科学技术出版社.20079濮
5、良贵、纪名刚.机械设计第二版.高等教育出版社.200510孙恒、陈作模、葛文杰.机械原理第七版. 高等教育出版社 200511杨曙东、何存兴 .液压传动与气压传动第三版.华中科技大学出版社XX 大学 XX 学院毕业论文（设计）评阅表学号 XX63232 姓名 XX 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目 整体水旋式能量转换样机系统设计 XX 大学 XX 学院毕业论文（设计）鉴定意见学号：XX63232 姓名：XX 专业：机械设计制造及其自动化 评价项目 评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是
6、否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价XX 同学毕业设计立论正确，论述充分，结构严谨；具有较强的的文献查阅、资料综
7、合归纳整理能力，能在设计中熟练运用所学知识，设计方案合理可行，工作量较大，论文质量一般，图纸完整。同意参加答辩。评阅人： 012 年 5 月 日毕业论文（设计说明书） 37 页 图 表 10 张论文（设计）题目： 整体水旋式能量转换样机系统设计 内容提要： 整体水旋式能量转换样机是一套创新型的水利发电装置，将具有一定势能、压力能的流体转换为具有一定压力能和动能的射流，通过射流的反作用力生成一个转子的旋转力矩，使得转子以确定的转速旋转。转子将带动其连接的齿轮转动，最终将带动永磁直流小电机磁体内的转子转动而产生电能。该样机的优点是直接由产生的射流反作用生成作用力矩，思路清晰，装置简单，有利于普及水
8、力发电知识。同时用水做能源很环保，研究该装置有比较现实的意义。通过计算系统的安装功率选择合适的永磁直流小电机，然后根据电机的额定转速设定一个传动比，可以得出旋转体转速。旋转体是靠喷管射流的反冲力产生的扭矩而旋转的，通过计算旋转体的进口流量跟出口流量可以求出反冲扭矩的大小，参考理论力学刚体的动量矩定理，就可以大致确定旋转体的外径跟喷管的长度，设定初值计算，再通过验证跟系统要求可以设计出各零件的尺寸。指导教师评语XX 同学在毕业设计过程中，态度认真，学习主动，积极思考，能够清楚认识自己的不足，努力提高。基本上完成了设计任务，其主要工作如下：其一，画出了水利发电的三维模型；其二，查阅了较多的资料和手
9、册,对流体力学基础有了一定的掌握；其三，自学了 proe，CAD 等画图软件，作图能力有了较大的提高；其在设计过程中，学习主动，创新性不是很强。综合运用所学知识的能力一般。同意参加答辩。建议评定成绩为中等。指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为 。答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为答辩委员会主任： 年 月 日目 录摘要 .1Abstract.2第一章 绪论 .31.2 整体水旋式能量转换样机简介 .4第二章 样机的材料及选择 .52.1 塑料的常用特性 .52.2 常见塑料简介 .5第三章 样机机械
10、部分设计计算 .103.1 射流的反推力 .103.2 流量 Q 的计算 .113.4 分析样机在射流反推力作用下转动情况 .133.5 零件的设计 .14第四章 发电部分设计 .194.1 安装功率的估算 .194.2 发电部分电动机的选择 .19第五章 系统的验算及输出功率的计算 .215.1 系统验算 .215.2 输出功率的计算 .21第六章 可以选择的优化方案 .23致谢 .24参考文献 .25外文翻译 .26英文原文 .26中文译文： .33湘潭大学兴湘学院本科毕业设计（论文）1整体水旋式能量转换样机系统设计摘要整体水旋式能量转换样机其实就是一种微型的水力发电模拟机，可用作水力发电
11、教学实验。本文设计出了这样一套简单的水力发电装置，并对其主要部件进行了受力分析。水轮机是目前水力发电用的最广的装置，但是水轮机工程量大，制造结构复杂。所以本文参考水轮机的发电原理，为方便制造，将其改装成一个及其简单的装置，并参考工程材料、流体力学、直流发电等资料设计出这样一套装置并对其进行计算分析。关键词：直流发电机；能量转换；聚碳酸酯；水力发电湘潭大学兴湘学院本科毕业设计（论文）2Overall water rotating energy conversionPrototype system designAbstractThe overall water spin energy conver
12、sion prototype is actually a micro hydro-electric power simulator can be sued a hydroelectric teaching experiment .Devised such a simple hydro-electric power installations, and its main components of the stress analysis.Turbine hydroelectric power with the most widely used device, but the large amou
13、nt of turbine engineering, manufacturing complex structure. This reference to turbine power generation principle, to facilitate the manufacture, be converted into a simple device, with reference to engineering materials, fluid mechanics, and DC power generation to design such a device and its comput
14、ational analysis. Key words: DC generators; energy conversion; polycarbonate; hydroelectric 湘潭大学兴湘学院本科毕业设计（论文）3第一章 绪论1.1 水轮机的工作原理及简介 1.1.1 水轮机工作原理水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，当水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机，将旋转机械能转换成电能。与发电机连接成的整体称为水轮发电机组，它是水电站的主要设备部分。水电站是借助水工建筑物和机电设备将水能转换成为电能的企业，在未来，水能资源的开发和利用将成为资源开发利用的主导能源，所以，水
15、轮机的设计开发对我国水能资源的开发起到很大的推进作用。1.1.2 水轮机的分类水轮机大致分为两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机；反击式水轮机： 转轮利用水流的压力能和动能做工的水轮机称为反击式水轮机。其特征是：压力水流充满水轮机的整个流道，水流流经转轮叶片时，受叶片的作用改变压力、流速的大小和方向，同时水流在转轮叶片正反面产生压力差，对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮旋转。主要包括混流式、轴流式、斜流式和灌流式四种类型水轮机。冲击式水轮机： 转轮只利用水流动能做功的水轮机称为冲击式水轮机。其特征是：有压水流先经过喷嘴形成高速自由射流，将压能转换成动能，并冲击转轮旋转。水流只冲击部分转轮，水
16、流是充满水轮机的整个流道的，转轮只是部分进水，转轮在大气压的作用下工作。所以叶片一般做成斗叶状。水力发电是研究水能转换为电能的工程建设和生产运行等技术经济问题 科术。水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。为实现将水能转换为电能，需要兴建不同类型的水电站。一般来说水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学界们以此水位落差的天然条件，有效的利用流体力学工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。水利发电项目是一项低碳、环保、高效循环的能源利用技术。然而，水轮机发电具有如下缺陷：1 因地形上之限制无法建造太大之容量。单机容量为 300MW 左右。
