普通高等教育风能与动力工程专业系列教材：风力发电机组设计与制造 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姚兴佳，田德 编

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111360254

版次：1

商品编码：11115549

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-10-01

用纸：胶版纸

页数：165

正文语种：中文

编辑推荐

《普通高等教育风能与动力工程专业系列教材：风力发电机组设计与制造》主要介绍风力发电机组设计与制造的理论与技术。设计方面的内容包括风力发电机组设计依据和内容、设计原则、设计步骤、机械设计基础、总体设计、风轮与叶片设计、传动与控制机构设计、塔架与基础设计。制造方面的内容包括材料、制造工艺、装配工艺、机舱部分试验。

内容简介

《普通高等教育风能与动力工程专业系列教材：风力发电机组设计与制造》的特点是遵循国际和国家标准，采用现代设计技术和方法，坚持理论与工程实际相结合，体现风力发电机组设计内容的系统性和完整性，突出典型机型的重点结构。

目录

序
前言
主要物理量符号表

第1章 绪论
1.1 风力发电机组的构成与分类
1.1.1 风力发电机组的构成
1.1.2 风力发电机组的分类
1.2 设计依据和内容
1.2.1 设计依据
1.2.2 设计内容
1.3 设计原则和步骤
1.3.1 设计原则
1.3.2 设计步骤
习题

第2章 风力发电机组机械设计基础
2.1 风力发电机组的外部条件
2.1.1 风力发电机组等级
2.1.2 风况
2.1.3 其他环境条件
2.1.4 电网条件
2.2 风力发电机组结构设计
2.2.1 载荷
2.2.2 设计工况和载荷状态
2.2.3 载荷计算
2.3 极限状态分析
2.3.1 载荷和材料的局部安全系数
2.3.2 极限强度分析
2.3.3 疲劳失效分析
2.3.4 稳定性分析
2.3.5 临界挠度分析
2.3.6 特殊局部安全系数
习题

第3章 总体设计
3.1 总体参数
3.1.1 额定功率
3.1.2 设计寿命
3.1.3 额定风速、切入风速和切出风速
3.1.4 风轮转速
3.1.5 发电机额定转速和转速范围
3.1.6 重要几何尺寸
3.1.7 总质量、质心与转动惯量
3.1.8 年度发电量
3.2 总体布局及部件集成化
3.2.1 总体布置原则
3.2.2 风力发电机组的典型布局
3.2.3 部件的集成化
3.3 整体校核计算
3.3.1 计算内容与数学模型
3.3.2 模型的后处理
3.4 模型实验
3.4.1 相似条件
3.4.2 相似结果
3.4.3 模型机实验中的问题
3.5 设计成本模型
习题

第4章 风轮与叶片设计
4.1 概述
4.1.1 叶片的基本概念
4.1.2 风轮的几何参数
4.1.3 风轮的物理特性
4.2 风轮的载荷设计计算
4.2.1 作用在风轮上的力和力矩
4.2.2 叶片载荷
4.2.3 叶片的受力分析
4.2.4 风轮的强度校核
4.3 叶片的气动设计
4.3.1 风力机的性能指标
4.3.2 风力机的空气动力学设计
4.3.3 叶片结构设计与制造
4.4 轮毂的结构设计与载荷分析
4.4.1 风轮轮毂的结构设计
4.4.2 风轮轮毂的载荷分析
4.5 叶片的设计软件介绍
4.5.1 Garrad Hassan综合软件包
4.5.2 ANSYS软件
习题

第5章 传动与控制机构设计
5.1 主传动链设计概述
5.1.1 主传动链的布局形式
5.1.2 主传动链的主要部件
5.1.3 主传动链齿轮传动特点与设计要求
5.1.4 齿轮箱的基本传动形式与构成
5.2 齿轮传动设计基础
5.2.1 轮系的概念
5.2.2 行星轮系的传动比
5.2.3 组合轮系
5.3 风力发电机组齿轮箱设计
5.3.1 设计标准
5.3.2 设计载荷
5.3.3 齿轮箱的结构设计
5.3.4 传动效率与噪声
5.3.5 润滑与冷却
5.4 主传动链制动机构的设计
5.4.1 风力发电机组关机过程的规划
5.4.2 风力发电机组关机过程的运动方程
5.4.3 空气动力制动的设计
5.4.4 机械制动的设计
5.5 变桨距执行机构的设计
5.5.1 风力发电机组变桨距过程的规划
5.5.2 风力发电机组变桨距过程的运动方程
5.5.3 电力驱动机构设计
5.5.4 液压驱动机构设计
5.6 偏航执行机构的设计
5.6.1 风力发电机组偏航过程的规划
5.6.2 偏航设计载荷的确定
5.6.3 偏航驱动机构设计
5.6.4 偏航制动机构设计
习题

第6章 塔架与基础设计
6.1 设计概述
6.1.1 塔架的设计要素
6.1.2 塔架的基本结构形式
6.2 塔架的载荷分析
6.2.1 塔架载荷的基本类型
6.2.2 塔架的主要载荷
6.3 塔架的结构设计
6.3.1 基本设计内容
6.3.2 钢筒塔架的方案设计
6.3.3 塔架的强度设计
6.3.4 塔架的动特性分析
6.3.5 塔筒的制造要求
6.4 塔架基础设计
6.4.1 基本设计要求
6.4.2 基础的形式设计
6.4.3 基础的设计计算
6.4.4 基础土层对塔架固有频率的影响
习题

第7章 风力发电机组的制造
7.1 材料
7.1.1 钢材
7.1.2 铸铁
7.1.3 铝合金
7.1.4 纤维增强塑料
7.1.5 钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土
7.1.6 木材
7.2 制造工艺
7.2.1 焊接
7.2.2 螺纹或铆钉连接
7.2.3 纤维增强塑料的层压
7.2.4 胶接
7.2.5 混凝土制造、养护和质量控制
7.2.6 木材加工（机械加工）
7.3 装配工艺
7.3.1 装配的基础知识
7.3.2 机舱的装配
7.4 机舱部分试验
7.4.1 试验目的
7.4.2 试验条件
7.4.3 试验准备
7.4.4 功能试验和部分性能试验
7.4.5 试验数据记录、整理与分析处理
习题
参考文献

前言/序言

风力发电机组设计与制造：原理、方法与实践 本书旨在为风能与动力工程专业的学生以及从事风力发电机组设计、制造、安装和维护的工程师们提供一本全面、深入的参考资料。本书重点在于阐述风力发电机组的核心技术原理，详细介绍其关键部件的设计与制造方法，并结合实际工程案例，探讨当前行业面临的挑战与未来发展趋势。 第一部分：风能基础与机组概述 本部分将首先回顾风能的基本概念，包括风的形成、能量特性及其可利用性。在此基础上，深入分析风力发电机组的工作原理，从能量转换的角度解析风能如何被转化为电能。我们将详细介绍不同类型的风力发电机组，如水平轴和垂直轴风力发电机，并分析它们各自的优缺点及适用场景。同时，本部分还将对风力发电机组的整体结构进行分解，介绍其主要组成部分，为后续章节的深入探讨奠定基础。 第二部分：关键部件设计与分析 本部分是本书的核心内容，将对风力发电机组的关键部件进行详细的设计与分析。 叶片设计与气动分析： 叶片是风力发电机组捕捉风能的关键部件，其设计直接影响发电效率和机组的整体性能。本部分将介绍叶片的气动外形设计原理，包括翼型选择、升阻力特性分析以及气动载荷计算。我们将深入讲解叶片设计的先进方法，如计算流体动力学（CFD）的应用，以优化叶片的气动效率并降低载荷。此外，还会讨论叶片材料的选择、结构设计以及疲劳寿命分析，确保叶片的可靠性和耐久性。 轮毂与增速器设计： 轮毂负责将叶片产生的扭矩传递给增速器，并将其固定在主轴上。本部分将介绍轮毂的结构设计、受力分析及材料选用。增速器（齿轮箱）是将风力发电机组的低速旋转转化为高转速以驱动发电机的关键部件。我们将详细阐述增速器的基本类型、传动原理、齿轮设计、润滑系统以及失效模式分析。重点将放在如何提高增速器的效率、可靠性和寿命，并探讨当前主流增速器的技术发展方向。 主轴与轴承系统： 主轴连接轮毂和增速器（或发电机），承受巨大的扭矩和弯矩。本部分将详细介绍主轴的材料选择、强度设计、疲劳分析以及轴承系统的设计与选型。我们将深入分析主轴所承受的载荷，并重点介绍用于大型风力发电机组的主轴设计挑战，包括尺寸、重量和制造工艺。同时，轴承作为承载主轴旋转的关键部件，其设计、润滑和密封对机组的长期运行至关重要，本书将对其进行详尽的论述。 发电机设计与选型： 发电机负责将机械能转化为电能。本部分将介绍不同类型的发电机，如感应发电机、永磁同步发电机等，并分析它们的原理、优缺点及适用性。我们将重点介绍针对风力发电特性优化的发电机设计，包括励磁方式、绕组结构、冷却系统以及电磁损耗分析。此外，还会讨论发电机的功率匹配、效率优化和电气连接。 机舱结构与传动系统： 机舱是风力发电机组的核心集成部分，容纳了增速器、发电机、主轴、轮毂等关键部件。本部分将介绍机舱的结构设计、受力分析、振动特性以及材料选用。我们将关注如何设计一个紧凑、轻便且能够有效散热和减震的机舱。同时，本书还将探讨传动系统的整体布局、受力传递路径以及减振降噪措施。 偏航与变桨控制系统： 偏航系统使机组能够随风向变化调整机身方向，以最大化捕捉风能；变桨系统则通过调整叶片角度来控制输出功率和机组载荷。本部分将详细介绍偏航与变桨控制系统的基本原理、执行机构、传感器以及控制策略。我们将重点探讨先进的控制算法，如PID控制、模糊控制和模型预测控制，以提高控制精度和鲁棒性。 塔筒结构与基础设计： 塔筒是支撑机舱和叶片的结构，其高度和强度直接影响机组的发电能力和稳定性。本部分将介绍不同类型的塔筒结构，如钢结构塔筒、混凝土塔筒和混合塔筒，并分析它们的受力特性、稳定性以及设计要求。基础是风力发电机组的载荷传递至地面的关键构件，我们将探讨不同地质条件下的基础设计原则，包括重力基础、桩式基础等，并分析其受力机理和施工要求。 第三部分：制造工艺与质量控制 本部分将重点关注风力发电机组的制造工艺和质量控制。 关键部件的制造技术： 针对叶片、增速器、发电机等关键部件，我们将介绍其主要的制造工艺，如复合材料成型技术（如真空导入、预浸料铺层）、金属加工技术（如精密铸造、锻造、焊接）、精密机械加工以及自动化装配技术。我们将深入分析这些工艺的特点、优缺点以及在风力发电机组制造中的应用。 材料选择与性能测试： 材料是决定风力发电机组性能和寿命的关键因素。本部分将介绍风力发电机组常用的结构材料、复合材料、金属材料及其性能特点。我们将详细阐述材料的力学性能、疲劳性能、耐腐蚀性以及抗老化性能，并讨论如何根据不同部件的需求进行科学的材料选择。同时，还将介绍关键部件的性能测试方法，如静载试验、疲劳试验、振动试验等，以确保产品质量。 装配与集成技术： 风力发电机组的装配是多学科协同工作的过程。本部分将介绍机舱内部件的安装顺序、连接方式以及关键节点的精度要求。我们将重点讲解大型部件的吊装、运输和现场集成技术，并讨论如何保证装配过程的精度和安全性。 质量保证体系： 本部分将探讨风力发电机组制造过程中的质量控制方法和体系。我们将介绍质量检验的关键环节，包括原材料检验、半成品检验、成品检验以及出厂验收。同时，还将讨论如何建立有效的质量管理体系，以确保整个制造过程符合国际标准和行业规范。 第四部分：运行、维护与可靠性 本部分将关注风力发电机组的运行、维护和可靠性保障。 运行监测与故障诊断： 实时运行监测是保障风力发电机组安全高效运行的关键。本部分将介绍各种传感器及其数据采集系统，以及基于数据分析的运行状态监测技术。我们将重点阐述故障诊断的方法和技术，包括信号分析、模式识别以及人工智能在故障诊断中的应用。 维护策略与技术： 定期维护和预防性维护对于降低故障率、延长设备寿命至关重要。本部分将介绍不同类型的维护策略，如计划性维护、预测性维护和事后维护。我们将详细讨论各种维护技术，包括润滑、清洁、紧固、零部件更换以及关键部件的维修技术。 可靠性工程： 可靠性工程是提高风力发电机组整体可用性和降低生命周期成本的核心。本部分将介绍可靠性理论基础，包括失效率、平均故障间隔时间（MTBF）等概念。我们将讨论如何通过设计优化、制造控制和运行维护来提高风力发电机组的可靠性，并介绍可靠性评估方法和相关标准。 第五部分：未来发展趋势与挑战 最后一部分将展望风力发电机组技术的未来发展方向。 大型化与智能化： 随着技术的进步，风力发电机组正朝着更大功率、更高效率的方向发展。本部分将探讨大型化设计带来的挑战，如结构载荷、材料性能和运输安装问题。同时，我们将重点介绍智能化技术在风力发电机组中的应用，包括智能控制、预测性维护、能量管理系统以及与智能电网的融合。 海上风电技术： 海上风电是风能利用的重要发展方向。本部分将介绍海上风力发电机组的设计特点，包括基础结构、防腐蚀措施、以及海上安装和维护的挑战。我们将探讨深远海风电技术的发展，如漂浮式风力发电机组。 新材料与新工艺： 持续的技术创新将推动风力发电机组的性能提升。本部分将介绍在叶片材料、传动系统材料以及新型发电机技术方面的最新研究进展。 全生命周期评估与可持续性： 本部分将探讨风力发电机组在整个生命周期中的环境影响，以及如何通过设计、制造、运行和退役的优化来提高其可持续性。 本书力求内容严谨，理论与实践相结合，希望能为读者提供一个清晰、系统、全面的学习框架，共同推动风能技术的进步与发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书所呈现的不仅仅是技术知识，更是一种工程思维。在阅读的过程中，我不仅仅是在学习如何设计和制造风力发电机组，更是在学习一种解决问题的方式。作者们在讲解过程中，常常会引导读者思考，如何权衡各种技术方案的优劣，如何在高成本和高性能之间找到最佳平衡点，如何在保证安全可靠的前提下提高效率。这种引导性的讲解方式，让我受益良多，不仅学到了具体的知识，更培养了我的工程分析和决策能力。我感觉自己变得更加理性，能够从更全面的角度去分析和解决问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的最新技术发展动态的提及，让我感受到了其前瞻性和时效性。风电技术日新月异，这本书能够及时地反映行业内的最新进展，这对我来说非常重要。书中提及了当前正在研究的新型叶片材料、智能控制系统、海上风电技术等，这些都让我对风电行业的未来充满了期待。了解到这些前沿技术，也让我意识到，风电领域是一个不断创新和发展的领域，学习永无止境。这本书就像一个窗口，让我得以窥见风电技术未来的发展图景，也激励我不断学习和探索。

评分☆☆☆☆☆

书中对于风力发电机组制造过程中可能遇到的各种挑战和解决方案的探讨，更是让我受益匪浅。我之前总觉得，一旦有了设计图纸，制造就会是水到渠成的事情。但这本书让我意识到，实际的制造过程远比想象的要复杂得多。书中详细讲解了材料的加工精度、焊接工艺、动平衡校准等关键环节，以及在这些环节中可能出现的各种问题，并提供了相应的解决办法。这让我深刻体会到，制造的每一个细节都至关重要，任何一个微小的失误都可能影响到最终产品的性能和寿命。这种对细节的关注，也体现了作者们在工程实践中的丰富经验。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书给我带来的不仅仅是知识的增长，更是一种视野的拓展和思维的升华。我曾带着一丝好奇和困惑翻开它，如今则带着满满的收获和对风电技术的更深理解合上。这本书的价值，远不止于教科书的范畴，它更像是一本启发思考的指南，一本引人入胜的技术故事集。从最基础的原理讲解，到复杂的设计细节，再到制造过程中的种种考量，书中无一不体现着作者们严谨的学术态度和丰富的实践经验。我强烈推荐这本书给所有对风力发电技术感兴趣的朋友，无论你是学生、工程师，还是仅仅想了解这个清洁能源领域的普通人，相信这本书都能给你带来意想不到的收获。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论与实践的结合上，做得非常到位。它不仅仅是理论的堆砌，更是将理论知识与实际工程应用紧密地联系在一起。书中穿插了大量的工程案例、图表和数据，这些都为我的理解提供了生动的佐证。例如，在讲解叶片制造工艺时，书中不仅介绍了不同工艺的原理，还展示了实际生产线上的照片和关键参数。这种“理论+实践”的模式，让我能够更直观地感受到书本知识是如何转化为实际产品的，也让我对风力发电机组的制造过程有了更深刻的认识。读完这本书，我感觉自己仿佛参与了一次完整的风电机组制造过程，从设计蓝图到最终成品。

评分☆☆☆☆☆

这本书在结构上的安排，也十分合理。它并不是零散地罗列知识点，而是将整个风力发电机组的设计与制造过程，按照逻辑顺序清晰地呈现出来。从前期的选址、风资源评估，到风力发电机的整体设计，再到关键部件的制造、安装调试，以及后期的运行维护，每一个环节都得到了充分的阐述。这种系统化的讲解方式，让我能够清晰地把握风力发电机组从概念到实际产品的全过程，形成一个完整的知识体系。我尤其喜欢书中对不同类型风力发电机组的对比分析，以及它们各自的优缺点，这帮助我从宏观上理解了风电技术的发展趋势和未来方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，既专业又不失通俗易懂，这对我来说是非常重要的。我曾尝试阅读过一些过于学术化的技术书籍，结果往往是望而生畏，难以深入。但这本书在这方面做得相当出色，作者们在保持专业性的同时，也尽可能地用清晰、简洁的语言来解释复杂的概念。对于一些关键术语，书中还提供了详细的解释，甚至是一些生动形象的比喻，帮助我更好地理解。这让我觉得，这本书不仅仅是写给专业人士看的，也同样适合那些对风电技术抱有强烈兴趣的普通读者。阅读过程中，我没有感到被晦涩的术语所阻碍，反而能从中获得源源不断的知识和启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书在技术层面的严谨性，让我印象深刻。我并非工程师出身，但通过阅读这本书，我能够感受到作者在学术上的深厚功底和严谨态度。书中涉及的许多工程计算和理论推导，虽然有时让我觉得烧脑，但作者总是能给出详细的步骤和解释，让我能够逐步理解。比如，在讲解风力发电机组的功率计算时，书中不仅列出了核心公式，还对公式中的各个参数进行了详细的定义和说明，并提供了实际案例进行演示。这让我明白，风力发电并非简单的“风吹叶片转”，而是充满了精确的科学计算和工程优化。这种严谨的态度，也让我对这本书的可靠性充满了信心，知道我所学习到的知识是经过科学验证的，而不是空穴来风。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度，确实超出了我最初的预期。我本以为会看到一些基础性的介绍，但很快我就发现，它对于风力发电机组的设计细节有着极其深入的探讨。从叶片的空气动力学设计，到整个机组的结构设计，再到关键部件的材料选择和制造工艺，这本书都给了我全新的认识。尤其是关于叶片设计的部分，我从未想到过仅仅是一个叶片的形状，就能蕴含如此多的学问。作者详细地讲解了叶型选择、翼型参数、攻角变化对气动性能的影响，甚至还涉及到叶片材料的强度计算和疲劳分析。这让我深刻体会到，一个看似简单的风力发电机，背后是无数工程师的心血和智慧的结晶。阅读这些内容的时候，我仿佛置身于一个现代化的风电研发中心，看着工程师们如何在计算机前模拟、计算，然后在实验室里反复试验，只为打造出更高效、更可靠的风力发电机。

评分☆☆☆☆☆

风力发电机组的设计与制造，这本书的出现，简直就是为我这样对新能源领域充满好奇，却又不知从何下手的新手量身定做的。翻开这本书，首先映入眼帘的是清晰明了的排版，以及那种扑面而来的专业气息，瞬间就让我觉得，这绝对是一本值得深入研读的宝藏。我一直对风力发电这个概念非常着迷，想象着巨大的叶片在风中旋转，转化为清洁的能源，这背后究竟蕴含着怎样的科学原理和工程智慧？这本书的作者们，似乎早就预料到了我这样的困惑，从风力发电的基本原理讲起，就像是循循善诱的老师，一步步地将我引入这个奇妙的领域。他们没有一开始就抛出复杂的公式和概念，而是从最基础的空气动力学入手，解释风是如何被转化为动能的，再到动能如何进一步转化为电能。这个过程的阐述，详实且易于理解，让我这个非专业人士也能大致掌握其中的精髓。

评分☆☆☆☆☆

风力发电机组关机过程的规划

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设计概述

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书的纸张很好，很喜欢

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(100%好评)

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风力发电教学与培训用书：风力发电机组工作原理和技o术基础

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