风能利用对人类的经济发展和社会生活具有重要的意义。风力提水技术是风能利用的一个重要方面,而降低风力提水机的启动风速和提高风力提水过程中的风能利用率一直是人们研究的重点。变行程机构可以通过调节活塞泵的行程实现风力机与水泵功率的合理匹配,同时实现降低启动风速和提高风能利用率的目的。本课题首先根据活塞泵的特性及变行程过程中活塞泵与风力机的匹配特点,确定了适合于牧区独户使用的高扬程小流量变行程风力提水机水泵的基本参数。设计了平板式多叶片风力机模型,并通过风力机模型试验,得到了该风力机的空气动力特性曲线和机械特性曲线,为牧区独户使用的高扬程小流量变行程风力提水机整机模型的建立和试验打下了基础。其次,课题分析了变行程对启动风速的影响及变行程的变化规律。利用Pro/E建模软件和ADAMS动力学仿真软件建立了变行程机构的虚拟样机,通过虚拟样机的运动学仿真,得到了变行程风力提水机的行程变化规律曲线及机构中主要部件的运动规律曲线。通过虚拟样机的动力学仿真,发现了机构中加入配重可以降低风力机输出扭矩,并找出了合适的配重质量;同时在动力学仿真中还检验了在样机总体高度不变的情况下,机构中各零件长度的变化对风力机扭矩的影响,及行程改变时,风机轴输出扭矩的变化情况。通过本次课题发现变行程机构的重量、结构及尺寸的改变对变行程风力提水机整机的工作特性有很大的影响,所以本课题为优化变行程风力提水机的结构提供了参考依据。