本课题采用三次设计方法，以KFB30-18型矿用风动水泵为基础，对该产品的风动涡轮系统进行了理论分析和实验研究。通过空气动力学的理论，采用复变函数的保角变换，从理论上分析了涡轮叶片的形式，导出了风动转距的解析表达式，并采用函数求级值的解析方法，求得了喷嘴的最佳安装角度，分析了风动涡轮的理论输出功率和风动效率。同时，根据风动水泵的原始参数，对水泵的效率、扬程和流量进行了理论分析计算，并进行了水轮的水力设计。在理论分析的基础上，对涡轮系统的五个主要影响因素进行了正交试验设计，通过对数据的计算与分析处理，获得了因素参数水平的最佳组合，完成了产品的参数优化设计。 最后进行了产品的容差设计。通过内、外设计的直积分析方法，分析了显著因素的误差对产品性能及稳定性的影响，建立了质量损失函数和确定了显著因素的容差。 利用本文研究结果研制的新样机性能有很大的改善。与原产品相比，新产品效率为24.30％，提高了10.75％(原泵为13.55％)，效率提高将近一倍；噪声降低到81.4，降低了4.5分贝(原泵为85.9分贝)，具有显著的技术经济效益和社会效益。