發(fā)布時間：2020-03-22 12:46

【摘要】：隨著環(huán)境污染的加重,發(fā)展新能源已經(jīng)成為我國推進生態(tài)文明建設(shè)的現(xiàn)實需求;另一方面,隨著減速帶的廣泛使用,汽車通過減速帶時所產(chǎn)生的大量振動能未被合理利用。減速帶振動能量捕獲器能將這部分振動能進行收集并轉(zhuǎn)化成電能,代替?zhèn)鹘y(tǒng)供電方式為小型用電設(shè)備提供可持續(xù)電源,能夠帶來良好的社會與經(jīng)濟效益。目前減速帶振動能量捕獲器多采用線性系統(tǒng)進行能量捕獲,工作帶寬很窄,發(fā)電效率較低。本文以提高減速帶振動能量捕獲器的發(fā)電效率為目標,提出了一種新型的雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器,采用理論建模和數(shù)值仿真的方法,深入研究了不同激勵條件下雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器系統(tǒng)的動力學特性。主要研究工作如下:根據(jù)車輛振動的簡化模型,建立了車輛一減速帶系統(tǒng)和雙穩(wěn)態(tài)發(fā)電系統(tǒng)的力學模型。在1/4和1/2車輛模型下,研究了減速帶形狀對系統(tǒng)的平均輸出功率及動力學響應的影響,得到了最優(yōu)減速帶形狀;研究了車型對系統(tǒng)輸出功率及動力學響應的影響,得出雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器系統(tǒng)的發(fā)電量隨著車重的增加而增大。同時研究了負載電阻對系統(tǒng)輸出功率的影響,得到了最優(yōu)負載電阻。研究了車型和車速分別符合正態(tài)隨機分布時,均值和方差對雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器系統(tǒng)均方根功率的影響。在車輛類型呈正態(tài)分布時,研究了質(zhì)量均值對系統(tǒng)均方根功率的影響,得出激勵頻率不變,激勵幅值越大,發(fā)電性能越好;通過分析質(zhì)量方差對系統(tǒng)發(fā)電性能的影響,得出質(zhì)量方差越大,激勵幅值變化越大,大型車輛增多,發(fā)電量增大。在車速服從正態(tài)分布時,研究了車速均值和方差對系統(tǒng)均方根功率的影響,得到了系統(tǒng)具有較好發(fā)電效果的車速范圍。在車型和車速同時符合正態(tài)分布的基礎(chǔ)上,研究均值和方差對雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器系統(tǒng)發(fā)電性能的影響。研究了不同速度方差下質(zhì)量均值對發(fā)電性能的影響,得出系統(tǒng)的均方根功率隨著質(zhì)量均值的增大而逐漸增大,最后趨于穩(wěn)定;通過分析不同質(zhì)量均值下質(zhì)量方差對系統(tǒng)發(fā)電性能的影響,得出當通過減速帶的汽車質(zhì)量較小時,系統(tǒng)的均方根功率值會隨著質(zhì)量方差的增大而緩慢變大,但當汽車質(zhì)量增大到一定值時,系統(tǒng)的輸出功率又隨著質(zhì)量方差的增大而減小。研究了不同條件下速度均值和方差對發(fā)電性能的影響,得到了雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器系統(tǒng)最大均方根功率時的最佳車速均值。通過以上研究工作,得出了不同車速和車重對雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器系統(tǒng)動力學響應的影響規(guī)律,為雙穩(wěn)態(tài)減速帶振動能量捕獲器設(shè)計提供理論基礎(chǔ),有利于實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展。
【圖文】：

1 緒論 緒論.1 研究背景和意義能源是社會繁榮昌盛和人類賴以生存的保障。中國飛速發(fā)展，各項能源需求不斷增大別是電能的需求無處不在[1-4]，目前的發(fā)電方式可分為兩大類，第一類傳統(tǒng)形式的發(fā)電如火力發(fā)電；第二類新能源發(fā)電，，比如海洋能發(fā)電[5-6]、太陽能發(fā)電[7-8]、風能發(fā)電[9-1；而在各種發(fā)電方式中，80%以上是火力發(fā)電[11-12]，且由于煤炭資源具有不可再生性致能源缺乏問題越來越突出。相較于傳統(tǒng)能源，新能源的可再生性、污染少等優(yōu)點使對新能源越來越青睞，但是新能源發(fā)電受到一些條件限制會制約其廣泛應用[13]，比如理條件不同會制約風能發(fā)電，天氣情況會影響太陽能發(fā)電，所以設(shè)計一種不受傳統(tǒng)能制、不受環(huán)境影響的新型發(fā)電方式迫在眉睫。

圖 1-2 機械式能量捕獲裝置Fig.1-2 Mechanical energy harvesterHayder Aqeel[18]等人提出了一種機械式振動能量捕獲裝置，當汽車從減速帶上減速帶受力垂直向下運動，把齒條的垂直運動轉(zhuǎn)化為齒輪的轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電生電能，最后通過儲存裝置把電壓存儲到電池中。研究表明該能量捕獲器可給路號燈供電。梅瀟[19]也設(shè)計了一種機械式的減速帶能量捕獲裝置，主要通過純機機轉(zhuǎn)動進行發(fā)電，但是汽車經(jīng)過減速帶的不連續(xù)以及不確定性使該裝置的使用壽降。李珂[20]設(shè)計了一種利用齒輪組來增大位移的減速帶能量捕獲裝置，如圖 1-3 所從減速帶上方經(jīng)過時，減速帶下方的彈簧 2 將被壓縮，彈簧產(chǎn)生形變并且儲存滑塊機構(gòu) 3 帶動齒輪組轉(zhuǎn)動，用齒輪放大機構(gòu)來放大電機 7 的轉(zhuǎn)動速度，從而快感線進行發(fā)電。最后通過計算得出每一次的發(fā)電量為 0.0175 度，但未進行試驗正確性有待考證。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM61

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7 本報記者 李超;三季度險企凈利潤增長駛?cè)搿皽p速帶”[N];中國證券報;2015年

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本文編號：2595065