畢業(yè)論文《用于汽車減振器的壓電俘能裝置設(shè)計》

1、.用于汽車減振器的壓電俘能裝置設(shè)計 摘要 隨著無線傳感器和便攜式電子設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛，而以化學(xué)電池為主的供能方式存在諸多弊端。從環(huán)境中吸取能量并轉(zhuǎn)化為電能的方法來延長電池壽命或為電源供能、減少電子設(shè)備體積等，是目前研究的熱點之一。結(jié)合四輪獨立驅(qū)動電動汽車的獨特需求，對減振器的壓電俘能裝置結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，以懸臂梁式壓進行壓電俘能，給出了詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。之后建立了懸臂梁式壓電俘能裝置的俘能模型，并對其進行了理論分析，最后利用Matlab/Simulink平臺對所建的模型進行仿真分析其結(jié)果表明：利用懸臂梁式壓迫分離的壓電套組合，將上下的振動轉(zhuǎn)換為單向的壓迫，具有機械整流的功能，可以俘獲更多的能量且

2、更方便控制。關(guān)鍵詞：壓電俘能器；智能減振器；懸臂梁式俘能裝置PRISONERS FOR AUTOMOTIVE SHOCK ABSORBER ENERGY DEVICE DESIGNABSTRACTWith the application of wireless sensors and portable electronic devices become increasingly widespread , but the powered way of chemical battery has many obviously disadvantages . how to draw energy fr

3、om the environment and translated into electrical energy to prolong the battery life or for the power supply or reduce the volume of electronic equipment ,etc is one of the hot research.Combined with the future development of hot car four-wheel independent wheel motor drive electric vehicle unique n

4、eeds, The design of a damper piezoelectric device structure,the piezoelectric cantilever pressure to prisoners can be given a detailed structural design. After creating a model cantilever piezoelectric energy harvesting energy harvesting device, and its theoretical analysis, finally the use of Matla

5、b / Simulink platform built simulation model to analyze the results show that: Using cantilever beam type pressure separation piezoelectric combination, The vibration will up and down converted to one-way compression,with mechanical rectification function,can capture more energy and more convenient

6、control.Key words : piezoelectric energy harvester ; smart shock absorber ; Izod energy harvesting device;.目 錄1 緒論11.1 選題意義和背景11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1 壓電材料21.2.2 壓電振動模式31.2.3 壓電振子的結(jié)構(gòu)形式31.2.4 振動能量回收技術(shù)51.3 論文的主要研究內(nèi)容72 用于汽車減振器的壓電俘能裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計92.1 懸臂梁式壓電俘能裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計92.1.1 懸臂梁式壓電俘能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計92.1.2 俘能器材料、壓電振子與工作模式的選擇102.1.

7、3 壓電塊數(shù)目的確定102.2 懸臂梁式壓電俘能器工作原理112.4 本章小結(jié)123 懸臂梁式壓電俘能裝置的模型分析133.1 模型假設(shè)133.1.1 等效模型143.1.2 壓電塊連接方式分析213.2 本章小結(jié)224 懸臂梁式壓電俘能裝置的俘能性能仿真分析234.1 隨機路面輸入模型234.2 壓電塊電壓計算254.3 壓電俘能器俘能仿真與分析264.3.1 俘能器的俘能仿真264.3.2 俘能器的俘能分析284.4 本章小結(jié)285 總結(jié)29參考文獻31致謝33;.1 緒論1.1 選題意義和背景隨著社會的發(fā)展，人們的生活越來越離不開汽車。如今的汽車功能越來越強大，不再是簡單的運輸工具，未來

8、汽車也將會朝著智能化方向發(fā)展，會擁有越來越強大的移動娛樂功能和移動辦公功能，為人們生活提供更大的便利1,2。面對能源危機加劇，節(jié)能是汽車設(shè)計考慮的問題之一，尤其是作為未來汽車的發(fā)展方向之一的電動汽車3。壓電俘能裝置可以利用汽車的核心部件智能減振器緩和由于不平路面導(dǎo)致的沖擊和振動，同時還能通過相應(yīng)裝置收集振動和沖擊產(chǎn)生的能力并轉(zhuǎn)換為可為微電子器件供能的電能，以此來達到最低能量的消耗，降低使用成本。所以用于汽車減振器的壓電俘能裝置可以為未來能源世界提供新途徑。參考文獻1 J. M. Miler. Hybrid electric vehicle propulsion system architect

9、ures of the e-CVT type. IEEE Trans. on PLS, 2006, 21( 3) : 756-767.2 杜榮華，鄒鴻翔，朱云等. iECar交互式電動汽車設(shè)計J. 公路與汽運, 2013, 157(4): 1-5.3 節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(20122020年)Z. 中國城市低碳經(jīng)濟網(wǎng), 20 胡洪平.低頻壓電俘能器研究D.華中科技大學(xué)碩士論文.湖北：湖中科技大學(xué).2006.5 李儒等.碳納米管在智能材料中的研究進展J.材料導(dǎo)報，2013,1（2）：27-34.6 劉平.基于壓電陶瓷的俘能技術(shù)研究D.南京郵電大學(xué)碩士論文.南京：南京郵電

10、大學(xué).2013.7 劉智.曹鈸型俘能器仿真與實驗研究D.哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文.黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué).2009.8 Roundy S, Wright P K. Micro-electrostatic vibration to electricity convertersC. Proceedings of IMECE2002 ASME International Mechanical Engineering Congress& Exposition,2002: 1- 10.9 Baker J, Roundy S, Wright P. Alternative geometries for inc

11、reasing power density in vibration energy scavenging for wireless sensor networksC. Proc 3rd Int. Energy Conversion Engineering Conf,2005:959-970.10 Radousky H B, Liang H. Energy harvesting: an integrated view of materials, devices and applicationsJ.Nanotechnology, 2012, 23:502001(35pp).11 Kim H W,

12、Batra A, Priya S, et al. Energy harvesting using a piezoelectric cymbal transducer in dynamic environmentJ. Japanese Journal of Applied Physics, 2004, 43(9):6178-6183.12 袁江波，謝濤, 單小彪等. 壓電俘能技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述. 振動與沖擊, 2009, 28(10):36-41.13 Ericka M, Vasic D, Costa F, et al. Energy harvesting from vibration using

13、 a piezoelectric membraneJ. Journal de Physique IV, 2005, 128:187-193.14 Li Zhongjie, Zuo Lei, Kuang Jian, Luhrs George. Energy-harvesting shock absorber with a mechanical motion rectifierJ. Smart Material and Structure. 2013, 22: 025008(10pp).15 Hsu Ping.Power recovery property of electrical active

14、 suspension system.Proceedings of the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference,1996,Vol.3,pp.1899-1904.16 馬勇.基于非線性開關(guān)的能量回收系統(tǒng)的研究D.南京航空航天大學(xué)碩士論文.南京：南京航空航天大學(xué).2008.17 豐立東.基于同步點和提取方法的能量回收技術(shù)研究D.南京航空航天大學(xué)碩士論文.南京：南京航空航天大學(xué).2010.18 邊義祥，楊成華.基于壓電材料的振動能量回收技術(shù)現(xiàn)狀綜述J.壓電與聲光,2011,33(4):612-620.19 Roundy S.,P

15、.K. Wright.A piezoelectric vibration based generator for wireless electronic.Smart Structures and Materials,2004,13（5）:1131-1142.20 Roundy S.,Leland E.S.,Baker J.Improving power output for vibration-based energy scavengers.IEEE Pervasive Computing,2005,4:28-36.21 方科，李欣欣，楊志剛等.壓電式能量獲取裝置的研究現(xiàn)狀J.傳感器與微系統(tǒng)，2006,25（10）：7-15.22 Lefeuvre E.,Sebald G.,Guyomar D.,et al.Materials,structures and power interfaces for efficien