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车路耦合振动对压电陶瓷机电转换性能影响的研究
| 论文题名： | 车路耦合振动对压电陶瓷机电转换性能影响的研究 |
| 关键词： | 车路耦合;悬臂梁;机电转换;压电陶瓷 |
| 摘要： | 低成本、可持续的绿色能源（电池）是解决无线传感器网络和车载传感网供电的关键环节。而压电发电装置是一种能够收集环境振动能量，将机械能转化为电能的装置，并具有抗干扰，绿色环保和持续性供电的优势。目前，国内外对压电发电装置都做了相关的研究，但是对压电发电装置载体的研究却很少。由于传感网在军用和民用装备的强劲需求，作者研究了以军用和民用最典型的装备—车辆为载体的压电发电装置。 压电发电装置的种类多种多样，但是在收集低频环境振动能量方面主要是采用悬臂梁结构形式的压电发电装置。基于上述研究特点，做了如下工作: 首先，作者建立了道路功率谱模型和车辆七自由度空间动力学模型，分析了在车路耦合振动下车身质心振动的加速度及其频谱，并对比研究了路面等级和载货质量对车身质点加速度和悬架与车身连接处加速度的影响。 其次，以车身振动的加速度及其频谱为基础，分析了压电悬臂梁的机械能和电能之间的转换机理，并且建立了压电悬臂梁发电的理论模型。采用主动设计的形式对悬臂梁的主要结构参数进行了初步设计，仿真分析了基于车路耦合振动的压电悬臂梁的输出电压和激振频率之间的关系，对比研究了悬臂梁各参数对输出电压和固有频率的影响。 最后，总结并分析了论文中得到的结论，结果表明:车身振动一阶固有频率在1HZ-2HZ之间，路面激励下车身的振动主要为低频振动，其范围在0HZ-20HZ，加速度极限值在0.2g-0.4g之间。要满足车载压电发电装置的固有频率在路面激励下车身的振动频率范围之内，在满足设计和实际加工要求的前提下，可适当增大悬臂梁自由端质量块的重量，增加悬臂梁的长度，减少悬臂梁的宽度和中间金属层的厚度。 |
| 作者： | 庞高磊 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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