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汽车压电式馈能型减振器仿真与试验研究
| 论文题名： | 汽车压电式馈能型减振器仿真与试验研究 |
| 关键词： | 汽车馈能减振器;振动能量回收;压电振子;俘能特性;结构形式 |
| 摘要： | 目前能量回收利用问题成为世界各国学者们的研究重点之一。压电元件能将振动能量转换为电能而应用于自然能发电、机械振动发电、人体器官发电等诸多领域。液压减振器是汽车悬架系统中应用最广泛的阻尼元件，其作用是当汽车行驶在不平整路面时，将车身振动能量吸收并以热能耗散。本文将压电陶瓷与双筒式液压减振器结合，研究了一种新型压电式馈能减振器，该减振器能将车身振动能量转换为电能回收再利用。本文的主要研究内容如下： （1）分析压电式馈能减振器的工作原理，确定压电振子的结构形式，推导出其产生电压及电能的表达式；分析压电式馈能型减振器数学建模的基本理论。 （2）通过仿真软件对所选用的压电振子进行模态分析、静力学分析，探讨环形压电振子的结构参数对其变形量的影响，确定环形压电振子的结构参数；对压电振子进行谐响应分析和随机振动分析并计算压电振子的极限输出功率。 （3）建立馈能减振器fluent二维数学模型；探究馈能减振器内流场分布，验证馈减振器的减振特性。 （4）结合上述模型，利用MATLAB/Simulink仿真软件讨论总结活塞杆运动类型、馈能减振器阻尼孔尺寸、底阀过流直径、油液粘温特性、补偿腔充入气体的参数等对馈能减振器俘能特性的影响规律。 （5）搭建半实物仿真试验台，探究正弦激励幅值与频率以及不同路面等级功率谱密度对压电振子俘能特性影响规律，并与仿真结果对比，验证馈能减振器对振动能量回收的可行性。 仿真结果表明：馈能液压减振器产生电压值随正弦激励幅值与频率增加而增大；随路面不平度系数的增加而增大；随阻尼孔直径以及底阀过流直径的增大而减小；随环境温度的增加而减小；充入气体的种类对馈能减振器的俘能特性几乎没有影响。 试验结果表明：压电振子产生的电压值随正弦激励频率与幅值的增加而增大；随路面位移功率谱密度的增加而增大。试验结果与仿真结果变化趋势基本一致，验证了馈能减振器对振动能量回收的可行性。 |
| 作者： | 郝志龙 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 吕宝占 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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