用于轮胎报警器压电自供电结构的设计与分析

用于轮胎报警器压电自供电结构的设计与分析

作者:师大云端图书馆 时间:2018-08-21 分类:参考文献 喜欢:1571
师大云端图书馆

【摘要】轮胎的气压和温度参数是汽车行驶安全的重要指标,轮胎压力检测系统因此成为汽车重要安全防护系统之一。目前国内外的汽车轮胎压力检测系统主要采用电池供电,存在寿命有限、稳定性不高、需要定期更换、使用复杂等问题。本文利用压电材料性能好、功率高、体积小等特点,收集汽车行驶过程产生的振动能量并转换为电能,为汽车轮胎报警系统各组件提供电能,通过自供电方式替代电池供电。本文结合国家自然科学基金项目《车轮振动压电俘能系统设计理论及其应用技术研究》,采用矩形压电晶片作为能量转化元件,设计多晶片多质量块压电悬臂梁系统,并通过理论建模、仿真分析和实验研究,对旋转状态下的压电发电行为进行相关分析和讨论,内容如下:分析了不同压电材料的机械参数和电学参数,研究了应变、应力和电学参数之间的相互关系,并基于欧拉伯努利悬臂梁,建立压电悬臂梁的理论模型,在输入激励为谐波激励情况下,通过求解振动方程,计算出系统固有频率、压电悬臂梁的相对振动位移,确定电悬臂梁的在任意频率下的发电电荷总量和输出电压,以及在各阶固有频率下的输出电压。通过增加质量块、永磁体和弹簧,调节系统共振频率,同时计算出一阶固有频率。分别讨论了拓宽最佳发电频率的四种系统及其性能特点,包括多悬臂梁组合式能量收集系统、磁场作用下悬臂梁能量收集系统、弹簧连接下双悬臂梁能量收集系统,以及单悬臂梁多质量块组合式能量收集系统。并结合轮胎报警器的实际安装条件,以及通过多个晶片和质量块来实现发电量的提高,同时拓宽其共振频率。建立多晶片压电悬臂梁的理论模型,分析其谐波激励下输出响应,计算其发电量和电压,讨论了多晶片压电悬臂梁的电极连接方式。分析了单晶片压电悬臂梁的模态效应和应变曲线,验证了发电量与晶片位置的关系,同时根据应变曲线,确定对压电悬臂梁固定端夹持位置。分析了单质量块质量变化时对一阶固有频率的变化规律,以及质量块对发电性能的影响。对多晶片悬臂梁各晶片的发电性能进行了研究,获得各晶片在谐波激励下的电压变化情况,对电极的串联和并联方式进行比较和讨论。通过改变质量大小,调节系统的三阶共振频率,实现较低的共振频率,同时缩小一阶共振频率和二阶共振频率之间的带宽。对轮胎旋转状态下的压电悬臂梁进行的受力分析表明,在绝对平滑的公路上行驶时,压电悬臂梁能也会发生振动,并产生电能,即只要轮胎处于旋转状态,压电悬臂梁就可以发电。建立了轮胎旋转模型,并计算相对位移和速度,得出了旋转状态下,汽车从静止加速至匀速后再减速至停止这一过程中,压电悬臂梁的发电电压随时间的变化特性,结果表明,在旋转情况下,压电悬臂梁产生最大电压时的频率并不等于其固有频率,且由于压电悬臂梁的振动周期和轮胎旋转周期不同步,除了发电电压随时间呈现整体正弦谐波规律外,其最大峰值电压也接近正弦变化规律。仿真分析电能存储电路,针对多晶片压电悬臂梁结构,设计出多晶片整体电能收集电路,并测试了压电发电装置在不同路况下对应的压电发电能力。
【作者】陈龙;
【导师】杨志刚;吴越;
【作者基本信息】吉林大学,机械设计及理论,2014,硕士
【关键词】压电发电;悬臂梁;轮胎报警器;旋转振动;

【参考文献】
[1]黄景思.肺腺癌中Fas、HDAC1的表达与组蛋白乙酰化水平的相关性研究[D].苏州大学,胸心外科学,2013,硕士.
[2]刘禹佳.新媒体环境下我国大学生媒介素养教育研究[D].郑州大学,传播学,2013,硕士.
[3]侯薇育.女性生存之痛与解放之路[D].安徽大学,英语语言文学,2014,硕士.
[4]介艺妮.基于GARCH-EVT-Dynamic CVaR-LP最优投资组合及实证研究[D].兰州大学,应用数学,2014,硕士.
[5]金春红.中国商业银行经营效率实证研究[D].辽宁大学,金融学,2014,博士.
[6]王晓灿.企业税收筹划:理论分析与策略研究[D].天津财经学院,财政学,2004,硕士.
[7]何友全,肖建,熊启军.基于分形理论的电力系统高频暂态波形特征识别[J].电力系统自动化,2005,02:29-33.
[8]王孝安,冯杰,张怀.甘肃马衔山林区植被的数量分类与排序[J].植物生态学报,1994,03:271-282.
[9]陈兆宽,陈辉.控制幅值受限下定常离散线性系统最小拍控制序列的一种综合方法[J].自动化学报,1995,05:570-577.
[10]卿荣康.压电陀螺在我国的发展[J].压电与声光.1988(06)
[11]张思.英语写作成绩与连贯的关系研究[D].首都师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[12]高雅.模拟微重力对EPO诱导的K562细胞向红系分化的影响及机制研究[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[13]范诚诚.非小细胞肺癌术后放疗相关临床研究MasaokaⅢ期胸腺瘤的治疗及预后[D].北京协和医学院,肿瘤学(专业学位),2014,博士.
[14]徐晓轩.高中作文教学系统化研究[D].内蒙古师范大学,学科教学(专业学位),2013,硕士.
[15]夏伦洋.肿瘤生物靶向的水溶性紫杉醇研究[D].华中科技大学,生物制药工程,2013,硕士.
[16]廖加文.基于FPGA的高清视频光纤传输系统的研究与实现[D].中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所),信号与信息处理,2013,硕士.
[17]王龙飞.西方发达国家服装产业发展研究[D].郑州大学,西方经济学,2013,硕士.
[18]许振绿.基于匹配的职业生涯管理与研发人员离职意向关系研究[D].浙江大学,2007.
[19]张颖慧.TD70/Kasalath RIL群体遗传图谱的构建及粒型性状的QTL定位[D].南京农业大学,作物遗传育种,2011,硕士.
[20]王苏弘.注意缺陷多动障碍儿童神经网络的功能影像学研究[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[21]王一任.论网络环境下隐私权的法律保护[D].西南大学,民商法,2014,硕士.
[22]王文晋.地西他滨对多发性骨髓瘤细胞株U266增殖凋亡影响及诱导P16基因去甲基化的实验研究[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[23]卢可佳.“述而不作”与“微言大义”[D].首都师范大学,比较文学,2004,硕士.
[24]韩田田.栉孔扇贝(Chlamys farreri)性腺发育相关基因的筛选及Cf-phb2在精巢中的表达分析[D].中国海洋大学,细胞生物学,2014,硕士.
[25]刘剑.最小报价单位与市场质量[D].东北财经大学,数量经济学,2003,硕士.
[26]马玉润.ECG预处理与QRS波群检测技术研究[D].兰州大学,电路与系统,2013,硕士.
[27]徐珊珊.2488名0~6岁儿童生长发育和健康现状及其影响因素分析[D].吉林大学,流行病与卫生统计学,2013,硕士.
[28]赵旭峰.汽轮发电机环形气隙内流动换热的数值模拟研究[D].华中科技大学,热能工程,2013,硕士.
[29]方小明.基于FANUC数控系统的刀具补偿算法研究[D].浙江工业大学,2012.
[30]胡愉.川渝地区区域金融结构的实证研究[D].中共四川省委党校,区域经济学,2014,硕士.
[31]孔娜.石墨烯在电化学分析及吸附方面的应用[D].青岛大学,2014.
[32]王国君.辽宁省新宾县东岔斑岩型钼矿床地质特征及矿床开采条件研究[D].吉林大学,地质工程,2014,硕士.
[33]杨丽.母语(汉语)构思对外语(英语)写作的影响[D].山西大学,外国语言学与应用语言学,2004,硕士.
[34]陈晓芸.最低工资对我国工业行业劳动生产率的影响[D].浙江工商大学,区域经济学,2012,硕士.
[35]蔡颖华.中等职业学校专业教师教学能力标准研究[D].浙江工业大学,2009.
[36]陈霞.ORACLE数据库的备份和恢复[J].冶金自动化,2001,01:62-64.
[37]帅立,吴永明.数据挖掘技术在HIS中的应用探讨[J].计算机应用与软件,2004,03:48-49+51.
[38]杨桂梅.中小科技企业顾客服务系统研究[D].沈阳工业大学,企业管理,2003,硕士.
[39]林荣.树突状细胞和GST01在COPD发病机制中的作用研究[D].遵义医学院,呼吸内科(专业学位),2013,硕士.
[40]褚联峰.高等职业教育课程发展研究[D].华东师范大学,职业教育学,2002,硕士.
[41]曲建华.关联规则挖掘算法研究[D].青岛大学,2003.
[42]习霞,明亮.石墨烯修饰电极伏安法测定食品中的草酸[J].食品工业,2013,02:174-176.
[43]倪彤光,王士同,史荧中,张景祥.面向共享数据的迁移组概率学习机[J].控制与决策,2014,08:1363-1371.
[44]吴跃东.乙腈加氢制备乙胺催化剂及生产工艺的研制和开发[D].上海师范大学,物理化学,2004,硕士.
[45]李瑞斌.基于CORBA的软件部署与管理系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2011,硕士.
[46]凌云.激发药量与药型分析[J].石油地球物理勘探,2001,05:584-590+654.
[47]赵丹.难以割舍的印第安身份[D].郑州大学,英语语言文学,2013,硕士.
[48]李毅.四黄液创面敷料治疗开放性骨折的污染创面疗效观察[D].湖北中医药大学,中医骨伤科学(专业学位),2013,硕士.
[49]曾华丽.课堂权力结构研究[D].湖南科技大学,教育学,2013,硕士.
[50]欧树朋.A企业质量战略研究[D].西安科技大学,工商管理,2013,硕士.

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