ADMAS手持机械式持续发电装置设计(3)
时间:2018-09-23 14:32 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
（2）优化各对啮合齿轮与阻尼器关系，使得转换率最大； （3）通过简化机械结构减小发电装置体积，进而降低成产成本； （4）在满足以上条件的基础之上，机构设计力求轻便可携带。 本机构设计的原理为，将弹簧的弹性势能转换为机械能，通过齿轮系使得机械能平稳传递，再通过发电机将机械能转换为电能，最后将电能转化为化学能并加以储存。 本文涉及的手持机械式持续发电装置是机械式发电装置的一种，该装置主要用于军工领域，主要由动力装置，传动装置，发电装置以及储能装置组成。 2 总体方案设计 2.1 动力装置的选择 2.1.1 动力装置的要求 根据论文任务中的要求，发电装置中的动力装置需要具备以下几点条件： （1）一定的驱动功率，具备一定的驱动功率，才能保证发电机发出足够的电功率 （2）稳定的转速，稳定的转速保证发电的频率。 （3）结构简单 （4）体积小 2.1.2 利用重力势能提供原动力的动力装置 利用重力势能提供原动力的优点在于，装置结构相对简单，并且转速伴随着脉冲，相对比较稳定。 但是，它的缺点在于这种装置的最大储能较小。即达到目标供能量时，其体积很大。本设计中需要向发电机稳定在1分钟内提供0.5W的供电量，即总供能量为30J。故重力势能必须大于30J。根据重力势能公式 代入数据，简化得： 若m=1 kg，则h=3 m； 若h=0.5 m，则m= 6 kg。 不满足轻便可携带的要求。  图2.1 利用重力势能作为原动力方案 2.1.3 利用弹性势能提供原动力的动力装置 利用弹性势能提供原动力的动力装置，同样结构非常的简单，其中的平面涡卷弹簧，即俗称的发条弹簧，其特点在于，它的体积小，并且储存的能量多。平面涡卷弹簧可以在垂直于其轴的平面内，形成一个扭转力矩，贮存弹性势能。 由弹性势能公式: 及弹簧的刚度公式: 合并简化得： 式中： F：弹簧所受的载荷； λ：弹簧在受载荷F时所产生的变形量； G：弹簧材料的切变模量； （钢为8×104MPa，青铜为4×104MPa） d：弹簧丝直径； D2：弹簧直径； n：弹簧有效圈数； 由此可见，通过调节弹簧丝直径d，弹簧直径D2以及弹簧有效圈数n，可以调节弹簧的变形量λ，进而可以调节弹簧的整体体积。 故选用平面涡卷弹簧为发电装置提供原动力。 图2.2 利用弹性势能作为原动力方案 2.2 传动装置的选择 2.2.1 常见传动装置及其优缺点 （1）齿轮传动 齿轮传动有以下明显优点：具有恒定不变的瞬时传动比，可用于高速传动；传动比范围大；传动效率是机械传动中最高的；结构紧凑，相比于带传动和链传动，所需空间尺寸小得多；工作可靠，寿命长，具有很高的可靠性。 但是，齿轮传动存在以下缺点：制造成本高、安装要求高，因此齿轮传动的成本费用非常高，且需要良好的文护保养。 （2）带传动 相比于其他传动形式，带传动的优点体现在其通过自身挠性和弹性，可以起到减震和缓冲的作用，因此传动平稳、噪声小；另外，还有过载保护作用，加上结构简单，制造、安装、文护都较方便，使之成本相对低廉。 (责任编辑：qin) |