胯关节能量收集器的设计-毕业论文

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1、目录第1章绪论31.1课题背景31.1.1胯关节运动能量收集器的设计背景31.1.2能量收集装置的基本知识31.2胯关节能量收集器的设计内容及需解决的问题31.2.1胯关节能量收集器的设计内容31.2.2胯关节能量收集器需解决的问题41.2.3拟采取的技术方案及思路41.2.4特色或创新之处51.2.5课题的学术价值或实际应用价值5第2章胯关节能量收集器的结构设计72.1胯关节运动能量收集器的总体方案设计72.1.1总体方案的原理性设计72.2胯关节运动能量收集装置的各部分零件设计92.2.1、单向齿轮的零件

2、设计92.2.3、齿轮加速速机构的零件设计172.2.4摇柄的设计182.2.5其他齿轮的设计192.2.5外壳的设计212.3胯关节能量收集器各零件组装示意242.4塑料零件的设计要点25第3章胯关节能量收集器电路设计283.1直流电动机的选取283.1.1直流发电机的工作原理283.1.2直流发电机相关参数的计算303.2电路图的设计313.2.1发电机稳压电路的设计313.2.2发电机给手机充电电路的设计313.2.3发电机给5号充电电池充电的电路图333.2.4电池电量显示电路37413.2.5总电路

3、38致谢41参考文献4241第一章绪论1.1课题背景1.1.1胯关节运动能量收集器的设计背景发电地板：东日本铁路公司发明了一种“发电地板”，将于东京站试验。这种发电地板将人行走时产生的能量转化为可供使用的电能。（08年1月）发电地毯:研究人员在德国利用摩擦生电的原理成功发明了一种“发电”地毯。这种地毯的花纹是利用发电线圈巧妙编织的，改变了人们对于传统发电线圈的认知。刚人踩在地毯的“花纹”上时，地毯即能发电。地毯使用导线连接，可为电视，空调，热水器等用电器进行供电，也可将电能储存于蓄电池中，绿色安全，美观可靠。

4、(08年3月)发电鞋：美国的研究人员发明了一种发电鞋，将可将人体运动能量转化为电能的发电装置放于运动鞋内，在人体运动时发出电量，可为MP3，手机能随身携带的电子用电器充电。（11年9月）膝关节活动发电装置：英国研究人员研发了一种新型发电装置，该装置固定于人的小腿和大腿之上，膝关节来回摆动时带动发电装置发电，可为手机，随身听等小型用电器充电。该装置应用前景广阔，已得到了军方的研发支持。该装置设计小巧，便于携带。（12年6月）。脚踏发电装置：美国某公共交通公司，发明了一种踏板发电装置，安放在公共场所，利用来往行人

5、的踩踏发出电量。研究人员将踏板装于该装置上，踏板下方连一摇杆，摇杆可绕一个方向绕发电机旋转，当人踩在踏板上时，摇杆被推动，从而带动发电机转子旋转发出电量。另一种设计是在踏板下按放橡皮储水器，各个储水器依次相连并连接一水轮发电机。当有重物在踏板上时，橡皮储水器被压缩，内部水高速流动，最终推动水轮发电机转子旋转，发出电量。1.1.2能量收集装置的基本知识能量收集装置主要是将机械能、风能、热能等转化成电量储存起来为人们所使用。最常见的是把机械能转化为电能，主要是由一定机械装置将原动力元件和小型的发电装置连接起来，再

6、通过整流电路将电量输送到蓄电池中。1.2胯关节能量收集器的设计内容及需解决的问题1.2.1胯关节能量收集器的设计内容41如何从人的行走过程中收集能量，最为直接的是将人体运动时的机械能转换成电能并储存起来。人体活动幅度比较大的关节有肩关节，肘关节，胯关节和膝关节。而与行走关系比较密切的是膝关节与跨关节。在正常行走时，胯关节的运动幅度和大腿与腰之间的肌肉力量都较膝关节的要大很多。从上述的分析中我可以肯定选择胯关节来提供能量是最合理的。人在行走过程中，胯关节的运动是有规律的来回摆动，因此，发电装置可用摆杆机构驱动。

7、摆杆运动不能直接用在发电机上，要将其进行转化，这就是这一步要研究的内容，摆杆运动的转动角度有限不能使发电机有效的转动来产生电能，需要用齿轮将小幅度的转动转化成快速有效的运动。发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。现在市场上流通的直流发电机有很多种，有体积小，价格便宜，发电量充足的特点，因此选用小型的直流发电机。结合实际应用，即将发电机所发的电能有效的利用或储存。我的设计是：（1）当手机没电时，可直接给手机充电。（2）当手机不需充电时，可给5号充电电池充电。1.2.2胯关节能量收集器需解决

8、的问题如何从人体行走过程中获取能量，通过上述的分析，我利用胯关节运动的机械能转化成电能获取能量。摆杆机构的运动是有规律的往复摆动，无法直接应用于发电机上，要将其转化，使之能够使发电机转动发电。人行走时大腿的摆动方向是变化的，而要使发电机得到持续稳定的电流必须使发电机转子的转向一致。所以必须设计一种结构使得不论摆杆朝那股方向摆动发电机转子的转向都一致。发电机也是研究的重要问题，由于此装置有体积小，动力