汽车行驶减振带振动发电仿真研究

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1、第33卷第5期计算机仿真2016年5月文章编号：1006—9348(2016)05-0152-04汽车行驶减振带振动发电仿真研究朱子豪，杨俭，袁天辰，李小波(上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海201620)摘要：为了有效地采集减速带振动的能量，提出了一种采用Cymbal换能器的机电转换装置。汽车通过的压力经减速带传递到换能器使其产生轴向和径向位移，通过压电效应将机械能转化成电能。根据振动力学建立车辆减速带和压电换能器的耦合振动模型，利用压电学原理研究了机电转换理论，运用Newmark算法对发电系统输出电能进行仿真。仿真结果表明，所建模型能将振动机械能转换为

2、电能，当车辆以10km／h通过时最大会产生204．78V的电压和0．768mW的功率。对于开拓减速带发电新思路具有借鉴意义。关键词：压电换能器；压电效应；减速带；输出能量中图分类号：TP391．9文献标识码：BSimulationStudyonVibrationPowerGenerationofVehicleDrivingThroughSpeedBumpZHUZi—hao，YANGJian，YUANTian—chen，LIXiao—bo(SchoolofUrbanRailwayTransportation，ShanghaiUniversityofEnginee

3、ringScience，Shanghai201620，China)ABSTRACT：Inordertoharvestingvibrationenergyofspeedbumpeffectively，thispaperputsforwardanenergyharvesterwithcymbalpiezoelectricvibrator．Thepressuregeneratedbythevehiclepassingthroushthespeedbumptransmittedtothecymbaltransducerandproducedaxialandradial

4、displacements．Themechanicalenergyisconver-tedtoelectricalenergybythepiezoelectriceffect．Acoupledvibrationmodelofthevehicle-speedbump-piezoelectrictransducerisestablishedaccordingtothevibrationmechanics．Thetheoryofelectromeehanicalconversionisstudiedbyusingthetheoryofpiezoelectric．Ne

5、wmarkalgorithmisusedtosimulatetheoutputpowersystem．ThesimulationresultsshowthatthedeviceCanconvertthevibrationenergyintoelectricalenergy．Thecymbalpiezoelectrictransdue-erwillproduce204．78Vandthepowerof0．768mWwhenthevehicleisatthespeedof10km／h．Thereasercbworksofthispaperhavesignifica

6、ncefordevelopingnewmethodtogeneratingelectricitywithspeedbump．KEYWORD$：Cymbaltransducer；Piezoelectriceffect；Speedbump；Outputpower1引言环境中存在很多振动源，利用减速带发电逐渐成为称为关注领域之一。Wang⋯，Pourghodrat旧1等人针对轨道设计了一种电磁振动能量采集装置，通过齿轮和齿条机构，将轨道振动的垂向位移转变为发电机的旋转运动。但这些电磁装置结构都比较复杂，精细度要求较高。Falcao等人口1提出在路面铺设微高出地面的金

7、属板，金属板下有盛水的橡皮袋。当汽车通过时压力将橡皮袋内的水高速挤出，经过管道进入发电机房发电。这种液压型装置结构复杂，容易破坏路面。基金项目：上海市教育委员会科研创新重点项目(147．7．158)；上海工程技术大学研究生科研创新项目(14KYl001)；上海市研究生教育创新计划学位点引导布局与建设培育项目(13se002)收稿日期：2015—07—03修回日期：2015—08—11·--——152··-——英国设计出一种机械面板，当车辆从上面驶过，面板随之起伏，带动地下的一个齿轮，从而产生机械能HJ。针对上述回收方法所需求的改造路面，精细复杂程度高的特点，为

8、了提高转换效率和结构优化提出了一种基于