自调谐全方向振动能量收集装置的设计及优化

发布时间：2018-10-29 14:45

【摘要】：为解决现有振动能量收集装置单方向收集及收集效率低等问题,该文设计了一种自调谐全方向振动能量收集装置,通过多场耦合方式改变装置的振动特性,提高能量转换效率。建立了装置横向和纵向振动模型,分析了横向和纵向振动的动力学特性。利用有限元分析对结构参数进行优化,得到结构参数与谐振频率的关系。最后,搭建实验平台。通过实验表明,能量收集装置的谐振频率随组合悬臂梁宽度和厚度的增大而增大,当选取组合悬臂梁宽10mm、厚1mm,外界激振力1.5N时,谐振频率为16.47Hz,峰值电压为9.67V,且在各个方向均能产生有效输出电压。
[Abstract]:In order to solve the problem of low unidirectional energy collection and collection efficiency of existing vibration energy collection devices, a self-tuning omnidirectional vibration energy collection device is designed. The vibration characteristics of the device are changed by multi-field coupling mode, and the energy conversion efficiency is improved. The transverse and longitudinal vibration models of the device are established, and the dynamic characteristics of the transverse and longitudinal vibration are analyzed. The finite element analysis is used to optimize the structural parameters, and the relationship between the structural parameters and the resonant frequency is obtained. Finally, the experimental platform is built. The experimental results show that the resonant frequency increases with the width and thickness of the composite cantilever beam. When the combined cantilever beam is 10 mm wide, 1 mm thick and 1.5 N external excitation force, the resonant frequency is 16.47 Hz. The peak voltage is 9.67 V and can produce effective output voltage in all directions.
【作者单位】： 西安科技大学机械工程学院;
【基金】：陕西省教育厅专项科研计划基金资助项目(14JK1473) 陕西省博士后科研项目一等基金资助项目(陕人社函〔2014〕907号-201406) 中国博士后科学基金面上基金资助项目(2015M582692)
【分类号】：TM619

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本文编号：2297999