城市自行车轮组结构优化设计及能量回收装置研究
发布时间：2022-01-24 01:30
随着人们对环保、健康等理念的追求与日益严重的污染、交通堵塞、能源短缺等问题的矛盾愈发突出,城市自行车又回到了大众的视线。现今,人们对出行交通工具的要求越来越高,普通城市自行车已不能满足大众工作生活的需求,需要对城市自行车进行改进,从而减少路途时间和疲劳,健康身心,提高工作效率,降低出行成本,避免拥挤,改善公共交通环境。轮组是城市自行车的重要组成部分,研究能量回收装置对轮组的优化对城市自行车的改进有重要意义。本文主要对城市路况特性及城市自行车轮组的典型结构进行了分析。在此基础上,对26寸城市自行车轮组系统的结构进行优化,增加了飞轮和平面涡卷弹簧组成的能量回收装置;优化了城市路况下的城市自行车启动阶段,实现骑行省力省时的目的;对优化后的城市自行车轮组系统组成元件进行设计计算,并对优化后的城市自行车轮组及其组成元件、骑行蹬踏加速过程、能量回收装置加速车辆过程等建立数学模型。利用Matlab软件对优化后的城市自行车轮组系统进行了动力学仿真研究,仿真结果表明,当优化轮组自行车完成初次储能后,不论从蹬踏力分析还是加速时间分析,城市自行车优化轮组的性能均高于普通城市自行车轮组。对城市自行车轮组结构优...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
目前常见各类轮组Fig1.1Commonbicyclewheels
惴?析了改进方案[28]；孙伟等人基于经验公式、利用遗传算法对小型风力发电机械储能机构中的涡卷弹簧进行了优化设计[29]。在国外，Kim等人对比不同的弹性储能元件，对外骨骼机器人的驱动系统进行了研究。结果表明，相比于圆柱弹簧，平面涡卷弹簧作为驱动系统更能突出外骨骼机器人的工作性能[30]；Knox等人利用单向串联弹性执行器中的平面涡卷弹簧的解析模型，对其结构进行了分析，并提出了设计[31]；MunozGuijosa等人提出了适用于平面涡卷弹簧的通用分析模型，模型和测试结果表明弹簧厚度对扭矩与旋转角度有重要影响[32]。图1.2制动能量回收装置Fig.1.2Brakingenergyrecoverydevice
了静态分析，得到了该装置在不同工况下的应力分布及变化[36]；基于储能系统关键部位的应力特性分析、模态特性分析和动力学特性分析，华北电力大学冯恒昌[37]和刘美娇[38]对储能系统中的平面涡卷弹簧进行优化设计；根据汽车制动能量回收装置原理，（如图1.2所示），南京理工大学单文泽设计了一种采用平面涡卷弹簧为储能元件的储能系统，建立了系统的数学模型并用Matlab进行了动力学分析，得到影响效率的因素[39]；王建国对关节机器人当中的平面涡卷弹簧进行了有限元仿真分析，并改进了加工工艺[40]。1.2.3储能飞轮研究现状图1.3飞轮储能系统示意图Fig1.3Schematicdiagramofflywheelenergystoragesystem储能飞轮系统如图1.3所示，其制造材料包括铝合金、钢等金属材料和玻璃纤维、碳纤维等纤维复合型材料。国内外学者对高速储能飞轮的设计和研究做了大量的工作。一般来说，根据飞轮的应用和材料的不同，其设计理念和方法也是不同的。金属材料飞轮侧重于对其截面形状的设计与优化；而纤维复合材料飞轮通常为圆盘形，纤维沿圆周方向缠绕。如何提高飞轮的径向强度，充分发挥高周向纤维强度的优势，是飞轮设计和研究的重点。金属飞轮成本低，加工方便，可用于工作速度低、质量和体积没有严格限制的场合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZIPP NSWTM碳纤开口真空碟刹轮组新品发布[J]. 清风. 中国自行车. 2017(11)
[2]城市道路交通需求特点分析[J]. 王思晴. 科技展望. 2016(10)
[3]创新发展的自行车(二)[J]. 克里斯托弗·米奇,王志成. 中国自行车. 2016(01)
[4]涡卷弹簧式制动能量回收装置研究[J]. 单文泽,潘孝斌,陈元泰,易慎光. 机械设计与制造工程. 2015(10)
[5]平面涡卷弹簧的创新设计方法[J]. 王建国. 黑龙江科技信息. 2014(17)
[6]基于SolidWorks运动自行车数据库参数化设计[J]. 刘书华,焦林. 西安航空技术高等专科学校学报. 2013(01)
[7]微电机电刷用蜗卷弹簧的优化设计[J]. 赵先锋,史红艳,何林. 微特电机. 2012(07)
[8]基于遗传算法小型风力发电机械储能机构涡卷弹簧优化设计[J]. 孙伟,芮延年,赵云文. 机械科学与技术. 2012(07)
[9]弹性储能装置中平面涡卷弹簧的有限元分析[J]. 段巍,冯恒昌,王璋奇. 中国工程机械学报. 2011(04)
[10]城市交通存在的问题及对策分析[J]. 曹敏晖. 重庆交通大学学报(社会科学版). 2009(01)
博士论文
[1]城市道路的人性化空间[D]. 韦宝伴.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]基于浮动车GPS数据的城市路况判别与短时预测[D]. 姚佳辰.大连海事大学 2017
[2]平面涡卷弹簧性能分析与优化设计[D]. 赵孝谦.大连海事大学 2017
[3]固定桁架可展开结构的设计与仿真分析[D]. 张云涛.西安电子科技大学 2014
[4]LNG动力船舶的燃料汽化控制研究[D]. 王平安.大连海事大学 2013
[5]张力补偿装置用涡卷弹簧的研究分析[D]. 赵猛.扬州大学 2013
[6]弹性储能系统平面涡卷弹簧优化设计及模拟仿真[D]. 刘美娇.华北电力大学 2013
[7]运动型自行车车架设计方法研究[D]. 李亚南.天津大学 2012
[8]液力飞轮及其在快速自行车上的应用研究[D]. 刘广胜.安徽理工大学 2012
[9]手表动力发条系统分析与改进设计[D]. 马静.天津大学 2012
[10]磁约束磁控溅射源的关键技术研究[D]. 袁渊明.西安工业大学 2011
本文编号：3605563
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
目前常见各类轮组Fig1.1Commonbicyclewheels
惴?析了改进方案[28]；孙伟等人基于经验公式、利用遗传算法对小型风力发电机械储能机构中的涡卷弹簧进行了优化设计[29]。在国外，Kim等人对比不同的弹性储能元件，对外骨骼机器人的驱动系统进行了研究。结果表明，相比于圆柱弹簧，平面涡卷弹簧作为驱动系统更能突出外骨骼机器人的工作性能[30]；Knox等人利用单向串联弹性执行器中的平面涡卷弹簧的解析模型，对其结构进行了分析，并提出了设计[31]；MunozGuijosa等人提出了适用于平面涡卷弹簧的通用分析模型，模型和测试结果表明弹簧厚度对扭矩与旋转角度有重要影响[32]。图1.2制动能量回收装置Fig.1.2Brakingenergyrecoverydevice
了静态分析，得到了该装置在不同工况下的应力分布及变化[36]；基于储能系统关键部位的应力特性分析、模态特性分析和动力学特性分析，华北电力大学冯恒昌[37]和刘美娇[38]对储能系统中的平面涡卷弹簧进行优化设计；根据汽车制动能量回收装置原理，（如图1.2所示），南京理工大学单文泽设计了一种采用平面涡卷弹簧为储能元件的储能系统，建立了系统的数学模型并用Matlab进行了动力学分析，得到影响效率的因素[39]；王建国对关节机器人当中的平面涡卷弹簧进行了有限元仿真分析，并改进了加工工艺[40]。1.2.3储能飞轮研究现状图1.3飞轮储能系统示意图Fig1.3Schematicdiagramofflywheelenergystoragesystem储能飞轮系统如图1.3所示，其制造材料包括铝合金、钢等金属材料和玻璃纤维、碳纤维等纤维复合型材料。国内外学者对高速储能飞轮的设计和研究做了大量的工作。一般来说，根据飞轮的应用和材料的不同，其设计理念和方法也是不同的。金属材料飞轮侧重于对其截面形状的设计与优化；而纤维复合材料飞轮通常为圆盘形，纤维沿圆周方向缠绕。如何提高飞轮的径向强度，充分发挥高周向纤维强度的优势，是飞轮设计和研究的重点。金属飞轮成本低，加工方便，可用于工作速度低、质量和体积没有严格限制的场合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZIPP NSWTM碳纤开口真空碟刹轮组新品发布[J]. 清风. 中国自行车. 2017(11)
[2]城市道路交通需求特点分析[J]. 王思晴. 科技展望. 2016(10)
[3]创新发展的自行车(二)[J]. 克里斯托弗·米奇,王志成. 中国自行车. 2016(01)
[4]涡卷弹簧式制动能量回收装置研究[J]. 单文泽,潘孝斌,陈元泰,易慎光. 机械设计与制造工程. 2015(10)
[5]平面涡卷弹簧的创新设计方法[J]. 王建国. 黑龙江科技信息. 2014(17)
[6]基于SolidWorks运动自行车数据库参数化设计[J]. 刘书华,焦林. 西安航空技术高等专科学校学报. 2013(01)
[7]微电机电刷用蜗卷弹簧的优化设计[J]. 赵先锋,史红艳,何林. 微特电机. 2012(07)
[8]基于遗传算法小型风力发电机械储能机构涡卷弹簧优化设计[J]. 孙伟,芮延年,赵云文. 机械科学与技术. 2012(07)
[9]弹性储能装置中平面涡卷弹簧的有限元分析[J]. 段巍,冯恒昌,王璋奇. 中国工程机械学报. 2011(04)
[10]城市交通存在的问题及对策分析[J]. 曹敏晖. 重庆交通大学学报(社会科学版). 2009(01)
博士论文
[1]城市道路的人性化空间[D]. 韦宝伴.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]基于浮动车GPS数据的城市路况判别与短时预测[D]. 姚佳辰.大连海事大学 2017
[2]平面涡卷弹簧性能分析与优化设计[D]. 赵孝谦.大连海事大学 2017
[3]固定桁架可展开结构的设计与仿真分析[D]. 张云涛.西安电子科技大学 2014
[4]LNG动力船舶的燃料汽化控制研究[D]. 王平安.大连海事大学 2013
[5]张力补偿装置用涡卷弹簧的研究分析[D]. 赵猛.扬州大学 2013
[6]弹性储能系统平面涡卷弹簧优化设计及模拟仿真[D]. 刘美娇.华北电力大学 2013
[7]运动型自行车车架设计方法研究[D]. 李亚南.天津大学 2012
[8]液力飞轮及其在快速自行车上的应用研究[D]. 刘广胜.安徽理工大学 2012
[9]手表动力发条系统分析与改进设计[D]. 马静.天津大学 2012
[10]磁约束磁控溅射源的关键技术研究[D]. 袁渊明.西安工业大学 2011
本文编号：3605563
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