轮胎内机电能量回收系统设计仿真及验证

发布时间：2023-05-23 20:14

　　随着智能轮胎的发展,轮胎内实时的传感器数据成为高汽车安全性的关键因素,传统的内置电池的供电方式无法满足智能轮胎传感器系统数据实时传输的频率要求和电能需求。在轮胎内部设计能够持续产生电能的装置成为研究的主流,目前已有文献的轮胎内能量回收装置大多基于压电效应、电磁感应和电容效应等,但发电功率多数为微瓦级。本文出的轮胎内能量回收装置采用机电一体化设计,目标在于为智能轮胎实时传感器系统供持续的电能,实现毫瓦级别的平均能量回收功率。本轮胎内机电能量回收装置安装在轮辋和胎面之间,采用齿轮齿条、滑块导轨的传动机构,设计单向轴承的机械整流机构实现单向旋转并简化整流电路,此外应用飞轮储能结构稳定装置发电输出。本文对出的能量回收装置进行了可行性理论验证、精细化和轻量化结构设计、数学建模、仿真结果分析与参数优化、装置受力与车轮动平衡分析等,从理论仿真层面分析装置的可行性和能量回收特性。进一步加工样机并设计校核实验台架,进行台架试验。实验结果与仿真结果呈现相同的装置发电规律与特性:能量回收装置所供的电压、功率随车速或车轮载荷的高而增大;装置发电具有周期性规律,单向轴承和飞轮的设计使得发电波形呈现单向平稳的特点...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 轮胎内传感器研究现状
        1.2.2 轮胎内能量回收无源供电系统
        1.2.3 能量回收装置总结与对比
    1.3 课题研究内容与研究方法
        1.3.1 课题研究内容
        1.3.2 课题研究方法
第2章 轮胎内机电能量回收系统设计
    2.1 装置初步设计及可行性分析
    2.2 装置具体实现和三维建模装配
    2.3 电路机电一体化设计
    2.4 本章小结
第3章 装置数学建模及发电性能仿真
    3.1 装置数学建模仿真
        3.1.1 轮胎变形的数学模型
        3.1.2 力和扭矩的传递模型
        3.1.3 微型发电机的数学模型
        3.1.4 电路系统的数学模型
    3.2 装置发电性能仿真与分析
        3.2.1 装置及模型的参数优化
        3.2.2 发电性能与车速的关系
        3.2.3 发电性能与载荷的关系
        3.2.4 电路设计的效果分析
    3.3 本章小结
第4章 装置受力分析及动平衡设计
    4.1 关键零部件受力分析及强度校核
    4.2 装置的动平衡分析
        4.2.1 装置静平衡分析
        4.2.2 装置动平衡分析
    4.3 本章小结
第5章 台架设计与实验结果分析
    5.1 实验目的
    5.2 台架设计
    5.3 数据采集系统设计
    5.4 实验结果
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 未来展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3822286