利用踩自行车发电储电用电设计说明书.doc

利用踩自行车发电储电用电设计说明书 设计者：尹哲祺 陈宥成 郭健洪 何璨明 刘玉舒 指导教师：舒碧芬 （工学院 热能与动力工程 2011级） 作品内容介绍 我们小组通过实验设计了一套采用机械能转变成电能并将电能储存在电池中，需要时使用于手机、照明灯等充电的装置，作品所需的机械能由日常生活中的人们骑行自行车产生，通过单车行进时车轮的转动带动电机转动，从而产生电能。根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另外一种形式，在转化过程中其总能量不变。通过对骑行自行车时产生的机械能的利用，增强能量的使用效率，节约人们日常使用的电能，以实现节能的目的。同时这个作品也能够让人们在没有电源的情况下获得应急电源，以应对特殊情况。该项作品的结构较为简单，便于使用，而且方便安装和拆除，对骑行自行车时所造成的阻力不会太大，使用时不会有强烈的疲惫感，适合长途骑行旅行者或单车骑行爱好者使用。1 研究背景及意义 电能既是最重要的能源，又是消耗其他能源生产的能源产品。有资料显示，中国电力消耗量仅次于美国，已居世界第二位，而由于节能、节电意识薄弱造成的电能浪费占相当的比重。而我们注意到在日常生活中人们自己在进行生命活动时所产生的机械能并没有得到很好的利用，最突出的一点就是骑行所产生的机械能。在环境问题日益突出的今天，人们认识到低碳环保的重要性，自行车的销售量不减反增，人们在使用自行车作为交通工具及运动器材时无疑会有大量机械能的产生，若我们能将它们收集并加以利用，就可以为人们在外出遇到手机没电等紧急情况提供及时的救助。 我们致力于在不消耗人们额外时间的同时为他们的生活提供便利，与此同时完成节能的任务。2 设计方案2.1电器控制 该方案无需电器控制，使用时手动装置，不用时拆卸即可。2.2机械部分使用零件：移动电源、固定支架、传动车轮、升压稳压电路板、直流有刷电机，usb接口以及导线组成。组装设计：连接组装好传动车轮、升压稳压电路板、直流无刷电机以及usb接口线路，通过固定支架固定在自行车上，把移动电源接在usb接口上，骑行自行车即可对电源充电。3理论设计计算各元件参数如下直流有刷电机 马达型号额定电压空载转速额定扭矩额定电流重量转轴直径R31ZYDC12V8000r/min0.1 kg.cm1.5A0.12KG3mm可充电 DC-DC升压模块3V-24V连续可调稳压锂电池升压电路板模块性质模块大小输入电压范围输出电流输出功率非隔离升压模块长45MM*宽20MM*高13MM324V600mA3W轮胎直径厚度孔径30mm19mm2.9mm移动电源额定电压容量5V6000mAh可行性：传动轮胎直径d30mm，假设自行车平均速度v15km/h则直流有刷电机转速nv/（d）2652r/min输出电压un/(8000r/min)12V3.98V3V，达到稳压电路板的输入电压要求；理论输出电流：I=600mA发电的理论临界速度：v03V/12V8000r/mind11.3km/h3.14m/s4工作原理及性能分析 工作原理：能量守恒定律 电磁感应现象 人们消耗自身的能量为自行车提供机械能使其车轮转动，由车轮的转动带动电机转动，通过电磁感应现象产生电能。 性能分析：1）发电器的实际临界速度：测量方法：骑装有自行车发电器的自行车提速至发电器恰好工作的速度，然后保持匀速通过路程为400m的道路，记录所需的时间tn，重复10次取平均值。(n=1、210)S=100m tnn12345678910tn/s10597989910698106106105107平均时间：t平均（t1+t2+t10）/10102.7s实际临界速度v0，s/ t平均400m/102.7s3.9m/s14km/h一般自行车可轻易达到此速度，因此发电器可在一般环境下工作，工作条件并不苛刻；效率v0/ v0，100%80%2）实际的输出电流：测量方法：骑骑装有自行车发电器的自行车以平时的骑车速度保持30min后，用发电器上的移动电源（初始电量为0）给手机（电池容量为1800mAh）充电，从而计算出移动电源的电量Q。测得移动电源的电量等于手机电池电量的8%Q1800mAh8%144mAh平均实际输出电流I，=Q/30min=288mA5创新点及应用 1）合理利用资源，不浪费既得能量； 2）产品容易操控，便于使用携带； 3）应急作用大，为人们生活提供便利，同时不过多消耗额外能源； 人们在使用自行车时所产生的机械能并不被人注意，