公共场所人体微能量收集与利用系统设计.ppt

公共场所人体微能量收集与利用系统设计 指导教师 袁鹏项目领队 谷俊杰项目成员 杨波安超高山何燕妮 中国海洋大学本科生研究发展计划项目 项目简介 1 本项目主要是设计一种能够对公共场所人体微能量收集与利用的系统 从而达到对一种新型能源的认知与利用 以此来提高人们的环保理念 本项目主要是从 低功耗 到 无功耗 的理念出发 以 无需电池 为中心 通过对公共场所人们在一些自然而然的活动中产生的能量加以研究 分析 计算 从而达到收集并加以利用这些能量的目的 最终完成对 自给 转门 发电地毯 发电摇椅的基本研究与设计 并做出基本模型样机 以其创新性 便利性 环保性的特点 使人们对 人体发电 这一理念给予全新的认识 目录 2 项目进行过程 3 前期调研 资料查找 数据估算 整体方案设计 机械设计 电路原理设计 元器件购买 样机制作 研究成果 4 在这里填写内容在这里填写内容在这里填写内容在这里填写内容 发电转门 1 实物计算1 总体尺寸 总高度2600mm 总宽度3000mm 主轴直径150mm齿轮模数30 齿轮传动比1 82 工作原理 发电转门利用人力推动转门旋转 转门主轴通过增速装置带动发电机工作实现转门发电 3 发电机选择人流量按每分钟通过三十人计算 转门转速为30r min 齿轮增速比为1 8 则发电机主轴获得的转速为240r min 因此发电机应选择额定转速低于240r min 额定功率为600w 800w 研究成果 4 4 转门设计 市场上的转门种类很多 包括按门扇数量分类 两翼 三翼和四翼 按展台分类分为有展台和无展台 按自控方式分类分为自动启动及停止 门恒速和自动启动及停止 门变速 无人时低速 有人使快速等 选用的转门是非电力带动 人力推动工作的 可以对现有转门进行改造 故不需要对转门进行具体设计 可以从现有转门中选择改良 5 力的计算转门的半径r 1500mm 发电机额定功率为600w 机械效率为0 9 转矩T P w 600 4 150N m 6 齿轮选择直齿圆柱齿轮 模数为30 主动轮齿数为80 从动轮齿数为10 也可以适当改变传动比 可采用多级传动 可以采用链传动等其他形式的传动 不宜采用皮带传动 7 摩擦与润滑摩擦主要来自主轴旋转摩擦 轴承内部摩擦 传动部分摩擦 转门旋转与地面的摩擦等 可以采用润滑脂润滑主轴和齿轮进行润滑 减小摩擦 研究成果 5 在这里填写内容在这里填写内容在这里填写内容在这里填写内容 发电摇椅 发电摇椅是由一把普通的摇椅和发电机构组成 具体的由摇椅 曲柄摇杆机构 发电机 底座组成 原理是把摇椅的前后往复运动通过曲柄摇杆机构转换成圆周运动带动发电机主轴旋转 从而实现发电机发电的效果 另外如果所得到的转速不足以带动发电机工作 那么可以添加增速装置 例如添加一组齿轮也是可以的 研究成果 5 1 总体尺寸 在平稳条件下 总长度1200mm 总宽度500mm 总高度800mm 连杆长630mm 连杆横截面积为600mm2 曲柄长170mm 发电机中心处距地200mm 2 1且 1 2 180 2 工作原理如下图 该机构为一个曲柄摇杆机构 通过人力作用使摇椅前后摆动 在摇椅背上连接连杆 带动机构运转 点A B为死点位置 在A处有一个初速度v 使其越过死点作圆周运动 同时越过点B 摇椅往复运动 带动发电机主轴旋转发电 3 摇椅选择发电摇椅的摇椅选择要保证能够承受来自机构的反作用力 需要满足一定的强度 金属材料的摇椅更为合适 尽量不要选择木质的和藤制的摇椅 4 发电机选择摇椅的往复运动频率为30次 min 采用齿轮传动增速 发电机的额定转速为200r min 额定功率为300w5 传动机构选择齿轮传动 传动比大于1 86 摩擦分析摩擦主要来自曲柄摇杆机构转动副的摩擦 可以适当采用润滑油减小摩擦 7 电能收集利用将微小的电能进行收集 给手机 MP3等电子产品充电等 研究成果 7 在这里填写内容在这里填写内容在这里填写内容在这里填写内容 发电地毯 压电陶瓷片在市场上的规格很多 价格也有明显的高低不同 但大都体积较小 我们的压电地毯设计采用的是上百块的压电片紧密排列组合在一起 做成地毯 通过集成运放放大电路将收集到的电流电压进行放大通过整流滤波稳压电路将电流电压进行稳定输出 研究成果 7 公共场所普通地毯参数 平面面积约为 2m 3m 厚度约为1 0cm瓷片直径 r 25mm基片直径 R 50mm瓷片面积 s1 4 r 7850mm 0 00785m 基片面积 s2 4 R 31400mm 0 0314m 地毯面积 S a b 6m 数量 n1 S s1 764个n2 S s2 191个 特色创新 4 环境设定为人流量大的公共场所 行为发生频繁 整个能量的来源 都是基于人不经意间活动获得的 人体能源可以说取之不尽 用之不竭 又没有污染 系统的构筑 有利于能源效益最大化 也可一定程度上保证电量 以系统收集平时忽视的能源即微能量 有利于发挥能量的最大作用 技术实施便利性 采用此技术的设备将无需更换电池 布线及维护 基于对机械的改装来构筑系统 压电片的使用是一大亮点 压电陶瓷片由于结构简单造价低廉 一般用于根据信号的大小频率发生震动而产生相应的声音来 但是该项目反向使用其来发电 技术实现后 易于普及 7 推广前景 8 人流量大的公共场所布设能量收集系统 实现节约能源 绿色环保的目的 也有助于探索建立 循环经济 和 循环社会 为公共场所提供方便的电能资源 节约公共场所的电能供应 人体自身的生物能就是一种无污染的可再生能源 取之不尽 用之不竭 科学研究发现 人类是一种非常强大的产能机器 其效益非常可观 相应机械产品结构简单 成本较低 外形美观 适于各种环境下使用 人体能 即人体自身产生的能量 主要表现为机械能和热能 这种能量是一种最现成的可再生能源 总结体会 9 完善了自身相关科研活动的基本能力和知识储备 学以致用