01青年科技创新基金项目申报书申报书解析.doc

精品文档序号： 编号： 青年科技创新基金“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛项目申报书项目名称 车用压电发电机 项目负责人 衡威威 学院、年级、专业 交通学院2010级汽车运用工程专业 联系电话指导教师姓名 刘玉梅 填表日期 2012/6/12 作品类别： 自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作共青团吉林大学委员会制表二一二年六月说 明1.申报者应在认真阅读此表内容后按要求详细填写。2.申报者在填写申报项目情况时只需根据作项目类别（自然科学类学术论文、科技发明制作、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文）填写相应表格。3.表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，签名处必须手写签名，打印无效，此申报书可复制。4.序号、编号由校团委填写。5.报送项目申报书一式五份，必须按规定时间规定要求报送。有关申报事宜请向青年科技创新基金管理办公室咨询。联 系 人：吕金泽 联系电话：85166558承诺书本项目负责人和全体成员郑重承诺，本项目为课外非教学学术科技和社会实践活动成果，本项目研究不抄袭他人成果，不弄虚作假，按项目研究进度保质保量完成各项研究任务。项目负责人签名： 衡威威 项目组成员签名： 2012 年 6 月 12 日申报者情况申报者情况姓 名衡威威性 别男出生年月1992/1/23入学时间2010邮 箱1197180448联系电院专业汽车运用工程年级2010学制4现学历本科项目名称车用压电发电机指导教师刘玉梅职称系主任/教授联系电作者情况姓 名性别年龄学 历所 在 单 位联系电话李明明男22本科吉林大学交通学本本男22本科吉林大学交通学格认定学院签章 申报者是否为我校在籍本（专）科生、硕士生、博士生。 是 否 负责人签名： 部门盖章： 年 月 日教学院长或导师意见本项目是否为课外非教学学术科技和社会实践活动成果。 是 否负责人签名： 年 月 日自然科学类学术论文申报表项目全称项目分类（ ） B机械与控制类 C信息技术类 D数理类E生命科学类 F能源化工类项目撰写的目的和基本思路（200字以内）项目的科学性及可能创新点（200字以内）项目的实际应用价值和现实意义（200字以内）项目研究内容（1500字以内）目前研究的现状、主要研究内容，重点和难点及可能的创新点，研究思路和方法等项目进度安排（1500字以内）查阅资料、选题、自主设计项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等项目经费预算明细购置实验消耗材料（低值品）、资料、加工测试、打字复印、调研、市内公交、论文版面费等经费开支项目预期成果指导教师意见（从项目科学性、前沿性、可行性、研究性、可操作性和成效性加以评价） 签 名：年 月 日青年科技创新基金评审组长意见 签 名：年 月 日学校意见 年 月 日科技发明制作申报表项目全称车用压电发电机项目分类（ B ） B机械与控制类 C信息技术类 D数理类E生命科学类 F能源化工类项目撰写的目的和基本思路（200字以内）目的：1.在新能源技术革命和低碳节能的全球大背景下，迎合时代的主题，发明出一种以收集人步行能量为内容的新能源发电机,达到节能、环保的目的。2.在研究压电陶瓷的材料特性的基础上，设计出以压电效应为理论基础的具有一定推广意义的压电发电机，用于公共交通工具上使用。项目的科学性及可能创新点（200字以内）传统的发电方式需要消耗能源给资源和环境造成一定的压力，压电装置是一种新型的发电方式，使用人们行走过程的机械能转换成电能。通过新的设计思路和设计装置把压电技术应用于公交车上，使用一种绿色的发电方式减少汽车的能耗和尾气污染。通过机械设计合适的力放大装置、振荡质量块实现人们踩踏压力的最优利用，通过材料性变的分析找到合理的弯曲程度和破坏保护点增加压电材料的使用寿命，同时也设计增加了电压过高和绝缘保护。项目的实际应用价值和现实意义（200字以内）城市公交客流量较大，上下车门位置受到人们往复冲击的机械力，当压电陶瓷材料受到机械力冲击瞬间形变产生电能，如果由压电陶瓷材料设计出压力发电转换装置，通过压力发电转换装置将这些无效机械能转变为电能，可为人们提供使用电能。汽车大部分的用电量来源于发动机，我们设计一种结构简单、污染很少、工作可靠、发电量可观、成本低廉的压电发电装置代替发动机的部分电能供应，对于减少汽车油耗、减轻发动机负担、实现节能环保有着不可小觑的重要意义。项目研究内容（1500字以内）目前研究的现状、主要研究内容，重点和难点及可能的创新点，研究思路和方法等研究现状： 以压电陶瓷为换能媒介的压电发电研究正处于正处于开发探索阶段，它涉及机械、材料、电子等诸多学科，目前还没有一个具有推广意义的压电发电装置，许多问题亟待解决，如电量微小、效率不高、工作不稳定、存储困难等，因此还有大量的理论和实验研究需要去做。项目主要研究内容：城市公交客流量较大，上下车门位置受到人们往复冲击的机械力，当压电陶瓷材料受到机械力冲击瞬间形变产生电能，如果由压电陶瓷材料设计出压力发电转换装置，通过压力发电转换装置将这些无效机械能转变为电能，可为人们提供使用电能。重点：压电转换装置的设计和提高压电装换装置的转化效率、经济性和寿命。难点：1.传力装置如何设计才能在保持装置简单高效的基础上实现使受力持续时间最长、压电材料形变量最大（弹性限度以内），进而产电量最大。2.如何布置压电材料才能实现等外力下其两端电压的最大。1研究思路和方法： 压电发电装置结构示意简图（待改进） 设计原理：力传递装置：当人踩在箱体5上时,人的体重通过1支架作用在振荡弹簧7的上端,弹簧受力压缩,把力传递到弹簧下端,通过下端支架3把力放大,得到一个理想的放大力,这个力作用在压电陶瓷4的承受面上,压电陶瓷产生形变,两端产生电压,经导线输出.由于振荡块8的惯性作用会使振荡弹簧7作周期性的振荡,在下端3处,产生周期性的外驱力,使压电陶瓷4两端产生长时间的周期性的电压.当振荡减弱时,通过复位弹簧2使箱体顶起.电路连接装置：压电材料两端电压引出后连接整流器(2)，使产生的交变电压变成稳定的直流电压,经整流器(2)处理后的直流电压再经稳压器(3)调节,使其成为能满足正常车用主蓄电池(4)和副蓄电池(7)正常的充电电压,当主蓄电池的充满时,其两端的电量变化趋于稳定,此时传感器(5)接受其两端的电量信号,通过控制装置(6)控制稳压器(3)向副蓄电池(7)充电。 （补充说明：可以使用同样的方法在箱体的前后壁以及下底面设计放大力装置，同样放置压电材料，把它们发电量总和集体收集起来，存储在蓄电池中。）装置发电量理论值计算：参考相关文献，我们得到压电材料叠堆（本装置为4层）串联情况下的电压值为：其中：是压力的幅值，我们假设压力为正弦量；是压力的频率；R是负载电阻(压电材料所在电路的负载电阻)；h、A分别是单片压电材料的厚度和面积；、分别是压电材料的压电应变常数和自由介电常数。 开路电压值为： 由上面公式我们知道材料输出的电压值U与负载电阻R有关，经计算存在使输出电压U最大的最佳负载值：在这个负载电阻下电压值和功率分别为： 现在我们以PZT-43压电陶瓷（规格为（3*20*20mm）为例来计算该装置的理论发电量：PZT-43部分参数参数数值3416823350 我们取负载电阻等于压电陶瓷的容抗，即：，压力取平均值，则： 开路电压 ； 输出电压； 输出功率； 假设压电发电装置中共有500个压电叠堆（每个叠堆有4片），一个车上有10装置，按每辆公交车每天有效运行时间为8h，假设上下车时和车行走时发电量相同，因此一天的发电量为：度。虽然发电量不大，但这仅仅是对于PZT-43(规格为（3*20*20mm）)来说的发电量，在后续的实验中我们会选择性能更优越、尺寸更合适的压电材料，通过整流器和稳压器的作用，发电量将会比较可观。项目进度安排（1500字以内）查阅资料、选题、自主设计项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等项目经费预算明细购置实验消耗材料（低值品）、资料、加工测试、打字复印、调研、市内公交、专利申请费等经费开支项目预期成果指导教师意见（从项目科学性、前沿性、可行性、研究性、可操作性和成效性加以评价） 签 名：年 月 日青年科技创新基金评审组长意见 签 名：年 月 日学校意见 年 月 日哲学社会科学类社会调查报告和学术论文作品全称作品所属领 域（ ）A1.经济 A2.社会 A3.法律 A4.教育 A5.哲学 A6.管理作品撰写的目的和基本思路（200字以内）项目的实际应用价值和现实意义（200字以内）项目研究内容（1500字以内）目前研究的现状、主要研究内容，重点和难点及可能的创新点，研究思路和方法等项目进度安排（1500字以内）查阅资料、选题、自主设计项目研究方案、开题报告、调研、数据统计、处理与分析、填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等项目经费预算明细购置资料、打字复印、调研、交通费、论文出版费等经费开支项目预期成果指导教师