【正文】 據(jù)設(shè)計(jì)與校核也整個設(shè)計(jì)中的重要部分。 單位厚度上的層數(shù) 1n 及單位常熟上的匝數(shù) 2n 1 10 ()pjn Kd? 匝 /cm （ ） 2 10 ()jn Kd?? 匝 /cm （ ） 式中 K? 和 K? 分別為疊繞系數(shù)和排繞系數(shù)，隨導(dǎo)線直徑不同而改變。根據(jù)所測減震器的實(shí)物測得的最外徑為 140mm，使其為振動能量再生減震器的缸徑 140zD mm? 壁厚取為 4mm，材料選用參照減震器材料缸材料 20 鋼。 減振器是懸架的主要阻尼元件。 為了檢驗(yàn)該系統(tǒng)的減振效果和分析彈簧的受力，則需計(jì)算彈簧振子系統(tǒng)的振幅。由于本設(shè)計(jì)是尺寸推理而得，根據(jù)我國乘用車設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，在初選尺寸時取上、下橫臂長度之比為 為宜。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)確定 雙橫臂式獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心由圖 所示方式得出。磁極轉(zhuǎn)動是磁場發(fā)生變化 ，進(jìn)而改變線圈中的電動勢。 對磁感應(yīng)線圈的設(shè)計(jì)時主要考慮三方面的因素：一是選取內(nèi)阻盡量小的線圈（即消耗的功率小）；二是選取電感盡量小的線圈以減小感應(yīng)電流受自感的影響；三是應(yīng)使線圈中的磁通量變化要盡量大。 7）永磁體磁極串聯(lián)磁路可以實(shí)現(xiàn)多極低轉(zhuǎn)速大功率，而并聯(lián)則很難做到。而永磁體 磁極串聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)較為簡單，制造成本比并聯(lián)磁路低。 3） 永磁體磁極串聯(lián)磁路易于實(shí)現(xiàn)對永磁體實(shí)施有效的冷卻，保證永磁發(fā)電機(jī)或永磁電動機(jī)安全可靠地工作。永磁體磁極并聯(lián)磁路在有非磁性材料進(jìn)行有效隔磁并把作為公共磁極的磁導(dǎo)率很高的磁導(dǎo)體做 成聚磁形狀，這時磁極的磁感應(yīng)強(qiáng)度大雨 20%~ 40% 。 永磁體軸向布置的永磁體兩個極同時利用的永磁體磁極串聯(lián)的典型結(jié)構(gòu)利用最好的磁極串聯(lián)磁路在永磁盤式發(fā)電機(jī)和永磁盤式電動機(jī)中得到很好的利用。 永磁體的磁路在實(shí)際應(yīng)用中可分為 ： ① 永磁體串聯(lián)磁路； ② 永磁體并聯(lián)磁路；③ 永磁體串聯(lián)、并聯(lián)的混合磁路； ④ 永磁體的拼接。軟磁鐵氧體在無線電、微波、脈沖技術(shù)被廣泛低用來制作電感，變壓器的鐵心等。但是鐵鎳合金價格較貴，因此，常用于頻率較高的場合。其主要特點(diǎn)是磁導(dǎo)率較高、電阻率較高、有較低的矯頑力，渦流損失小，是發(fā)電機(jī)、電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的良好材料。 （ 2）純鐵 純鐵的主要特點(diǎn)是磁飽和強(qiáng)度 sB 高，其具有高磁導(dǎo)率和低矯頑力，缺點(diǎn)是電阻率低， / m????，渦流損耗大，不適用于交流，主要應(yīng)在直流或低頻交流下工作。 （ 1）低碳鋼 低碳鋼適用做導(dǎo)體的最好為含碳量小于 %的碳鋼。在永磁發(fā)電機(jī)、永磁電動機(jī)中使用的永磁體是永磁體恒定的磁場在交變的磁場中工作，并且工作溫度較高，因此，要求磁導(dǎo)體應(yīng)有較高的磁導(dǎo)率和電阻率還要有較小的磁帶，以盡量減小渦流損耗和磁滯損耗，同時還要盡量改善磁場與電流的線性關(guān)系。所以較小的磁鋼就能產(chǎn)生強(qiáng)大的磁力，可以使電機(jī)相應(yīng)做得小。凡是具有永磁性的材料都成為永磁材料或叫恒磁硬磁材料。 振動能量發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)確定以后，詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟如圖 所示： 永久磁鐵材料的選擇 在設(shè)計(jì)中要根據(jù)永磁體的綜合性能及永磁體的工作環(huán)境，永磁體的價格、可靠性、壽命等，科學(xué)、合理地選擇永磁 體。在轉(zhuǎn)子鋼軸處固定有感應(yīng)線圈以及超強(qiáng)永磁鐵，隨著車輛振動引起齒條上下運(yùn)動帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，此處齒輪為單向旋轉(zhuǎn)齒輪，帶動永磁鐵單向旋轉(zhuǎn)反向不轉(zhuǎn)使磁場發(fā)生變化，進(jìn)而使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 車輛振動能量再生減震器結(jié)構(gòu)原理 本文所設(shè)計(jì)的車輛振動能量再生系統(tǒng)是利用電磁感應(yīng)原理研制車體振動能量發(fā)電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)振動能量回收裝置收集電路的硬件電路 ，研究汽車車體振動能量回收裝置對儲能裝置進(jìn)行充電的基本原理，實(shí)現(xiàn)對蓄電池充電并應(yīng)用于車體用 19 電設(shè)備。 通過對不平整路面的大量調(diào)查出發(fā)，假定路面上的不平整符合正弦波的規(guī)律（即所謂搓板 路面），本文主要研究汽車在這種不平整路面行駛時產(chǎn)生的振動情況，以及輪胎對路面附加的作用力。所以如果按照汽車是實(shí)際情況來研究其振動，會是一個非常復(fù)雜 18 的問題。將 BOM 分成 aM 和 cM ，此時便作用了三種力在車聲上：力 F 作用于車聲重心上，引起車身的垂直振動；引起車身橫向振動的力矩 aM Fa? ，引起車聲縱向振動力矩 cM Fc? 。 17 第 3 章 車輛振動能量再生系統(tǒng)總體方案確定 汽車在不平整道路上行駛時的振動分析 對于一般固定的機(jī)械，或者是機(jī)車車輛的振動情況都是與汽車振動情況大不相同。特性線 AB段是漸增型，有利于防止共振的發(fā)生。同時， O形圈形狀簡單，制造容易，成本低廉，使用方便，用于動密封的 O 形圈的密封性不受運(yùn)動方向的影響。 （ a） （ b） （ c） 15 （ d） （ e） （ f） 圖 縱向平面內(nèi)上、下橫臂軸布置方案 （ a） （ b） （ c） 圖 水平面內(nèi)上、下橫臂軸的布置方案 橡膠密封圈 O 形橡膠密封圈具有良好的密封性，它是一種壓縮性密封件，同時又具有自封能力。 缸體油封設(shè)計(jì) 油封設(shè)計(jì)：本文設(shè)計(jì)的油封，是指對箱體的密封。1 5?? ； 39。 第 6 方案主銷后傾角的變化規(guī)律比較好，在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中被廣泛采用，這里我初選第 2 種方案， 39。可見 L 型下控制臂的設(shè)計(jì)，使汽 車在側(cè)向和縱向的受力分別通過前、后襯套進(jìn)行控制 ,使需要的側(cè)向剛度獨(dú)立于縱向 柔性，使側(cè)向力和縱向力同時作用時相互間不發(fā)生耦合，避免了懸架臂共振的發(fā)生， 從而提高了汽車行駛的平順性。獨(dú)立懸架使得發(fā)動機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。特點(diǎn)是當(dāng)一側(cè)的車輪遇到路面沖擊而跳動時，必 然導(dǎo)致另一側(cè)車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動。它的突出優(yōu)點(diǎn)是簡化了結(jié)構(gòu)，減小了質(zhì)量，節(jié)省了空間，有利于前部地板構(gòu)造和發(fā)動機(jī)布置。 多桿式懸架主要優(yōu)點(diǎn)是，利用多桿控制車輪的空間運(yùn)動軌跡，以便更好地控制車輪定位參數(shù)變化規(guī)律，得到更為滿意的汽車順從轉(zhuǎn)向特性，最大限度滿足汽車操縱性和平順性要求。等長雙橫臂式懸架在其車輪作上、下跳動時，可保持主銷傾角不變，但輪距卻有較大的變化，會使輪胎磨損嚴(yán)重，故已很少采用，多為不等長雙橫臂式懸架所取代。呈過多轉(zhuǎn)向趨勢。目前由于對汽車干順性和操縱穩(wěn)定性提出了更高要求，有些汽車采用了結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的雙橫臂式或多桿式獨(dú)立懸架。擺臂 的轉(zhuǎn)動軸線與汽車縱軸線所成角度在 0186。 單縱臂式懸架在車輪跳動時，車輪外傾角和前束不變，但后傾角變化較大，因此多用于不轉(zhuǎn)向的后輪。獨(dú)立懸架中尤其是雙橫臂獨(dú)立懸架得到了廣泛的應(yīng)用。所以此越野車前懸架采用獨(dú)立懸架。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。其次，懸架要保證車身和車輪在共振區(qū)的振幅小，振動衰減快。但彈性件受到?jīng)_擊時會產(chǎn)生長時間持續(xù)的振動， 容易使駕駛員疲勞而發(fā)生車禍， 故減振元件必須快速衰減振動?，F(xiàn)代汽車還采用了控制機(jī)構(gòu)，形成可控式懸架。進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算圖 紙 繪 制 （ 裝 配 圖 、 零 件圖 ）完 成 說 明 書圖 設(shè)計(jì)路線圖 10 解決的主要問題 對 車輛振動能量再生系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)圖的繪制 ； 對 振動能量再生減震器設(shè)計(jì)圖的設(shè)計(jì)； 對 電能回收與分配裝置 的設(shè)計(jì) 。 9 車輛振動能量再生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)車輛振動能量再生系統(tǒng)，主要包括再生系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)、振動能量再生減振器設(shè)計(jì)、道路譜發(fā)生裝置設(shè)計(jì)、電能吸收分配裝置設(shè)計(jì)等內(nèi)容。將此裝置安裝在一個 6 輪的卡車上，試驗(yàn)結(jié)果表明平均每個回收裝置能夠回收 1KW 的能量。但由于該試驗(yàn)主要是改進(jìn)軍用車輛的性能，因此研究的重心在于提高動力性和行駛平順性，而在節(jié)能方面還有待進(jìn)一步的提高。隨著電控系統(tǒng)的日趨成熟以及控制策略的日益完善，電磁式振動能量回收懸架，將會成為具有發(fā)展前景的研究 方向。自 20 世紀(jì) 80 年代末，國內(nèi)外許多學(xué)者就開始了對汽車振動能量回收懸架的研究，但到目前為止，該技術(shù)沒有商業(yè)應(yīng)用。 Segel 分析了懸架系統(tǒng)能量耗散對抑制不平路面振動的影響，計(jì)算得到某乘用車在顛簸路面上以 m/s 的速度行駛時， 4 個被動阻尼器的能量耗散功率約為 200 W。 （二）震動能源再生在汽車上的發(fā)展現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 70 年代末，學(xué)者們開始從理論上分析研究車輛振動能量和回收的可行性。電磁式振動能量回收懸架根據(jù)能量轉(zhuǎn)化裝置結(jié)構(gòu)的不同又分為直線電機(jī)式振動能量回收懸架和旋轉(zhuǎn)電機(jī)式能量回收懸架。 液壓式振動能量回收的原理是通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械傳動結(jié)構(gòu)將車輪和車身的振動能量傳遞給液壓或氣壓儲能裝置，以液壓能或氣壓的形式進(jìn)行存儲，在適當(dāng)?shù)臅r候釋放儲能，減小能耗。如果能將這些能量加以回收利用，則可以降低汽車能耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的，因此汽車振動能量回收得到了許多學(xué)者和企業(yè)的關(guān)注，但是現(xiàn)有相關(guān)研究文獻(xiàn)表明，到目前為止只有少數(shù)研究機(jī)構(gòu)在具體試驗(yàn)上取得了實(shí)質(zhì)性成果，現(xiàn)有技術(shù)的研究狀況還不足以滿足商業(yè)應(yīng)用的要求。制動系統(tǒng)在減速和停車時產(chǎn)生能量，而熱電式發(fā)電機(jī)則在激情 駕駛（也就是加速）時具有最佳功能性。它是一種新型的能量回收、再利用的減振器，包括振動能量吸收裝置、振動能量再生系統(tǒng)、能量輸出系統(tǒng)等組成，主要由主副殼體、齒條、齒輪組、永磁鐵、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以及電流濾波裝置等電能回收輸出裝置組成。本課題是研究如何能講這部分能量更好的回收并有效的利用起來。通過振動能量發(fā)電系統(tǒng)吸收外部環(huán)境中的振動能量轉(zhuǎn)化為電能，為用電設(shè)備供電。減震器能耗是汽車能耗的重要組成部分，只是這部分振動能量一直未被利用，隨著能源問題的日益突出，節(jié)能是當(dāng)前汽車設(shè)計(jì)中的首要問題之一。 3 三、結(jié)題驗(yàn)收 結(jié)題條件 ： 1． 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性產(chǎn)品或服務(wù)，完成項(xiàng)目提出的任務(wù)、功能和目標(biāo)參數(shù)等； 2． 創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目和創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目的研究成果已經(jīng)應(yīng)用到創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目中； 3． 依托項(xiàng)目進(jìn)行大學(xué)生科技競賽，獲得省三等獎（含）以上獎勵； 4． 在省級以上（含）期刊發(fā)表與本項(xiàng)目內(nèi)容相關(guān)的學(xué)術(shù)論文； 5． 研究成果取得國家專利或通過行業(yè)專家鑒定； 6． 項(xiàng)目的實(shí)施已經(jīng)產(chǎn)生一定 的經(jīng)濟(jì)價值或良好的社會影響。 應(yīng)用價值： 隨著世界范圍能源危機(jī)、溫室效應(yīng)的日益 加劇，緩解能源緊張、減少溫室氣體成為社會各界普遍關(guān)注的問題。 在設(shè)計(jì)最初應(yīng)先對不同車型的減震器布置形式和部件的選用進(jìn)行資料收集與調(diào)查分析，從而確定自己的設(shè)計(jì)的布置形式和零件的選擇。能量再生試驗(yàn)臺的各個組成部分的指標(biāo)、參數(shù)按照車輛實(shí)物進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足實(shí)際運(yùn)行需要的指標(biāo)、參數(shù)。 主要結(jié)論： 本項(xiàng)目研究 后，設(shè)計(jì)的振動能量再生減振器 能夠?qū)④囕v行駛過程中產(chǎn)生的振動進(jìn)行回收利用，將汽車直線振動轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而產(chǎn)生電能，為汽車用電設(shè)備提供電能。因此，對節(jié)能環(huán)保汽車的推廣、普及具有一定的促進(jìn)作用，對落實(shí)國家倡導(dǎo)低碳交通、節(jié)能減排的政策具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。減震器消耗能量占發(fā)動機(jī)輸出能量的比重較大，而且路面越不平整、汽車車速越高，減震器消耗能量占發(fā)動機(jī)輸出能量的比重就越大，而且路面不平度系數(shù)對減震器能耗百分比的影響更直接，可見汽車振動能量較大 ，具有一定回收的價值。 意義和目的 本課題研究的基本目的是利用汽車振動帶動振動發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，并對電能進(jìn)行收集。 一般來說車輛的振動能量轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能或彈性勢能后以熱能的形式散失掉了，這樣無形中將這部分能量浪費(fèi)掉了，現(xiàn)在一般最好的車輛所能著手的也只是選擇將這部分能量以何種形式給消耗掉，就目前來看現(xiàn)在最主流的幾種處理的振動的懸掛系統(tǒng)像麥弗遜式、雙叉臂懸掛、多連桿懸 掛它們所做的也只是在于如何能將這部分能量更好更合理的散失掉。振動能量再生減振器不但具有傳統(tǒng)減振