基于内外转子差速发电机的发电减速带设计说明书.docx

基于内外转子差速发电机的发电减速带设计说明书.docx基于内外转子差速发电机的发电减速带设计说明书设计者:徐一冰,周志宇,张强波吕升,俞梦哲,孙浩媛,曾静茹(西北工业大学动力与能源学院)目录双转子差速发电机的发电减速带-、 3二、 错误!未定义书签。 72・4设计计算 8三、、 研制背景及意义我国城市的各级道路路口,车辆众多,人口密集,是交通事故的高发地带,设置一条有效的减速带是非常有必要的。而且,路口每天的车流量是非常可观的。长年的、大量的车辆实际上蕴含着巨大的能量,在目前情况下却白白浪费,不能合理地利用。发电减速带正是基于现状,结合屮国城市道路交通车流量大、常常需要强制减速的实际情况,创新地提出了将减速带进行合理改造,在保证交通安全的前提下,将车辆通过道路路11减速带时的重力势能转换成电能,供红绿灯等路段用电器工作的创新性产品设计。本产品原理成熟,制造成本低廉,有广泛的应用前景。并且,发电减速带的设计开拓了新能源利用的视野,体现了创新,环保的时代精神,符合节能,减排的设计理念。二、 设计方案1工作原理•半程往返式的机构死点克服方法:我们都知道曲柄连杆的结构存在机构死点,可能会导致机械传动装置再某些位置的卡死,如当连杆恰好通过曲柄中心时,通常我们是借助带轮的惯性來通过死点位置并使带轮转向保持不变,这里我们提出了一种新的机构死点克服方法:通过控制摇杆的长度,使凸轮只能在其原来的半个周期内转动,既摇杆在转动的起始时刻和终止时刻均不处于凸轮的几何顶点处,并且在转动过程中不经过机构死点。这样,凸轮将在一半圆周之内往复摆动,不会出现死点卡死的现象。内外转子差速发电机利用以上的死点克服方法的传动机构,其机械能的利用将不可避免的用到内外转子差速发电机。所谓内外转子差速发电机,即将一般的感应发电机的转子和定子通过不同的转轴(内转子转轴和外转子转轴)固定于发电机箱体内,内外转子转轴实现相互反向的定轴转动,通过转向控制机构的束缚,其间将必定存在一定的相对速度,有电磁感应发电的定律可知,内外转子之间的相对转速必然能导致电能的产生。我们设计的内外转子差速发电机的结构如下:图内外双转子差速发电机的结构图示2系统结构原理:基于以上设计原理,系统机构示意图如下:低速外转子轴 咼速外转子轴图2-2双转子差速发电减速带系统机构示意图整个装置由:减速带,记忆弹簧,连杆,转轴,增速齿轮箱,蓄电池,稳压器等构成。在普通减速带下方添加凹槽及记忆弹簧,当汽车驶过时,可将减速带压入凹槽,之后记忆弹簧又使减速带复原。用连杆把减速带与单向转动箱连接,将减速带竖直方向的移动转化为低速轴的转动。增速齿轮箱在低速轴的旁边,它可以将低速轴的转速提高至数十倍,并将高速转动传递给发电机的内外转子。高速轴驱动发电机发电,将所得的电储存在蓄电池中•再通过交流稳压器使电压稳定至红绿灯的额定电压以供其使用。逆变电源- A红绿灯- A图2・3机械设计流程图单向转动箱转向控制器增速齿轮箱蓄电池变换装置发电机单向转动箱:包含记忆弹簧、缓冲器、连杆、转轴,是减速带发电的核心装置。右端是发电机转子,即转子叶片及轴。转向控制器:控制转子的转动•当弹簧被压缩时,单向齿轮使内转子转动。当弹簧冋复原位时,另一反向的单向齿轮控制外转子转动。轴心: : 发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。转子的转速比较慢,不足以驱动发电机。增速齿轮箱:齿轮箱左边是低速轴,可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴:高速轴的转子告诉转动,并驱动发电机。发电机:电磁感应式内外双转子差速发电机。变换装置:由于车流量不稳定,故其输出的是变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电池充电,使发电机产生的电能变成化学能。蓄电池:充电时利用外部的电能使内部活性物质再生,把电能储存为化学能,需要放电时再次把化学能转换为电能输出。逆变电源:将蓄电池输出的电能转化成能供红绿灯使用的稳定交流电。3机械部分I—「 J图3J机械机构设计说明图图3・2:产品机械结构简图4理论设计计算工作效能计算1=首先,我们假设将此套设备安装于一个车流量相对一般的十字路口(日流量设定为一万辆),。据资料知红绿灯的功率一般在16-20W之间,我们在下面计算屮取20Wo另外,我们设计屮减速带高出地HU3cm,因此车辆经过时产生3cm的压缩形变。我们在每个方向上平行放置四条减速带。因此,每U此路口收集到汽车对此装置做的总功为:W==35280000J设定此套装置的能量转换率为35%,因此产生的电能为E=WX35%=12348000J一般情况下,一个路口红绿灯个数在8个左右,假设其