胯关节能量收集装置的设计_毕业论文(编辑修改稿)

胯关节能量收集装置的设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的双向超越离合器机构能够产生足够的电能。 电能储存转化电路的设计是可行的，现在动电能的转化电路已比较成熟且得到了广泛的应用，动电能的转化电路已不是问题。 考虑到装置的可携带性以及人在行走过程中的舒适性，设计了一个可以伸缩的摆杆来解决这个问题，摆杆可以完全缩进该装置内，提高了可携带性。 并且在行走过程中人的大腿不可能是完全在一个平面内运动，摆杆的伸缩可以提高舒适性。 摆杆设计成圆形这样人的腿在摆动的同 时如果做小幅度的转动也不会感到不舒适。 考虑到人们在急需电能时可能希望更快的得到电能，该装置提供了一种更有效的方式，在摆杆缩在该装置内时可以直接用手按动小型的摆杆，从而更快的发出电能。 特色或创新之处 现在市场上包括在实验阶段的行走发电装置，主要有发电鞋、膝部发电装置等，它们的共同的缺点是没有将人行走时的动能最大限度的收集起来，发电鞋装置小、力矩短产生的电能有限，膝部发电装置放于膝部并不舒适且人行走时膝部的弯曲是辅助运动，产生的电能也是有限的。 胯关节是人们在行走时运动幅度和力度最大的部 位，并且将发电装置放在腰间也是比较舒适的。 这是本设计的一大创新。 第二大创新之处是本设计内部的动电能机械转化机构，内部发电机采用双向超越离合器，是同样的摆动力度和幅度下一般发电装置的两到三倍，具体的情况是用双向超越离合器使摆杆摆动的两个方向互不影响各自运动且在惯性的作用下，产生附加的电能，从而产生比普通发电机构多于两倍的电能。 该装置有两种发电方式，一种是在摆杆缩在该装置内时可以直接用手按动小型的摆杆，更快的发出电能，从而满足人们急需电能时的情况。 另一种是传统的方式，即将其放在腰间，由人的行走来产生 电能。 课题的学术价值或实际应用价值 实际应用： 一、在日常生活中人们散步、跑步的同时可以将人的胯关节运动的动能转化为电能储存起来，并且可以直接给手机、 MP MP4 等日常用品的电池充电。 二、在野外考察、科研时，往往因为条件有限无法得到日常使用的交流或直流电源，特别是如果遇到紧急情况而且通信设备却电量不足，此时急需一种方便快捷的获取电能的方法。 这时就可以用到胯关节运动能量收集装置了，它可以为简单的通信设备充电，以满足当务之急。 应用价值： 一、胯关节运动能量的收集可以缓解现在人们对电能的 需求。 二、胯关节运动能量的收集可以为人们的日常生活提供便利，比如说人们可以一边散步一边听音乐而不用担心自己的 MP3 会没电。 三、胯关节运动能量收集装置最大的价值体现在当人们在野外考察探险时可以用此装置产生电能，满足在没有常用充电设备时对电能的需要。 毕业论文（设计） 6 第 2 章 胯关节运动能量收集装置的结构设计 胯关节运动能量收集装置的总体方案设计 总体方案的原理性设计 （ 1）原理性结构：结构本设计的采用二级加速齿轮机构，且使用有创新性设计的双向超越离合器机构能够产生足够的电能。 二级齿轮加速机构可以保证发电机的 转速达到一定的要求，双向超越离合器可以使该设计发出比一般发电机多一倍到两倍的电能，二级齿轮加速机构及双向超越离合器机构如图 所示。 图 二级齿轮加速机构及双向超越离合器机构原理图 （ 2）传动比的计算 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。 如需要完整说明书和设计图纸等 .请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载。 该论文已经双向超越离合器机构 顺时针超越离合器 逆时针超越离合器 发电机 原动力齿轮 1 2 3 4 毕业论文（设计） 7 通过答辩 双向超越离合器机构的设计 双向超越离合器可以使该 设计发出比一般发电机多一倍到两倍的电能，人行走时，腿做往复的摆动，当腿向前摆动时，逆时针超越离合器起作用，开始工作，带动棘轮转动，棘轮又是电机外壳，与发电的磁铁是一体的，这样就可以通过切割磁感线运动使发电机发出电量来，当腿向后摆动时，顺时针超越离合器起作用，开始工作，带动棘轮转动，发出电量来。 此时，关键之处是，逆时针超越离合器的棘轮由于惯性的原因仍在做逆时针转动，这样双面的棘轮一个做逆时针转动，一个做顺时针转动，这样的相对运动比单独的一个运动多出一倍多的电量。 如图 所示。 图 双向超越离合器机构 棘爪的设计不需要加弹簧的原因，以逆时针的棘爪棘轮机构为例，当逆时针运动时，由于切向的摩擦力的作用，棘爪外伸，带动棘轮转动；当顺时针运动时，由于切向的摩擦力的作用，棘爪内缩，不带动棘轮轮动。 在此，巧妙的运用摩擦力简化了机构。 发电机内部结构的设计 （ 1）发电机的结构：发电机的两块磁铁异极相对，这样磁感线可以近似的垂直于线圈，有效的做切割磁感线运动，两块磁铁分别与两个电机外壳做反向的相对运动，使线圈更有效的切割磁感线。 顺时针超越离合器 棘爪 传动齿轮 逆时针棘轮 即电机外壳 发电机 毕业论文（设计） 8 图 发电机内部结构 （ 2）直流电机的感应电动势的计算： 直流电机的感应电动势为Ｅ a= anPN60 其中： P 表示磁极对数，这里 P=1； N 表示电枢绕组的总导体数； 2a 为支路数；  为每极的磁通； n 表示转子的转速 n= 260 =180 1)磁通量计算： 磁通量  =BA 磁通密度 B=μ H, 其中 μ 为介质的磁导率，单位为（ H/m） ；空气中 μ 0=4π 107H/m；H为磁场强度。 铝镍钴系永磁材料是目前电机中应用较广的永磁材料。 取铝镍钴 32， B= 特， HC=44 千安 /米，磁导率为 0 若不计磁漏则  =BA= 107韦 2)转子的转速的计算： 转子的转速 n= 260 =180 综上所述 , 直流电机的感应电动势为Ｅ a= anPN60 = 160 1 8 0 01 7  = 104 V 由于采用顺时针和逆时针两种方式的发电机，因此发电量是单一发电机的两倍，又因为采用双向的超越离合装置，由于相对运动的作用可以使发电量提高三到四倍。 将两个发电机磁铁 垫片 支撑板 线圈 毕业论文（设计） 9 并联电压相加，即 E=3Ea 或 4 Ea = 103  103 V。 （ 3）线圈电阻的计算： 线圈电阻 R= SL =  = 其中：  为电阻率， L为导线长度， S 为横截面积。 二级齿轮加速机构的设计 摇杆是原动件随着人的腿部运动而摆动，带动内齿轮运动，再到小齿轮、大齿轮，由齿轮再到离合器齿轮，通过二级的齿轮加速机构来提高转速，以便能发出更多的电能。 图 二级齿轮加速机构 胯关节能量收集装置的放置 （ 1）整体放置 胯关节的运动过程中获得最大限度的能量，胯关节是人们在行走时运动幅度和力度最大的部位，并且将发电装置放在腰间也是比较舒适的，这样可以最大限度的获得人们行走时产生的动能，其放置方式如图。