隨著《中國制造2025》對我國制造業(yè)智能化、無線化發(fā)展方向的明確表示,大量的無線傳感器逐漸被引入到氣動(dòng)系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)對普通傳感器的替代。但是,應(yīng)用在氣動(dòng)系統(tǒng)中無線傳感器的供電方式以蓄電池供電為主,大量蓄電池的頻繁更換帶來了污染環(huán)境以及人力資源浪費(fèi)等問題。本課題基于以上背景,提出了一種應(yīng)用在氣動(dòng)系統(tǒng)中的壓電能量轉(zhuǎn)換器,安裝在氣缸進(jìn)排氣管路兩側(cè),將氣動(dòng)系統(tǒng)中的氣體壓力能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存于蓄電池,進(jìn)而有效延長其使用壽命,達(dá)到其為無線傳感器持續(xù)供能的目的。論文首先對氣壓加載下雙晶PZT壓電片的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了建立,通過理論分析比較和確定了壓電片在轉(zhuǎn)換器容腔內(nèi)的約束形式,并進(jìn)一步得到了壓電片的最佳形狀和排布方式。提出了影響電能輸出的主要參數(shù)及其影響規(guī)律,為后續(xù)通過仿真進(jìn)行性能分析提供了指導(dǎo)。其次,在理論分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合轉(zhuǎn)換器的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境,對壓電片結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),解決其密封問題。對于不規(guī)則形狀,不便用公式進(jìn)行理論分析的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)一步結(jié)合仿真進(jìn)行研究,對壓電片結(jié)構(gòu)中的基板、壓電片和薄膜等重點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析與改進(jìn),并得到了相關(guān)參數(shù)對發(fā)電性能的影響規(guī)律。將理論部分與仿真部分相結(jié)合,提出了在不同...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的來源
    1.2 課題背景及研究的目的和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.3.1 壓電俘能裝置的國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 壓電俘能裝置的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述與簡析
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 氣壓加載雙晶壓電片建模及發(fā)電性能分析
    2.1 引言
    2.2 均布載荷雙晶壓電片的工作原理
    2.3 均布載荷下雙晶壓電片數(shù)學(xué)模型的建立
        2.3.1 矩形半約束結(jié)構(gòu)壓電片的數(shù)學(xué)建模
        2.3.2 圓形全約束結(jié)構(gòu)壓電片的數(shù)學(xué)建模
        2.3.3 兩種約束形式壓電片發(fā)電性能對比
    2.4 不同形狀壓電片對發(fā)電性能的影響
    2.5 三角形半約束壓電片的中心角度對發(fā)電性能的影響
    2.6 基板材料與厚度對發(fā)電性能的影響
    2.7 本章小結(jié)
第3章 關(guān)于單端約束型壓電片結(jié)構(gòu)影響的性能研究
    3.1 引言
    3.2 單端約束雙晶壓電片形狀對發(fā)電性能的影響
    3.3 雙晶壓電片結(jié)構(gòu)參數(shù)的仿真研究
        3.3.1 壓電片結(jié)構(gòu)仿真模型的建立
        3.3.2 基板截面形狀對發(fā)電效果的影響
        3.3.3 薄膜對發(fā)電效果的影響
        3.3.4 壓電片形狀對發(fā)電效果的影響
        3.3.5 不同厚度與材料下基板的應(yīng)力分析
    3.4 圓形與改進(jìn)后扇形壓電片結(jié)構(gòu)發(fā)電性能對比
    3.5 本章小結(jié)
第4章 壓電能量轉(zhuǎn)換器對氣動(dòng)系統(tǒng)的影響
    4.1 引言
    4.2 壓電能量轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)及原理
    4.3 壓電能量轉(zhuǎn)換器內(nèi)部容腔的最大安裝個(gè)數(shù)
    4.4 氣動(dòng)系統(tǒng)仿真模型的搭建
        4.4.1 搬運(yùn)工況的仿真模型搭建
        4.4.2 提升工況的仿真模型搭建
        4.4.3 夾緊工況的仿真模型搭建
    4.5 壓電容腔及相關(guān)氣管對氣動(dòng)系統(tǒng)的影響
        4.5.1 搬運(yùn)工況中的影響情況
        4.5.2 提升工況中的影響情況
        4.5.3 夾緊工況中的影響情況
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3784281