内置叶片马达式能量回收式减振器设计(附件)
汽车传统的悬架系统只能衰减车架或车身的震动，而不能回收震动的能量。当汽车对减震器有作用力施加时，减震器的活塞上的阻尼孔与减震器内部的油液间的磨以及油液分子之间的摩擦便造成了对车身振动的阻尼力，这样车身和车架的振动能量就转变为油液和减振器壳体的热能，并继而散失到大气中。所以这一部分震动能量就被白白的浪费掉了。由此就有了设计一种能量回收式减震器的想法，能够将减震器油液的液压能转化成电能储存起来，供其他用电设备使用。最终确定了用内置叶片马达式代替阻尼孔，带动发电机发电，将机械能转变成电能，对减振器的震动能量进行回收。此能量回收式减震器构造简单，可有效收集汽车的振动能量，从而降低了汽车的燃油消耗。
关键词 叶片马达式，能量回收式，减振器
目录
1?绪论? 1
1.1?能量回收装置简介? 1
1.2?研究的背景及意义 1
1.3?国内外发展现状及趋势 2
1.3.1 国外发展现状 2
1.3.2 国内发展趋势 2
2?理论基础? 3
2.1?减震器? 3
2.2 双作用叶片式液压马达工作原理 4
2.3 内置叶片马达式能量回收式减振器工作原理 4
3 减震器阻尼值计算和机械结构设计 5
3.1 相对阻尼系数和阻尼系数的确定 5
3.1.1 悬架弹性特性的选择 5
3.1.2 相对阻尼系数ψ的选择 6
3.1.3 减振器阻尼系数δ的确定 8
3.2 最大卸荷力的确定 8
3.3 缸筒的设计计算 9
3.4 活塞杆的设计计算 9
3.5 导向座宽度和活塞宽度的设计计算 10
4 叶片马达 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
的设计 10
4.1 定子尺寸的设计 10
4.1.1 叶片的厚度? 10
4.1.2 排量计算 10
4.2 转子的设计? 11
4.2.1 材料选择? 11
4.2.2 转子结构尺寸设计? 11
4.3 叶片材料选择? 13
4.4 定子曲线的设计 13
4.4.1 定子材料选择? 13
4.4.2 定子大、小圆弧角? 13
5 运动转换机构设计 14
5.1 运动转换机构的结构 15
5.2 运动转换机构的工作原理： 15
5.3 运动转换机构尺寸的设计 16
结 论 18
致 谢 19
参考文献 20
附件一：内置叶片马达式能量回收式减振器结构图
附件二：双作用叶片马达结构图
1?绪论?
1.1?能量回收装置简介?
现今，普遍应用于汽车上的能量回收装置一般是制动能量的回收系统，该系统可以收集汽车在制动或惯性滑行当中释放出的剩余能量，并经过发电机将汽车的动能转变为电能，随贮存在蓄电池内，以备必要时使用。该蓄电池同时还为车内的其它用电设备提供电力，从而降低了用电设备对发动机依赖程度，降低了发动机油耗，减少了二氧化碳的排放排放量。比如，当车辆加速或者起步而要求有较大的驱动力时，电动机与发动机协同工作满足工况的要求，使制动储存起来的电能得到更有效果的应用。通常，车辆在非紧急制动的情况下，通过制动回收的能量大约有约20%。
汽车在行驶过程中产生的其它能量也是可以回收的，比如汽车的震动能量。汽车悬架系统最重要的组成就是减震器，悬架的性能又关系到乘坐的舒适性。在能源紧缺的今天，节能减排一直以来都备受关注。购买汽车时，消费者在考虑汽车的乘坐舒适性能、动力性能、美观的同时，经济性的影响越来越至关重要。能量回式收减震器能够回收其在压缩、伸张行程中的震动能量，供其它的用电设备使用。
1.2?研究的背景及意义
从第一辆汽车问世到现在，汽车工业给各个国家的经济注入了强大的活力，但是，很多的问题随之不断涌现。众所周知，环境污染、能源短缺、气候变暖等问题日益成为各个国家和地区所面临的巨大挑战。各个国家的企业和科研机构正在大力研制新的技术来攻克该项难题。?
当前，双作用的筒式液力减震器在一般汽车上采用。然而该类减震器只能减轻汽车在行驶过程中的振动，却无法回收汽车震动时的能量，从而使许多能量白白流失掉了。汽车在不平整的路面上行驶时，车身就会发生震动，而且路面的不平度越高，汽车震动得就越剧烈。通常，振动产生的能量会以减震器内部液压油摩擦产生的热能形式散失于空气中，要是能够将汽车减震器中的振动能量回收起来，在需要的时候使用，这样就能够节约能量。
1.3?国内外发展现状及趋势
1.3.1 国外发展现状
2009年,麻省理工学院宣告其成功研制出了一款馈能式减振器,该馈能式减振器采用机电液锅合的方案。之后该研宄小组成立了一家名为Levent Power的公司,并将其安装在军用俘马上进行了试验,并且把它命名为GenShock。通过实车道路试验,公告称其每个Genshock平均能能够回收IkW的能量,该GenShock样机仅有一根电能输出接口外置,液压马达与发电机均集成至活塞,样机可直接安装于普通乘用车。
日本的Nissan公司宣告他们成功研制出了蓄能式减振器,它的作用和半主动式悬架大致相同,该减震器机构使用振动的能量来实现抑制振动的作用，蓄能器可以吸收来自崎岖路面的振动的能量,这样机构所要求的流量相对变少,车辆的减振作用由液压系统的主动阻尼与被动阻尼来一起完成,从而降低了能耗。
1.3.2 国内发展趋势
来自武汉理工大学车辆工程的徐琳介绍了电液馈能式的减振器。它是个由机电液一体化的混合系统，将路面不平而引发的车身的振动通过液压阀组成的液压回路转变为方向不变的液油，由此带动安装了液压马达的发电机转动发电。该系统能够吧振动机械能转化为电能,为汽车的空调及其他的电器系统提供电能。
在武汉理工大学汽车工程学院，宋涛等通过改进传统的液力悬架，详细介绍了液压蓄能式的减振器，这个能够实现馈能的悬架借鉴于液压泵的有关理论。该悬架系统能够把传统的被动式的悬架系统的阻尼元器件消散出去的振动能的量转变为液压能随之储存于蓄能器当中，由反馈收集来的压能可以为汽车的液压消耗部件提供给能量，从而使汽车得到杰出的经济性能[1]。
张文丰、翁建生等人提出了一种齿轮和齿条式的馈能式悬架，电动机（或发电机）、齿轮和齿条等零件总体上组成了悬架的馈能装置，齿轮和齿条在起到压紧作用的弹簧的固定下处于啮合,能够把振动的能量传给发电机并使之变为电能,流经整流器后被蓄电池吸收;同时发电机组通过齿轮齿条机构提供阻尼力。齿轮齿条式的馈能型悬架能够和大多数的汽车实现匹配，安装其上面可以收集较多的振动能量。
减震器在车辆上的安装如图2-1所示。?
?
图2-1??减震器在悬架系统的结构图
普通减振器的作用原理：当车身与车轮在做往复相对运动的情况下，活塞在减振器筒内随之来回跳动，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔[2]。两个阻尼小孔对减震器油液的节流造成了悬架系统对震动的大部分阻尼力，加之油液分子间的摩擦，从而把车身的震动的能量转变成油液的热量，并且散发到大气中。?
较大的阻尼力或许会加速减震器相连接的零部件和车架破坏。为了较好地解决缓冲和减振之间的这种矛盾，在汽车上采用弹性元件和减震器并联安装的方式，同时也对减震器的性能提出了一些要求：?
1?绪论? 1
1.1?能量回收装置简介? 1
1.2?研究的背景及意义 1
1.3?国内外发展现状及趋势 2
1.3.1 国外发展现状 2
1.3.2 国内发展趋势 2
2?理论基础? 3
2.1?减震器? 3
2.2 双作用叶片式液压马达工作原理 4
2.3 内置叶片马达式能量回收式减振器工作原理 4
3 减震器阻尼值计算和机械结构设计 5
3.1 相对阻尼系数和阻尼系数的确定 5
3.1.1 悬架弹性特性的选择 5
3.1.2 相对阻尼系数ψ的选择 6
3.1.3 减振器阻尼系数δ的确定 8
3.2 最大卸荷力的确定 8
3.3 缸筒的设计计算 9
3.4 活塞杆的设计计算 9
3.5 导向座宽度和活塞宽度的设计计算 10
4 叶片马达 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
的设计 10
4.1 定子尺寸的设计 10
4.1.1 叶片的厚度? 10
4.1.2 排量计算 10
4.2 转子的设计? 11
4.2.1 材料选择? 11
4.2.2 转子结构尺寸设计? 11
4.3 叶片材料选择? 13
4.4 定子曲线的设计 13
4.4.1 定子材料选择? 13
4.4.2 定子大、小圆弧角? 13
5 运动转换机构设计 14
5.1 运动转换机构的结构 15
5.2 运动转换机构的工作原理： 15
5.3 运动转换机构尺寸的设计 16
结 论 18
致 谢 19
参考文献 20
附件一：内置叶片马达式能量回收式减振器结构图
附件二：双作用叶片马达结构图
1?绪论?
1.1?能量回收装置简介?
现今，普遍应用于汽车上的能量回收装置一般是制动能量的回收系统，该系统可以收集汽车在制动或惯性滑行当中释放出的剩余能量，并经过发电机将汽车的动能转变为电能，随贮存在蓄电池内，以备必要时使用。该蓄电池同时还为车内的其它用电设备提供电力，从而降低了用电设备对发动机依赖程度，降低了发动机油耗，减少了二氧化碳的排放排放量。比如，当车辆加速或者起步而要求有较大的驱动力时，电动机与发动机协同工作满足工况的要求，使制动储存起来的电能得到更有效果的应用。通常，车辆在非紧急制动的情况下，通过制动回收的能量大约有约20%。
汽车在行驶过程中产生的其它能量也是可以回收的，比如汽车的震动能量。汽车悬架系统最重要的组成就是减震器，悬架的性能又关系到乘坐的舒适性。在能源紧缺的今天，节能减排一直以来都备受关注。购买汽车时，消费者在考虑汽车的乘坐舒适性能、动力性能、美观的同时，经济性的影响越来越至关重要。能量回式收减震器能够回收其在压缩、伸张行程中的震动能量，供其它的用电设备使用。
1.2?研究的背景及意义
从第一辆汽车问世到现在，汽车工业给各个国家的经济注入了强大的活力，但是，很多的问题随之不断涌现。众所周知，环境污染、能源短缺、气候变暖等问题日益成为各个国家和地区所面临的巨大挑战。各个国家的企业和科研机构正在大力研制新的技术来攻克该项难题。?
当前，双作用的筒式液力减震器在一般汽车上采用。然而该类减震器只能减轻汽车在行驶过程中的振动，却无法回收汽车震动时的能量，从而使许多能量白白流失掉了。汽车在不平整的路面上行驶时，车身就会发生震动，而且路面的不平度越高，汽车震动得就越剧烈。通常，振动产生的能量会以减震器内部液压油摩擦产生的热能形式散失于空气中，要是能够将汽车减震器中的振动能量回收起来，在需要的时候使用，这样就能够节约能量。
1.3?国内外发展现状及趋势
1.3.1 国外发展现状
2009年,麻省理工学院宣告其成功研制出了一款馈能式减振器,该馈能式减振器采用机电液锅合的方案。之后该研宄小组成立了一家名为Levent Power的公司,并将其安装在军用俘马上进行了试验,并且把它命名为GenShock。通过实车道路试验,公告称其每个Genshock平均能能够回收IkW的能量,该GenShock样机仅有一根电能输出接口外置,液压马达与发电机均集成至活塞,样机可直接安装于普通乘用车。
日本的Nissan公司宣告他们成功研制出了蓄能式减振器,它的作用和半主动式悬架大致相同,该减震器机构使用振动的能量来实现抑制振动的作用，蓄能器可以吸收来自崎岖路面的振动的能量,这样机构所要求的流量相对变少,车辆的减振作用由液压系统的主动阻尼与被动阻尼来一起完成,从而降低了能耗。
1.3.2 国内发展趋势
来自武汉理工大学车辆工程的徐琳介绍了电液馈能式的减振器。它是个由机电液一体化的混合系统，将路面不平而引发的车身的振动通过液压阀组成的液压回路转变为方向不变的液油，由此带动安装了液压马达的发电机转动发电。该系统能够吧振动机械能转化为电能,为汽车的空调及其他的电器系统提供电能。
在武汉理工大学汽车工程学院，宋涛等通过改进传统的液力悬架，详细介绍了液压蓄能式的减振器，这个能够实现馈能的悬架借鉴于液压泵的有关理论。该悬架系统能够把传统的被动式的悬架系统的阻尼元器件消散出去的振动能的量转变为液压能随之储存于蓄能器当中，由反馈收集来的压能可以为汽车的液压消耗部件提供给能量，从而使汽车得到杰出的经济性能[1]。
张文丰、翁建生等人提出了一种齿轮和齿条式的馈能式悬架，电动机（或发电机）、齿轮和齿条等零件总体上组成了悬架的馈能装置，齿轮和齿条在起到压紧作用的弹簧的固定下处于啮合,能够把振动的能量传给发电机并使之变为电能,流经整流器后被蓄电池吸收;同时发电机组通过齿轮齿条机构提供阻尼力。齿轮齿条式的馈能型悬架能够和大多数的汽车实现匹配，安装其上面可以收集较多的振动能量。
减震器在车辆上的安装如图2-1所示。?
?
图2-1??减震器在悬架系统的结构图
普通减振器的作用原理：当车身与车轮在做往复相对运动的情况下，活塞在减振器筒内随之来回跳动，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔[2]。两个阻尼小孔对减震器油液的节流造成了悬架系统对震动的大部分阻尼力，加之油液分子间的摩擦，从而把车身的震动的能量转变成油液的热量，并且散发到大气中。?
较大的阻尼力或许会加速减震器相连接的零部件和车架破坏。为了较好地解决缓冲和减振之间的这种矛盾，在汽车上采用弹性元件和减震器并联安装的方式，同时也对减震器的性能提出了一些要求：?
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1706.html
