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• 本文标题：华南地区节能楼宇的推力发电门设计.doc
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• 内容摘要：华南地区节能楼宇的推力发电门设计 学院， 专业， 姓名， 指导老师， 工业自动化学院 能源与动力工程 冯有超 学号， 职称， 160407103285 廖爱群 讲师 中国珠海 二二年五月  诚信承诺书 本人郑重承诺，本人承诺呈交的毕业设计华南地区节能楼宇的推力发电门设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名， 日期，年月日 华南地区节能楼宇的推力发电门设计 摘要 本论文是通过查阅一定文献基于 本设计中，详细介绍构建推力发电门的尺寸计算机画图软件画图设计发电装置元件的选材相关公式计算验证等方面进行计算分析等过程。利用构建小型实物模型来实验分析，再利用画图软件AutoCAD与SolidWorks设计出本课题的二维平面图，三维模型图，来画出整体设计图。通过观察记录下现实有关场所人员流动的实验数据，并且利用相关的公式来计算驱动滚轮的转圈数变速齿轮的传动比电机发电效率蓄电池充电时长用电器耗电时长以及对应的成本利润等等，得到相应的理论推力发电门的各项发电数据分析。 通过构建及分析推力发电的微观发电装置，来推出符合我国华南区域适用的推力发电门设计。通过查阅一定的文献资料，基于其经济性与节能性，这项设计产品的推出未来将会有希望缓解我国当前电力供需紧张的局面，提供新能源发电领域研究的新方向。 关键词，节能楼宇模型 DesignofthrustgateforenergysavingbuildingsinsouthChina Abstract ThispaperisthroughcoultingsomeliteraturebasedonthecurrentenergysavingbuildingofChinasmicropowergenerationsituationanalysis。Andthroughthethrustgeneratordoorstructurecompositionpowergenerationdevicecomponentselectiondesignstructureandprincipleanalysisanddesignstructurediagramtoformadesignscheme。 Inthisdesigndetaileddescriptionofthecotructionofthrustgeneratorgatesizecomputerdrawingsoftwaredrawingdesignpowergenerationdevicecomponentsselectioncalculationandvalidationoftherelevantformulaandotheraspectsoftheprocessofcalculationandanalysis。UsingthecotructionofasmallphysicalmodeltoexperimentthenusingthedrawingsoftwareAutoCADandSolidWorkstodesignthetwodimeionalplanandthreedimeionalmodelofthesubjecttodrawtheoveralldesigndiagramThroughobservationtorecordrealityaboutthetuoverofexperimentaldataandusingthecorrelationformulatocalculatethedrivingwheelonthenumberofcirclechangegeartramissionratiothemotorpowergenerationefficiencybatterychargingtimewiththeelectricpowercoumptiontimeandthecorrespondingcostprofitetc。getthecorrespondingtheoreticalthrustpowerdoorinallkindsofpowergenerationdataanalysis。 ThroughthecotructionandanalysisofthemicropowergenerationdeviceofthrustgenerationthedesignofthethrustgenerationdoorwhichissuitableforthesouthChinaregionispresented。BasedonitseconomicefficiencyandenergycoervationtheintroductionofthisdesignproductwillhopefullyalleviatethecurrentsituationofpowersupplyanddemandinChinaandprovideanewdirectionofresearchinthefieldofnewenergygeneration。  Keywords:EnergyefficientbuildingsBuildingmodelsMicrogeneratingdeviceEconomicandenergysaving 目录 1前言 1 1。1本设计的背景及意义 2 1。2本设计在国内外的发展概况 3 1。2。1国外目前发展状况 3 1。2。2国内目前发展状况 3 1。3本设计应解决的主要问题 4 2本设计的结构原理分析 6 2。1结构原理 6 2。2结构分析 7 2。2。1驱动轮 7 2。2。2传动转轴轴承底座 8 2。2。3变速齿轮组，加速， 9 2。2。4永磁直流式发电机 10 2。2。5整流器 11 2。2。6稳压器 12 2。2。7蓄电装置 13 2。3计算原理分析 13 2。4详细计算过程分析 16 2。4。1推力发电门能量计算分析 16 2。4。2节能效果分析过程 18 3推力发电门的建模设计过程 20 3。1CAD二维平面建模设计过程 20 3。1。1结构门与发电装置的构建过程 20 3。1。2CAD二维平面设计成型图 22 3。2Solidworks三维立体建模设计过程 24 3。2。1SolidWorks三维立体设计发电元件过程 24 3。2。2SolidWorks三维立体设计成型图 26 4结论 28 参考文献 30 致谢 31 附录 32  1前言 当今世界日常生活早已离不开电如果了电的供给我们将失去城市的发展活力在发展方面总之国民经济发展到当今二十一世纪越来越离不开电力的供给缺少电力那么我们的社会无法进步 而本课题的推力发电门设计就是一种将发电装置与建筑应用结合起来的微观发电创新其主要由结构门与发电机组装置两部分构成装置与建筑的结合可以广泛运用于办公楼写字楼大型商场等人员密集且流动量较大的楼宇建筑发电机组能量输入端机械结构驱动轮是安装固定在最大外径的门长度处上随门一起做扇形的圆周运动基于核心部件推力发电机组而构成的一种创新型的节能门日常中上下班进出办公需要经过大大小小数个门，可以回收及利用人对门推力做功的机械能。利用人力推动做功而的一种推力发电门，其原理是利用日常办公室或各大公共场所的人需要频繁进出门口补充建筑用电，是一种比较实用的创新型节能建筑 1。1本 当前我国的经济发展规模正不断地发展壮大电力的需求也在每年逐步的增多特别是我国北上广深等发展的城市电量也在上升各类创新型绿色应用的发电技术也开始在应运而生 在房屋密集型的华南地区，尤其大湾区三角洲地区，其供给电力消耗量是十分巨大的。因此，需要许许多多的绿色创新型电力的输入来缓解耗部分用电量紧张的问题。核能发电太阳能光伏发电风力发电潮汐发电等发电技术都在大力的兴起。但是这些都是依托大型的发电机组运行发电后，再远程输送至每家每户里。那么我们可以利用区域人数密集流动的特点，通过特殊机械结构来带动微观发电机进行发电，那么经过人流数量做功的叠加，在不完全妨碍我们正常做功的前提下，发电机机组能够产生发电次数与发电量会是不可预估的。利用发电机组与我们日常生活的建筑结合，是新型的又一项有效的发电技术。不过目前我国的微观发电技术的运用大都还是没有大面积的推广使用，使得很多相关的微观发电技术还得不到重视而发展出与之匹配的产品，从而造成我们使用能量的资源浪费。 日常生活中，我们需要在各种公共场所进进出出，所经过的门也就有被多次的推开，这个过程其实有很多的能量都被浪费掉了。那么面对这么多被浪费掉的能量，我们可以利用被门多次利用的场景设计出一款依靠人力机械能做功转换成电能的发电技术门。而依靠推力发电机作为发电的门就是一种新形势下结合环境创新型的发电技术门。把发电装置安装在门的顶部或者门下脚的某处隐藏角落，利用人每次推门动作，使其带动装置中的转轮转动，通过变速器加速通过齿轮传动带动高效旋转的发电机，让发电机的转子能够达到一定的转速而通过电磁感应产生一定的电流存储在存储器中，作为节能建筑的辅助电源。对于我们周围的环境中所存在的能量进行采集，通过能量转换并供给给用户的用电设备，鉴于其发电技术与当前世界所主导低碳环保可持续发展的绿色能源的主题所相同，毕竟这是关系到各个国家能源发展的航向问题，因此，目前各国都在在方面投入大量人力或是财力深入研究，并且其未来的发展技术将在不久迎来大爆发。可以说，谁主动掌握了该领域未来的核心技术，谁将主导新一轮世界的经济主体[3]。 1。2本设计在国内外的发展概况 1。2。1国外目前的发展概况 德里伯根泽斯特DriebergeZeist火车站德里伯根泽斯火车站的工程师却是巧妙的将磁盘与旋转机构固定成整体 其实通过发电装置的优化结构设计，与建筑巧妙结合起来，与普通发电机发电原理一样，都是利用电磁感应现象，来达到发电的目的。而发电机发出的电流需要经过处理，储存器储存起来或供给所配套的LED灯来使用。DriebergenZeist火车站日通过门的人数大概为 1。2。2国目前的发展概况 相对来说，国内较国外有关微观发电机发电技术的深入研究较少，主要是微观发电所带来的经济效应没有大型发电机组发电带来的经济效益高。因为大型的发电机组能够集中运行，统一管理。因为我国由于人口数量基数较大，房屋间隔都比较小，加之工业用电需求量较大。因此，建靠大型发电机组发电的发电站作为电力供应场所，还是比较划算的。近年来，随着国家倡导的科技生活与绿色节能建筑的观念越来越普及，很多人开始重视微观发电技术的运用，开始对周围的物体来寻求新的能源发电，尽可能利用周围一切可以被利用的能量。总的来说，目前我们国家关于微观发电机产品深入研究，推出系列产品面向市场还是比较少，但是也不乏创新实用的科技发明设计。 近年来，有人意识到踩踏发电的技术，其原理也有基于电磁感应效应。于是乎可以将发电机放置于斑马线下面的踩踏发电机概念正式形成。该设计思路是利用人行横道斑马线人流流量大的特点，通过人对地面产生微小形变做功，将人对地面做功的部分能量通过小型发电机转化成为电能，使其能够储存起来，作为收集的辅助电源或供电给附近人行横道的马路灯等等使用。 现阶段很多家庭已经安装有带有门铃的大门但是由于门铃由于电池寿命短导致门铃往往在安装使用后的两三年时间内完全失去了电池电量的供给使得它渐渐成为了一种装饰鉴于此种情况有的工程师设计出一种可以根据开关门时将门旋转时的动能通过门轴处添加的机械齿轮组来带动发电机运转转化成为电能作为门铃的补充电能的来源使用 近年来在全国的科技创新发明上，许多大学生也开始关注微观发电技术，也开始尝试设计出格式各样的发电门装置。有的是通过齿条作为能量的输入端，使输入端更能具有稳定的能量输入，有的是通过优化变速器，增大齿轮组的传动比，来使发电机的输出电压更大，还有的是结构优化发电机等等措施。但是目前所有的产品也都是用于研究创新阶段，并没有比较成熟的产品推出，在市场上大肆推广运用。 1。3本设计应解决的主要问题 目前，限制推力发电门应用的主要有五个因素， 驱动轮滚轮与地面产生的摩擦力不足。通过驱动轮与地面上的摩擦做功，因此驱动轮子需要增加一定与地面的摩擦力来使得驱动滚轮能够滚动，同时其材料也不能过快的被消耗掉，否则驱动滚轮容易造成失滑或因其他因素自身不能滚动，最后导致整个装置发电量少或是不能发电。 通常门开关时的转速较低，因此需要提高传动转轴输出端的转速。如果直接将驱动轮滚动的转速通过传动转轴给予发电机的转子，那么驱动轮的转速通常是满足不了发电机输入端转子转动发电的条件，因此在传动轴输出端与电机转子输入端处增加一个高效率的加速齿轮箱。通过变速箱齿轮的逐级变速，提高电机转子的速度，满足发电机正常发电的需求。 需要转速不恒定且能正常发电的发电机。由于发电机的转速不恒定且转速范围广，需要能够在中速或低速电机发电性能较好的发电机。轮子的转速是取决于人推门速度的快慢，人推门的速度慢，那么发电机的转速就不能够产生电量，因此需要在转子在不同的速度上都基本能满足能够发电的电机。 需要考虑电机转向不同输出端都能持续发电在推门与关门过程中发动机转向由于受驱动轮转向带动 考虑发电端输出电压稳定问题 需要考虑整个装置的蓄电器问题，作为整个装置电能存储的部分，需要增加适合大小容量的蓄电池。同时需要考虑适合整个装置电池的大小规模正常蓄电电压以及各项参数等等，需要适合电路要求的蓄电电池。 2本 2。1结构原理 本设计的推力发电门的整体是分成两部分，主要是结构门和由机械机构与发电元件形成的发电装置组件组成。 结构门一般是由普通及材料的门组成但是具体仍然需要考虑影响门投入市场运用的各种因素安装置于特别场所位置的门必要考虑适用该场所的各种因素如置于公共场所中室外的门需要注意防风性与抗形变性高层建筑的门需要注意防雷性置于人员流动频繁的场所需要考虑其门的耐用性门的材料故综合一系列因素填有特殊防火材料的一般铝制或钢制玻璃门比较符合要求如果没有特别的损坏一般的钢制玻璃门的使用寿命可达最重要的是钢制玻璃门还美观比较符合现代审美要求 推力发电装置是推力发电门的核心部件，是由四大部分组成，分别是能量的输入部分能量的传动部分发电机的发电部分以及电能的输出部分。 图21推力发电门发电装置平面结构设计图 如上图21所示，推力发电门发电装置是由四大部分，机械机构与电器元件组成。其中起始部分也就是能量的传入部分是由元件1驱动滚轮构成，当对门做开关过程中，固定安装在门脚处与地面相切的驱动滚轮1都会受到人对门的间接推力与地面有相对的摩擦力而开始在地面地板滚动起来。该这个过程随即就会带动被轴承底座2固定安装在门上的3传动转轴转动，然后传动转轴3转动同时会将位于转轴另一端的变速齿轮4加速齿轮组转动完成传动部分的转速的输出。那样输出的转速就会经过小型发电机5根据变速齿轮组4输出端的不同的转速带动发电机的转子转动而感应发电，利用固定支架6把小型发电机5固定安装在门后，让整个发电机组装置能够随着门被需要进出的流动人员在开关过程一起运动，由此就完成能量收集传动转轴机械能传递变速齿轮组的增加转速小型发电机发电部分的工作。但是，经过发电机5末端出来电源需要增加连接整流器7自动调整整流，让发电机在开关门过程中不受转向方向问题发电。最后再经过稳压器8将该电机发出来的不整齐的电压进行稳压作用。连接的蓄电池9将电能通过转化成化学能来储存起来，之后再根据需要把储存化学能再转换成电能输出给用电器11。当然用电各部分元件之间的联系需要通过电线10来连接起来形成电路。 2。2结构分析 2。2。1驱动轮 驱动轮，是整个发电装置的动力输入端，也是整个发电装置的能量输入的起始端。其特点是利用各类需要频繁进出门的人，在开关门的过程对门推开或关上过程中施展力量，使得发电装置贴近地面的驱动滚轮在开门或关门的过程中，能够与地面摩擦做功，使得运动过程中的轮子能够在摩擦力的作用下旋转起来。驱动轮作为整个装置的动力输入来源显得尤为重要。驱动轮与地面的接触面需要考虑驱动轮材料，同时也要考虑驱动轮的使用寿命等等因素。因为橡胶具有耐磨寿命长材料易于成型[6]，关键还具有一定的经济性等特点。所以将装有橡胶面的滚动轮作为驱动轮，能够很好地吸收很多震动的能量，有利于带动传动轴平稳的转动。本设计中以3寸静音型的橡胶单轮作为整个发电装置的驱动滚轮，该驱动滚轮具有防滑减振耐磨静音保护地板以及耐腐性等特点，适合安装于办公室等对室内装饰有要求的场所。 驱动滚轮尺寸大小，轮子的直径为75mm，轮面的宽度为32mm，与转动轴承连接的孔径为8mm。。其实物示意图如下图22所示， 图22驱动轮滚轮的实物示意图 2。2。2传动转轴轴承底座 传动转轴是将来自驱动轮所提供的转速其运动方向加以改变，并对来自驱动滚轮能传递给变速齿轮组 由于必须要符合驱动轮的插入孔径，因此传动转轴必须要用直径8mm的直线光轴作为该机构的传动转轴。其传动转轴的实物图如下图23所示， 图23传动转轴的实物图 另外，由于需要固定住转轴，也要让转轴能够不受门晃动的影响。因此，需要两个锌合金轴承的立式底座作为传动轴的固定底座。一般锌合金轴承底座，在受到轴承转动的影响小，运动起来趋于安静，也具有质量轻寿命长的特点。型号为KP08内孔径为8mm的底座作为本设计的轴承底座。其实物图如下图4所示， 图24轴承底座的实物图 2。2。3变速齿轮组，加速， 类似一般的风力发电机的齿轮传动，需要使用定传动比的变速齿轮，由于人开门的时间不一致会使驱动轮滚动速度的不一样，导致输出轴的转速波动很大，这种不断变化的转速对系...
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