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1、多层压电发电装置的结构设计与实验研究 作者： 日期：毕业设计论文选题、审题表学 院选 题教 师姓名专 业专业技术职务申报课题名称多层压电发电装置的构造设计与实验研究课题性质课题来源ABCD课题简介本课题主要设计和制作一种新型的多层压电发电装置，通过分析装置的构造特点，得到构造中每一层压电板的力学模型。然后搭建多层压电发电装置的振动与发电实验工作台，研究装置的固有频率和在外界激振条件下各层的输出电压情况。通过调节装置的质量配重大小和改变外界激振的频率和振幅，研究装置的发电性能和输出电压的影响规律。设计论文要 求包括应具备的条件本课题要求学生能够熟练运用有限元软件对机械工程构造进展有限元模拟，培养
2、学生使用大型通用有限元软件进展根本数值计算的能力。掌握工程实际中根本的优化设计方法与手段。课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难一般易所在专业审定意见：负责人签名：年 月 日院主管领导意见： 签名： 年 月 日毕业设计论文任务书1、本毕业设计论文课题应到达的目的：1培养学生的调查研究以及资料、信息的获取、分析等综合能力；2培养学生的工程设计能力，主要包括设计、计算及绘图能力；3培养学生的综合运用专业理论知识，分析解决实际问题的能力；4培养学生的在设计过程中使用计算机的能力；5培养学生的撰写设计说明书、论文的能力；6培养学生创新能力和创新精神。2、本毕业设计论文课题任务的内容和要求包括原始
3、数据、技术要求、工作要求等：1.能够熟练运用现代的测试设备与仪器进展机械构造的振动、应力、应变等数据的测试与处理；2.主要设计和制作一种新型的多层压电发电装置，通过分析装置的构造特点，得到构造中每一层压电板的力学模型；3.在搭建多层压电发电装置的振动与发电实验工作台，研究装置的固有频率和在外界激振条件下各层的输出电压情况。通过调节装置的质量配重大小和改变外界激振的频率和振幅，研究装置的发电性能和输出电压的影响规律；4.查阅文献15篇以上，翻译不少于5000印刷符的英文资料；5.撰写开题报告：包括工作任务分析、调研报告或文献综述、方案拟定与分析以及实施方案等；6.撰写毕业论文，篇幅不少于1万字。
4、毕业设计论文任务书3、对本毕业设计论文课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：1、撰写开题报告：包括工作任务分析、调研报告或文献综述、方案拟定与分析以及实施方案等；2、查阅文献15篇以上，翻译不少于5000印刷符的英文资料；3、熟练运用有限元分析软件；4、能够运用MSC/DYTRAN或ANSYS有限元软件建立简单构造的有限元模型，通过计算获得构造的应力应变场分布规律；5、撰写毕业论文，篇幅不少于1万字。4、主要参考文献：1 王军龙,鲍丙豪,闻凤连,龚勇镇. 双晶压电悬臂梁发电装置的建模与有限元仿真分析J,机械设计与制造,2021,(9)：3-5.2 伍晓明,方华军,林建辉,任天令,刘
5、理天.用于振动能量收集的MEMS压电悬臂梁J,功能材料与器件学报,2021,14(2):467-471.3 唐可洪,阚君武,朱国仁,邵承会,杨志刚,程光明. 遥控器用压电发电装置的供电特性J,光学精细工程,2021,16(1):92-96.4 阚君武,唐可洪,王淑云,杨志刚,贾杰,曾平. 压电悬臂梁发电装置的建模与仿真分析J, 光学精密工程,2021,16(1):71-75.5 方科,李欣欣,杨志刚,程光明,阚君武. 压电式能量获取装置的研究现状J,传感器与微系统,2006,25(10):7-9.6 刘路，解晶莹. 微能源 J . 电源技术, 2002, 26 ( 6) : 470 -4747
6、 袁江波,谢涛,单小彪,陈维山.压电俘能技术研究现状综述J,振动与冲击,2021,28(10):36-41.8 魏双会,褚金奎,杜小振. 压电发电器建模研究J, 传感器与微系统,2021,27(6):27-29.9 王光庆. 压电叠堆式发电装置的建模与仿真分析J,中国机械工程,2021,20(19):2298-2303.10 褚金奎,杜小振,朴相镐. 压电发电微电源国外研究进展J,压电与声光,2021,30(1):22-25.11 杨拥民,张玉光,陈仲生,陶利民,邓冠前. 基于压电陶瓷的振动能量捕获技术现状及展望J, 中国机械工程,2021,20(1):113-11712 温志渝,温中泉,贺学
7、锋,廖海洋,刘海涛.振动式压电发电机及其在无线传感器网络中的应用J.13 Salem Saadon , Othman Sidek. A review of vibration-based MEMS piezoelectric energy harvestersJ, Energy Conversion and Management,2021,52:500-504.14 Tao Yang, Yi Lin, Xianji Tan, and Yuehui Feng. Modeling and Analysis of Piezoelectric BimorphCantilever Used for Vi
8、bration Energy HarvestingJ,Control and Automation,2021,8:1783-1788.毕业设计论文任务书5、本毕业设计论文课题工作进度方案起止日期工 作 内 容2021-02-132021-04-252021-04-252021-06-42021-06-42021-06-9毕业设计开场，查阅中外文资料，完成外文翻译，完成实习调研和实习报告，完成开题报告；进展毕业设计，学习有限元软件的使用方法、进展理论计算与有限元模拟、分析模拟结果，接收毕业设计中期检查，撰写毕业设计论文；修改完善毕业论文、准备毕业辩论、整理毕业设计期间的所有资料、成果并归档。所在
9、专业审核意见： 负责人： 年 月 日学院意见：院长：年 月 日参观实习报告在教师的带着下我们对扬州保来得进展了为期一天的参观，在这次实习中我们增长了很多见识，发现了自己许多缺乏。公司经理热情接待了我们，并向我们介绍了保来德公司的概况：“保来得是保来得集团公司识别商标名，代表高精度，高品质的粉末冶金专业制品，集团近40年的研究开发，已成为世界著名电机厂、汽机车厂粉末冶金烧结零件的主要供给商，扬州保来得粉末冶金是由香港保来得及扬州粉末冶金厂共同合资建立，并于1993年3月起动建工兴建的大型粉末冶金制品厂，一流的厂房设施及先进技术，公司近7年来的开展和壮大，已成为全国最大的粉末冶金制品厂。并且成为全
10、国唯一一家获得美国福特公司技术认证的粉末冶金企业。公司全体员工在董事会的正确领导下正积极地为各大企业工厂提供优质产品及配套效劳，为成为中国一流企业而努力不懈。 公司始终坚持以诚意及技术为本，全体员工也以拥有此自尊为荣。公司的负责人也为我们讲解了公司的企业文化及经营理念：1 精进不息改善，掌握先机经营。2 创造利润，与顾客、员工共享成果。3 努力于技术开发，走向国际化经营。4 培育优秀人材，全员参与经营。接着工厂的技术人员为我们讲解了粉末冶金零件的制作过程：根据需要确定要混合的材料种类及各自的比例搅拌均匀成形烧结整形再烧结机械加工热处理。较为详细的讲解了工艺安排的原因，让我深感自己才疏学浅。最后
11、在公司技术人员的陪同下我们参观了保来得的生产车间，让我异常惊讶的是，这里并不像我之前参观过的工厂那样遍地油迹，油味浓重。相反整个工厂相当干净、布置紧凑合理。生产自动化程度很高，根本上一个工人可以管理相当多的机器。流水线构造布置也很紧凑合理，各区域分工明确，虽然厂房很大，但还是井然有序。最惭愧的是，以前只在书本上见过粉末冶金的一些简单介绍，脑子里根本没有粉末冶金的概念。这次参观，我最大的感慨就是，原来金属也可以烧制凝结而成。粉末冶金其实就像烧砖一样，它是把金属粉末挤压成所需的工件形状，然后再像烧砖一样放在高温炉里烧制，是工件到达所需的性能要求。在这其中，我认为粉末颗粒的质量以及颗粒大小一定有严格
12、要求。粉末冶金的优势在于可以加工出许多尺寸较小，并且形状复杂的零件，并且比传统的机械式生产方法更高效，生产速度更快。因为时间有限，有很多东西我还不能细细研究，这让我感到很可惜，但我确实增长了不少见识，感觉自己的眼界还是太小了，以后必须要更加如饥似渴地学文 献 综 述一 引言随着无线电技术的飞速开展，已研制出大量的无线传感器产品，应用于各种检测领域。但无线传感器的供能问题仍然是个有待解决的热门研究课题，现有的无线传感器依然采用传统的供能方式，而传统的供能方式存在寿命短、需要经常更换等缺点。为克制传统供能的缺点，人们发现从环境中直接获取能量、供能是一种很好的替代方法。从环境中获取电能的方式有压电式
13、、电磁式、静电式。其中基于压电陶瓷的自供电技术由于具有构造简单、不发热、无电磁干扰、寿命长等优点，已成为国际上研究的热点。但压电式发电装置的输出功率太小依然是困扰其广泛应用的一大障碍，因此如何提高压电发电的输出功率成为近几年研究的关键问题。所谓压电发电，即是基于正压电效应，利用压电材料的机电耦合特性，压电材料周期性的形变会使其电极上产生电荷，把这些电荷收集起来便可以对外提供电能。 然而,目前压电发电的输出功率依然很有限,严重地阻碍了这一技术的广泛应用。研究说明,压电体的发电能力主要取决于压电振子的构造参数、施加的外力 (或加速度) 、频率等。通常情况下,环境中的能量很有限,且常见振源的频率远低
14、于压电梁的固有频率,仅100 Hz左右，因此,必须提高有限体积压电发电装置的机电能量转换效率及发电能力,以适应微机电系统及便携电子产品对发电装置体积及功率需求。本文将通过介绍多层压电技术来讨论提高压电发电装置发电量的问题。二 多层压电发电技术许多传统的压电装置采用的是压电单晶片，另外一种常用的构造是压电双晶片。压电单晶片由单个压电片粘贴在金属悬臂梁上，压电双晶片由在金属片两面分别粘结压电片组成，从连接形式分为串联压电双晶片和并联压电双晶片，其连接形式如图2所示。吉林大学程光明等研制了一套压电发电能力的测试系统，在104 Hz的鼓励频率下，压电双晶片最大输出电压为2.5V；Ng和Liao对一种压电单晶片和两种压电双晶片进展了研究。研究结果说明，当负载和激振力频率较低时，压电单晶片产生的能量较
