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目錄
第一章 概述 3
1.1童車(chē)概述 3
1.2童車(chē)的組成 4
1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.4童車(chē)行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?7
1.4童車(chē)的發(fā)展趨勢(shì) 9
1.5本課題的意義 9
第二章 總體設(shè)計(jì)方案比較 11
2．1 總體設(shè)計(jì)方案一 11
2．2 總體設(shè)計(jì)方案二 12
2．3 總體設(shè)計(jì)方案三 13
2．4設(shè)計(jì)方案比較 14
第三章 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3．1夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3．2張緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
3.3 滾動(dòng)軸承的選擇 20
3.4 電機(jī)的選擇 21
第四章 強(qiáng)度校核計(jì)算 22
4.1 疲勞機(jī)前軸的校核 22
4.2 軸承的壽命校核 23
4.3 軸上上鍵的強(qiáng)度的校核 24
結(jié)論 25
致謝 27
參考文獻(xiàn) 28
中文摘要
內(nèi)容：改革開(kāi)放以來(lái),隨著人民生活水平的提高,人們對(duì)生活中的生活用品的質(zhì)量要求也提出了更高的要求。童車(chē)是現(xiàn)在人們生活中必不可少的用品之一，兒童推車(chē)在帶來(lái)方便的同時(shí)，也會(huì)給嬰幼兒帶來(lái)傷害，為此世界各國(guó)和地區(qū)均制訂了嚴(yán)格的安全性能標(biāo)準(zhǔn)，以最大限度地為嬰幼兒提供安全的兒童推車(chē)產(chǎn)品。其質(zhì)量的合格與否直接影響到兒童的安全。所以本課題主要針對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中人們對(duì)童車(chē)的安全性的考慮設(shè)計(jì)了用于試驗(yàn)童車(chē)滾輪疲勞強(qiáng)度的試驗(yàn)機(jī)。本課題主要根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)一個(gè)童車(chē)滾輪強(qiáng)度疲勞試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)以童車(chē)滾輪為試驗(yàn)對(duì)象，夾持童車(chē)手把，模擬道路環(huán)境滾動(dòng)，直到童車(chē)滾輪破壞或達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間為止。設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的試驗(yàn)機(jī)能按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)動(dòng)力源采用電動(dòng)機(jī)，其運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可以設(shè)定。
關(guān)鍵詞：改革開(kāi)放，生活水平，疲勞，試驗(yàn)機(jī)，安全。
Abstract
In view of the positioning of this product, the first is for the purpose of fitness, then one must reflect the car's interesting. At design time, to fully play entertainment purposes. Car or bicycle-like general fitness, often large amount of movement, while the entire exercise boring. This makes it difficult to attract interest, and then a positioning in the market, mainly for urban white-collar. Because of the white-collar work pressure, and they generally do not have a lot of time to participate in some exercise activities. The ordinary fitness is difficult to arouse their interest, such a set of fun and exercise in one of the fitness equipment will have a good response in the market.
The beginning of the article summarizes some of the existing features of the car, and describes the development of the car at home and abroad fitness, this fitness car market outlook, come to the car at home or have a very broad market; later in the article, according to the principles of the movement of the mechanical principle on some bodies of the analysis, combined to achieve the function of the fitness car come to a main part of a car steering system and forward system using structure, steering gear drive, forward is the rack and pinion drive, can exercise the three main parts of the body; analysis of the force of the car as a whole, and the key components of the car checking of strength and life.
第一章 概述
1.1童車(chē)概述
童車(chē)是兒童玩具之中的一大門(mén)類，其中包括兒童自行車(chē)、兒童推車(chē)、嬰兒學(xué)步車(chē)、兒童三輪車(chē)四大類。 兒童自行車(chē)適用兒童的年齡范圍是4～8歲，選購(gòu)時(shí)結(jié)合兒童的年齡和身材高矮，選擇合適的尺寸，即鞍座高度在435～635mm范圍內(nèi)的自行車(chē)，選購(gòu)車(chē)輛時(shí)要注意手閘的閘把尺寸。童車(chē)是兒童玩具之中的一大門(mén)類，其中包括兒童自行車(chē)、兒童推車(chē)、嬰兒學(xué)步車(chē)、兒童三輪車(chē)兒童電動(dòng)玩具車(chē)。兒童自行車(chē)適用兒童的年齡范圍是4～8歲，選購(gòu)時(shí)結(jié)合兒童的年齡和身材高矮，選擇合適的尺寸，即鞍座高度在435～635mm范圍內(nèi)的自行車(chē)，選購(gòu)車(chē)輛時(shí)要注意手閘的閘把尺寸。兒童自行車(chē)的鏈罩是必不可少的，鞍座最高高度等于或大于560mm的兒童自行車(chē)應(yīng)裝一只盤(pán)鏈罩或其它防護(hù)裝置以遮住鏈條和鏈輪上嚙合部的外表面，當(dāng)鏈條全部嚙合在鏈輪上時(shí)，盤(pán)鏈罩應(yīng)在直徑方向上超出鏈條的外側(cè)面，不用盤(pán)鏈罩而用其它防護(hù)裝置的，則遮住范圍應(yīng)延至鏈輪齒初始進(jìn)入鏈條兩側(cè)片的那一點(diǎn)起沿鏈條量到至少25mm處。鞍座最高高度低于560mm的兒童自行車(chē)應(yīng)裝有一只鏈罩，它要完成遮住鏈條、鏈輪和飛輪的外表面和邊沿，還要遮住鏈輪以及鏈條和鏈輪嚙合處的內(nèi)表面，以防小孩手指伸入其中受到傷害。因?yàn)閮和孕熊?chē)不屬于用于公路上騎行的，因此在使用時(shí)必須要在成人監(jiān)護(hù)下使用，切切不可在公路上騎行兒童三輪車(chē)是學(xué)前兒童普遍喜愛(ài)的玩具，選購(gòu)要注意其表面涂層中有害元素含量應(yīng)符合安全要求。在兒童三輪車(chē)規(guī)定區(qū)域內(nèi)不得有突出物。因此市場(chǎng)有一種推騎兩用的三輪車(chē)，在供小孩騎車(chē)時(shí)，推把必須折下后方可供孩子騎用。三輪車(chē)不得有任何可能傷害的擠夾點(diǎn)，任何可能觸及的活動(dòng)部位，兩者之間的孔隙均應(yīng)小于5mm或大于12mm，以防小孩夾傷手指。供三歲以下兒童使用的三輪車(chē)，如有可觸及的小零件，其體積應(yīng)該大于直徑31.75mm×51,75mm的斜截正圓筒，以防兒童不慎將其吞下或嗆入氣管，導(dǎo)致窒息等嚴(yán)重后果。兒童推車(chē)是兒童學(xué)步前所使用的玩具，使用對(duì)象是無(wú)自主能力的學(xué)步前兒童，因此選購(gòu)時(shí)首要注意的事項(xiàng)是安全，除了整車(chē)的結(jié)構(gòu)牢固外，首要注意的推車(chē)有沒(méi)有鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊保險(xiǎn)裝置，如果只有鎖緊機(jī)構(gòu)而無(wú)鎖緊的保險(xiǎn)裝置，一旦鎖緊機(jī)構(gòu)失靈，就會(huì)造成兒童的嚴(yán)重傷害事故。另外推車(chē)上圍離座墊的高度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)不低于180mm，肩帶、叉帶、跨帶、帶扣等，安全帶及裝置都能承受300N的拉力，而不松脫、斷裂、損壞，以保護(hù)兒童不至于因安全帶及裝置不牢固而意外跌出車(chē)外造成傷害。推車(chē)上可兒童手指抓到或牙齒咬到的永久緊固件，受到來(lái)自任何方向的90N力時(shí)都不得脫落或損壞。
1.2童車(chē)的組成
折疊機(jī)構(gòu)
按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具有手柄或其他折疊機(jī)構(gòu)部件的玩具推車(chē)、玩具四輪嬰兒車(chē)、玩具搖籃車(chē)及類似玩具，如果手柄或其他結(jié)構(gòu)部件可能會(huì)折疊而壓在兒童身上，最少應(yīng)有一個(gè)主要鎖定裝置和一個(gè)副鎖定裝置，兩個(gè)裝置應(yīng)該直接作用于折疊機(jī)構(gòu)上；當(dāng)玩具車(chē)安裝好后，至少其中一個(gè)鎖定裝置應(yīng)能自動(dòng)鎖定。在購(gòu)買(mǎi)時(shí)，消費(fèi)者不僅要查驗(yàn)是否有足夠的裝置，同時(shí)還要仔細(xì)查驗(yàn)它們的質(zhì)量。曾經(jīng)就發(fā)生過(guò)兒童推車(chē)的扶手失靈使孩子的手被夾傷的事故發(fā)生。
傳動(dòng)鏈或皮帶
乘騎玩具車(chē)的傳動(dòng)鏈或皮帶，應(yīng)該加保護(hù)罩使它不可觸及，如果不使用工具保護(hù)罩應(yīng)該不能夠移開(kāi)，比如自行車(chē)的輪盤(pán)、鏈條等。記者常常在一些小商品市場(chǎng)上看到完全不符合這一要求的兒童自行車(chē)，孩子好動(dòng)、好奇心強(qiáng)，一旦把手伸進(jìn)旋轉(zhuǎn)的輪盤(pán)中后果不堪設(shè)想。
其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
玩具的發(fā)條驅(qū)動(dòng)、電池驅(qū)動(dòng)、慣性驅(qū)動(dòng)或其他動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)該加以封閉，不應(yīng)該露出可觸及銳利邊緣、銳利尖端或其他壓傷手指或身體其他部位的危險(xiǎn)部件。
制動(dòng)裝置
自由輪的機(jī)械或電動(dòng)乘騎玩具應(yīng)該有一個(gè)制動(dòng)裝置，一般在進(jìn)行制動(dòng)測(cè)試時(shí)，啟動(dòng)制動(dòng)裝置玩具移動(dòng)的距離不應(yīng)大于5厘米；大于等于30公斤的乘騎玩具，應(yīng)該有制動(dòng)鎖定裝置。
電動(dòng)童車(chē)在不傾側(cè)的情況下，放松開(kāi)關(guān)，動(dòng)力電源應(yīng)該自動(dòng)斷開(kāi)，使用制動(dòng)裝置時(shí)電源應(yīng)自動(dòng)切斷。記者曾經(jīng)見(jiàn)到過(guò)一輛放松動(dòng)力電源后，還開(kāi)出1米遠(yuǎn)距離的電動(dòng)童車(chē)。這樣的車(chē)在實(shí)際使用中一旦遇到下坡路、臺(tái)階等路段很容易發(fā)生事故。
按年齡購(gòu)買(mǎi)適當(dāng)產(chǎn)品另外，還有幾個(gè)問(wèn)題需要注意，第一，在購(gòu)買(mǎi)玩具自行車(chē)時(shí)，應(yīng)該注意查驗(yàn)鞍座的最大高度標(biāo)示，自行車(chē)的鞍管上應(yīng)該有標(biāo)示最小插入車(chē)架深度的永久標(biāo)志，最小插入標(biāo)記位于距離鞍管插入端(有效部分)最小2.5 倍鞍管直徑的部位上。第二，電動(dòng)童車(chē)的最大速度不應(yīng)該超過(guò)8公里/小時(shí)。同時(shí)，要根據(jù)需要在購(gòu)買(mǎi)童車(chē)的同時(shí)，購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的護(hù)具，比如保護(hù)性頭盔等。
另外，購(gòu)買(mǎi)童車(chē)時(shí)還要注意查看年齡組標(biāo)識(shí)，按照孩子的年齡購(gòu)買(mǎi)適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品，事實(shí)上這一原則適用于購(gòu)買(mǎi)任何兒童玩具。
1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀
對(duì)于處在蓬勃發(fā)展的中國(guó)童車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)，2012則是危機(jī)與希望并存的一年，童車(chē)企業(yè)把握好就能夠上一個(gè)臺(tái)階，把握不好則會(huì)被洶涌澎湃的網(wǎng)絡(luò)攻勢(shì)打垮，慢慢走上下坡路。
據(jù)網(wǎng)易2012年1月12日新聞報(bào)道，2011中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)年會(huì)昨日召開(kāi)，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)高新民在會(huì)上透露，根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心去年11月測(cè)算的數(shù)據(jù)，我國(guó)網(wǎng)民總數(shù)已經(jīng)達(dá)到5.05億，其中手機(jī)網(wǎng)民數(shù)量達(dá)3.4億。
不難看出，網(wǎng)民的迅速增加，80后父母的增多，漸漸成為主流，將導(dǎo)致2012年童車(chē)網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)將成為整個(gè)中國(guó)童車(chē)行業(yè)的主旋律，就好似童車(chē)是為兒童服務(wù)的，服務(wù)是由層次之分的，而網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)正好讓童車(chē)企業(yè)的服務(wù)能夠全面覆蓋到全國(guó)，乃至全世界童車(chē)行業(yè)。
既然如此，作為童車(chē)企業(yè)或者是童車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商，我們應(yīng)該如何更清晰地認(rèn)識(shí)到這個(gè)主旋律呢?俗話說(shuō)，兒童都是天真無(wú)邪的，浪漫純真的，用一個(gè)流行的成語(yǔ)來(lái)說(shuō)就是“金童玉女”。
那么，在網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)漸漸成為主旋律的時(shí)候，我們需要什么樣的童車(chē)及童車(chē)品牌呢?我們需要童車(chē)來(lái)解決哪些問(wèn)題呢?
也許，我們從世界童車(chē)業(yè)精裝航母三合順的發(fā)展歷程中可以找到答案。三合順公司是創(chuàng)立于1997年，是一家具有十五年研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)童車(chē)制造商。而且，在精裝戰(zhàn)略指引下，按照精裝要求生產(chǎn)的童車(chē)，成為童車(chē)行業(yè)的“金童”代表，車(chē)型車(chē)身的精致設(shè)計(jì)，則向消費(fèi)者展示童車(chē)中的“玉女”魅力，提供超出客戶預(yù)期的精裝產(chǎn)品和精誠(chéng)服務(wù)。
而且，在網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)盛行的時(shí)代，精裝童車(chē)不脛而走，在網(wǎng)絡(luò)上快速流行起來(lái)，為“金童玉女”制造的三合順童車(chē)，也被廣大消費(fèi)者稱為“精童玉女”。
此時(shí)，很多中國(guó)童車(chē)行業(yè)的人士不禁要問(wèn)，為什么“金”被替換成了“精”呢?答案顯然是因?yàn)槿享樖鞘澜缤?chē)業(yè)精裝航母，制造的是品質(zhì)過(guò)硬的“精裝童車(chē)”，同時(shí)，“精童玉女”也表達(dá)了消費(fèi)者對(duì)三合順旗下精裝童車(chē)的喜愛(ài)和信任。
2012年，我們還要注意到，事物總是發(fā)展變化的，互聯(lián)網(wǎng)盛行的今天，這種變化更是“飛速”。例如，近年來(lái)，高品質(zhì)童車(chē)已經(jīng)由嬰童“奢侈品”演變成兒童成長(zhǎng)發(fā)展構(gòu)成中的必需品。從嬰兒時(shí)期的手推車(chē)、學(xué)步車(chē)，到孩童時(shí)期的腳踏車(chē)、自行車(chē)，以及童車(chē)消費(fèi)群體的改變，消費(fèi)市場(chǎng)的更新?lián)Q代，可以看出童車(chē)市場(chǎng)越來(lái)越火熱是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。
更重要的是，我們應(yīng)該在認(rèn)識(shí)到網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)成為中國(guó)童車(chē)業(yè)主旋律時(shí)，看到童車(chē)消費(fèi)的背后，依然暗藏著家長(zhǎng)望子成龍的心態(tài)，換句話說(shuō)，家長(zhǎng)買(mǎi)童車(chē)，不僅僅是買(mǎi)童車(chē)，而是希望童車(chē)能夠成為孩子的玩伴，能夠幫助孩子的智力發(fā)展，也正因?yàn)榇耍享樤缭趲啄昵熬驮诰b童車(chē)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提出了童車(chē)的益智功能。
面對(duì)2012年，考慮到中國(guó)市場(chǎng)的童車(chē)行業(yè)已經(jīng)是漸漸處于飽和狀態(tài)，隨時(shí)都有可能上演大魚(yú)吃小魚(yú)、小魚(yú)吃慢魚(yú)的游戲。所以，中國(guó)的童車(chē)制造企業(yè)不僅要注意到主旋律的變化，而且要進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新和營(yíng)銷(xiāo)創(chuàng)新，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)條件下得以生存。
1.4童車(chē)行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?
童車(chē)行業(yè)是個(gè)大有可為的行業(yè)，發(fā)展?jié)摿薮?。從市?chǎng)發(fā)展及國(guó)內(nèi)環(huán)境來(lái)看，遠(yuǎn)卓品牌機(jī)構(gòu)認(rèn)為，未來(lái)幾年童車(chē)行業(yè)呈現(xiàn)以下四大發(fā)展趨勢(shì)。
其一，市場(chǎng)容量與日俱增。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，人們的生活水平逐年提高。假設(shè)一個(gè)家庭中誕生了一個(gè)小寶寶，在經(jīng)濟(jì)條件允許的話，這個(gè)家庭會(huì)盡最大的努力為寶寶提供最好的物質(zhì)條件。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)0至6歲的嬰幼兒數(shù)量為1.08億，以平均每個(gè)孩子花銷(xiāo)5000元進(jìn)行概算，這個(gè)市場(chǎng)的遠(yuǎn)景容量將是5000億元。童車(chē)是嬰童產(chǎn)品中最為典型和普遍的產(chǎn)品，因此童車(chē)有非常大的市場(chǎng)。童車(chē)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)前最具投資前景的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，未來(lái)三至五年該產(chǎn)業(yè)將會(huì)成為中國(guó)最耀眼的產(chǎn)業(yè)。
其二，品牌化生存勢(shì)不可擋。從幾年前開(kāi)始，童車(chē)業(yè)價(jià)格戰(zhàn)如火如荼，一些小企業(yè)終于無(wú)力招架，在殘酷的價(jià)格戰(zhàn)中倒下，關(guān)門(mén)、倒閉，或者被兼并而在市場(chǎng)上消失了，優(yōu)勝劣汰速度在加快。但由于消費(fèi)需求的偏移和童車(chē)在設(shè)計(jì)和做工上的大同，原先的“價(jià)格戰(zhàn)”已慢慢向“價(jià)值戰(zhàn)”傾斜，“品牌營(yíng)銷(xiāo)”逐漸取代“價(jià)格營(yíng)銷(xiāo)”成為商家打開(kāi)市場(chǎng)的新策略。未來(lái)的童車(chē)市場(chǎng)，品牌就是效益。消費(fèi)者對(duì)品牌的認(rèn)知度、滿意度及忠誠(chéng)度都會(huì)決定企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。品牌越來(lái)越受到童車(chē)企業(yè)的重視，那么童車(chē)企業(yè)如何才能使消費(fèi)者從眾多童車(chē)品牌中選中自己，這就成了童車(chē)企業(yè)首要考慮的問(wèn)題。換句話說(shuō)，品牌化生存成了童車(chē)企業(yè)勢(shì)不可擋的發(fā)展趨勢(shì)。
其三，專業(yè)化品牌運(yùn)作首當(dāng)其沖。中國(guó)童車(chē)業(yè)不少企業(yè)也慢慢成長(zhǎng)為具有雄厚實(shí)力的大型企業(yè)，他們也認(rèn)識(shí)到了品牌塑造的重要性，但他們有想法沒(méi)辦法，不知道怎么做品牌，所以童車(chē)業(yè)的領(lǐng)袖品牌始終沒(méi)有建立。發(fā)育成熟的行業(yè)往往已經(jīng)形成了一個(gè)領(lǐng)袖品牌群落，而發(fā)育不太成熟的行業(yè)，往往只有一兩個(gè)領(lǐng)袖品牌在默默耕耘，甚至還沒(méi)有出現(xiàn)領(lǐng)袖品牌。如發(fā)育已經(jīng)相當(dāng)成熟的家電行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了海爾、美的、長(zhǎng)虹、TCL等領(lǐng)袖品牌，而童車(chē)業(yè)除了好孩子這個(gè)極具實(shí)力的品牌外，至今仍找不到第二個(gè)可以遍布全國(guó)、叱詫風(fēng)云的領(lǐng)導(dǎo)品牌。這顯然是不夠穩(wěn)定的。
童車(chē)業(yè)在品牌塑造上處于弱勢(shì)地位，十分缺乏品牌系統(tǒng)推廣和操作的經(jīng)驗(yàn)，他們認(rèn)為品牌策略就是VI設(shè)計(jì)，把巨資投到了企業(yè)形象、宣傳廣告、包裝、店堂等方面的設(shè)計(jì)上，但他們殊不知這只是品牌塑造的很小以部分。VI視覺(jué)識(shí)別，在一定意義上說(shuō)是傳播企業(yè)經(jīng)營(yíng)理念、建立企業(yè)知名度、塑造企業(yè)形象的快速便捷之途，但是其影響力卻不是很大。
童車(chē)企業(yè)要塑造強(qiáng)勢(shì)品牌，只是花巨資做VI或招聘人才進(jìn)駐公司服務(wù)都很難真正產(chǎn)生實(shí)效。童車(chē)企業(yè)可以與品牌咨詢公司合作，借助品牌咨詢公司強(qiáng)大的智囊團(tuán)有系統(tǒng)、有規(guī)劃地實(shí)施品牌戰(zhàn)略。專業(yè)化品牌運(yùn)作是未來(lái)童車(chē)業(yè)必然的選擇。
其四，重視原創(chuàng)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品創(chuàng)新。當(dāng)前真正考慮到兒童需求的童車(chē)還很少，在童車(chē)產(chǎn)品雷同的大形勢(shì)下，品牌就急需創(chuàng)新設(shè)計(jì)。9月24日下午，浙江平湖舉辦了以“創(chuàng)新——引領(lǐng)童車(chē)行業(yè)新飛躍”為主題的中國(guó)——平湖童車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇。來(lái)自廣東、上海、江蘇、浙江、寧波、義烏等玩具行業(yè)、童車(chē)產(chǎn)業(yè)界的專家、學(xué)者和平湖童車(chē)行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位的代表共200多人參加了論壇。浙江經(jīng)營(yíng)管理研究會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、浙江大學(xué)、浙江師范大學(xué)客座教授連云堯則緊緊圍繞“創(chuàng)新”主題，從創(chuàng)新能力、動(dòng)力、實(shí)質(zhì)、思維、方法等各方面向與會(huì)人員作了題為《創(chuàng)新引領(lǐng)童車(chē)行業(yè)再上新臺(tái)階》的報(bào)告。寧波媽咪寶嬰童用品制造有限公司總經(jīng)理葉偉德與現(xiàn)場(chǎng)企業(yè)家們共同分享了產(chǎn)品創(chuàng)新、創(chuàng)牌，以及打造一流企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與收獲。在隨后舉行的論壇對(duì)話板塊，企業(yè)家們與專家、學(xué)者面對(duì)面，圍繞“——品牌——品牌管理競(jìng)爭(zhēng)”、“創(chuàng)新與保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)”兩大主題，就如何應(yīng)對(duì)國(guó)際玩具市場(chǎng)對(duì)中國(guó)一玩具的召回措施，加強(qiáng)內(nèi)部管理提高童車(chē)質(zhì)量，加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等問(wèn)題進(jìn)行了互相討論。此會(huì)議的召開(kāi)也說(shuō)明了童車(chē)企業(yè)品牌塑造及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要性。遠(yuǎn)卓品牌機(jī)構(gòu)認(rèn)為，童車(chē)企業(yè)應(yīng)不斷尋找市場(chǎng)空白點(diǎn)，進(jìn)行產(chǎn)品豐滿、細(xì)化、創(chuàng)新，將創(chuàng)新設(shè)計(jì)作為品牌的靈魂。如國(guó)內(nèi)第一卡通童車(chē)——螞蟻兄弟用其大智慧設(shè)計(jì)出的“螞蟻前籃”獲得了“中國(guó)杰出專利與發(fā)明獎(jiǎng)”，擁有3項(xiàng)專利的螞蟻童車(chē)前籃于2007年9月30日正式進(jìn)駐中國(guó)科技館。螞蟻兄弟以其創(chuàng)新設(shè)計(jì)，品牌擴(kuò)張速度很快。
隨著兒童車(chē)需求的不斷增大，兒童車(chē)的特殊性對(duì)童車(chē)企業(yè)提出了更高的要求。中國(guó)童車(chē)行業(yè)應(yīng)加快創(chuàng)新步伐，盡快出現(xiàn)更多引領(lǐng)行業(yè)潮流的強(qiáng)勢(shì)品牌，以帶動(dòng)童車(chē)行業(yè)的整體發(fā)展。知名品牌的崛起將會(huì)使消費(fèi)者在選購(gòu)?fù)?chē)時(shí)更方便、放心，也會(huì)給“中國(guó)造”的名牌與國(guó)際品牌相抗衡提供支持。
1.4童車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著城市化帶來(lái)的人口密集、生活節(jié)奏加快等變化，童車(chē)正在朝更安全、更方便、更牢固的方向發(fā)展。
首先，安全性的規(guī)定將越來(lái)越嚴(yán)格。例如，兒童推車(chē)的上圍高于坐墊180毫米，肩帶最小寬度為15毫米，叉帶最小寬度為20毫米，跨帶最小寬度為50毫米，安全帶（即跨帶）應(yīng)能承受300牛頓拉力。具有折疊功能的兒童推車(chē)應(yīng)設(shè)置鎖緊保險(xiǎn)裝置，以避免在使用中推車(chē)意外折疊傷及兒童。再比如，在幼兒手可觸及的范圍內(nèi)，不得出現(xiàn)5毫米－13毫米的夾縫。這些國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越細(xì)化和嚴(yán)格了。
其次，方便性的需求更突出。城市化的加快帶來(lái)人流的增多和生活節(jié)奏的加快，新一代的父母親要求童車(chē)的使用更方便和快捷。這種需求在東部大城市特別突出。童車(chē)生產(chǎn)廠家也在盡可能地為消費(fèi)者提供“省事”的童車(chē)，比如，目前就有一種單手折疊童車(chē)，一只手就能將童車(chē)疊起來(lái)，立在地上也不會(huì)倒。
第三，在方便攜帶的同時(shí)，還要求童車(chē)?yán)喂?。城市生活空間擁擠，出門(mén)難免會(huì)發(fā)生磕碰，牢固不易變形的童車(chē)自然受到歡迎。目前，鋁合金車(chē)架的童車(chē)正成為潮流，這種車(chē)架輕便牢固，折疊之后體積小，在東部城市需求明顯。而顏色漂亮、造型獨(dú)特的童車(chē)在生活節(jié)奏比較慢的小城市依然受到歡迎。
1.5本課題的意義
現(xiàn)在人們的生活水平已經(jīng)提高，同時(shí)由于現(xiàn)在計(jì)劃生育政策的原因，一個(gè)家庭現(xiàn)在只有一個(gè)小孩，因此人們現(xiàn)在對(duì)于童車(chē)的安全性能的重視程度在不斷的提高，這樣就要求，廠家對(duì)于生產(chǎn)的童車(chē)有足夠的安全試驗(yàn)才能保證童車(chē)的質(zhì)量，本文旨在設(shè)計(jì)一種檢測(cè)童車(chē)滾輪的疲勞試驗(yàn)機(jī)。
第二章 總體設(shè)計(jì)方案比較
2．1 總體設(shè)計(jì)方案一
總體結(jié)構(gòu)研制的兒童推車(chē)滾輪強(qiáng)度疲勞性試驗(yàn)機(jī)主要由三個(gè)部分組成：主體結(jié)構(gòu)部分，控制部分，運(yùn)動(dòng)部分。底座采用鋁合金工業(yè)鋁型材，表面噴塑處理。支架采用鋁合金工業(yè)鋁型材，為兒童推車(chē)樣品提供穩(wěn)固的測(cè)試平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)部分主要由電機(jī)，減速器，輸送帶，滾軸組成。頂梁與支柱之間采用套筒連接，電機(jī)與主體采用電機(jī)安裝在總體內(nèi)部。將電機(jī)放在兩滾輪之間如圖1。
圖1
這樣安裝可以讓電機(jī)和主體成為一體，但由于電機(jī)在主體內(nèi)部如果要維修要通過(guò)拆下底座和滾輪來(lái)進(jìn)行維修那樣不方便！而且電機(jī)和底座成為一體電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的震動(dòng)有可能會(huì)影響試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)從而使試驗(yàn)機(jī)的使用周期變短。而且把電機(jī)放在底座內(nèi)部使該方案增加了機(jī)構(gòu)，這樣無(wú)形中也增加了該試驗(yàn)機(jī)的制造成本。但把電機(jī)放在底內(nèi)部也有好處，可以節(jié)省空間！
2．2 總體設(shè)計(jì)方案二
主體結(jié)構(gòu)部分，控制部分，運(yùn)動(dòng)部分。底座采用鋁合金工業(yè)鋁型材，表面噴塑處理。支架采用鋁合金工業(yè)鋁型材，為兒童推車(chē)樣品提供穩(wěn)固的測(cè)試平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)部分主要由電機(jī)，減速器，輸送帶，滾軸組成。
夾持機(jī)構(gòu)采用滑動(dòng)導(dǎo)軌如圖2
圖2
張緊機(jī)構(gòu)軸承端蓋采用一體的結(jié)構(gòu)如圖3
圖3
采用滑動(dòng)導(dǎo)軌來(lái)進(jìn)行對(duì)夾持裝置的升降可以方便而簡(jiǎn)單的調(diào)整該裝置的高度來(lái)適應(yīng)童車(chē)的高度。但由于采用滑動(dòng)導(dǎo)軌來(lái)調(diào)節(jié)夾持裝置的升降不能很好的進(jìn)行定位和緊固。因?yàn)樵趭A持裝置夾住童車(chē)把手時(shí)，要求升降機(jī)構(gòu)不能產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)。張緊機(jī)構(gòu)軸承端蓋采用上下端蓋一體的話要求軸承---滾軸---軸承之間有一定的緊度，滾軸能夠很好的把軸承壓在端蓋上，要不然軸承不能起到他的作用！而且如果采用上下端蓋一體的話要求軸承的外圓大小與端蓋之間的配合要是正好的或都稍緊一點(diǎn)那樣軸承才能很好得轉(zhuǎn)起來(lái)。
2．3 總體設(shè)計(jì)方案三
主體結(jié)構(gòu)頂梁和支柱采用螺釘連接，電機(jī)采用外設(shè)式，張緊機(jī)構(gòu)軸承蓋采用上下端蓋分離的方法，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用跑步機(jī)的原理傳輸帶上加一些凹凸物件用來(lái)模仿現(xiàn)實(shí)在的路況，為了能夠讓童車(chē)平穩(wěn)地放在試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上在傳輸帶的下方安裝五個(gè)獨(dú)力的小滾動(dòng)軸，這樣可以對(duì)童車(chē)的放置起支撐作用如圖4
圖4
夾持機(jī)構(gòu)的升降采用外置緊固螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)，升到要求的高度后直接將緊固螺釘擰死，這樣升降機(jī)構(gòu)在童車(chē)測(cè)試期間就不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，如果要調(diào)整高度就松開(kāi)緊固螺釘來(lái)進(jìn)行調(diào)整，機(jī)構(gòu)如圖5
圖5
2．4設(shè)計(jì)方案比較
以上三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合起來(lái)看最后選定第三個(gè)方案，固為第三個(gè)方案能夠很好的滿足該課題的要求。
首先，第三個(gè)方案的夾緊升降機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到升降，緊固和定位的要求。
其次，第三個(gè)方案采用電機(jī)外置的方法可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行很好的維護(hù)和監(jiān)測(cè)。這樣電機(jī)所產(chǎn)生的震動(dòng)可以幾乎不影響到試驗(yàn)機(jī)的使用周期和運(yùn)行狀況
第三，運(yùn)動(dòng)裝置的傳輸帶上加凹凸塊能很好的模擬現(xiàn)實(shí)中的路況，這樣就能更準(zhǔn)確地測(cè)出童車(chē)的真正的使用周期。
第四，主體中的頂梁和支柱采用螺釘連接而不采用套筒連接這樣方便而且也不用另外增加生產(chǎn)配件的成本。
最后，在試驗(yàn)機(jī)底座安裝五根獨(dú)立的滾動(dòng)軸能夠?qū)ν?chē)起到很好的支撐作用。
總結(jié)以上幾點(diǎn)，所以決定采用第三種方案來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
第三章 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3．1夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
通過(guò)調(diào)查目前市場(chǎng)上比較流行的童車(chē)把手有以下二種如圖6，所以針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)
圖6（左圖為直把式，右圖為橫把式）
的夾持裝置也主要是針對(duì)這兩種把手！由于這兩種把手的夾持方式不一樣所以設(shè)計(jì)了兩種夾持裝置直把式的童年車(chē)的夾持裝置如圖7-1與圖7-2
圖7-1 夾持裝備
該夾持裝置通過(guò)緊固螺釘（圖7-1中的1）來(lái)對(duì)升降桿與夾持裝置進(jìn)行固定的，通過(guò)三個(gè)階梯孔上的螺釘（圖7-1中的2，3，4）來(lái)對(duì)把手進(jìn)行夾緊。這三個(gè)階梯孔是為了滿足不同直徑的把手而設(shè)計(jì)的，基本上能滿足市面上所有童車(chē)把手的直徑。而且為了保證能夠在夾緊的過(guò)程中能夠很好的夾緊不至于在測(cè)試童車(chē)的過(guò)程中出現(xiàn)脫離狀況，在每個(gè)階梯孔都設(shè)置了兩個(gè)緊固螺釘孔，這樣就能夠很好的對(duì)把直把手進(jìn)行夾緊。
另一種童車(chē)就是橫把式的童車(chē)，針對(duì)這種把手設(shè)計(jì)了如圖8的機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾持。其主要組成分為四部分，如圖8-1，圖8-2，圖8-3
圖8-2和圖8-3是該夾持裝置上下夾持部分通過(guò)圖8-1中的銷(xiāo)2來(lái)連接，夾持裝置與升降桿的夾緊和松開(kāi)通過(guò)螺釘1來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖8-1中的3是用來(lái)夾緊橫向把手用的。將橫向把手放入圖8-1中后通過(guò)擰緊3來(lái)緊固夾持裝置和童車(chē)。
圖8-1
圖8-2
圖8-3
3．2張緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于該試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分采用傳輸帶實(shí)現(xiàn)，因此傳輸帶的松緊度也影響到試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)性能。所以設(shè)計(jì)了一個(gè)能過(guò)螺紋桿和螺帽來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸帶的張緊其結(jié)構(gòu)如圖9-1
通過(guò)滑塊(圖9-1中的2,3,6)沿導(dǎo)軌1前后運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整傳輸帶的松緊度。通過(guò)圖9-1中的螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊以及滾軸的定位和固定。其中2和3采取分離式是為了讓軸承能夠更好的配合，不至于軸承安裝后產(chǎn)生松動(dòng)。6與2，3通過(guò)凹槽和螺釘?shù)呐浜鲜谷叱蔀橐粋€(gè)整體，在6運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)整體運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)在對(duì)傳輸帶的張緊。
圖9-1
圖9-2 滾軸臺(tái)
3.3 滾動(dòng)軸承的選擇
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。如果按軸承用于承受的外載荷不同來(lái)分類時(shí)，滾動(dòng)軸承可以概括分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類，圖10為軸承簡(jiǎn)圖
圖10
向心力軸承：適用于極限轉(zhuǎn)速比高，軸向承載能力少量的機(jī)構(gòu)。其性能和特點(diǎn)是主要承受徑向載荷，也可以同時(shí)承受小的軸向截荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來(lái)承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)、外圈軸線偏斜量小于等于8到16分，大量生產(chǎn)，價(jià)格最低。
推力球軸承：適用于極限速比低，軸向承載只能承受單向的軸向載荷。其性能和特點(diǎn)是為了防止鋼球與滾道之間的滑動(dòng)，工作時(shí)必須加有一定的軸向載荷。高速時(shí)離心力大，鋼球與保持架磨損，發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降低，故極限轉(zhuǎn)速很低。軸線必與軸線重合，以保證鋼球載荷的均勻分配。
向心推力軸承：主要適用于軸向力和徑向力都比較大的機(jī)構(gòu)。
綜上所述，本機(jī)構(gòu)采用向心力軸承比較好。因?yàn)楸緳C(jī)構(gòu)主要要承受的是徑向力為主，而且向心力軸承可以大量生產(chǎn)價(jià)格最低，比較適合。查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得選用61808型深溝球軸承，主要性能參數(shù)d=40mm,D=52mm,B=7mm,脂潤(rùn)滑極限轉(zhuǎn)速9500r/min,油潤(rùn)滑極限轉(zhuǎn)速13000r/min。基本能滿足本機(jī)構(gòu)的要求。
對(duì)底座起支撐作用的滾動(dòng)軸承選用61806型深溝球軸承，主要參數(shù)d=30mm,D=42mm,B=7mm, 脂潤(rùn)滑極限轉(zhuǎn)速12000r/min, 油潤(rùn)滑極限轉(zhuǎn)速16000r/min。
3.4 電機(jī)的選擇
本機(jī)構(gòu)采用三相防護(hù)式鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是為一般防滴式。防止直徑大于12mm的小固體異物進(jìn)入并防止沿垂地線成60度角或小于60度角的淋水對(duì)電機(jī)的影響。
用途及使用范圍：適用于驅(qū)動(dòng)無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備，如金屬切削機(jī)床，鼓風(fēng)機(jī)，水泵，運(yùn)輸機(jī)等。主要性能及特點(diǎn)效率高、耗電少，性能好，噪音低，振動(dòng)小，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，Y系列絕緣為B級(jí)。
使用條件及工作方式：海拔不超過(guò)1000m；環(huán)境溫度不超過(guò)+40℃；額定電壓為380V，額定頻率為40Hz；3KW以下為Y接法，4KW及以上為Δ接法；工作方式為連續(xù)使用。
選用Y160M-6型三相防護(hù)式鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)有功率7.5KW,轉(zhuǎn)速971r/min，在380V時(shí)電流為16.7A。
第四章 強(qiáng)度校核計(jì)算
由于目前市場(chǎng)上出現(xiàn)有雙座位的童車(chē)所以考慮兒童重量時(shí)對(duì)兒童體重取標(biāo)準(zhǔn)體重的2倍。童車(chē)的重量就取用雙兒童座位的重量為13KG，兒童的重量取30KG。則整個(gè)疲勞試驗(yàn)機(jī)的受到的重量就是85KG。
4.1 疲勞機(jī)前軸的校核
圖3.2 軸的受力簡(jiǎn)圖
圖3.3 軸的剪力圖
圖3.4 軸的彎矩圖
首先校核軸的彎曲強(qiáng)度（忽略鍵槽影響）：
由上面的受力分析圖得出軸的A點(diǎn)的彎矩最大所以只要A點(diǎn)滿足強(qiáng)度要求就可以：
（3.2）
（，）
（3.3）
（3.4）
所以軸彎矩強(qiáng)度滿足
4.2 軸承的壽命校核
驗(yàn)算深溝球軸承：
由于之前選用的餓軸承的代號(hào)為6310，次軸承的額定靜載荷為C=38000N.
所以相對(duì)軸向載荷為：
（3.7）
驗(yàn)算軸承的壽命：
（3.8）
軸承壽命符合要求。
4.3 軸上上鍵的強(qiáng)度的校核
（3.10）
（3.11）
所以鍵符合設(shè)計(jì)的要求
結(jié)論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種機(jī)構(gòu)的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從新的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中夾持裝置設(shè)計(jì)讓我很頭痛，原因是由于本身設(shè)計(jì)受到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點(diǎn)，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識(shí)到：要向更完美的進(jìn)行一次設(shè)計(jì)，與其他專業(yè)人才的交流溝通是很有必要的。
提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。
順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，無(wú)論夾持裝備或張緊機(jī)構(gòu)，我都采用了一些新的技術(shù)和方法他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這些不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。比如我的設(shè)計(jì)軸承端蓋方面，應(yīng)該設(shè)計(jì)帶有封閉蓋的端蓋，這無(wú)疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動(dòng)力，只有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題面對(duì)問(wèn)題才有可能解決問(wèn)題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù)。
致謝
參考文獻(xiàn)
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陸少華 新型蝴蝶式壓電懸臂梁的發(fā)電性能研究
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期工作材料
學(xué) 生 姓 名： 陸少華 學(xué)號(hào)： 090007118
教 科 部： 機(jī) 械 力 學(xué)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
設(shè)計(jì)（論文）題目：新型蝴蝶式壓電懸臂梁的發(fā)電性能研究
指 導(dǎo) 老 師： 龔 俊 杰
材 料 目 錄
序號(hào)
名 稱
數(shù)量
備注
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表
1
2
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
1
3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告
1
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述）
1
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯（含原文）
1
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
1
2014 年 3月 12日
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目申報(bào)表
設(shè)計(jì)（論文）題 目
新型蝴蝶式壓電懸臂梁的發(fā)電性能研究
題目類型
1
題目來(lái)源
A
面向?qū)I(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造
及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
龔俊杰
職稱
副教授
學(xué)位
博士
從事專業(yè)
工程力學(xué)
題目簡(jiǎn)介：
本課題首先搭建新型蝴蝶式壓電懸臂梁的振動(dòng)與發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置，研究裝置的固有頻率和在外界激振條件下的輸出發(fā)電電壓情況。運(yùn)用ANSYS有限元軟件，建立發(fā)電裝置的機(jī)電耦合有限元模型，對(duì)新型蝴蝶式壓電懸臂梁在給定激勵(lì)下的模態(tài)、振型，包括應(yīng)力、應(yīng)變等進(jìn)行有限元計(jì)算。在有限元分析的基礎(chǔ)上，對(duì)蝴蝶式懸臂梁的結(jié)構(gòu)形式、壓電片的分布等進(jìn)行參數(shù)化研究，分析支撐結(jié)構(gòu)的組成形式、壓電陶瓷的數(shù)量、厚度、排列方式等參數(shù)對(duì)輸出應(yīng)變大小的影響，最終確定最合理的設(shè)計(jì)方案。
審核意見(jiàn)：
審核人簽名：
年 月 日
題目類型－－1、為結(jié)合科研；2、為結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際；3、為結(jié)合大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃；
4、為結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽；5、模擬仿真；6、其它
題目來(lái)源－－A.指導(dǎo)教師出題 ； B.學(xué)生自定、自擬
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
教 科 部： 機(jī) 械 力 學(xué)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 陸 少 華 學(xué)號(hào): 090007118
畢業(yè)（論文）題目：新型蝴蝶式壓電懸臂梁的發(fā)電性能研究
起 迄 日 期： 2014.2.22-2014.6.7
設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn)： 學(xué)院機(jī)房、結(jié)構(gòu)測(cè)試與分析研究室
指 導(dǎo) 老 師： 龔 俊 杰
專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人：
發(fā)任務(wù)書(shū)日期： 2014年 2月22日
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)論文任務(wù)書(shū)
論文題目
新型蝴蝶式壓電懸臂梁的發(fā)電性能研究
年級(jí)
大四
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造
及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
陸少華
學(xué)號(hào)
090007118
主要內(nèi)容：
1.能夠運(yùn)用現(xiàn)代的測(cè)試設(shè)備與儀器進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、應(yīng)力、應(yīng)變等數(shù)據(jù)的測(cè)試與處理，能夠熟練運(yùn)用大型有限元軟件進(jìn)行數(shù)值分析并能夠簡(jiǎn)單的改進(jìn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)；
2.搭建新型蝴蝶式壓電懸臂梁的振動(dòng)與發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置，研究裝置的固有頻率和在外界激振條件下的輸出發(fā)電電壓情況。運(yùn)用ANSYS有限元軟件，建立發(fā)電裝置的機(jī)電耦合有限元模型，對(duì)新型蝴蝶式壓電懸臂梁在給定激勵(lì)下的模態(tài)、振型，包括應(yīng)力、應(yīng)變等進(jìn)行有限元計(jì)算；
3. 在有限元分析的基礎(chǔ)上，對(duì)蝴蝶式懸臂梁的結(jié)構(gòu)形式、壓電片的分布等進(jìn)行參數(shù)化研究，分析支撐結(jié)構(gòu)的組成形式、壓電陶瓷的數(shù)量、厚度、排列方式等參數(shù)對(duì)輸出應(yīng)變大小的影響，最終確定最合理的設(shè)計(jì)方案；
4.查閱文獻(xiàn)15篇以上，翻譯不少于5000印刷符的英文資料；
5.撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告：包括工作任務(wù)分析、調(diào)研報(bào)告或文獻(xiàn)綜述、方案擬定與分析以及實(shí)施計(jì)劃等；
6.撰寫(xiě)畢業(yè)論文，篇幅不少于1萬(wàn)字。
主要任務(wù)及基本要求（包括指定的參考資料）：
主要任務(wù)及基本要求：
1、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告：包括工作任務(wù)分析、調(diào)研報(bào)告或文獻(xiàn)綜述、方案擬定與分析以及實(shí)施計(jì)劃等；
2、查閱文獻(xiàn)14篇以上，翻譯不少于5000印刷符的英文資料；
3、熟練運(yùn)有限元分析軟件；
4、能夠運(yùn)用MSC/DYTRAN或ANSYS有限元軟件建立簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的有限元模型，通過(guò)計(jì)算獲得結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)分布規(guī)律；
5、撰寫(xiě)畢業(yè)論文，篇幅不少于1萬(wàn)字。
主要參考文獻(xiàn)：
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發(fā)出任務(wù)書(shū)日期： 2014年2月22日 完成期限：2014年6月4日
指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)主任簽名：
年 月 日
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告
學(xué) 生 姓 名： 陸少華 學(xué)號(hào)： 090007118
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指 導(dǎo) 老 師： 龔 俊 杰
參觀實(shí)習(xí)報(bào)告
2014年3月26日，在老師的帶領(lǐng)下我們來(lái)到了揚(yáng)州保來(lái)得科技實(shí)業(yè)有限公司，這也是我們畢業(yè)前的最后一次參觀實(shí)習(xí)。這次實(shí)習(xí)也讓我在進(jìn)入社會(huì)之前積累了不少的經(jīng)驗(yàn)。大學(xué)是一個(gè)教育我、培養(yǎng)我、磨練我的圣地，我為我能在此生活而倍感榮幸。而社會(huì)是一個(gè)很好的鍛煉人的基地，能將學(xué)校學(xué)的知識(shí)聯(lián)系于社會(huì)。實(shí)習(xí)是學(xué)生接觸社會(huì)，了解社會(huì)，服務(wù)社會(huì)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)實(shí)習(xí)自我的最好途徑。親身實(shí)習(xí)，而不是閉門(mén)造車(chē)。實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)習(xí)再到理論的飛躍。增強(qiáng)了認(rèn)識(shí)問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。為認(rèn)識(shí)社會(huì)，了解社會(huì)，步入社會(huì)打下了良好的基礎(chǔ)。
一 、實(shí)習(xí)目的：
對(duì)于一名大學(xué)生來(lái)說(shuō)畢業(yè)實(shí)習(xí)是一個(gè)很關(guān)鍵的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也是一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，平常學(xué)到的都是書(shū)面上的理論知識(shí)，而畢業(yè)實(shí)習(xí)正好就給了我們一個(gè)在投身社會(huì)工作之前把理論知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)的機(jī)會(huì)，畢業(yè)實(shí)習(xí)作為學(xué)校老師為我們安排的在校期間最后一次全面性、總結(jié)性的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，它既讓我們看到實(shí)際生活中設(shè)計(jì)生產(chǎn)狀況，也是我們?cè)诰蜆I(yè)之前的“實(shí)戰(zhàn)預(yù)演”，我們可以從中看到的不僅僅是一個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程，還有大量實(shí)際設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，以及我們還十分缺乏的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)都包含在每個(gè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)習(xí)能夠使我們更好的完善自己。畢業(yè)實(shí)習(xí)很短，但無(wú)論是對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)還是今后的工作，都帶來(lái)了很大的幫助。
二、企業(yè)簡(jiǎn)介：
揚(yáng)州保來(lái)得科技實(shí)業(yè)有限公司是由保來(lái)得（香港）工業(yè)股份有限公司與揚(yáng)州盛得機(jī)械有限公司于1992年合資成立，總投資額為6168萬(wàn)美元,注冊(cè)資本2221.05萬(wàn)美元。產(chǎn)品70%以上外銷(xiāo),現(xiàn)年銷(xiāo)售額達(dá)6億RMB。公司專業(yè)生產(chǎn)高精度、高品質(zhì)的粉末冶金專業(yè)制品，產(chǎn)品涵蓋汽車(chē)零部件、電動(dòng)工具零件、家電零件、OA零件和電機(jī)含油軸承等，主要應(yīng)用于微電機(jī)、家用電器、電動(dòng)工具、減震器、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件等領(lǐng)域。
三、實(shí)習(xí)內(nèi)容：
來(lái)到車(chē)間首先看到的是一臺(tái)臺(tái)機(jī)床在工人師傅的操作下生產(chǎn)在一件件產(chǎn)品。對(duì)于未入社會(huì)的我們來(lái)說(shuō)很少有機(jī)會(huì)能夠自己親眼看見(jiàn)一件產(chǎn)品的誕生，而這次實(shí)習(xí)最主要的內(nèi)容就是讓我們了解產(chǎn)品從加工到銷(xiāo)售的一系列過(guò)程。在參觀實(shí)習(xí)的過(guò)程中遇到了很多在書(shū)本上學(xué)到的理論知識(shí)的應(yīng)用，而通過(guò)這些實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的參觀，讓我對(duì)理論知識(shí)的理解得到了進(jìn)一步的升華?？粗と藥煾凳炀毜牟僮骷记啥鳛橐幻麤](méi)有什么操作經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，這些都是我們要學(xué)習(xí)的。看著一張張簡(jiǎn)單而又復(fù)雜的設(shè)計(jì)圖紙，我知道我們要走的路還有很長(zhǎng)。
四、實(shí)習(xí)總結(jié)：
短短的實(shí)習(xí)參觀，雖然說(shuō)沒(méi)有深入的了解其中的原理，但是也讓我認(rèn)識(shí)到光有理論知識(shí)沒(méi)有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)于機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)是不行的。想要在機(jī)械行業(yè)做得好不僅需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，也需要不怕苦的精神，吃的苦中苦，方位人上人。也是通過(guò)這次實(shí)習(xí)讓我明白眼高手低在機(jī)械行業(yè)是行不通的，除非你永遠(yuǎn)只想在底層工作。作為即將畢業(yè)的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，缺少實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)是我們最大的短處，如何避免短處就需要我們自己刻苦的努力來(lái)彌補(bǔ)這一短處。?
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名： 陸少華 學(xué) 號(hào)：090007118
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目： 新型蝴蝶式壓電懸臂梁的發(fā)電性能研究
指 導(dǎo) 老 師： 龔 俊 杰
2014年 3 月 12 日
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題 目
新型蝴蝶式壓電懸臂梁的發(fā)電性能研究
題目來(lái)源
指導(dǎo)老師出題
題目類型
為結(jié)合科研
指導(dǎo)教師
龔俊杰
學(xué)生姓名
陸少華
學(xué) 號(hào)
090007118
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備與總結(jié)，研究目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段、 內(nèi)容及時(shí)間安排；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。）
本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
（1）培養(yǎng)學(xué)生的調(diào)查研究以及資料、信息的獲取、分析等綜合能力；
（2）培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，主要包括設(shè)計(jì)、計(jì)算及繪圖能力；
（3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)，分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力；
（4）培養(yǎng)學(xué)生的在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用計(jì)算機(jī)的能力；
（5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、論文的能力；
（6）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起止日期
工 作 內(nèi) 容
2014-02-22~2014-03-31
2014-04-1～2014-05-30
2014-06-01～2014-06-07
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始，查閱中外文資料，完成外文翻譯，完成實(shí)習(xí)調(diào)研和實(shí)習(xí)報(bào)告，完成開(kāi)題報(bào)告；
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)有限元軟件的使用方法、進(jìn)行理論計(jì)算與有限元模擬、分析模擬結(jié)果，接收畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；
修改完善畢業(yè)論文、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯、整理畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的所有資料、成果并歸檔。
文 獻(xiàn) 綜 述
1、引 言
能源問(wèn)題是當(dāng)今最為關(guān)注的問(wèn)題之一，各國(guó)科技工作者一直在努力尋找和開(kāi)發(fā)新能源來(lái)解決缺乏和使用傳統(tǒng)能源時(shí)存在的問(wèn)題。利用環(huán)境中的能量及人力發(fā)電為便攜式微功率電器及無(wú)線傳感器等提供實(shí)時(shí)的電能供給已成為國(guó)際上的一個(gè)研究熱點(diǎn) 。獲得電能的有效方法之一是利用壓電 、電磁及靜電原理捕獲環(huán)境中的機(jī)械能。與其它發(fā)電原理相比,壓電發(fā)電的最大優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制作成各種所需尺寸和形狀,便于與微系統(tǒng)集成或置于微機(jī)電系統(tǒng)的內(nèi)部。然而,目前壓電發(fā)電的輸出功率依然很有限,嚴(yán)重地阻礙了這一技術(shù)的更廣泛應(yīng)用,如何有效地提高壓電發(fā)電裝置的發(fā)電能力是未來(lái)幾年需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
利用每一種發(fā)電原理構(gòu)造的發(fā)電裝置都有其自身的特點(diǎn)和適用領(lǐng)域。壓電發(fā)電裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不發(fā)熱、無(wú)電磁干擾、易于加工制作和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的微小化、集成化等,尤其適用于各類傳感及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本課題提出利用新型蝴蝶式壓電懸臂梁型振子將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。通過(guò)參考一定的文獻(xiàn)了解壓電發(fā)電的可行性，這將涉及到材料力學(xué)、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等各方面學(xué)科的結(jié)合應(yīng)用。
2、壓電發(fā)電的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的發(fā)電裝置有兩種：電磁感應(yīng)發(fā)電與化學(xué)反應(yīng)發(fā)電，電磁感應(yīng)發(fā)電主要有風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、火力發(fā)電等。化學(xué)反應(yīng)發(fā)電有燃料電池發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等。而隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)綠色能源的需求日益增長(zhǎng)，而壓電發(fā)電就是這種新型的能源發(fā)電裝置。對(duì)于壓電發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)將向微能源器件、與其他技術(shù)集成,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自供電、與旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)合這些方面發(fā)展。
而對(duì)于壓電裝置的應(yīng)用不僅僅只能用來(lái)發(fā)電，可以結(jié)合其他的設(shè)備和科技成果進(jìn)行新的應(yīng)用，如壓電發(fā)電技術(shù)與旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)合、壓電式袖珍風(fēng)車(chē)、壓電發(fā)電鞋等等，都是對(duì)于壓電裝置的巧妙結(jié)合與應(yīng)用。而對(duì)于本次討論的主要為壓電裝置在發(fā)電方面的研究，新型蝴蝶式壓電懸臂梁是這方面典型的例子，對(duì)于壓電裝置首要的注意是壓電材料的選擇。
3、壓電材料的選擇
壓電材料對(duì)振動(dòng)能量捕獲能力起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前,壓電材料分為以下幾類:非鐵電性壓電晶體、鐵電性壓電晶體、壓電陶瓷、無(wú)機(jī)壓電鐵電薄膜、壓電聚合物、壓電復(fù)合材料。其中最常用的壓電材料是鋯鈦酸鉛，又稱PZT，另一種常用壓電材料為聚偏氟乙烯（PVDF）.PZT薄膜和MEMS體硅工藝結(jié)合可以研制出壓電振動(dòng)能量收集器?？捎糜谀芰渴占c轉(zhuǎn)化的環(huán)境能量有太陽(yáng)能、振動(dòng)機(jī)械能、溫度梯度等等。其中太陽(yáng)能的利用已經(jīng)商業(yè)化,其他能源的收集技術(shù)仍在研究中。振動(dòng)機(jī)械能是一種存在范圍很廣的能量形式,尤其在許多人們比較難以進(jìn)入的地方都有振動(dòng)源存在,研究振動(dòng)能量收集技術(shù)具有更普遍的意義。
4、國(guó)內(nèi)外壓電發(fā)電研究的發(fā)展趨勢(shì)
針對(duì)壓電式能量獲取裝置的特殊優(yōu)點(diǎn),國(guó)外已有很多研究機(jī)構(gòu)和著名大學(xué)在這方面展開(kāi)了研究,如賓夕法尼亞州立大學(xué)的鐃鈸換能器、華盛頓大學(xué)的P3 微熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、麻省理工學(xué)院的微水動(dòng)力傳感器、法國(guó)TIMA實(shí)驗(yàn)室的懸臂量式壓電發(fā)電機(jī)等。維基尼亞科學(xué)家利用壓電材料制作的發(fā)電系統(tǒng)給電池充電，壓電振子在諧振工作條件下給一個(gè)40mAh電池充電時(shí)間不到1小時(shí)，利用隨機(jī)頻率充電需要個(gè)半小時(shí)的結(jié)果。
在國(guó)內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)也已經(jīng)開(kāi)始研究壓電發(fā)電的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，壓電發(fā)電應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛，可以在無(wú)線傳感器，微型電子器械以及遙控器等方面得到很好的應(yīng)用。重慶大學(xué)的溫志渝，溫中泉等教授學(xué)者已對(duì)壓電發(fā)電在無(wú)線傳感器中的應(yīng)用進(jìn)行了比較全面的論述。吉林大學(xué)的唐可洪,闞君武等教授學(xué)者也對(duì)壓電發(fā)電應(yīng)用與遙控器中提出了相應(yīng)的模型與理論分析。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于壓電發(fā)電的研究已經(jīng)比較成熟，很多機(jī)構(gòu)與科研人員也在這基礎(chǔ)上對(duì)壓電發(fā)電進(jìn)一步的進(jìn)行改進(jìn)。
5、壓電發(fā)電的理論分析與研究
而對(duì)于壓電發(fā)電裝置在現(xiàn)實(shí)中能否，最主要的是首先進(jìn)行建模與仿真分析，一般采用ANSYS軟件?；谇叭说难芯?，新型蝴蝶式壓電懸臂梁發(fā)電是對(duì)已有壓電發(fā)電裝置的應(yīng)用與改進(jìn)。吉林大學(xué)闞君武等教授學(xué)者建立了單、雙晶壓電梁發(fā)電能力的仿真分析模型,研究了結(jié)構(gòu)尺寸、激勵(lì)方式及材料性能等對(duì)其發(fā)電能力的影響規(guī)律。研究表明,在基板材料及激勵(lì)條件相同時(shí),存在不同的最佳厚度比使單、雙晶壓電梁發(fā)電能力最大,雙晶梁的最大發(fā)電量約為單晶梁的2倍?；宀牧喜煌瑫r(shí),最佳厚度比隨著楊氏模量比增加而減小,鋁、鉬基板構(gòu)成的單、雙晶壓電梁的最佳厚度比分別為(0. 7 ,0. 35) 和(0. 45 ,0. 2) 。在相同的厚度比及外界激勵(lì)條件下,楊氏模量比對(duì)兩種壓電梁發(fā)電能力的影響不同,楊氏模量比低于3. 3 時(shí),雙晶梁的發(fā)電量均大于單晶梁。
每種現(xiàn)實(shí)的科學(xué)成果都有相應(yīng)理論的支持。當(dāng)壓電晶體在外力作用下發(fā)生形變時(shí),在它的某些表面上出現(xiàn)異號(hào)極化電荷,這種沒(méi)有電場(chǎng)作用,只是由于應(yīng)變或應(yīng)力,在晶體內(nèi)產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)在壓電晶體上加一電場(chǎng)時(shí),晶體不僅要產(chǎn)生極化,還要產(chǎn)生應(yīng)變和應(yīng)力,這種由電場(chǎng)產(chǎn)生應(yīng)變和應(yīng)力的現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是壓電發(fā)電的基本原理，而對(duì)于壓電效應(yīng)的研究國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)有了比較成熟的研究成果。
很多科研機(jī)構(gòu)與研究人員對(duì)于壓電發(fā)電的研究已經(jīng)不僅僅局限與理論的研究，而是已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，理論的研究是對(duì)于實(shí)踐應(yīng)用的一部分，壓電效應(yīng)就是一個(gè)很好的例子，人們通過(guò)對(duì)于壓電效應(yīng)的分析與研究提出了壓電發(fā)電的設(shè)想，并且成功的應(yīng)用于實(shí)踐。
6、結(jié) 論
壓電發(fā)電裝置未來(lái)將成為一種主流的發(fā)電形式，而現(xiàn)在由于一些條件的限制，壓電發(fā)電能的應(yīng)用還局限于一定的范圍，然而隨著科技的發(fā)展與各國(guó)科技人員的努力，壓電發(fā)電這種新型的環(huán)保的發(fā)電方式必將得到更廣的應(yīng)用。人們對(duì)與壓電發(fā)電的研究也在進(jìn)一步的深入，例如哈爾濱大學(xué)的袁江波等教授學(xué)者將對(duì)高性能的壓電材料的選擇進(jìn)一步的討論研究。新型蝴蝶式壓電懸臂梁發(fā)電是基于壓電發(fā)電理論的一種深入研究應(yīng)用，也是對(duì)于壓電發(fā)電的綜合應(yīng)用。
相對(duì)于傳統(tǒng)能源，壓電發(fā)電的發(fā)展將成為一種新型能源的存在，它將解決傳統(tǒng)能源污染嚴(yán)重，填補(bǔ)現(xiàn)階段能源不足的問(wèn)題。
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本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）
一 、本課題要研究或解決的問(wèn)題：
目前，利用外界振動(dòng)通過(guò)壓電發(fā)電裝置產(chǎn)生的電流為交流電，其缺點(diǎn)是不連續(xù)、不規(guī)則。在工程應(yīng)用中，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的匹配電路，采用橋式整流電路，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，將產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存起來(lái)，經(jīng)一定時(shí)間的充電，達(dá)到足夠的量時(shí)方可供應(yīng)外部負(fù)載使用。
能量回收系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括選擇壓電材料、設(shè)計(jì)和外部振動(dòng)頻率接近的壓電振子及支撐方式、設(shè)計(jì)高效的電能收集和儲(chǔ)存電路系統(tǒng)等。
目前的驗(yàn)證性演示主要是驅(qū)動(dòng)一些照明或顯示器。要有大的發(fā)電量，在技術(shù)上應(yīng)該沒(méi)有太大的障礙，主要還是成本和效益問(wèn)題。如何進(jìn)一步提高發(fā)電效率，大幅度降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性和耐用性，這些都是十分重要的難題。
將壓電發(fā)電技術(shù)真正應(yīng)用于生活，這些都是需要我們進(jìn)一步努力研究的。
二 、采用的研究手段
（1） 通過(guò)參考一定的相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)壓電發(fā)電現(xiàn)狀有一定的了解，從而確定壓電發(fā)電是否可行。
（2） 通過(guò)ANSYS、Solidworks軟件進(jìn)行理論分析與建模，記錄理論分析數(shù)據(jù)。
（3） 通過(guò)對(duì)實(shí)踐活動(dòng)中的具體情況，進(jìn)行歸納與分析。
（4） 對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行分析研究從而來(lái)完善自己的課題。
（5） 結(jié)合老師的指導(dǎo)與幫助，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與研究進(jìn)行一定的修正與完善，最后達(dá)到研究的目的
揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯
教 科 部： 機(jī) 械 制 造
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名： 陸 少 華
學(xué) 號(hào)： 090007118
外 文 出 處：
附 件：
指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)
簽名：
年 月 日
原文：
Mechanical Testing : tension Test and Other Basic Tests
4.1 INTRODUCTION
4.2 INTRODUCTION TO TENSION TEST
4.3 ENGINEERING STRESS –STRAIN PROPERTILES
4.4 TRENDS IN TENSILE BEHAVIOR
4.5 TRUE STRESS –STRAIN INTERPRETATION OF TENSION TEST
4.6 CMPRESSION TEST
4.7 HARDNESS TESTS
4.8 NOTCH-IMPACT TESTS
4.9 BENDING AND TORSION TESTS
4.10 SUMMARY
OBJECTIVES
? Become familiar with the basic types of mechanical tests, including tests in tension compression, indentation hardness , notch impact, bending ,and torsion .
? Analyze date from tension tests to determine materials properties, including both engineering properties and true stress-strain properties .
? Understand the significance of the properties obtained from basic mechanical tests, and explore some of the major trends in behavior that are seen in these tests.
4.1 INTRODUCTION
Samples of engineering materials are subjected to a wide variety of mechanical tests to measure their strength or other properties of interest .Such samples, called specimens, are often broken or grossly deformed in testing. Some of the common forms of test specimen and loading situation are (a). Compression tests (b) are also common. In engineering, hardness is usually defined in terms of resistance of the material to penetration by a hard ball or point, as in (c). Various forms of bending test are also often used ,as is torsion of cylindrical rods or tubes.
The simplest test specimens are smooth (unnotched) ones, as illustrated in Fig.4.2(a). More complex geometries can be used to produce conditions resembling those in actual engineering Components, Notches that have a definite radius at the end may be machined into test specimens, as in (b). The term notch is used here in a generic manner to indicate any notch , hole , groove , slot ,etc., that has the effect of a stress raiser . Sharp notches that behave similar to cracks are also used, as well as actual cracks that are introduced into the specimen prior to testing ,as in (c) .
Figure 4.1 Geometry and loading situations commonly employed in mechanical testing of materials (a) tension,(b) compression, (c) indentation hardness,(d)cantilever bending,(e) three-point bending,(f) four-point bending, and (g) torsion
Figure 4.2 Three classes of test specimen : (a) smooth or unnotched, (b) notched ,and (c) precracked .
To understand mechanical testing, it is first necessary to briefly consider materials testing equipment and standard test methods. We will then discuss tests involving tension , compression, indentation, notch impact ,bending, and torsion .Various more specialized tests are discussed in later chapters in connection with such topics as brittle fracture ,fatigue, and creep.
4.2 INERODUCTION TO TENSION TEST
A tension test consists of slowly pulling a sample of material with an axial force, as in Fig 4.1(a), until it breaks. This section of the chapter provides an introduction to the methodology for tension tests, as well as some additional comments. Sections that follow discuss tension testing in more detail, after which other types of test are considered.
Figure4.5 ensile specimens of metals(left to right): untested specimen with 9 mm diameter test section, and broken specimens of gray cast iron ,aluminum alloy 70575-T651,and hot-rolled AISI 1020 steel.(Photo by R.A simonds.)
4.2.1 Test Methodology
The test specimen used may have either a circular or a rectangular cross section, and its ends are usually enlarged to provide extra area for gripping and to avoid having the sample break where it is being gripped. Specimens both before and after testing are shown for several metals and polymers in Fig.4.5 and 4.6.
Methods of gripping the ends vary with specimen geometry. A typical arrangement for threaded-end specimens id shown in Fig.4.7.Note that spherical bearings are used at each end to provide a pure tensile force, with no undesirable bending. The usual manner of conducting the test is to deform the specimen at a constant speed. For example, in the universal testing machines of Fig.4.3, the motion between the fixed and moving crossheads can be controlled at a constant speed. Hence, distance h in Fig.4.7 is varied so that
The axial force that must be applied to achieve this displacement rate varies as the test proceeds.
This force P may be divided by the cross-sectional area Ai to obtain the stress in the specimen at
Any time during the test:
Figure4.6 Tensile specimens of polymers (left to right): Untested specimen with a 7.6 mm diameter test section, a partially tested specimen of high-density polyethylene (HDPE), and broken specimens of nylon 101 and Teflon (PTFE). (photo by R.A.Simonds.)
Displacements in the specimen are measured within a straight central portion of constant cross section over a gage length li, as indicated in Fig.4.7.Strain ε be computed from the change in this length ,ΔL;
4.2
Stress and strain, based on the initial (undeformed) dimensions, Ai and Li, as just presented, are called engineering stress and strain.
Figure 4.7 typical grips for a tension test in a universal testing machine.( adapted from [AMST 97] Std.E8;copyright C ASTM; reprinted with permission.)
It is sometimes reasonable to assume that all of the grip parts and the specimen ends are nearly rigid .In this case ,virtually all of the change in crosshead motion is due to deformation within the straight section of the test specimen, so that ΔL is approximately the same as Δh, the change In h ,strain may therefore be estimated as ε=Δh/li, However, actual measurement of ΔL is preferable.
Strain ε as calculate from Eq.4.2 is dimensionless. As a convenience, strains are sometimes given as percentages, where ε%=100ε.Strain may also be expressed in millionths, called microstrain, where εu=100ε. If strains are given as percentages or as percentages or as microstrain , then, prior to using the value for most calculations, it is necessary to convert to the dimensionless from ε.
The principal result obtained from a tension test is a graph of engineering stress versus engineering strain for the entire test, called a stress-strain curve. With the use of digital computers in the laboratory ,the form of date is a list of numerical values of stress and strain, as sampled at short time intervals during the test. Stress-strain curves vary widely for different materials. Brittle behavior in a tension test is failure without extensive deformation. Gray cast iron, glass, and some polymers, such as PMMA (acrylic), are examples of materials with such behavior. A stress-strain curve for gray iron is shown in Fig.4.8.Othermaterials exhibit ductile behavior, failing in tension only after extensive deformation. Stress-strain curves for ductile behavior in engineering metals and some polymers are similar to Figs. 4.9 and 4.10,respectively.
Figure4.8 Stress-strain curve for gray cast iron in tension, showing brittle behavior.
Figure4.9 schematic of the engineering stress-strain curve of a typical ductile metal that exhibits necking behavior. Necking begins at the ultimate stress point.
譯文：
機(jī)械性能試驗(yàn)：拉伸試驗(yàn)和其他基本測(cè)試
4.1 引言
4.2 拉伸試驗(yàn)介紹
4.3 工程應(yīng)力應(yīng)變特性
4.4 拉伸行為趨勢(shì)
4.5拉伸試驗(yàn)的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變解釋
4.6壓縮試驗(yàn)
4.7硬度試驗(yàn)
4.8抗缺口沖擊試驗(yàn)
4.9點(diǎn)彎曲和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)
4.10概要
目 標(biāo)：
l 熟悉機(jī)械試驗(yàn)的基本類型，包括拉壓、壓痕硬度、抗缺口沖擊、彎曲和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。
l 分析拉伸試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)確定材料的性能，包括工程特性與真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變特性。
l 從基本力學(xué)試驗(yàn)中了解性能實(shí)驗(yàn)的意義，以及從這些試驗(yàn)中探索一些行為中的主要趨勢(shì)。
4.1 引言
材料的樣品往往要進(jìn)行各種各樣的機(jī)械試驗(yàn)，以衡量他們的強(qiáng)度、性能之間的厲害關(guān)系。這樣的樣品，稱為標(biāo)本，這些樣本在試驗(yàn)中經(jīng)常被破壞或者嚴(yán)重變形。一些常見(jiàn)形式的試驗(yàn)樣品和載荷情況如（a）所示。（b）情況在壓縮試驗(yàn)中也很常見(jiàn)。在工程中，硬度通常被定義為材料的抗?jié)B透硬質(zhì)球或點(diǎn)，如（c）所示。扭轉(zhuǎn)圓柱棒或管在各種形式的彎曲試驗(yàn)也經(jīng)常使用。
最簡(jiǎn)單的試樣是光滑的（無(wú)缺口），如圖4.2（a）所示。更復(fù)雜的幾何形狀可以用來(lái)生產(chǎn)類似那些在實(shí)際工程元件軸凹口具有一定半徑的端部的情況，可被加工成如（b）所示的試樣。凹口這個(gè)術(shù)語(yǔ)在這里是對(duì)所有切口，孔，槽，縫隙等籠統(tǒng)的表示，這些都是由于應(yīng)力集中所帶來(lái)的影響。鋒利的凹口表現(xiàn)為類似于裂紋的被使用，實(shí)際的裂紋被引入到測(cè)試前的樣品中，如（c）所示。
圖4.1
圖4.1中的幾何和載荷情況是在材料力學(xué)性能測(cè)試中普遍采用，有（a）拉伸，（b）壓縮，（c）壓痕硬度，（d）懸臂彎曲，（e）三點(diǎn)彎曲，(f)四點(diǎn)彎曲以及（g）扭轉(zhuǎn)
圖4.2 試驗(yàn)樣品
圖4.2中的三類試驗(yàn)樣品為（a）光滑或無(wú)缺口樣品，（b）有缺口樣品以及（c）預(yù)制裂紋樣品。
要了解機(jī)械測(cè)試，首先有必要簡(jiǎn)要地研究材料試驗(yàn)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。然后，我們將討論包括拉伸，壓縮，壓痕，缺口沖擊，彎曲和扭轉(zhuǎn)測(cè)試。各種更專業(yè)的測(cè)試將在后面的章節(jié)中有討論，這樣的課題有脆斷裂，疲勞和蠕變。
4.2 拉伸試驗(yàn)介紹
拉伸試驗(yàn)包括在一個(gè)軸向力方向慢慢提拉材料試樣直到其斷裂，如圖4.1（a）所示。本章節(jié)將介紹進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的方法，以及一些附加注解。跟隨討論更詳細(xì)的拉力試驗(yàn)，之后在考慮其他的測(cè)試。
圖4.5拉伸試樣金屬
圖4.5 所示為拉伸試樣的金屬（左到右）：未經(jīng)測(cè)試的9毫米直徑的測(cè)試段試樣，破壞的灰鑄鐵標(biāo)本，70575-T651鋁合金和AISI1020熱軋鋼（圖片由R.A.Simonds.提供。）
4.2.1測(cè)試方法
所使用的試樣可以是圓形或矩形的橫截面，其兩端通常需要加粗來(lái)為夾持提供額外的面積，以避免樣本在被夾持處斷裂。圖.4.5和4.6中的多種金屬和聚合物所示為測(cè)試之前和之后的兩個(gè)樣品。
試樣的幾何形狀不同抓住兩端的方式也有所不同。螺紋端的典型布置id標(biāo)本試樣如圖4.7所示。需要注意的是球軸承主要用在每個(gè)末端，以提供純粹拉伸力，沒(méi)有不需要的彎曲。通常進(jìn)行的測(cè)試方式是在一個(gè)恒定的速度下變形試樣。例如圖4.3中的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)固定和移動(dòng)十字頭之間的運(yùn)動(dòng)可以以恒定的速度控制。因此，在圖4.7的距離h的變化，滿足
必須施加以達(dá)到這個(gè)位移速率變化的軸向力作為測(cè)試所得。這個(gè)力P可以表示為截面積ai被劃分在測(cè)試過(guò)程中的任何時(shí)間段所獲得的應(yīng)力：
圖4.6 拉伸式樣的聚合物
圖4.6 所示為拉伸式樣的聚合物（左至右）：未經(jīng)測(cè)試的7.6毫米直徑的試驗(yàn)段樣品，高密度聚乙烯的局部測(cè)試樣品(HDPE)，以及斷裂的101尼龍和聚四氟乙烯樣品。（圖片由R.A.Simonds.提供）
試件原長(zhǎng)Li是通過(guò)量具沿著等截面的圓柱部分測(cè)量得到的,如圖4.2所示。應(yīng)變?chǔ)趴梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算長(zhǎng)度ΔL的變化來(lái)表示：
4.2
應(yīng)力和應(yīng)變，根據(jù)初始（未變形）的尺寸，正如剛才提出的Ai和Li，被稱為工程應(yīng)力應(yīng)變。
圖4.7
圖4.7所示為典型的夾在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的拉伸試驗(yàn)。（改編自[AMST97] Std.E8;版權(quán)：?ASTM;許可轉(zhuǎn)載）
有時(shí)合理假設(shè)所有的控制部件和樣品幾乎都是剛性的，在這種情況下,幾乎所有的十字頭運(yùn)動(dòng)是由于試樣的直線部分內(nèi)的變形而變化，使ΔL和Δh大體相同，在計(jì)算h的變化時(shí)，應(yīng)變可估算為ε=Δh/li，但是，在實(shí)際中ΔL是可以直接測(cè)得的。應(yīng)變?chǔ)诺挠?jì)算來(lái)自Eq.4.2是無(wú)量綱。為方便起見(jiàn)，應(yīng)變有時(shí)給定為百分之一，其中ε（％）=100ε。應(yīng)變也可能表現(xiàn)以百萬(wàn)分之一，被稱為微應(yīng)變，其中εu=100ε。如果應(yīng)變以百分?jǐn)?shù)形式，或以百分比或作為微應(yīng)變給出，那么，對(duì)于大多數(shù)的計(jì)算在使用前的值，有必要轉(zhuǎn)換為來(lái)自