利索能及
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专利号: 2021115404578
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主动减振的能量收集与车辆故障监测系统,包括上压板和下滑槽,其特征在于:还包括左翼支撑板、左棘爪、左扭簧盘、右翼支撑板、右棘爪、右扭簧盘、棘轮、平衡弹簧、微型发电机和监测系统;所述的上压板上固定有滑杆,所述的滑杆与下滑槽的顶部构成滑动副;滑杆上套置有减振弹簧,减振弹簧两端分别与上压板和下滑槽固定;所述左翼支撑板和右翼支撑板的一端与下滑槽两侧分别铰接;左翼支撑板另一端与左扭簧盘固定,并与左棘爪铰接;右翼支撑板另一端与右扭簧盘固定,并与右棘爪铰接;左扭簧套置在左扭簧盘上,一端与左扭簧盘固定,另一端与左棘爪固定;右扭簧套置在右扭簧盘上,一端与右扭簧盘固定,另一端与右棘爪固定;左棘爪和右棘爪上均设有一体成型的上斜爪指和下斜爪指;所述的棘轮固定在微型发电机的输入轴上,并位于左棘爪和右棘爪下方对中位置处;微型发电机的底座固定在下滑槽底部;左翼支撑板和右翼支撑板的中部均固定有挂杆,所述平衡弹簧的两端分别挂在左翼支撑板和右翼支撑板中部的挂杆上;所述微型发电机的电能输出端接储能电池;所述的监测系统采集微型发电机输出的电信号,并对车辆故障进行监测和分析。

2.根据权利要求1所述一种主动减振的能量收集与车辆故障监测系统,其特征在于:所述的监测系统包括能量采集模块、后台监测模块和报警模块;所述的能量采集模块接收微型发电机的导线线圈传输出的电信号,并传给后台监测模块;所述的后台监测模块将电信号中各个幅值与存储的车辆正常行驶时导线线圈传输出的电信号幅值进行对比,记录电信号中幅值超过车辆正常行驶时导线线圈传输出的电信号幅值的频率,并判断频率是否超过预设值,若超过预设值,则判定出现故障,并通过报警模块报警。

3.根据权利要求1或2所述一种主动减振的能量收集与车辆故障监测系统,其特征在于:车辆正常行驶时导线线圈传输出的电信号幅值计算过程如下:单个车轮悬挂系统的双质量动力学模型运动微分方程为:

其中,m1为车轮质量,m2为车身质量,k1为车轮竖直方向刚度,k2为悬架竖直方向刚度,c2为悬架阻尼系数,q为激励,x1为车轮的竖直方向位移,x2为车身的竖直方向位移, 为x1的一次导数, 为x2的一次导数, 为x1的二次导数, 为x2的二次导数;

在单个车轮悬挂系统的振动还没经过阻尼过滤前且只考虑车身振动情况下,来求解单个车轮悬挂系统的单自由度无阻尼自由振动的振动固有频率,具体过程如下:无阻尼自由振动时单个车轮悬挂系统的运动方程为:

只考虑车身振动情况下,即车轮不动,得:

单个车轮悬挂系统的单自由度无阻尼自由振动的振动固有频率为 固定

频率对应的固定周期为

由于棘轮只在前半个周期0.5T内旋转,则棘轮旋转周期内的位移总和s为单个车轮悬挂系统在一个周期T内位移总和的一半,表达式如下:又由于 其中,w为棘轮旋转的角速度,l为棘轮的旋转半径,则得:

化简得

微型发电机的导体线圈与棘轮同步转动,在电磁感应作用下,微型发电机内的导体线圈在匀强磁场中做切割磁感线运动,磁通量变化表达式为:其中,φ0为t0时刻经过导体线圈的磁通量,φ为t时刻经过导体线圈的磁通量,B为磁场强度,S为导体线圈面积,θ0为t0时刻导体线圈与磁场方向的初始夹角,θ为t时刻导体线圈与磁场方向的夹角,△t为t时刻与t0时刻的时间差;

当时间△t很小时,感应电动势近似表示为如下形式:

由于时间△t很小,感应电动势进一步近似表示为:

则感应电动势的峰值为 将此峰值作为车辆正常行驶时导线线圈传输出的

电信号幅值。