理工大学工程画教研室编电工学，高等教育出版社秦曾煌主编快速入门指导，清华大学出版社洪如瑾编著齿轮加速机构可以保证发电机的转速达到定的要求，双向超越离合器可以使该设计发出比般发电机多倍到两倍的电能，二级齿轮加速机构及双向超越离合器机构如图所示。图二级齿轮加速机构及双向超越离合器机构原理图传动比的计算传动比电机转速的计算电机转速其中为传动比，人的行走速度为每秒步，每步转动的角度为度。双向超越离合器机构的设计双向超越离合器可以使该设计发出比般发电机多倍到两倍的电能，人行走时，腿做往复的摆动，当腿向前摆动时，逆时针超越离合器起作用，开始工作，带动棘轮转动，棘轮又是电机外壳，与发电的磁铁是体的，这样就可以通过切割磁感线运动使发电机发出电量来，当腿向后摆动时，顺时针超越离合器起作用，开始工作，带动棘轮转动，发出电量来。此时，关键之处是，逆时针超越离合器的棘轮由于惯性的原因仍在做逆时针转动，这双向超越离合器机构顺时针超越离合器逆时针超越离合器发电机原动力齿轮样双面的棘轮个做逆时针转动，个做顺时针转动，这样的相对运动比单独的个运动多出倍多的电量。如图所示。图双向超越离合器机构棘爪的设计不需要加弹簧的原因，以逆时针的棘爪棘轮机构为例，当逆时针运动时，由于切向的摩擦力的作用，棘爪外伸，带动棘轮转动当顺时针运动时，由于切向的摩擦力的作用，棘爪内缩，不带动棘轮轮动。在此，巧妙的运用摩擦力简化了机构。发电机内部结构的设计发电机的结构发电机的两块磁铁异极相对，这样磁感线可以近似的垂直于线圈，有效的做切割磁感线运动，两块磁铁分别与两个电机外壳做反向的相对运动，使线圈更有效的切割磁感线。图发电机内部结构直流电机的感应电动势的计算直流电机的感应电动势为其中表示磁极对数，这里表示电枢绕组的总导体数为支路数顺时针超越离合器棘爪传动齿轮逆时针棘轮即电机外壳发电机磁铁垫片支撑板线圈为每极的磁通表示转子的转速磁通量计算磁通量磁通密度,其中为介质的磁导率，单位为空气中为磁场强度。铝镍钴系永磁材料是目前电机中应用较广的永磁材料。取铝镍钴，特，千安米，磁导率为若不计磁漏则韦转子的转速的计算转子的转速综上所述,直流电机的感应电动势为由于采用顺时针和逆时针两种方式的发电机，因此发电量是单发电机的两倍，又因为采用双向的超越离合装置，由于相对运动的作用可以使发电量提高三到解决这些问题，它能提高零件的强度防止和避免塑料的变形和翘曲。设置加强筋的方向应与料流方向尽量保持致，以防止充模时料流受到搅乱，降低零件的韧性或影响制件外观质量。零件的所有的转角尽可能设计成圆角或者用圆弧过渡圆角可避免应力集中，提高制件强度在零件的转角处易产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，如果成型条件不当或零件结构不合理，则会产生很大的内应力，特别容易产生应力开裂。实验数据证明，当圆角半径小于零件壁厚倍时应力集中急剧增大，当大于壁厚倍时，应力集中明显变小。圆角可有利于充模和脱模对于些流动性差的塑料或加入填料的塑料，零件设计圆角尤为重要，不仅可改善充模性能，而且可提高零件使用性能。圆角有利于模具制造，提高模具强度零件上设计了圆角，模具的对应部位也呈圆角，这就增加了模具的坚固性，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂，因而也增加了模具的强度。塑料零件材料的选择原则用途玩具机壳日常用品特性坚硬不易碎可涂胶水，但损坏时可能有利边出现。用途玩具日常用品包装胶袋瓶子特性有弹性韧度强延伸性大但不可涂胶水。用途软喉管硬喉管软板硬板电线玩具特性柔软坚韧而有弹性。用途机械零件齿轮杠杆家电外壳特性耐磨坚硬但脆弱，损坏时容易有利边出现用途齿轮滑轮特性坚韧吸水但当水份完全挥发后会变得脆弱。用途摩打垫特性柔软，有弹性，韧度高，延伸性强。总结塑料零件的结构设计必须在满足使用要求和符合塑料本身的特性前提下，尽可能简化结构和模具节省材料便于成型。第章电路设计硬件电路设计电路设计图整流电路左端为发电机产生的电压，由于人行走时腿的摆动不能是绝对匀速的，因此产生的电压是不稳定的，需要稳压。首先经过电容二极管和稳压管的调节将不稳定的电流储存到蓄电池中，但如果这样直接传输到手机电池中，当在人行走时，由于并联电压电压会比较高，因此要再次进行稳压，这样输到手机电池中才能满足要求。总结现在市场上包括在实验阶段的行走发电装置，主要有发电鞋膝部发电装置等，它们的共同的缺点是没有将人行走时的动能最大限度的收集起来，发电鞋装置小力矩短产生的电能有限，膝部发电装置放于膝部并不舒适且人行走时膝部的弯曲是辅助运动，产生的电能也是有限的。胯关节是人们在行走时运动幅度和力度最大的部位，并且将发电装置放在腰间也是比较舒适的。这是本设计的大创新。致谢本论文是在导师石运序的精心指导下完成的。在接受导师指导的时间里，他那渊博的知识，活跃的思维，敏锐的洞察力，严谨的治学态度给我留下了深刻的印象，并将使我受益终身。在此论文完成之际，对导师曾经给予的学术上的指导，生活上的关心和帮助致以最诚挚的谢意,最后，感四倍。将两个发电机并联电压相加，即或。线圈电阻的计算线圈电阻其中为电阻率，为导线长度，为横截面积。二级齿轮加速机构的设计摇杆是原动件随着人的腿部运动而摆动，带动内齿轮运动，再到小齿轮大齿轮，由齿轮再到离合器齿轮，通过二级的齿轮加速机构来提高转速，以便能发出更多的电能。图二级齿轮加速机构胯关节能量收集装置的放置整体放置胯关节的运动过程中获得最大限度的能量，胯关节是人们在行走时运动幅度和力度最大的部位，并且将发电装置放在腰间也是比较舒适的，这样可以最大限度的获得人们行走时产生的动能，其放置方式如图所示。图胯关节能量收集装置的放置腰带连接部分内扣式嵌入腰带侧面，保证胯关节能量收集装置能够固定在人的腰部。摇杆大齿轮内齿轮小齿轮离合器齿轮图腰带连接两种发电方式该装置有两种发电方式，种是在摆杆缩在该装置内时可以直接用手按动小型的摆杆，更快的发出电能，从而满足人们急需电能时的情况。另种是传统的方式，即将其放在腰间，由人的行走来产生电能。这样两种方式可以满足各方面不同的需要。如图所示。图两种发电方式充电电池的放置可以适应各种充电电池，以满足不同充电设备的需要。以下是几种电池的代表，我们看到有的电池的触点在正面，有的电池的触点在侧面。四指抓握处此处省略字图插头塑料零件的设计要点零件的形状应尽量简单合理便于成型在保证使用要求前提下，力求简单便于脱模，尽量避免或减少抽芯机构。零件的壁厚确定应合理塑料零件的壁厚取决于塑件的使用要求，太薄会造成制品的强度和刚度不足，受力后容易产生翘曲变形，成型时流动阻力大，大型复杂的零件就难以充满型腔。反之，壁厚过大，不但浪费材料，而且加长成型周期，降低生产率，还容易产生气泡缩孔翘曲等疵病。因此制件设计时确定零件壁厚应注意以下几点在满足使用要求的前提下，尽量减小壁厚零件的各部位壁厚尽量均匀，以减小内应力和变形。不均匀的壁厚会造成严重的翘曲及尺寸控制的问题承受紧固力部位必须保证压缩强度避免过厚部位产生缩孔和凹陷成型顶出时能承受冲击力的冲击。必须设置必要的脱模斜度为确保制件成型时能顺利脱模，设计时必须在脱模方向设置脱模斜度，其大小与塑料性能零件件的收缩率和几何形状有关，对于工程塑料的结构件来说，般应在保证顺利脱模的前提下，尽量减小脱模斜度。强度和刚度不足可考虑设计加强筋为满足零件的使用所需的强度和刚度单用增加壁厚的办法，往往是不合理的，不仅大幅增加了零件的重量，而且易产生缩孔凹痕等疵病，在零件设计时应考虑设置加强筋，这样能满意量和运动，因此我们希望从膝关节和胯关节的运动中获得能量，而人的大腿处的肌肉比较发达，且人的胯关节运动的幅度要比膝关节的大，从上述的分析中我可以肯定选择胯关节来提供能量是最合理的。其次要研究的内容是以什么方式来得到这部分能量，人在行走过程中胯关节做有规律的来回转动，可以用摆杆机构来解决问题。设计有效的机构来产生足够的动能上步得到的摆杆运动不能直接用在发电机上，要将其进行转化，这就是这步要研究的内容，摆杆运动的转动角度有限不能使发电机有效的转动来产生电能，需要用齿轮将小幅度的转动转化成快速有效的运动。发电机有种，即直流发电机同步交流发电机和异步交流发电机。发电机多采用同步或异步交流发电机，发出的交流电通过整流装置转换成直流电。发电机也是研究的重要内容，由于此装置有体积小，动力小的特点，因此发电机的改进显的很重要。设计合适的动电能转化电路贮能装置对独立运行的发电机是十分重要的。其贮能方式有热能贮能化学能贮存。贮能电路以及转化电路也是要研究的对象，主要是如果将发电机不稳定的电流转化成稳定的电流以供人们使用。胯关节运动能量收集装置需解决的问题如何从人的行走中获得能量，我们希望从膝关节和胯关节的运动中获得能量，要解决的关键问题是选择人体的哪个部位来提供动能。研究的另个关键问题是以什么方式来得到这部分能量，人在行走过程中胯关节做有规律的来回转动，可以用摆杆机构来解决问题。摆杆运动不能直接用在发电机上，要将其进行转化，这就是这步要研究的问题，摆杆运动的转动角度有限不能使发电机有效的转动来产生电能，需要用齿轮将小幅度的转动转化成快速有效的运动。发电机多采用同步或异步交流发电机，发出的交流电通过整流装置转换成直流电。或者直接产生直流电，这里我们选择直接产生直流电，这样可以节约材料简化装置。发电机也是研究的重要问题，由于此装置有体积小，动力小的特点，因此发电机的改进显的很重要。这里对发电