1、機械創新設計競賽（課外）產品設計說明書 （太陽能節能汽車） 學 院 機械工程學院 專業班級 10機械工程及自動化 4班小組成員 黃嘉浩、郝首成、植俊杰、張運達 指導教師 談毅 競賽名稱 3D建模設計大賽 提交日期 2013年 6月 28日 華 南 理 工 大 學 廣 州 學 院任 務 書 茲發給 班學生 機械創新設計競賽（課外）課程任務書，內容如下： 1. 題目： 太陽能節能汽車 2.應完成的項目： （1）市場調研，確定設計方向 （2）確定產品創新設計方案 （3）機構設計及計算 （4）總結產品創新點和市場推廣價值 （5）編寫設計說明書 3.參考資料以及說明：1陶建軍太陽能電池組件的綜合應用2吳

2、琦小型太陽能電動車的開發3史玉茜綠色環保汽車-太陽能汽車4張琪,黃東,鄭宏飛太陽能在汽車上應用的前景與挑戰4.本任務書于 2013年5月10日發出，應于2013 年 06 月 28 日前完成，然后提交給指導教師進行評定。 指導教師（導師組） 簽發 2013年5月10日評語：總評成績：指導教師簽字： 年 月 日目錄摘 要2第一章：緒論31.1：設計背景31.2：設計意義31.3：市場調查及應用前景4第二章：總體設計方案與分析52.1：引言52.2：總體方案設計52.3：工作原理的分析6第三章：結構設計63.1：車架設計63.2：控制系統設計7第四章：創新點和推廣價值74.1：創新點74.2：市場

3、推廣價值83.3：后期展望9參考文獻10摘 要太陽能汽車是一種靠太陽能來驅動的汽車。相比傳統熱機驅動的汽車，太陽能汽車是真正的零排放。正因為其環保的特點，太陽能汽車被諸多國家所提倡，太陽能汽車產業的發展也日益蓬勃。我們團隊希望可以將太陽能轉化為電能在儲電池中存起備用，用來推動汽車的電動機。由于太陽能車不用燃燒化石燃料，所以不會放出有害物。關鍵詞：環保、節能第一章：緒論1.1：設計背景將太陽能動力應用于汽車，將能夠有效降低全球環境污染。燃燒汽油的汽車是城市中一個重要的污染源頭，汽車排放的廢氣包括二氧化硫和氮氧化物都會引致空氣污染，影響我們的健康。現在各國的科學家正致力開發產生較少污染的電動汽車，

4、希望可以取代燃燒汽油的汽車。但目前電力一大部分來自于化石燃料的燃燒，使用電動汽車會增加用電的需求，增加發電廠釋放的污染物。有鑒于此，我們團隊希望可以將太陽能轉化為電能在儲電池中存起備用，用來推動汽車的電動機。由于太陽能車不用燃燒化石燃料，所以不會放出有害物。1.2：設計意義太陽不斷向宇宙空間輻射出巨大的能量，其內部的熱核反應足以維持61010年。從資源角度看，我國擁有豐富的太陽能資源，我國陸地面積接收的太陽能的總量在331010到861010kJm2a之間，其總量相當于24000億噸煤，全國總面積23地區日照時間都超過2000ha。太陽輻射到地球大氣層的能量約3751026w，每秒的輻射量相當

5、于500萬噸煤。即使把地球表面01的太陽能轉為電能，轉化率為5，那么每年發電量也可達561012kWh，相當于目前全世界能耗的40倍。可見，在所有新興的能源中，太陽能具有十分高的利用價值。所以說，從未來世界的汽車發展來看，把太陽能運用到汽車上具有十分廣闊的前景，太陽能汽車將成為未來汽車行業的發展潮流。1.3：市場調查及應用前景太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，即可免費使用也無需運輸、無需包裝，沒有安全隱患，更無毒副作用，對環境沒有任何污染，所有利用好太陽能是一個非常重要的戰略措施，光熱、光電、光化學是最直接利用太陽能的有效途徑，怎樣最大限度地利用好太陽能是擺在科學界最有價值的課題。以太陽能

6、作為驅動能源的專利產品中,太陽能所占的能源比例份額太少。國內有把太陽能用于電動自行車,也有用于微型車的例子,但太陽能所能提供的能量只占到所需驅動能量的30%以下。太陽能汽車作為新的事物正在不斷的貼近人們的生活,雖然它的發展仍存在著很多技術上的挑戰，但不可否認的是在不可再生能源日益匱乏的今天，太陽能汽車是未來新能源應用的佼佼者。相信在不久的將來，太陽能定會在汽車上逐漸應用普及，利用太陽能驅動汽車完全可行,太陽能汽車可以應用于高爾夫球場,露天游樂場觀光車,大型野外動物園觀光車,園林草坪修剪服務車。在全球倡導節能環保的時代，太陽能的廣泛應用不僅能為人們生活帶來便利，也會給我們賴以生存的地球帶來和諧的

7、發展。第二章：總體設計方案與分析2.1：引言通過分析現有普通汽車和概念型太陽能汽車的特點，我們設計了一種新型太陽能汽車以及其相關制造方法，同時經過一系列計算與實驗，按照設計方法制作出該新型太陽能汽車。2.2：總體方案設計本車在技術上與現有普通汽車相比，采用的是太陽能轉換成電能進行驅動，具有高效的節能減排特點，不僅減少了現有化石燃料的消耗，同時也減少了有害氣體和二氧化碳的排放。本車和現有的太陽能汽車相比，由于采用了環氧樹脂作車身和鋼架結構車架，使本車比普通太能汽車更為輕便高效，同時還極大程度下低了本車的生產成本，相比于普通太陽能十多萬的成本，本車成本僅不足三萬，具有很好的經濟優勢。考慮到節能減排

8、的需求，本車采用綠色太陽能，大輻度降低了化石能源的消耗，同時本車的生產過程所使用的材料絕大部分都可以回收再利用，不會造成環境污染，具有高效的節能減排性能。2.3：工作原理的分析驅動電路充電電池穩壓電路太陽能電池板第三章：結構設計3.1：車架設計太陽能汽車中，車架使用以將發動機、底盤和車身中各主要總成連成一個整體。在進行太陽能電動車車架設計時，必須使其滿足以下的基本要求:（1）具有足夠的強度，保證太陽能電動車在任何工況下，車架的主要零部件不因受力而破壞。（2）具有足夠的抗彎剛度，以免車架上的總成因變形過大而早期損壞。（3）車架要有合適的扭轉剛度。（4）車架重量要輕，主要考慮到太陽能的功率有限，又

9、要保證一定速度，所以車架重量應盡可能輕。3.2：控制系統設計控制部分總體上分為能量控制、動力控制、儀表顯示三個部分。(1)能量控制：包括太陽能能量轉化，MPPT（最大功率追蹤），蓄電池能量儲存和釋放。(2)動力部分：整車的動力驅動，速度控制、倒車、剎車等基本控制功能。(3)儀表部分：包括太陽能電池板工作電壓電流，蓄電池充放電電流和電壓，功率追蹤以及系統當前工作狀態，行駛速度等。第四章：創新點和推廣價值4.1：創新點1采用了清潔能源太陽能作為能量來源，對環境無污染。2 車身設計時充分考慮到太陽能汽車的運行效率問題，車身結構緊湊，重量輕，行車時受空氣阻力與地面阻力較小，極大限度地提高了太陽能汽車的

10、運行效率。3車身制造過程所用材料輕，強度高，制造過程中產生污染的小，且耗時短無需使用大型機床設備。4采用不銹鋼方鋼管焊接的車架，不僅滿足了車架強度、剛度等方面的力學性能要求，而且大幅度減輕了車架重量和成本。5采用了立式桁架結構（目前基本沒有），在滿足了各方面要求的同時，還制作簡單，同時方便了其他總成的布置與車身的結合，為駕駛員騰出了足夠的空間。4.2：市場推廣價值我們的太陽能汽車正是使用太陽能電池把光能轉化成電能，用來推動汽車電動機的汽車。因為不用燃油，太陽能汽車將不會排放污染大氣的有害氣體；沒有內燃機，無需電子點火，只需踩踏加速踏板便可啟動，利用控制器使車速變化，不需換擋、踩離合器，簡化了汽

11、車的駕駛，并且在行駛時聽不到汽車的轟鳴聲。不僅如此，它還有低消耗、高效用能的特點。一輛太陽能汽車只需采用3-4平方米的太陽電池組件便可行駛起來。傳統的燃油汽車在能量轉換過程中要遵守卡諾循環的規律來作功，熱效率比較低，只有1/3左右的能量消耗在推動車輛前進上，其余2/3左右的能量損失在發動機和驅動鏈上。與傳統燃油汽車相比，太陽能汽車的熱量轉換不受卡諾循環規律的限制，90%的能量都能用于推動車輛前進。而且，在都市行車中，為了等候交通信號燈，必須不斷的停車和啟動，如果駕駛的是傳統的燃油汽車，不僅造成大量的能源浪費，還加重了空氣污染。而太陽能汽車，減速停車時，可以不讓電動機空轉，大大提高了能源使用效率和減少了空氣污染。并且它還有結構簡單的優點，在其壽命周期內除了定期更換蓄電池以外，基本上不需日常保養，省去了傳統汽車必須經常更換機油，添加冷卻水等定期保養的煩惱。3.3：后期展望在可持續發展的道路上，具備無污染、無噪音、耗能少、效率高、易于駕駛、結構簡單等優越性的環保太陽能汽車引起了人們的極大興趣。在世界能源日趨枯竭，環境問題不斷惡化的今天，太陽能汽車產業必將得到迅猛發展。我相信，隨著人