【正文】 rm the overall grasp the design task and purpose, under the condition of considering material, processing technology, the influence factors of manufacturing cost, Through analyzing the function of the car a clear open design ideas. In order to facilitate the design of the whole structure of carbonfree car, I put the car in the whole system is divided into six modules: driving mechanism, transmission mechanism and steering mechanism, travel mechanism, finetuning agencies, car body. Then carries on the modular design, using the theory of Triz divergent thinking way for each module is analyzed, and put forward a variety of solutions, through prehensive analysis and contrast the advantages and disadvantages of various options to choose the optimal bination. The overall plan is as follows: Drive: the cone shaft Transmission mechanism: singlestage cylindrical spur gear Steering mechanism: sine mechanism + rocker Walking mechanism: single wheel drive Finetuning mechanism: chute type Body: triangle In order to make the car more stable, in the process of driving forward farther, adopt the method of simulation optimization design for the car to optimize the overall size, the use of Pro/e simulation software to simulate carbonfree car in natural gravity and the external force 第 5 頁 共 64 頁 (rolling friction resistance on the ground, the internal connection of friction, the car on the ground to be able to run the longest path, and analyzes the key factors influencing the performance of car movement, and then optimize the better structure scheme, and then improve it, make the car running path is more stable, better linearity. Key words: carbonfree car。 Green energy。 Parametric design。 The simulation optimization technique 第 6 頁 共 64 頁 設(shè)計背景和研究意義 設(shè)計背景 能源枯竭是目前世界各國面臨的嚴峻問題之一 ， 這也成為制約部分地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的首要因素 。在發(fā)達國家，交通運輸能量消耗占世界能量消耗總額的 1/4～ 1/3,屬于資源消耗型和能源占用型行業(yè)，而我國雖說地大物博，可是可以利用的資源日益急缺，交通運輸業(yè)已經(jīng)成為我國能源消耗增長最快的行業(yè)之一，這些導(dǎo)致有些能源正面臨著枯竭，因此節(jié)能降耗已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展社會的基本要求。 根據(jù)資料報道：我國各類交通運輸工具，輕型汽車、重型柴油車、摩托車乃至游艇、飛機相對發(fā)達國家的排放標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠，大部分屬于高能耗，高排放的機器。針對這一嚴峻形勢，我國探索新能源交通工具刻不容緩。同時，由于我國人口眾多，能源人均量相對匱乏，針對目前形勢的需要，我國正努力往資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會主義道路前進。堅持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想。 研究意義 無碳小車的設(shè)計最主要的目的在于樹立人們的低碳理念，把低污染、低能耗、低排放作為現(xiàn)實生活的標(biāo)準(zhǔn)。無碳小車的設(shè)計與制作，重在把無碳的行為深入人心，真正做到節(jié)能減排的目的只有在我們的科技創(chuàng)新達到一定的應(yīng)用水平，并在綠色能源不斷突破，這樣我們才會走向可持續(xù)發(fā)展的軌道上。此次無碳小車的設(shè)計制造意義在把綠色能源的應(yīng)用層面推向更深一層。而能夠?qū)崿F(xiàn)綠色無碳有多種方式可實現(xiàn)，比如：太陽能應(yīng)用、重力勢能的應(yīng)用、彈力勢能的應(yīng)用、風(fēng)能的應(yīng)用、海洋勢能的應(yīng)用等等。 太陽能的應(yīng)用實例 鑒于世界范圍內(nèi)的能源問題和環(huán)境問題 ， 現(xiàn)在 全球世界各國都在實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想 ， 太陽能是一種無污染、取之不盡 ,用之不竭的清潔能源 ,太陽能的開發(fā)與利用毫無置疑將被推上一個新的高度 。 太陽能源技術(shù)的成熟 ,太陽能的開發(fā)和利用逐步融入人們的生產(chǎn)和生活中。討論太陽能利用技術(shù)及其發(fā)展趨勢 ,對太陽能利用的理論研究和實踐研究的太陽能利用率具有重要的意義 。 太陽能的廣泛應(yīng)用可以解決我國資源緊缺 的情況，從深層角度去看，太陽能開發(fā)利用使我國逐步向社會主義生態(tài)文明新時代靠攏，加快中國能源可持續(xù)發(fā)展道路步伐。下面大致列舉太陽能應(yīng)用層面上比較成熟的技術(shù)： 第 7 頁 共 64 頁 1. 太陽能熱水器的應(yīng)用 太陽能光熱轉(zhuǎn)換是太陽能利用中最常見的基本形式之一，將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能是太陽能熱利用的本質(zhì)。 光 — 熱轉(zhuǎn)換的原理就是通過太陽加熱水箱中的水，然后利用儲熱水箱把熱水儲存以備使用。 太陽能熱水器也稱為太陽能熱水系統(tǒng) ， 實現(xiàn)熱水器功能的兩個關(guān)鍵技術(shù)在于 “ 集熱器 ” 和 “ 儲熱水箱 ”。太陽能集熱器主要包括“聚光集熱器”和“平板集熱器”，“平板集熱器”是一種不聚合太陽光線的集熱器，它采集太陽輻射的面積和吸收太陽輻射的面積相等，由于“平板集熱器”提供的溫度一般比較低，所以限制其使用的范圍，針對這一現(xiàn)象，要使太陽能提供更高的溫度條件 ，我們又新開發(fā)出另一種集熱器：聚光式集熱器。這種集熱器可以將太陽能聚集在比較小的吸熱面上，而且散熱損失少，吸收效率極高，用這類型集熱器做成的太陽能熱水器，即使在陽光不充足的情況下也能集熱，這就解決天氣方面的問題。 2. 太陽能空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用 太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)主要由三大系統(tǒng)組成：太陽能集熱器、熱驅(qū)動制冷裝置、輔助熱源。它的工作方式主要有兩種形式：首先實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的功能，再利用電力驅(qū)動制冷系統(tǒng)工作，這種工作方式原理比較簡單、易于實現(xiàn)，而且成本高。 其次 直接利用集熱器采集到熱能進行驅(qū)動制冷，雖然中間的電力驅(qū)動流程， 但是這種制冷技術(shù)要求高，不過利大于弊，此技術(shù)成為低，無噪音和污染。 3. 太陽能電池的應(yīng)用 隨著光伏技術(shù)的發(fā)展 ， 近期將以高吸收效率的硅電池為主 ， 然后逐漸過渡到薄膜太陽能電池的發(fā)展 。相對之前的太陽能電池，薄膜太陽能電池具有材料獲取資源豐富，且成本低等特點，隨著研發(fā)力量加大投入，薄膜電池將會有重大的突破，從而促使光電池得到極大的改善。 重力勢能的應(yīng)用實例 對于勢能的利用，從古代一直延至今日。在中國淵源流傳的文化中，有許多關(guān)于“勢能”的言論，這些與現(xiàn)代咱們所認知的“位能”在一定程度上是相同的。而且“勢能”的概念在中國文化領(lǐng)域中已經(jīng)存在上千年，在日常生活上發(fā)揮著舉足輕重的作用。但是由于古代人們的技術(shù)水平的局限性，勢能的利用范圍受到了限制。步入現(xiàn)代文明，科技發(fā)展快速，對于勢能的研究也取到了很大的成果，使得勢能的應(yīng)用逐漸走入我們的日常生活，給我們生活提供方便的同時也凈化了環(huán)境。下面就來大致介紹勢能的應(yīng)用實 第 8 頁 共 64 頁 例： 1. 重力電燈的發(fā)明 英國人克雷 毛爾頓 發(fā)明制造重力電燈 ，重力燈是 利用重力勢能作為能源的環(huán)保燈 。它的工作原理是通過懸掛著重物儲蓄重力勢能并產(chǎn)生動力源 。重力燈下端配備有一個繩子，使用者只需把懸掛在繩子末端的重物提至頂端，這款環(huán)保燈就能夠把重物向下滑落的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能。這種重力電燈只有在有星球萬有引力的地方方才可以使用，并能持續(xù)照明大約 30 分鐘左右。 這類型重力燈目前非常適用于 偏遠山區(qū)貧困村莊。 2. 非自然重力勢能發(fā)電 咱們中國的三峽水利發(fā)電站便是利用大壩將水蓄起來 ， 然后在大壩處飛瀉而下 ， 帶動發(fā)電機 。 雖然經(jīng)過一系列的復(fù)雜轉(zhuǎn)換 ， 但是其電能的根本來源是水的重力勢能 。 3. 利用 重力勢能為自動扶梯節(jié)約電能 自動扶梯 的上行和下行是獨立運行的，這樣在下行的過程中重力勢能就完全浪費了，而且還要能量來控制下行的勢能。這樣就更加大了用電量。為了節(jié)約電，將原來提供下行的電機去掉，通過聯(lián)軸器和換向器將上行和下行扶梯連接在一起，變成有同一電機驅(qū)動的系統(tǒng)。這樣就大大減少了電機的輸出功率，從而達到了省電的目的，同時還可以減少電機的維護費用。自動扶梯的安全性能也沒用發(fā)生變化。利用重力勢能使自動扶梯節(jié)電的方式，既節(jié)約了能源，緩解能源不足的壓力，而且?guī)砹撕芎玫慕?jīng)濟效益。 4. 重力勢能在水循環(huán)系統(tǒng)的使用 如下圖為重力勢能在水循環(huán)系統(tǒng)的工作原理圖 ： 第 9 頁 共 64 頁 圖 11 水循環(huán)系統(tǒng)原理圖 設(shè)計循環(huán)水系統(tǒng)的大概流程 :根據(jù) 用水設(shè)備全部開啟時，即滿負荷狀態(tài)的用水量，管道阻力，水的流量及揚程等實際條件來選擇水泵?？墒菍嶋H工作的環(huán)境中，大多數(shù)用水設(shè)備在同一時間開啟的可能性比較小，即使同時開啟，也不是滿負荷的狀態(tài)，因此就會造成電動機輸出更多無用功，能源利用率低，即能源的浪費。針對這類能源浪費的現(xiàn)象，我們采取巧妙的措施，在循環(huán)水系統(tǒng)中引入“重力勢能轉(zhuǎn)換節(jié)約電能裝置”，減少了不必要能源浪費。重力勢能轉(zhuǎn)換節(jié)約能源裝置實現(xiàn)的功能是 :將循環(huán)水系統(tǒng)由房頂?shù)睦鋮s塔到水泵進口的高度形成的重力勢能轉(zhuǎn)化為水的動能，