电动风力小汽车

洛阳理工学院科技制作一电动风力小汽车电动风力小汽车自二十一世纪以来，伴随着全球环境的恶化，我们开始开发新型环保节约型能源。随着社会的发展，我们的生活条件日益改善，人们的代步工具----小汽车已走进了千家万户。汽车发展史分为蒸汽机发明前、蒸汽汽车的问世、大量流水生产汽车开始等三个阶段。短短几年时间，汽车已经从一种实验性的发明转变为关联产业最广、工业技术波及效果最大的综合性工业。然而近几年来，很多人都在研发新型能源汽车即：除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。本次科技制作我们以“保护环境，人人有责”的理念制作了电动和风力相结合的电动风力小汽车。我们用电动机提供动力、齿轮传动及风扇为主要构件设计了它的主要结构。然而我们制造的电动风力具有以下几点优势：（1） 能够较好的完成最基本的功能要求，结构灵活。（2） 能够实现合理的传动比的要求，保持机构之间的和谐运作。（3） 能够有效节省电源。（4） 能够有效解决实际问题。（5） 尽量减小机构之间的摩擦，实现功耗降到最小状态。关键词：环保，风力，小汽车电动风力小汽车 错误!未定义书签。摘要 错误!未定义书签。前言 错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z第1章背景概述 2电动风力小汽车研究报告 2第2章设计方案 .4\o"CurrentDocument"2.1提出问题 4\o"CurrentDocument"2.2解决思路 4\o"CurrentDocument"第3章设计计算 5\o"CurrentDocument"3.1车轮传动设计方案选择 5\o"CurrentDocument"3.2扇叶传动设计方案选择 5\o"CurrentDocument"3.3运动简图及传动比计算 6\o"CurrentDocument"3.4模型零件的组成及尺寸 6\o"CurrentDocument"第4章设计创新点 9\o"CurrentDocument"创新要点简述： 9总结 10\o"CurrentDocument"参考文献 12-XX.刖言在如今经济十分发达的二十一世纪，各种资源紧缺问题已成为我国经济发展、居民生活水平提高的制约因素。我们要清楚地认识到这个严重的问题，提倡“节约能源从我做起”于是我们设计了这款在风力辅助下可以更好、更快运动的电动风力小汽车。主要在于，节约资源，减少因路上突然汽车燃料不足和电力不足而产生的突发意外情况。现在国内外都有研究，利用风力带动小汽车的运行，并有很大突破。中国农民发明了小型风力汽车，该农民发明的风力小汽车。在国外很多以环保为理念的风力汽车技术渐趋成熟，已经有很多在路上了，但还没有大范围推广。以国外的风力电动车为例，风力发电装置能够发出的电量可以供车辆行驶的准确距离，与车辆自重会有很大关系。现在车子本身因不太考虑舒适性、安全性等必要性能，这个距离可能会比较长，但今后推向市场，这些就是不得不考虑的内容，而这些参数的变化，就会直接影响到风力电能的实际效用。技术背景已知电动汽车是用市电为汽车的蓄电池充电作为其动力来源，电动汽车作为节能环保产品虽大力推广多年，还是不能成为汽车的主流，原因是现行电动汽车存在以下不足：一是用市电充电挤占本已紧张的市电资源，；二是充电放电过程都会造成能源损耗，让电动汽车节能大打折扣；三是因为现在市电主要靠火力发电供应，若大量的电动汽车用市电充电，势必会加大火电厂发电供应，结果是增加煤、油矿物燃烧等增加二氧化碳的排放，让电动汽车环保性名不副实；四是每次充电时间长，一般要3-10小时才能把蓄电池充满；五是蓄电池容量有限，一次充电行驶里程大都在200公里左右。由于存在这些问题限制了电动汽车的推广使用。就是目前少见的利用装置光伏电池或风力发电机为电动汽车充电的电动汽车，由于所能提供补充电能太小而使成本增加但对解决上述问题没有多大意义。本发明的工作原理是，当电动汽车一次充电后，在正常天气正常行驶情况下，利用太阳能和风能发电为电动汽车补充电能。汽车在行驶中前挡风玻璃的上升气流聚集汇入上风道，尾部气流会产生负压，从两侧风口进入风机气流流速会增大，都能为风力发电机提供强大的风力，可基本解决电动汽车电能补充问题。电动风力小汽车本发明是一种在电力驱动下，风力起辅助驱动的省电、节能、环保的装置，主要解决电动汽车用市电充电再放电浪费电能、充电时间长、续驶里程短、运营成本高、难以推广等问题。能够大量减少充电次数和充电浪费，从而降低运营成本，实现能源循环利用，使电动汽车成为真正意义的环保节能电动汽车。我们受到了中国一位农民唐某的启发，做了这个作品一一电动风力小汽车。该农民发明的风力小汽车通体蓝色，1米高、3米长，车头装着风扇，车尾装着尾翼。小车虽小，却五脏俱全。老唐说，他的工作现在已经处于瓶颈状态，最盼能有汽车设计方面的专家来评点一下他独立设计的“风力发电”驱动模式。“我现在已经向专利申请专利了，他希望它最后可以走向市场。”“这就是风力发电机，只要时速超过40公里，它就可以工作。踩油门的时候，电力输出，车子前进，收油门时，汽车在惯性作用下继续向前，风力发电机就将风力转化成电力，存储到电池里。”他说，一边行驶一边补充电能，续航里程大约可达到200公里左右。“但是这可不是永动机，能发出的电肯定小于行驶中耗费的电，所以出门前一样还要把电池充满。”老唐原本想将车尾两个尾翼上装上太阳能充电板，利用太阳能发电，但目前资金已经基本耗尽，这个思路也只能停留在思路上。图1-1唐某和他的风力车1“在国际上，已经有风力发电汽车上过路了，但是没能真正推广。”一位不愿透露姓名的汽车制造界专家对记者说。他说，唐的探索确实具有一定价值，但是否能申请到专利，即使申请到专利，能不能具有经济价值，“现在还很难判断。”他认为，汽车制造行业已经是一个非常成熟的行业，对于哪些技术能够推广、能 洛阳理工学院科技制作一电动风力小汽车 够获得经济利益，有非常明确的判断。“比如说纯电动车技术，在全世界都在倡导清洁能源的大背景下，现在也才刚刚开始推广，而且还没有完全市场化。一种技术，能否走向市场，不仅仅取决于它是不是独创、具备全新理念，更在于它的经济性和市场推广前景。”图1-2唐某和他的风力车2“风力所发出的每一度电，需要多大、多重的装置来收集风力？行驶100公里需要多少度电，收集对应的风力有没有其他条件？加上维修便捷度、充电是否方便等，都是需要考虑的内容。”2.1提出问题1、 如何控制小车上的齿轮传动速度？2、 2、如何将横向传动转变为纵向传动？3、 如何在风力的辅助下节省电源？4、 有没有可能实现当没有电力提供时，靠风力将车身带动?5、 如何利用汽车产生的尾气？2.2解决思路1、 通过合理设计齿轮传动和带轮传动，使马达产生的转速传到轮胎和风扇时的速度在设计的范围内。2、 马达产生的旋转方向和风扇的方向不一致，合理设计齿轮的传动，产生正确的传动方向。3、 电源供能的时候，带动尾部风扇扇叶转动，产生风力，用作动力，推动小车前进。4、 尽量减轻车身重量，风扇设计合理，最大程度上产生足够的推力。5、 合理安排风扇位置，让尾气打在风扇叶子上，产生动力而不是阻力。第3章设计计算3.1车轮传动设计方案选择根据目前的结构分析和功能分析，车轮传动要求有较大的传动比（需要多级降速）和较远的传动距离，并且有较大的受力功能，允许有限量的传动比滑动但要有较为稳定的平均传动比。其方案形态学矩阵如图所示：表3-1车轮传动方案设计运动要求功能载体1234减速带传动链传动齿轮传动齿轮传动减速带传动链传动蜗杆传动齿轮传动方案一：带传动f带传动方案二：齿轮f齿轮方案一：适用长距离输送且有震动冲击的传动，体积大不紧凑。方案二：齿轮可以较为容易的完成传动比要求，能够满足小空间要求，而且稳定性良好。3.2扇叶传动设计方案选择表3-2扇叶传动设计方案运动要求功能载体12变向蜗杆传动蜗杆传动加速齿轮涡轮蜗杆传动方案一：蜗杆传动f齿轮方案二：蜗杆传动f涡轮蜗杆传动方案一：方案可以转变转向，经过一级减速同样可以有较高的转速，满足螺旋桨的设计要求。方案二：距离不能满足要求同时速度不好达到要求。为满足设计的需求，设计产品的尺寸在使用中必须符合消费者的要求。所设计出的产品不仅实惠，而且更实用。但在设计中应首先考虑产品的设计尺寸，因此也就离不开对产品的设计计算。下面将对产品的尺寸来进行概述：

3.3运动简图及传动比计算图3-1齿轮结构简图Z1=12Z2=46Z3=30Z4=9Z5=20小车传动比113=30^12=2.5

风叶的传动比115=20^12=1.673.4模型零件的组成及尺寸1、马达:图3-2马达 洛阳理工学院科技制作一电动风力小汽车产品名：130马达规格尺寸：20*15*25mm轴长：9mm轴径4mm电压：1-6v重量：14.24g电压；1.5V-6W拓由100«虾图3-3马达结构图各传动齿轮若干产品名称：1卞神齿轮包本包齿轮模数；0-5孔径:L5,2,25,311种精选：9-2A12-2AC2A2A6*3（直径6mm,长度8m）422A3A2A56-2A561A2A3010-2B2410-2B4410-2B认识编码：比如双屋齿轮2610-2B是指外26齿，内10齿，孔径2顿，紧配A表示紧配,比标准孔役小00枷.B表示松配，比标准孑L径大C105计算齿轮直径，（齿数+2）*模数二齿轮直径图3-4齿轮及零件图 洛阳理工学院科技制作一电动风力小汽车3、皮带轮两个、皮带一个图3-5皮带轮及零件图4、螺旋桨一个：螺距h=H/D状态特性（相对进距）X=DV/n（V为飞行速度，n为转速）图3-6图3-6螺旋桨及零件图5、 轮子四个：直径2.5mm孔径：0.4mm6、 电池盒图3-7轮胎电也盒图3-8电池盒第4章设计创新点创新要点简述:此电动风力小汽车为民用型，其结构简单，用汽车的特点，但在原来的基础上也增加许多新的优点。此次所设计的电动风力小汽车相比较以前的有以下优点：1、 结构紧凑密封性好。2、 造价便宜，适合推广使用。3、 有效解决由于供电不足或燃料不足引起的问题。4、 外观精致时尚，符合二十一世纪审美要求。5、 节能环保总而言之，此次设计是结合生活中出现的各类问题来实现的，极大程度的方便了人名的生活，创新的地方也是结合所用产品的不足之处来提出的。任何进步必定是来源于生活的需要，任何的改变必定是人们进步的脚步，任何的创新也必定是人们对生活的更高追求。如今我们面临着严峻的环境问题，污染性气体的大肆排放，树木的大肆砍伐等等，如此多的问题威胁着我们的生活，所以我们应该努力尝试着解决各种各样的问题以改善我们的生活，这样我们才能更加享受美好明天。在科技制作期间，我们在自己的一次次的尝试中确定了小车的各部分的尺寸和传动需求，最终成功的将电池上的电能，带动马达产生动力，然后通过一系列的减速装置，在齿轮的驱动下，一边带动车轮的转动，一边带动扇叶的转动，当风速达到一定条件下，就可以在没有电源的情况下，带动汽车前进。最终达到无需耗电的目的。此设计如果得以深度研究，推广到市场上，一定能为地球资源和环境保护做出很大的贡献。新型的电动风力小汽车在未来的某一天一定会在市场上出现。它不仅不会损害我们赖以生存的家园，而且可以利用自然给予我们的能量将其转化成有效的动力，为我们的生活提供方便，当燃料不足不能提供我们需要的能量时，风扇就可以发挥它的作用，提供能量，方便我们生活。我们相信在未来它一定会受广大消费者的喜欢，并且也会被我们的后代改进的更加实用方便未来的生活。历时一周的科技制作已告一段落，经过我们小组四名同学（包括其他同学的帮助）的不懈努力，认真钻研，以及郭玉波郭老师和孙老师的悉心指导下和热心帮助下本制作已基本完成。这段时间时间里我们发扬团结互助的精神，精心的完成作品，老师们严谨的治学态度和热忱的工作作风令我十分钦佩，他们的指导使我们受益非浅。同时FS408也为我们提供了制作场地。在此对那些帮助过我们的老师及同学深表感谢。通过本次科技制作，使我深刻的认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了我们前一段的学习成果。虽然在这次制作中对于知识的运用和衔接还不够熟练。但是我们将在以后的学习中继续努力、不断完善。这一周的制作对过去所学知识的系统提高和扩展的过程，为今后的学习打下了良好的基础。由于自身知识的欠缺，制作中一定存在很多不足之处，敬请老师批评指正。参考文献孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理.北京：高等教育出版社，2006.5（2012.11重印）.180—183何铭心，