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1、第 1章 绪 论1.1选题的背景1.1.1电力短缺中国已成为继美国之后的世界第二大电力消费大国，电力对经济发展的制约作用开始显现，且差距呈越来越大之势。我们经常听到夏季全国闹电荒，去年南方大雪导致南方大面积停电，一些城市沦为死城，今年5月12日的8.0级强烈地震又使电力系统瘫痪。电力行业整体不适应社会进步的问题越发显露。多年的电荒已经使一部分人产生恐慌。面对灾害，医院、通信等重要部门由于缺电导致不能展开抢救工作。电力的健康发展直接关系到国家的能源安全、整体竞争能力的提高、人民群众的切身利益、环境保护和可持续发展等问题，它应该受到全社会的关注。1.1.2太阳能的开发和利用21世纪是世界能源结构发
2、生巨大变革的世纪。由于传统能源（如煤、石油、天燃气等）的供给已出现严重短缺局面，人类开始将目光转向可再生能源的发展。大规模地开发利用可再生洁净能源，以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的多样的能源结构代替以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构已成为人们关住的焦点。其中，可再生能源主要有以下几个方面：（1）太阳能：据天文物理学家的计算表明，太阳系还能存在45亿年，太阳每年辐射到地球的总能量相当于人类能源消耗的1.2万倍；（2）氢能源：利用自然界大量存在的水，由电解水产生氢，或者由太阳能光催化水分解氢；（3）风力发电、小水电与潮汐发电：可提供可观的电力；（4）生物能：包括城市垃圾的转化、人类
3、粪便的转化等，这些能源原本是人类的废弃物所转化过来的，只要有人类的存在，就会有生物能，所以这种能源也可以说是用之不竭的；（5）核能：与传统能源的发电厂相比，核能的利用率较高，对环境的污染小，并且使用核燃料的成本远远低于传统燃料的成本，而核燃料所释放出来的能量却远远高于传统能源所释放出来的能量。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特别是近几十年来，随着科学技术的不断进步，太阳能及其相关行业成为世界发展最快的行业之一。因为它具有以下的特点：（1）数量巨大：每年到达地球表面能供人类利用的太阳辐射相当于一颗原子弹爆炸时所发出的能量；（2）时间长久，用之不
4、竭：太阳按目前功率辐射能量其时间约可持续100亿年；（3）普照大地，取之不尽：不需要开采和运输；（4）清洁无污染：无任何物质的排放，既不会留下污染物，也不会向大气中排放废气。太阳能的开发利用主要有光热利用、光伏利用、光化学利用等三种形式。光热利用是将太阳能转换为热能储存起来，其中太阳能热水器是光热利用最成功的领域，有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀茵技术等，有些技术尤其在我国的北方和西部应用较广，成效显著。以太阳能电池技术为核心，太阳能光伏利用成为太阳能开发利用中最重要的应用领域，利用太阳能发电，具有明显的优点：（1）结构简单，体积小且轻：能独立供电的太阳能电池组件
5、和方阵结构都比较简单，输出4550W的晶体硅太阳能电池组件，体积约为450mm750mm45mm，质量为7kg；（2）容易安装运输，建设周期短：只要将太阳能电池支撑并面向太阳即可发电，宜于制成小功率移动电源；（3）维护简单，使用方便：如遇风雨天，只需检查太阳电池表面是否被站污、接线是否可靠、蓄电池电压是否正常即可；（4）清洁、安全、无噪声：光伏发电本身不向外界排放废物，没有机械噪声，是一种理想的能源；（5）可靠性高，寿命长，并且应用范围广：晶体硅太阳能电池的寿命可以长达2035年，在光伏系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命可以达到10多年。太阳能几乎无处不在，太阳能电池在中国大部分范围
6、内都能作为独立的电源。1.2选题的目的和意义野外或断电时的供电问题，会对某些工作产生不利影响，多功能供电车可集成多种发电功能，包括太阳能光伏发电、内燃机发电，可以解决某些偏远地区或野外对电力的需求，以及停电时对电力的紧急需求问题，亦可以在平时将太阳能转变为电能，存储在大型蓄电池中，供需要时使用。1.3供电车的现状和发展趋势中国供电车车企业从20世纪70年代起步，至今已有30多年的历史。到目前为止，生产企业已由当时的4、5家发展到100余家。行业几个骨干企业通过近几年的技术改造，其生产规模不断扩大，都形成了各具特色的产品系列，企业的各项主要经济指标逐步上升，经济效益也逐年提高，但还不能满足国内市
7、场的需要。根据协会对会员单位初步统计，2006年中国供电车的产量为942台，出口67台; 2007年为1042台，出口84台。虽然这些年国内供电车产业发展很快，但企业发展很不平衡，企业之间出现了较大的差距。国内供电车设计制造发展现状主要表现在：发电功率的不断增加。在北京，发电量为1000W的供电车已经投入市场。但国内所生产的的供电车基本上发电方式单一，仅仅以柴油发电机或汽油发电机发电。国外供电车产业发展迅速，技术水平不断提高。工业发达国家一般都有专门的跨国公司和集团主营和兼营，如美国GROVE（格鲁夫）公司和GENIE（吉尼）公司，英国COLES公司和SI-MON（西蒙）公司，意大利RICO（
8、利高）公司，芬兰BRONTO（波浪涛）公司、日本的多田野和爱知株式会社等。有些企业注重环保，生产的供电车以天然气为燃料发电，或者利用太阳能、风能等渠道发电。随着太阳能、风能发电技术的成熟，必将出现多功能供电车。中国电力短缺问题依然严重，使得供电车的设计制造被多家专用车厂家提上日程。随着自卸车、消防车等其它专用车的市场饱和，人们必将把目光投向供电车这个新型专用车的设计与制造。1.4太阳能光伏发电的广阔前景1.4.1国外光伏发电的发展太阳能光伏发电自20世纪80年代以来持续高速发展，每年以30%40%的速度递增。光伏发电技术的应用在当今世界，特别是在非洲、南美、澳洲及亚洲等各国，普遍受到重视。尽管
9、利用太阳能光伏发电具有许多优点，但是其发电的价格比常规电力价格高出许多，在电力市场上无法与常规能源进行竞争。20世纪90年代以前，太阳能光伏发电主要应用在边远的农村、无电地区以及远距离通讯、光伏水泵等产业领域。为了鼓励太阳能的开发和利用，各国政府分别积极制定各种优惠政策来推动太阳能光伏发电的发展。其中，以美日德等西方发达国家为主。从世界范围来讲，光伏发电己经完成了初期开发和规模应用发展，其应用范围几乎遍及所有的用电领域，并且光伏集中发电、光伏建筑等发展迅速，已逐渐成为市场主力。1.4.2我国光伏发电的发展我国的太阳能光伏发电系统起步较晚，但是发展速度很快。我国的光伏电池技术是从60年代发展空间
10、用太阳能电池开发起步的，地面用光伏电池的生产是从70年代初开始，主要的低成本技术以及生产能力则在80年代中期建立起来。80年代中期，我国光伏产业初步形成。经过十年的努力，我国光伏发电技术有了很大的发展，光伏电池转换效率不断提高。至90年代初中期，我国光伏产业已处于稳定发展时期，生产量逐年稳步增加。“九五”期间，国家科委开始将太阳能屋顶系统列入国家科技攻关计划，企业界率先在深圳和北京分别建成了17千瓦和7千瓦的光伏发电屋顶系统。1999年，我国光伏电池的主要产品是单晶硅电池和非晶硅电池，多晶硅电池只限于实验室和中试产品，但在2000年之后，多晶硅产品逐步走出实验室，开始形成规模生产，与发达国家相
11、比，技术差距不断减小。为了推动光伏技术及其产业发展，2003年10月，国家发展改革委员会、科技部制定出未来五年太阳能资源开发计划，发改委“光明工程”将筹资100亿用于推进太阳能光伏发电技术的应用，计划到2005年全国光伏发电系统总装机容量达到300兆瓦。至2003年底，我国光伏产业总的生产能力达到38兆瓦，太阳能电池组件的实际生产量达到13兆瓦。在市场方面，截至2003年底我国光伏系统累计装机容量达到45兆瓦。2004年，我国在深圳建成了亚洲最大并网太阳能光伏电站，电站总容量达1兆瓦，年发电能力约为100万千瓦时；2008年北京奥运会，国家计划将太阳能光伏发电融入奥运建筑中，各奥运建筑将大范围
12、采用太阳能等绿色能源利用技术，绿色能源的应用正是绿色奥运的具体体现；2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过的中华人民共和国可再生能源法自2006年1月1日起正式施行，国家鼓励可再生能源利用。我国光伏产业在满足国内市场需要和提高边远无电地区人民的生活水平及特殊工业应用中发挥了重要作用。1.5本文主要研究的内容本设计的目标是设计一种多功能供电车，其性能参数与所选底盘车接近。设计过程安排如下：（1）二类底盘的选择；（2）太阳能光伏发电；（3）太阳能电池举升机构的选择与设计计算； （4）柴油机发电机组的选择；（5）车厢中的各类装置的布置。第2章 二类底盘的选择2.1总体主
13、要参数的确定2.1.1尺寸参数的确定供电车车都是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同，保证性能参数与原车基本保持不变。只有整车的高度由于举升机构高于车头的顶部，所以整车的高度会有所增加。2.1.2整车整备质量整车整备质量是指专用汽车带有全部工作装置及底盘所有的附属设备，加满油和水，但未载人和载货时整车质量。参考同类供电车的整车整备质量m0，在此基础上在增加工作装置的质量，便可估算供电车的整车整备质量m0。供电车的整车整备质量约为：kg2.1.3总质量 所谓总质量是指专用汽车整备齐全，满载（规定值）货物及乘员时的质量。总质量计算公式为：kg式中mp乘员质量（kg
14、），按每人65 kg计。2.2底盘的选择根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。因此，专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏，通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。二类底盘是在整车基础上去掉货厢，三类底盘是从整车上去掉驾驶室与货厢，四类底盘是在三类底盘的上去掉车架总成剩下的散件。汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用
15、汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，目前，几乎80%以上的专用车辆采用二类底盘进行改装设计。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计。在汽车底盘选型方面，一般应满足下述要求：（1）适用性对于专用改装车底盘应适用于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进 行改装造型设计。（2）可靠性所选用汽车底盘要求工作可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命。且同一车型各总成零部件的寿命应趋于平衡。（3）先进性应使用整车在动力性、经济性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平的汽车底盘。而且在专用性能上要满足国家
16、或行业标准的要求。（4）方便性所选用的底盘要求便于安装、检查保养和维修，处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。在选用底盘时，除了上述因素外，还有以下两个和重要的方面，一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本中很大的部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场，企业能否增加效益问题。二是汽车底盘供货要有来源，所选用的底盘在市场上必须具有一定的保有量。考虑到要求供电车能在高原等野外恶劣的环境正常工作，所以选择军用底盘比较合适。东风、解放以及红岩等品牌中，东风公司的军用底盘市场中占有率较大，评价较高。东风汽车公司3.5吨级66越野汽车分为长头驾驶室和平头驾驶室两大系列。长头驾驶室系列主要车型有EQ2100E(EQ245)、EQ2100E6D
