上大學(xué)已經(jīng)三年了,，還沒參加過全國性的比賽,，這次學(xué)校號召大家參加全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽,，我拉了幾個同學(xué)一起報名參加了，大家討論了幾次決定選第一道題作為參賽項目,，題目如下：         

命題1：以重力勢能驅(qū)動的具有方向控制功能的自行小車

 

1．功能設(shè)計要求

給定一重力勢能,，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置,。該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔1米,，放置一個直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒）,。以小車前行距離的遠近,、以及避開障礙的多少來綜合評定成績。

給定重力勢能為5焦耳（取g=10m/s2）,，競賽時統(tǒng)一用質(zhì)量為1Kg的重塊（￠50×65 mm,，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差500±2mm,，重塊落下后,，須被小車承載并同小車一起運動，不允許掉落（見圖1和圖2）,。

要求小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得,，不可使用任何其他的能量形式。

小車要求采用三輪結(jié)構(gòu)（1個轉(zhuǎn)向輪,，2個驅(qū)動輪）,，具體結(jié)構(gòu)造型以及材料選用均由參賽者自主設(shè)計完成。要求滿足：①小車上面要裝載一件外形尺寸為￠60×20 mm的實心圓柱型鋼制質(zhì)量塊作為載荷,，其質(zhì)量應(yīng)不小于750克,；在小車行走過程中，載荷不允許掉落,。②轉(zhuǎn)向輪最大外徑應(yīng)不小于￠30mm,。

參賽者需要提交關(guān)于作品的設(shè)計說明書和工程管理方案、加工工藝方案及成本分析方案報告,。

要求參賽者在自制的載荷質(zhì)量塊上自主設(shè)計并加工出反映本屆競賽主題的徽標(biāo),。參賽隊參賽時同時提交徽標(biāo)設(shè)計說明（篇幅限制為A4紙一張，文字部分的字數(shù)不超過300字,，內(nèi)容包括創(chuàng)意,、材料、制作說明）,，作為評分點之一,。

2．本校制作：以參賽小組為單位，每組不多于3人,。按照預(yù)賽階段的要求,，在各自所在的學(xué)校內(nèi)，自主設(shè)計相關(guān)結(jié)構(gòu),，圖片和動畫,。通過學(xué)校選拔比賽，決定1-2項參加省級分區(qū)賽的項目,，并制作出全部零件,。

3．省分區(qū)賽內(nèi)容：加載符合本命題規(guī)定的比賽載荷質(zhì)量塊，在硬質(zhì)水平地面（例如光滑的水泥地面,、水磨石地面或室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)球賽地板等）的指定賽道上進行比賽,，小車需按規(guī)定繞過各個障礙,。行走繞過的障礙越多，得分越高,。每個參賽項目只能出一輛小車參加比賽,，每車有二次機會，取二次成績中最高分作為最終得分,。

轉(zhuǎn)向輪的制作采用根據(jù)原設(shè)計圖紙和工藝要求,，可以選擇經(jīng)計算機三維造型后，使用快速成型機制作,、或者采用其他加工方法制造,，應(yīng)提供全部加工過程視頻（10分鐘內(nèi)）。以快速成型制作的將適當(dāng)加分,。

4．省分區(qū)賽成績：以小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計特色,、徽標(biāo)設(shè)計、自動行走比賽時的前行距離,、提交的報告以及現(xiàn)場問辨情況,，根據(jù)加權(quán)公式計算得出最終比賽得分（具體平分標(biāo)準(zhǔn)待評委會討論后在相關(guān)網(wǎng)站上公布）。

 

 

 

圖1：小車示意圖

 

 

 

圖2：小車在重力勢能作用下自動行走示意圖

     關(guān)于如何讓小車轉(zhuǎn)向,，我們已經(jīng)商討出了一套方案,，但是就如何讓重力勢能轉(zhuǎn)換成動能最多，目前只有兩個方法,，一個是讓重力勢能先轉(zhuǎn)化為發(fā)條的彈性是能,，再轉(zhuǎn)化為小車的動能，另個是直接用皮條或者細繩讓重物下降帶動與車輪軸轉(zhuǎn)動直接轉(zhuǎn)化為車的動能,，實在不知道哪個效率最高,，不知道各位前輩能否提點意見或者有何更好的方案，晚輩感激不盡,！案,，