
在2025年中国大学生工程实践与创新能力大赛(简称“工创赛”)的舞台上,“新能源车赛道”始终是瞩目的焦点,它不仅是国家绿色发展战略的微观缩影,更是锤炼未来工程师们将清洁能源与智能控制技术融会贯通的实战沙场。在这里,创新思维与工程实践能力,是衡量成功的唯一标尺。正是在这样的高标准下,一支由西安理工大学机械专业的学生折文宣、郑伟希、闫如玉、郭慧儿四人组成的团队以独辟蹊径的“无电控”太阳能小车,一举拿下了国赛特等奖的殊荣。他们没有依赖常见的电路与程序,而是回归机械本源,仅凭齿轮、凸轮与差速器的精妙配合,精准踏过地图上每一个预定节点。从校赛险象环生到国赛舞台光芒绽放的硬核突围,是长达一年的艰难跋涉,是无数个日夜的结构迭代、电路调试、团队磨合,也是一段从技术焦虑到心态从容的成长蜕变。
走一条“纯粹机械”的路
在众多选题面前,队长折文宣将目光锁定在新能源车赛道,“新能源汽车近几年是国家的重点发展对象,小车正好跟我们机械专业相关。经过两学年理论知识的学习,我们希望通过比赛可以将理论与实践相结合,以便更深地掌握所学的专业知识。”团队设计的小车未采用任何电控系统,完全依靠纯机械传动结构,使其能够按照预设路线运行。同时,通过团队自主设计的充电模块,将太阳能转化为机械能,为小车提供动力。
“无电控,是我们的创新点,但同样凸轮设计也成为了我们的技术壁垒。”小车中最精密的就是凸轮设计,依靠前轮上的摆杆与凸轮机构之间的配合来确定行驶轨迹,凸轮上以毫米计的偏差就会导致路径上以米计的误差,负责设计的是折文宣,他通过UG对凸轮进行设计仿真,确保仿真无误后进入实体调试,经历过数以万计的尝试、多次的凸轮改版,排除场地和小车自身的误差后确定最终版本。
同样,小车的动力来源——充电模块也是重中之重,郑伟希主要负责设计PCB(印制线路板),他谈道:“团队的四个成员都是机械专业的,虽然行驶轨迹不涉及电控,但是要把太阳能转化机械能,这当中的电路知识是必不可少的,这就需要跨学科的知识,例如,给充超级电容充电的PCB板需要我们自己设计、进行焊接。焊接过程中,有些元件的管脚较多,使焊接难度大幅提升,焊接失败会导致太阳能无法正常给充超级电容充电让小车失去动力来源。”
匠心淬火,终迎赛场锋芒
在备赛期间,他们遇到了各式各样的意外。恰逢周五下午,他们正在社团调试小车,但是很不小心把小车的缓启动装置给烧毁了,相对应的门店在周六周天歇业无法买到替代品。对于指导教师赵建峰的鼓励,折文宣印象很深,“那天赵老师在社团安慰我说不要着急,然后我就快马加鞭去各个地方配元器件,回来之后又重新做了一个缓启动装置。因为小车是最初版的,它的稳定性并不好,再加上缓启动装置的烧毁,所以我的压力还是比较大。但是经过赵老师的帮助,最终及时弥补了这个错误。”
学校历年也带领学生参与过工创赛,因此小车的结构在工训中心是有一定基础的。在校赛、省赛和国赛三次比赛中,团队在此基础上对小车进行了多次改版优化,三次比赛都采用了不一样的车,每一次比赛过后他们都会在原先的基础上取其精华、去其糟粕,对小车的结构继续精益求精,争取让误差最小。“到国赛的时候,我们的车跟最开始那一版已经截然不同,从稳定性、轻量化、光电转化效率等各个方面分析我们的小车已经趋于完美,它的误差很小甚至可以忽略不计。”
经历了三百余天的日日夜夜,从结构推倒重来到电路反复调试,从校赛的惊险晋级到省赛的背水一战,他们最终突破重围,站上了国赛的舞台——在大连,与来自全国的200余支顶尖队伍共同角逐最高荣誉。
“国赛跟其他强队同台竞技的气氛还是比较紧张的。”国赛分为初赛和决赛,在初赛现场,他们见到了各个队精心打磨的作品,大家的小车形态各异,有全车3D打印也有全车采用亚克力材质设计,都彰显着不凡的实力,而他们的小车静置其间,呈现出一种独特的美感——小车全车采用轻量化的铝合金制作,小车外壳参考20世纪中期的电力机车设计,通过SolidWorks建模、3D打印技术一体成型,确保了结构的精准与整体的和谐。
“调试时间到,发车倒计时:三 、二、一,发车!”“一点完全覆盖语音播报正确,二点完全覆盖播报正确……十点完全覆盖播报正确。”伴随全程录像和裁判的精准裁决,他们以初赛第四的成绩成功迎来下一阶段的挑战。在主办方准备的场地中他们进行了PCB板设计、凸轮设计以及PCB板的焊接。而在这过程当中,也发生了一些小插曲。在最终调车过程中因为凸轮已经打印完成,修改路线需要他们手动改变凸轮的形状。“但没有一把合适的工具,导致后半段的路径并没有完全地修正过去,虽然是全国第六,但是没有拿到前三甲,我们觉得这还是比较遗憾的。”
他们,即是最终的作品
齿轮的完美契合,方能驱动时代的巨轮。“我觉得团队中每个人都很重要,每个人都是‘定海神针’的一部分,离开任何一个人都是不行的。”这种“缺一不可”的共识,让团队像一根众人共持的“定海神针”——有人稳固基座,有人校准方向,在每一次需要破浪前行的时刻,将力量真正凝聚于一点。比如在这次外壳的设计过程中,其结构需同时规避与摆杆、前叉等多处运动部件的干涉,且后期装配工序较为复杂。面对这些挑战,团队始终凝聚在一起,通过反复研讨、合力实践、共同推敲解决方案。因此,团队中的每一位成员都实际成为了推动创新的“引擎”。无论负责哪一部分,每个成员都在这支队伍中扮演着不可或缺的角色。
“我们团队的氛围,我觉得非常好,对我来说印象比较深的是打比赛,哪有不熬夜,哪有不通宵的。”郭慧儿回忆道。他们团队的凝聚力,在那些不眠之夜里得到了最真实的印证。备战省赛前夕,工训中心彻夜通明:有人专注焊接电路,有人细致修改凸轮,有人调整小车轨迹。所有人如同一部精密机器中的齿轮,虽节奏紧张,却配合有序。直至抵达未央区的赛场,他们仍是社团里最后一批离开的团队。纵使身体疲惫,但无人抱怨,更无人退缩——正是这份共同的坚持,让每一次挑灯夜战,都成为团队最坚实的底色。
每当调试陷入僵局,团队指导教师总能在看似无解处,为他们画下关键的那条辅助线。在结构设计上,小车从校赛基础版到国赛终版的数次迭代,每一处关键处改进——无论是传动系统的重新布局、差速器的引入,还是车身结构的拓扑优化,都得益于赵建峰老师的帮助。而电控实现上,教师李余峰和雷小博给予了他们扎实而细致的帮助。从省赛阶段的元器件选型指导、PCB设计与焊接培训,到国赛前为应对现场命题而组织的训练,老师们始终以严谨而务实的态度,帮助他们铸建起从理论到实践的系统能力。团队建设与精神支撑上,张喜老师如同团队的定心石。在备赛压力最大、士气起伏时及时给予关怀与疏导,让团队始终保持凝聚力与向心力。这段旅程中,老师们不仅传授了他们知识和技能,更以身作则向他们诠释了何为严谨,何为协作,何为坚持。
这段始于课堂、成于赛场的旅程,载誉归来。他们带回的,不仅是一份荣誉,更是一整套将理论转化为实践的工程思维,一份在困境中彼此支撑的团队信念。这份荣誉是对过去深耕细作的肯定,更是未来征途的起点!无论团队成员未来走向何方,这段共同奋斗的岁月,将如那辆纯粹机械的小车一般,始终清晰、笃定地运行在他们四个人的人生轨迹上。