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温差驱动,匠心筑梦 ——访2025年中国大学生工程实践与创新能力大赛国家特等奖获奖团队
2026-03-31 22:29 学生记者 郭慧儿、闫如玉 

从左向右郭锦洁,雷思杰,杨嘉林,贾锌洲

2025年中国大学生工程实践与创新能力大赛(简称“工创赛”)落下帷幕,在“温差电动车”赛项上,我校一支由郭锦洁、雷思杰、贾锌洲、杨嘉林组成的团队,凭借扎实的技术积累和稳定的临场发挥,从众多高校队伍中脱颖而出,荣获国家特等奖。

在整个备赛过程中,大家分工明确却又彼此支持:郭锦洁负责整体协调与凸轮设计,雷思杰主攻电路,贾锌洲负责MATLAB仿真与发车,杨嘉林则承担后勤保障。他们的故事,不仅是一次竞赛的胜利,更是一段关于坚持、协作与成长的旅程。

技术突围:在精度与能量之间寻找平衡

谈及参赛动机,队长郭锦洁坦言:“一方面是老师推荐,另一方面我们也想多参加一些比赛,丰富自己的经历。”在选择“温差电动车”赛项时,他们并非盲目跟风,而是因为学校在这个方面有一定研究基础。雷思杰回忆:“当时老师建议我们考虑这个赛道,是因为社团在这个方面有一些经验。这对我们来说既有挑战也有支撑,于是就定了下来。”

这个决定看似简单,却为后续一年的奋战埋下了伏笔。此时的他们还不知道,这个选择将带着他们走多远。

温差电动车的核心在于将热能高效转化为电能,并驱动小车精准完成预定路线的行驶。它不依靠电池充电,也不用燃油,而是以乙醇燃烧作为能量源——酒精点燃后加热温差片的一侧,另一侧通过散热保持低温,两面形成温差,从而形成电压。雷思杰负责电控部分,他需要在有限空间内合理布局电源模块,计算能耗,确保小车稳定运行。“发电不能只看能不能发出来,还要看时效性和效率,”他说,“现场场地、冰块融化速度、车的状态,都会影响充电效果。”

为了解决散热问题,团队放弃了传统的风冷,改用水冷系统,通过铝盒加冰块实现更大温差。这一创新不仅提升了能量利用效率,也让小车在比赛中表现更加稳定。发出的电能驱动电机转动,再通过纯机械结构完成转向,沿着长征路线的标志点精准打卡。

在传动系统方面,最初他们采用皮带传动,但因车身重、摩擦力不足,容易出现打滑现象。因此经过多次试验后,团队最终决定引入差速器,这是他们此前从未尝试过的领域。郭锦洁介绍到,差速器能根据两侧车轮阻力差异自动分配转速,使转弯更稳定,成为小车精准走线的关键。“这对我们来说是一个全新领域的探索,从零开始学习、设计、调试,最后成功应用在小车上。”

凸轮则是小车的“大脑”,直接决定行驶轨迹的准确度。它的工作原理是:通过凸轮的旋转来推动摆杆摆动,摆杆再带动前轮偏转实现转向。郭锦洁和贾锌洲主要负责凸轮的设计与调试,他们使用SolidWorks进行运动仿真,结合MATLAB作为备用方案,反复调试,力求在短时间内设计出能精准完成长征路线的凸轮。“凸轮的设计不能只看理论,更要靠经验和手感,”郭锦洁说,“哪怕只有0.5毫米的偏差,都会影响整车的轨迹。”正是对这种细节的执着,让团队在国赛中即使面对突发情况,也能迅速调整,完成精准发车。

从省赛到国赛:在压力中成长

比赛历时一年,团队从校赛一步步走到省赛,最终站上国赛的舞台。回顾这段经历,雷思杰觉得每个阶段的感受都不一样。“校赛的时候其实没想太多,就想去试试,看看自己能走到哪一步。到了省赛才真正感觉到压力,那段时间几乎每天都在解决问题,时间紧任务重,整个人都是绷着的。等进了国赛,反而没那么紧张了,目标很明确,就是冲着奖杯去的。”

临近省赛的那个晚上,团队陷入了前所未有的困境。在交车的前一天电路模块突然烧坏了,小车无法启动。那一夜,四人通宵达旦,反复测试、更换方案,直到第二天早上,小车才终于重新跑起来。“那一刻真的特别激动,”郭锦洁说,“我们每个人只睡了半小时,但谁都没有放弃。”当郭锦洁、雷思杰和贾锌洲三人围在小车旁争分夺秒排查电路时,杨嘉林则默默承担起了后勤保障的所有琐碎工作。临近研究生推免的重要节点,他并没有选择置身事外,而是与团队一起整夜守在工程训练中心。他去校外便利店买来足够的物资和水,确保大家能一直撑下去,他总是在旁边等着——“你们还缺什么,我去拿”。正是他提供的重要保障,让其他三人可以心无旁骛地扑在电路板上,不用为任何琐事分心。指导老师也全程陪伴,直到凌晨两三点才离开,这种“不轻易言弃”的精神成为团队坚持下去的重要力量。

当他们走进大连理工大学的工程训练中心时,国赛的较量才刚刚开始。上百支队伍同场竞技,三层的镂空设计让每一层都能毫无遮挡地俯瞰整个赛场。楼上楼下,目光从各个方向汇聚而来。贾锌洲后来回忆,“初赛发车的时候,手都是抖的。在学校练习了那么多次,真到赛场上,还是担心小车跑偏。”

雷思杰也同样不敢有丝毫懈怠。冰块融化速度比预想的更快,留给充电的时间所剩无几。他反复权衡:再多充一点,后面的行驶就多一分保障;但若拖得太久,可能会导致一定程度的失分。他时刻注视着电压表的变化,一边计算时间,一边观察冰块剩余量,最终在截止时间前结束了充电。“其实当时并没有充到理想值,”他事后回忆,“但那一刻必须做出决断。”

在决赛现场,他们经历了整场比赛最紧张的三分钟。根据预跑轨迹,郭锦洁需要迅速判断凸轮的修正量。“从发车到取下凸轮,再到调整后重新安装,整个过程必须一次到位,”她说,“没有第二次机会。”这种高压下的精准判断来自过去一年里无数次的调试与积累。

从分工到信任:一个团队成长

“我们不仅是队友,更是朋友。”这是团队成员的共同感受。雷思杰回忆:“省赛前夜,我因为失误烧坏了电路模块,那时的我几乎想要放弃,但大家并没有责备我,而是一起想解决办法。”那天晚上,他们发现虽然放电模块损坏,但充电功能仍可利用,只要控制好电压范围,依然能让车辆运行。郭锦洁总结道:“遇到问题别慌,团队一起想办法,总能过去。”正是这种包容与信任,让团队在最艰难的时刻也能挺过去。

“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”谈及收获,郭锦洁表示:“我最大的成长,是经历一个项目从0到1的全过程。”从图纸到加工,从装配到调试,每一步都让他们对工程实践有了更深刻的理解。雷思杰则提到,比赛让他学会了如何面对问题:“以前遇到困难容易钻牛角尖,现在知道可以换条路走。”贾锌洲说:“这段经历让我学会了严谨。以前觉得小问题无所谓,后来才发现,发车时一点小小的误差,就会导致整条轨迹的偏差。”杨嘉林感慨:“课本上学的是理论,比赛里学到的是经验。能看到自己的想法变成实物,那种感觉太特别了。”

采访最后,团队成员不约而同地提到指导老师——赵建峰和李余峰。“赵老师和李老师几乎每天都陪着我们,哪怕凌晨两三点,他们也在。”在他们看来,这一路走来,老师们的陪伴是支撑团队走到最后的重要力量。无论是深夜调试时的一次次到场,还是遇到难题时给出的具体建议,都让几个人印象深刻。郭锦洁说,“老师们不只是指导老师,更像是和我们一起在工训中心熬过来的战友。”

从校赛到国赛,从懵懂到坚定,这支年轻的团队用一年时间完成了一次从理论到实践的跨越。如今,杨嘉林已保送至吉林大学继续深造,郭锦洁、雷思杰、贾锌洲也分别选择了考研和保研,各自向着下一站出发。他们的故事,是工程实践的缩影,也是青春奋斗的注脚。带着这段经历,他们将走向更广阔的天地。

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