无碳小车的设计、制作与创新实践

全国大学生工程训练综合能力竞赛是全国性大学生科技创新实践竞赛活动,是基于国内各高校综合性工程训练教学平台,为深化实验教学改革,提升大学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神,促进创新人才培养而开展的一项公益性科技创新实践活动[1]。本文通过介绍小车的设计、制作和调试过程,分享从中获得的经验和教训。     

“投稿”的变迁

写了近五十年稿子,也向报刊社投了近五十年稿子,过去的投稿和现在的投稿可大不一样。早些年,作者所投的“稿子”,绝对是用笔一个字一个字地写出来的。一般一稿一投或多投。这样,一篇稿子一般都要用复写纸复印五六份甚至更多。至今我中指握笔处还留有一块凸起的硬骨,至于交通闭塞引起的传递问题,那就更加一言难尽了。     

不完全齿轮与曲柄摇杆的无碳小车设计

针对山西省大学生工程训练综合能力竞赛的主题,设计了一种将重力势能转化为动能且自动绕行"8"字轨迹的小车。首先,通过Matlab软件模拟计算出小车绕行的最佳"8"字轨迹,根据轨迹的大小确定小车后轮直径和齿轮机构的传动比;然后,通过不完全齿轮和曲柄摇杆机构相结合来设计小车的自动换向系统,当不完全齿轮有齿部分和无齿部分周期性地进入啮合时,小车相应地绕行"8"字轨迹的非圆弧部分和圆弧部分;最后,采用UG NX软件对小车的各组成机构进行三维建模、装配及运动仿真。在仿真取得理想的效果后,对小车进行加工制作与调试。经过参加省赛的实践检验,证明了该机构设计的合理性。     

8字型无碳小车设计与分析

文章设计了一种可将重力势能转化为机械能来驱动小车前行的装置,采用齿轮来传递力矩进而带动驱动轮,采用空间机构RSSR实现转向轮的转向,推动小车运动.通过MATLAB对小车运动轨迹进行优化设计,实现小车按照8字型路线绕过障碍物并呈现周期型运动.采用Pro/E建模,导入ADAMS中进行运动仿真验证,仿真结果与理论分析结果一致,为后续加工无碳小车样机提供依据.     

自动绕障无碳小车的设计

基于第二界全国大学生工程训练综合能力竞赛命题要求,我们设计了一辆无碳小车。该无碳小车驱动的动力来源为5焦耳的重力势能,小车前行过程中完成的所有动作所需的能量均由此能量转换获得。小车结构为三轮结构,一个转向轮,一个主动轮,一个从动轮,将1千克的重锤通过缠线轮轴升高为500mm,当重锤下落后通过齿轮传递带动主动轮轴转动,小车前行,同时小摩擦轮与摩擦盘摩擦传动动力给曲柄滑块连杆机构使得小车前轮周期性摆动,最后小车实现按一定周期的S型轨迹自动避障前行。本无碳小车最好的成绩是直线行走距离为34米,绕过障碍为33个。     

西北地区风能资源开发与大规模并网及非并网风电产业基地建设

中国目前处在工业化中期的重化工业阶段,高耗能产业比重大,能源短缺,环境保护形势严峻,节能减排任务艰巨,大力发展风电产业能缓解能源短缺问题和减少环境污染。西北地区是中国风能资源十分丰富的地区,开发利用潜力巨大,风电产业发展具有一定的基础,目前百万千瓦级的风电基地正在规划和筹备,风电行业也已步入快速发展的重要时期。据不完全统计,2007年已建和在建的风电场23个,总装机容量达到140.09×10⁴kW,预计到2010年末西北地区风电站总数将达到43座,风电装机容量将达到1 828.83×10⁴kW,到2020年有望达到3 200×10⁴kW(其中非并网风电约占16%左右),约占全国预计装机容量的30%。西北地区风电产业发展势头较好,发展前景十分广阔。但是,该地区风电大规模开发也面临着诸多问题。鉴于此,本文在综述国内外风能资源开发态势和风电开发研究进展的基础上,分析评估了西北地区风能资源开发利用价值,找出了西北地区风电产业发展现状与存在问题,提出了西北地区风能资源开发与大规模并网及非并网风电发展目标,以此为指导,规划布局了66个风电场址。根据规划风电场址整合出2个国家级非并网风电与高耗能无碳型产业基地：即北疆非并网风电与高耗能产业基地和甘肃酒泉非并网风电与高耗能产业基地,两个风电产业基地构成了我国西北千万千瓦级风电基地,并针对每个产业基地提出了相应的非并网风电产业布局思路,最后针对西北地区风能开发和非并网风电产业发展提出了相应的政策措施。     

利用复写纸验证曲线运动速度的方向

在现有的高中教材中,通过砂轮打磨刀具时火星飞出的方向,转动附有水滴的雨伞时水滴被甩出的方向来说明曲线运动速度的方向,然而,这些现象都不能严格证明曲线运动速度的方向是其运动轨迹的切线方向。用复写纸记录小球的曲线运动轨迹,可以清晰明了地反映出曲线运动的物体在任意时刻的速度方向。与其他实验方案相比,改进方案操作更简单、效果更明显、说服力更强。