周千宇，刘洪春，胡昊君

(武汉科技大学 汽车与交通工程学院，湖北 武汉 430081)

0 引 言

热能驱动车避障赛是第七届全国大学生工程训练综合能力竞赛的赛项之一，旨在通过设计、制造、装配、调试和最终的比赛等过程,培养学生分析问题、解决问题的能力,提升将理论与实践相结合的创新意识,同时对大学生提高竞技意识也有深远的影响[1]。

该赛项是此届比赛新开展的赛项，按照竞赛要求，自主设计并制作一台具有方向控制功能的自行走热能驱动车，小车完成所有动作所用能量均由液态乙醇(浓度95%)燃烧产生的热能转换而得。为此，本文针对热能驱动车的转向机构，提出一种盘形凸轮机构控制转向的小车创新设计方案，通过Matlab进行轨迹分析并设计凸轮轮廓，利用SolidWorks进行三维建模，最后通过制造的实物实验验证了设计的合理性，文中所体现的创新设计和创新思维对此类竞赛具有一定的指导意义。

1 热能驱动车总体设计

1.1 小车机构设计

热能驱动车的结构较为简单，通过组合式设计可方便拆装、调整及更换零部件。其结构根据功能一般可划分为车架、原动机构、传动机构、行走机构、转向机构、微调机构[2-3]，各机构的组成如表1所列。

表1 小车结构组成

1.2 小车运动原理分析

根据各机构设计，在SolidWorks中建立小车三维模型，如图1所示。比赛小车需完成热能到机械能的转换、驱动自身行走、自动避开障碍桩等要求。

图1 小车三维模型

小车运动的原理为：点燃酒精灯，拨动发动机的飞轮启动发动机，发动机将酒精的热能转化为飞轮的动能，通过带传动将动能传递到驱动轮轮轴上，使驱动轮转动，小车向前运动。……