2020年竞赛命题要求和评分细则

(竞赛项目I)

根据四川省教育厅关于公布2020年省级大学生竞赛项目的通知(川教函〔2020〕290号)、《2020年度全国大学生工程训练综合能力竞赛组委会的竞赛命题和赛项安排的说明，以及《全国大学生程训练综合能力竞赛四川赛区章程》等指导性文件，四川赛区组委会决定第八届全国大学生工程训练综合能力竞赛传统项目为无碳小车越障竞赛。

1．赛道

近水平铺设的环形赛道示意图如图1所示，由两段3000mm的直线段和两段半径为1000mm圆弧段组合成一条封闭环形赛道和一条8字赛道，绿粗实线为边框和中间隔板，两块长1000mm的中间隔板位于两条直线段赛道之间，且两块中间隔板之间有1000mm的缺口，用于构成8字S的运行轨迹；赛道上的点画线为驱动车行走的中心线，赛道两侧的半圆弧赛道的细实线（黑色）为赛道边界线，驱动车必须在规定的赛道内运行；除驱动车必须按照规定的出发方向出发外，驱动车前行方向不限；驱动车必须放置在发车区域内，以及在发车线后按照指示的出发方向发车；在赛道中心线上放置有障碍物（桩）（红色圆点），障碍桩为直径20mm、高200mm的圆棒，其障碍桩数量和间距（注释：障碍桩间距指两个障碍桩中心线之间的距离）抽签决定。

3000mm发车线出发方向发车区2000mm1000mm发车区出发方向发车线5000mm a）驱动车的环形S赛道轨迹示意图

3000mm发车线出发方向发车区2000mm1000mm发车区出发方向发车线5000mm b）驱动车的8字S赛道轨迹示意图

图1 机械类竞赛项目驱动车运行初赛赛道示意图

初赛环节，沿直线赛道中心线上放置4个障碍桩（如图1所示），最初障碍桩是从出发线开始按平均间距1000mm摆放，其中要求第一根障碍桩和第四根障碍桩的位置永远不变，中间两根障碍桩（第二根障碍桩和第三根障碍桩）位置在-300~+300mm范围内同向调整，其调整位置抽签决定。

决赛环节，障碍桩沿直线赛道方向的垂直中心线对称分布并等间距放置，其放置的障碍桩间距不小于600mm，其障碍桩间距和障碍桩数由抽签决定，决赛

赛道示意图如图2所示。

3000mm发车线出发方向发车区2000mm1000mm发车区出发方向发车线5000mm 图2 机械类竞赛项目驱动车运行的决赛赛道示意图

2．竞赛运行方式

驱动车的运行方式有环形S、8字S和综合三种；其中环形S为在环形赛道上走S轨迹，8字S为在8字赛道上走S轨迹，综合则为在运行的赛道上完成环形S和8字S，但其轨迹可以自由组合。初赛的驱动车运行方式有环形S和8字S两种，决赛的驱动车运行方式有环形S、8字S和综合三种。

驱动车在指定赛道上以选定的环形S、或8字S，或综合的运行方式绕过障碍桩进行比赛，若驱动车运行脱离赛道或没有以选定的运行方式运行或停止运行，比赛结束，没有在指定赛道上以选定的运行方式运行视为运行脱离赛道。

3．运行轨迹的难度系数

决赛中，将三种运行方式的难易程度分为三级，对应的难度系数W如表1所示。

表1运行轨迹的难度系数P对照表

运行轨迹难度等级 运行方式 一级 环形S 二级 8字S 三级 综合 难度系数W 1.0 2.0 3.0 4. 赛程及评分

竞赛分为初赛和决赛组成。初赛由现场拆装、现场初赛、任务命题文档评审三个环节组成，初赛采用环形S和8字S两种运行方式，不使用运行轨迹的难度系数，分别按照所报运行方式参加初赛。决赛由现场实践与考评、现场决赛等两个环节组成。其中，通过初赛形成参赛队初赛成绩，分别按照环形S和8字S两种运行方式取排名前50%和70%的参赛队进入决赛，初赛成绩不带入决赛。各竞赛环节评分比例如表2所示。

表2 驱动车竞赛各环节分数比例

序号 1 2 3 4 5 环节 第一环节 第二环节 第三环节 第四环节 第五环节 决 赛 初 赛 现场初赛 现场实践与考评 现场决赛 50 30 70 赛程 评分项目/赛程内容 任务命题文档 现场拆装 分数 20 30 5. 基本竞赛规则

1） 势能驱动车的砝码下降高度若不能满足300mm±2mm，现场运行成绩

记为0分；

2） 以驱动车前行的距离和成功绕过障碍桩数量来评定成绩，驱动车成功

绕过障碍桩的评定：驱动车须分别从前后相邻两根障碍桩的左侧（或右侧）和右侧（或左侧）绕过方可计入成绩；对8字S运行方式的驱动车不含赛道垂直中心线上的障碍桩；

3） 驱动车至少运行环形S半圈以上或8字S半圈以上，方认可实现所选

运行方式；如果没有实现所选择的运行方式，则按照环形S的运行方

式50%计入成绩；

4） 在拆装环节，驱动车上的差速器、变速器等完成上述驱动、变速和转

向功能都必须拆装；

5） 驱动车一次绕过多根桩或多次绕过同一根桩均算作绕过一根桩，障碍

桩被推出定位圆或被推倒均不得分；

6） 环形S的驱动车每绕过一个障碍桩得8分（以驱动车整体越过赛道中

线为准），驱动车行走的距离每延长一米得2分，在中心线上测量；8字S的驱动车每绕过一个障碍桩或穿过两块中间隔板之间的缺口得8分，驱动车行走的距离每延长一米得2分，在中心线上测量； 7） 在竞赛过程中，斯特林驱动车的酒精灯出现酒精溢出，立即结束比赛； 8） 酒精灯必须考虑安全防护；

9） 驱动车在出发线（红线）前的位置自行决定，不得压线（注释：出发

线后面的区域为发车区）。

6. 现场提供的设备

现场提供3D打印、激光切割设备。

7. 势能驱动车项目

7.1 势能驱动车要求

自主设计并制作一台有方向控制功能的自行势能驱动的势能驱动车，该车行走过程中完成所有动作的能量均由给定的重力势能转换而得，不允许使用任何其他形式的能量。该给定重力势能由竞赛组委会统一提供的质量为1kg、总高度为±1mm的标准砝码（Φ50×65 mm，碳钢制作）来获得。标准砝码始终由势能驱动车承载，不允许从势能驱动车上掉落。如图3所示为势能驱动车示意图。

图3 势能驱动车示意图

要求势能驱动车为三轮结构，其中一轮为转向轮，另外两轮为行进轮，允许两行进轮中的一个轮为从动轮。势能驱动车具有可调节的转向控制机构，以适应放有不同间距障碍桩的竞赛场地。势能驱动车的设计、选材及加工制作均由参赛学生自主完成。 7.2势能驱动车初赛

7.2.1 任务命题文档A（20分）

每支参赛队按照规定模版提交任务命题方案。根据要求，给出如何根据任务进行传动机构设计，特别是主要传动零件或机构的设计依据及方法，以及对竞赛过程给出自己的设想（可以从准备时间、分数分配、放车要求、运行路径、障碍桩间距、传动机构计算方法等方面考虑）。

依据各参赛队提交的任务命题文档，优化整合出多套任务命题方案，经现场抽签环节决定现场任务，任务内容关键信息包括：

① 策划环形S、8字S，综合的运行轨迹； ② 策划环形S、8字S，综合的障碍桩间距； ③ 详细给出运行轨迹的传动机构计算方法。 7.2.2 势能驱动车机械拆装B（30分）

提交运行方式，抽签产生障碍桩间距。

要求参赛队对本队势能驱动车的驱动轴、变速轴和转向轴及轴上所有零件全部拆卸，拆卸完成后，按照新产生的抽签结果，装配并调节势能驱动车。拆装工具自带，除标准件及轴承外，不允许自带任何备用零件入场，对违反规定的行为按减分法处理。现场将提供钳工台。本项内容在规定时间内完成得满分，违规或延时完成者减分，不能完成者不得分。

本环节采用扣分制，扣完为止。扣分标准如下：

1) 将势能驱动车的驱动轴、变速轴和转向轴及轴上所有零件全部拆掉；如果有一根轴不符合拆卸要求扣20分和现场初赛成绩20%，有两根轴不符合拆卸要求扣30分和现场初赛成绩40%，有三根轴及以上不符合拆卸要求不能参加现场初赛。

2) 不符合安全操作规程、不爱惜工作台的行为扣10分，如若造成工作台损坏扣30分。

3) 拆装环节超过规定时间10分钟以内，扣20分；超过10分钟以上，不得分，并且不能参加初赛。

本环节成绩：

B =30-扣分

7.2.3 现场初赛C（50分）

势能驱动车使用统一提供的标准砝码，势能驱动车按照规定的运行轨迹前行，其成绩计算具体如下。

C=50×

驱动车初赛现场运行得分驱动车初赛现场运行最高得分

式中，势能驱动车初赛现场运行得分计算方法如下：

1）环形S：驱动车决赛现场运行得分=2×S+8×N 式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量。

2）8字S：驱动车决赛现场运行得分=2×S+8×N

式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量和穿过两块中间隔板之间的缺口次数。 7.2.4 势能驱动车初赛总成绩

P=A+B+C

7.3 势能驱动车决赛

7.3.1现场实践与考评D（30分） 1）现场抽签

在该环节开始前，提交参赛队势能驱动车的运行方式：环形S、8字S，综合，且只能申请一种方式。

抽签产生障碍桩间距和桩数。 2）现场实践与考评

在竞赛社区环境下，在规定时间内，通过竞赛社区信息化系统的支持，根据任务要求和所选择的行进路线，抽签产生障碍桩间距和桩数，完成势能驱动车传动机构的设计、材料采购、技术交易、公共服务、宣传报道等，采用现场提供的装备完成势能驱动车的传动机构（不含轴）的加工制造，并将加工好的零件安装在驱动车上并调试。社区信息化系统以“财富值”（势能驱动车传动机构制造成本）、“技术能力值”（技术服务能力与项目文档质量）和“综合素质分”（工程知识面与

视野、安全意识、公益服务意识、宣传意识与能力等）作为现场实践考评的依据，从而最终形成参赛队该环节的成绩D。

在竞赛社区，除势能驱动车的传动机构外，允许使用自带的底板、转向轮及转向机构、行进轮、轴和轴承座、砝码的全套支撑机构、轴承、螺钉、键、销等标准件，以及差速器、直线导轨等。每队自带拆装工具，不允许自带势能驱动车的传动机构入场（严重违规取消竞赛）。

该环节成绩D包括财富值成绩D1（8分），技术能力成绩D2（8分），综合素质成绩D3（14分）三个部分，计算方法如下。

1）财富值成绩D1（每队具有初始财富值）

D1=2+6×

本队剩余财富值−最小剩余财富值最大剩余财富值−最小剩余财富值

2）技术能力成绩B2（每队具有初始技术能力值）

D2=2+6×

3）综合素质成绩D3

D3=4+10×

4）本环节总成绩

D=D1+D2+D3−扣分

其中，扣分项为：在竞赛社区实践过程中，因安全、诚信、纪律等因素被现场裁判判决罚分的，根据情节严重程度每次扣2-10分（由现场裁判确定），特别严重取消竞赛资格。 7.3.2 现场决赛E（70分）

势能驱动车使用统一提供的标准砝码，势能驱动车按照虚拟社区选择的运行

本队剩余技能值−最小剩余技能值最大剩余技能值−最小剩余技能值

本队综合素质分−最小综合素质分最大综合素质分−最小综合素质分

方式运行，不同运行方式，其难度系数不同，成绩计算也不同，具体如下。

E=70×

驱动车决赛现场运行最高得分驱动车决赛现场运行得分

式中，势能驱动车决赛现场运行得分计算方法如下：

1）环形S：驱动车决赛现场运行得分=2×S+8×N 式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量。

2）8字S：驱动车决赛现场运行得分=W×（2×S+8×N）

式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量和穿过两块中间隔板之间的缺口次数。 7.3.3 势能驱动车决赛总成绩

F=D+E

8. 热能驱动车类竞赛项目

8.1 热能驱动车要求

使用斯特林发动机技术，自主设计并制作一台可将液态乙醇燃料转换为机械能的、具有方向自动控制的斯特林驱动车。如图4所示为斯特林驱动车示意图。

能量转换采用一种外部连续燃烧的单缸引擎装置，基本结构由学生自行设计与制造；竞赛时统一配发酒精灯及相同体积或重量的液体-乙醇燃料，燃烧装置采用酒精灯，结构自主设计；要求斯特林驱动车前行过程中所需的能量均由燃料能量转换获得，不允许使用任何其他形式的能量。

要求驱动车为三轮结构，其中一轮为转向轮，另外两轮为行进轮，允许两行进轮中的一个轮为从动轮。斯特林驱动车具有可调节的转向控制机构，以适应放有不同间距障碍桩的竞赛场地。驱动车的设计、选材及加工制作均由参赛学生自

主完成。

图4 斯特林驱动车示意图

8.2 热能驱动车初赛

8.2.1 任务命题文档A（20分）

每支参赛队按照规定模版提交任务命题方案。根据要求，给出如何根据任务进行传动机构设计，特别是主要传动零件或机构的设计依据及方法、冷腔活塞或活塞组件的设计，以及对竞赛过程给出自己的设想（可以从运行路径、障碍桩间距、传动机构计算方法等方面考虑）。

依据各参赛队提交的任务命题文档，优化整合出多套任务命题方案，经现场抽签环节决定现场任务，任务内容关键信息包括：

① 规划环形S、8字S，综合的运行轨迹； ② 规划环形S、8字S，综合的障碍桩间距；

③ 详细给出运行方式的传动机构计算方法，以及冷腔活塞或活塞组件的设计。

8.2.2 热能驱动车机械拆装B（30分）

提交运行方式，抽签产生障碍桩间距。

要求参赛队对本队斯特林驱动车的驱动轴、变速轴和转向轴及轴上所有零件

全部拆卸，拆卸完成后，按照新产生的抽签数据，装配并调节驱动车。拆装工具自带，除标准件及轴承外，不允许自带任何备用零件入场，对违反规定的行为按减分法处理。现场将提供钳工台。本项内容在规定时间内完成得满分，违规或延时完成者减分，不能完成者不得分。

本环节采用扣分制，扣完为止。扣分标准如下：

1) 将斯特林驱动车的驱动轴、变速轴和转向轴及轴上所有零件全部拆掉；

如果有一根轴不符合拆卸要求扣20分和现场初赛成绩20%，有两根轴不符合拆卸要求扣30分和现场初赛成绩40%，有三根及以上轴不符合拆卸要求不能参加现场初赛。

2) 不符合安全操作规程、不爱惜工作台的行为扣10分，如若造成工作台

损坏扣30分。

3) 拆装环节超过规定时间10分钟以内，扣20分；超过10分钟以上，不

得分，并且不能参加初赛。 本环节成绩：

B =30-扣分

8.2.3 现场初赛C（50分）

各队斯特林驱动车使用统一提供的燃料，斯特林驱动车按照规定的运行轨迹行进，其成绩计算具体如下。

C=50×

驱动车初赛现场运行得分驱动车初赛现场运行最高得分

式中，驱斯特林动车初赛现场运行得分计算方法如下：

1）环形S：驱动车决赛现场运行得分=2×S+8×N

式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量。

2）8字S：驱动车决赛现场运行得分=2×S+8×N

式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量和穿过两块中间隔板之间的缺口次数。 8.2.4 热能驱动车初赛总成绩

P=A+B+C

8.3 热能驱动车决赛

8.3.1现场实践与考评D（30分） 1）现场抽签

在该环节开始前，提交参赛队的斯特林驱动车的运行轨迹：环形S运行、8字S运行，综合运行，且只能申请一种路线。

抽签产生障碍桩间距和桩数。 2）现场实践与考评

在竞赛社区环境下，在规定时间内，通过竞赛社区信息化系统的支持，根据任务要求和所选择的行进路线，抽签产生障碍桩间距和桩数，完成斯特林驱动车传动机构和冷腔活塞或活塞组件的设计、材料采购、技术交易、公共服务、宣传报道等，采用现场提供的装备完成斯特林驱动车的传动机构（不含轴）和冷腔活塞或活塞组件（如图5所示）的加工制造，并将加工好的零件安装在驱动车上并调试。社区信息化系统以“财富值”（驱动车传动机构和冷腔活塞或活塞组件的制造成本）、“技术能力值”（技术服务能力与项目文档质量）和“综合素质分”（工程知识面与视野、安全意识、公益服务意识、宣传意识与能力等）作为现场实践

考评的依据，从而最终形成参赛队该环节的成绩D。

图5 斯特林发动机引擎

在竞赛社区，除斯特林驱动车的传动机构和冷腔活塞或活塞组件外，允许使用自带的底板、转向轮及转向机构、行进轮、斯特林发动机引擎（除冷腔活塞或活塞组件）、轴和轴承座、轴承、螺钉、键、销等标准件，以及差速器、直线导轨等。每队自带拆装工具，不允许自带斯特林驱动车的传动机构及冷腔活塞或活塞组件入场（严重违规取消竞赛）。

该环节成绩D包括财富值成绩D1（8分），技术能力成绩D2（8分），综合素质成绩D3（14分）三个部分，计算方法如下。

1）财富值成绩D1（每队具有初始财富值）

D1=2+6×

本队剩余财富值−最小剩余财富值最大剩余财富值−最小剩余财富值

2）技术能力成绩B2（每队具有初始技术能力值）

D2=2+6×

3）综合素质成绩D3

D3=4+10×

4）本环节总成绩

D=D1+D2+D3−扣分

本队剩余技能值−最小剩余技能值最大剩余技能值−最小剩余技能值

本队综合素质分−最小综合素质分最大综合素质分−最小综合素质分

其中，扣分项为：在竞赛社区实践过程中，因安全、诚信、纪律等因素被现场裁判判决罚分的，根据情节严重程度每次扣2-10分（由现场裁判确定），特别严重取消竞赛资格。

8.3.2 热能驱动车现场决赛（70分）

各队使用统一配置的燃料，斯特林驱动车按照虚拟社区选择的运行方式运行，不同运行方式，其难度系数不同，成绩计算也不同，具体如下。

E=70×

驱动车决赛现场运行最高得分驱动车决赛现场运行得分

式中，斯特林驱动车决赛现场运行得分计算方法如下：

1）环形S：驱动车决赛现场运行得分=2×S+8×N 式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量。

2）8字S：驱动车决赛现场运行得分=W×（2×S+8×N）

式中，S为驱动车的有效运行距离（m）；N为成功绕桩数量和穿过两块中间隔板之间的缺口次数。 8.3.3热能驱动车决赛总成绩

F=D+E

全国大学生工程训练综合能力竞赛四川赛区组委会

2020.09