8字形無碳小車設(shè)計(jì)-第二屆黑龍江省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題及規(guī)則

1 第二屆黑龍江省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題及規(guī)則 修正 1.本屆競賽主題： 本屆競賽主題為“無碳小車越障競賽”。 要求經(jīng)過一定的前期準(zhǔn)備后，在比賽現(xiàn)場完成一套符合本命題要求的可運(yùn)行裝置，并進(jìn)行現(xiàn)場競爭性運(yùn)行考核。每個(gè)參賽作品要提交相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝、成本分析和工程管理4項(xiàng)報(bào)告。 2.競賽命題：以重力勢能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車 設(shè)計(jì)一種小車，驅(qū)動(dòng)其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，由給定重力勢能轉(zhuǎn)換來的。給定重力勢能為 4焦耳（取 g=10m/s2），競賽時(shí)統(tǒng)一用質(zhì)量為 1Kg 的重塊（ 50 65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差 400 2mm，重塊落下后，須被小車承載并同小車一起運(yùn)動(dòng)，不允許從小車上掉落。圖 1 為小車示意圖。 要求小車行走過程中完成所有動(dòng)作所需的能量均由此重力勢能轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量來源。 要求小車具有轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競賽場地。 要求小車為三輪結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)、材料選用及加工制作均由參賽學(xué)生自主完成。 3.競賽項(xiàng)目 I： 競賽小車在前行時(shí)能夠自動(dòng)交錯(cuò)繞過賽道上設(shè)置的 障礙物。障礙物為直徑 20mm、高 200mm 的多個(gè)圓棒，沿直線等距離擺放。以小車前行的距離和成功繞障數(shù)量來綜合評(píng)定成績。見圖 2。2 3.1 本校制作 參賽學(xué)生以小組為單位，按照競賽命題的要求，在各自所在的學(xué)校內(nèi)，自主設(shè)計(jì)，獨(dú)立制作出參賽小車。 3.2 集中參賽 參賽隊(duì)攜帶在本校制作完成并調(diào)試好的 小車作品和關(guān)于作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、工程管理方案、加工工藝方案及成本分析方案等 4份報(bào)告（紙質(zhì)版 +電子版）參加競賽。報(bào)告按競賽秘書處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫。 3.3 報(bào)告的評(píng)分 由競賽評(píng)審組對(duì)每個(gè)參賽隊(duì)提交的方案報(bào)告進(jìn)行評(píng)閱。此項(xiàng)成績編號(hào)為 IA，滿分 30 分，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 7.5 分，工藝設(shè)計(jì)方案 7.5 分，成本分析方案 7.5 分，工程管理設(shè)計(jì)方案 7.5 分。 （ 1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分（ 7.5 分） 完整性要求：小車裝配圖 1幅（ A4 紙 1頁），設(shè)計(jì)說明書 1-2頁（ A4）； 正確性要求：傳動(dòng)原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)正 確，選材和工藝合理； 創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見解及創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想； 規(guī)范性要求：圖紙表達(dá)完整，標(biāo)注正確；文字描述準(zhǔn)確、清晰。 （ 2） 工藝設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分（ 7.5 分） 按照中批量（ 500 臺(tái) /年）的生產(chǎn)綱領(lǐng)，自選作品車上一個(gè)較復(fù)雜的零件，設(shè)計(jì)并提交工藝設(shè)計(jì)方案報(bào)告（ A4， 2 3 頁）。要求采用統(tǒng)一的報(bào)告格式（網(wǎng)上下載）。 （ 3） 成本分析報(bào)告評(píng)分（ 7.5 分） 按照中批量（ 500 臺(tái) /年）生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)作品小車產(chǎn)品做成本分析，內(nèi)容應(yīng)包含材料成本、加工制造成本兩方面（ A4， 2 3 頁）。要求采用統(tǒng)一的 報(bào)告格式（網(wǎng)上下載）。 （ 4） 工程管理設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分（ 7.5 分） 按照中批量（ 500 臺(tái) /年）對(duì)作品小車產(chǎn)品做生產(chǎn)工程管理方案設(shè)計(jì)（ A4， 2 3頁）。要求目標(biāo)明確，文件完整，計(jì)劃合理，表達(dá)清楚。采用統(tǒng)一的報(bào)告格式（網(wǎng)上下載）。 總和每隊(duì)的 4個(gè)方案的得分，按從高到低排列名次，本項(xiàng)成績編號(hào)為 IA，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： 3 IA=30-15*(名次 -1)/（項(xiàng)目 I 參賽隊(duì)數(shù) -1） 3.4 現(xiàn)場競賽 3.4.1 第一競賽環(huán)節(jié) 攜帶在本校制作完成的作品，在集中比賽現(xiàn)場，加載由競賽組委會(huì)統(tǒng)一提供的勢能重塊（ 50 65 mm 普通碳鋼，質(zhì)量為 1Kg），在指定的賽道上（體育館木質(zhì)地板）進(jìn)行比賽，賽道寬度為 2米，賽道邊界線是 40*60mm 矩形鋼管。出發(fā)端線距第一個(gè)障礙及障礙與障礙之間的間距均為 1米。小車出發(fā)時(shí)不準(zhǔn)超過出發(fā)端線和賽道邊界線，小車位置及角度自定，每隊(duì)有 2 次機(jī)會(huì)，計(jì)算時(shí)取 2次成績中的最好成績。 小車有效的繞障方法為：小車從賽道一側(cè)越過一個(gè)障礙后，整體穿過賽道中線且障礙物不被撞倒（擦碰障礙，但沒碰倒者，視為通過）；重復(fù)上述動(dòng)作，直至小車停止。小車有效的運(yùn)行距離為：停止時(shí)小車距出發(fā)線最遠(yuǎn)端與 出發(fā)線之間的垂直距離。測量此距離，每米得 2分，測量讀數(shù)精確到毫米；每繞過一個(gè)障礙得 8 分（以小車整體越過賽道中線為準(zhǔn)），一次繞過 2個(gè)或 2 個(gè)以上障礙時(shí)只算 1個(gè)；多次繞過同 1個(gè)障礙時(shí)只算 1次，障礙物被撞倒不得分；障礙物未倒，但被完全推出定位圓區(qū)域（ 20 mm）也不得分。此項(xiàng)成績編號(hào)為 IB。 根據(jù)各隊(duì)的得分，按從高到低排列名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IB=70-40*(名次 -1)/（本組參賽隊(duì)數(shù) -1） 按下面公式計(jì)算各隊(duì)的階段成績 , 編號(hào)為 IAB： IAB=IA+IB 根據(jù)各隊(duì)的階段成績，按從高到低排列名次，將項(xiàng)目 I全部參賽隊(duì)分為 I-A 組和 I-B兩個(gè)組， I-A 組隊(duì)數(shù)約占本組參賽隊(duì)數(shù) 50%， I-A 組參賽隊(duì)獲得一等獎(jiǎng)的競爭權(quán)利；I-B 組參賽隊(duì)獲得二等獎(jiǎng)的競爭權(quán)利。 3.4.2 I-A組第二競賽環(huán)節(jié) 1、現(xiàn)場加工制作 經(jīng)抽簽確定一個(gè)徽標(biāo)方案，本組每隊(duì)派出一名隊(duì)員，進(jìn)行該徽標(biāo)方案的快速成型加工制作，規(guī)定加工時(shí)間 60 分鐘，起評(píng)分 20分；超過 60 分鐘后完成的，每延長 5分鐘，扣 1 分；延時(shí)超過 1 小時(shí)還沒有完成任務(wù)的，不得分。選手在加工競賽過程中有違規(guī)現(xiàn)象，每發(fā)現(xiàn)一處扣罰 1 分 ，情節(jié)嚴(yán)重者加罰，直至停止其比賽；制作質(zhì)量不符合要求者，每發(fā)現(xiàn)一處扣罰 1 分。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 IA1，本組各參賽隊(duì)按本項(xiàng)得分由多到少排出名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IA1=20-10*(名次 -1)/（本組參賽隊(duì)數(shù) -1） 2、按新的障礙物間距調(diào)整小車后，進(jìn)行小車運(yùn)行比賽。 a) 經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在 1米 100mm 范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)新的障礙物間距。 b) 本組各隊(duì)根據(jù)新的障礙物間距對(duì)自己的小車進(jìn)行調(diào)整裝配或修配。組委會(huì)在現(xiàn)場提供普通車床、鉗工臺(tái)及調(diào)試場地。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，各隊(duì)?wèi)?yīng)完成調(diào)整 修配內(nèi)容。無法完成者，不能進(jìn)入后續(xù)比賽。 4 c) 本組各隊(duì)攜帶調(diào)整修配后小車，在調(diào)整障礙物間距后的競賽場地上進(jìn)行比賽。競賽計(jì)分規(guī)則同第一競賽環(huán)節(jié)。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 IA2，本組各參賽隊(duì)按本項(xiàng)得分由多到少排出名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IA2=80-50*(名次 -1)/（本組參賽隊(duì)數(shù) -1） 3.4.3 I-A組第三競賽環(huán)節(jié) 現(xiàn)場答辯 根據(jù) I-A組參賽隊(duì)數(shù)量，經(jīng)各隊(duì)自愿申請(qǐng)或通過抽簽產(chǎn)生參加答辯環(huán)節(jié)的參賽隊(duì)，各隊(duì)需準(zhǔn)備關(guān)于本隊(duì)參賽作品的工藝成本及管理對(duì)策等相 關(guān)知識(shí)的答辯。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 IA3，按答辯得分由多到少出名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IA3=（參加答辯隊(duì)數(shù) +1） /2-名次 3.4.4 I-B組第二競賽環(huán)節(jié) 按新的障礙物間距調(diào)整小車后，進(jìn)行小車運(yùn)行比賽。具體步驟如下： a) 經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在 1米 100mm 范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)新的障礙物間距。 b) 本組各隊(duì)根據(jù)新的障礙物間距對(duì)自己的小車進(jìn)行調(diào)整裝配或修配。組委會(huì)在現(xiàn)場提供普通車床、鉗工臺(tái)及調(diào)試場地。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，各隊(duì)?wèi)?yīng)完成調(diào)整修配內(nèi)容。無法完成者， 不能進(jìn)入后續(xù)比賽。 c) 本組各隊(duì)攜帶調(diào)整修配后小車，在調(diào)整障礙間距后的競賽場地上，進(jìn)行比賽。競賽計(jì)分規(guī)則同第一競賽環(huán)節(jié)。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 IB1，本組各參賽隊(duì)按本項(xiàng)得分由多到少排出名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IB1=80-50*(名次 -1)/（本組參賽隊(duì)數(shù) -1） 3.5 總成績?cè)u(píng)定 I-A 組各隊(duì)最終成績： ZIA = IA1+IA2+IA3 I-B 組各隊(duì)最終成績： ZIB = IAB+IB1 4. 競賽項(xiàng)目 小車在半張標(biāo)準(zhǔn)乒 乓球臺(tái)（長 1525mm、寬 1370mm）上，繞相距一定距離的兩個(gè)障礙沿 8字形軌跡繞行，繞行時(shí)不可以撞倒障礙物，不可以掉下球臺(tái)。障礙物為直徑20mm、長 200mm 的 2個(gè)圓棒，相距一定距離放置在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺(tái)的中線上，以小車完成 8字繞行圈數(shù)的多少來綜合評(píng)定成績。見圖 3。 5 參賽者參賽時(shí)，需要提交關(guān)于作品設(shè)計(jì)說明書、工程管理方案、加工工藝方案、成本分析方案報(bào)告。 4.1 本校制作：參賽學(xué)生以小組為單位，按照競賽命題的要求，在各自所在的學(xué)校內(nèi)，自主設(shè)計(jì)，獨(dú)立制作出參賽小車和關(guān)于小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、工程管理方案、加工工藝方案及成本分析方案等 4份報(bào)告。 4.2 集中參賽：參賽隊(duì)攜帶在本校制作完成并調(diào)試好的小車作品和關(guān)于作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、工程管理方案、加工工藝方案及成本分析方案等 4 份報(bào)告（紙質(zhì)版 +電子版）參加競賽。報(bào)告按本屆競賽秘書處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫。 4.3 報(bào)告的評(píng)分 由競賽評(píng)審組對(duì)每個(gè)參賽隊(duì)提交的方案進(jìn)行評(píng)閱。其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 7.5 分，工藝設(shè)計(jì)方案 7.5 分，成本分析方案 7.5 分，工程管理設(shè)計(jì)方案 7.5 分。每出現(xiàn)一處不正確或不合理扣 0.2-0.5 分。 （ 1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分（ 7.5 分） 完整性要求：小車裝配圖 1幅（ A4 紙 1頁），設(shè)計(jì)說明書 1-2頁（ A4） 正確性要求：傳動(dòng)原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)正確，選材和工藝合理； 創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見解及創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想； 規(guī)范性要求：圖紙表達(dá)完整，標(biāo)注正確；文字描述準(zhǔn)確、清晰。 （ 2） 工藝設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng) 分（ 7.5 分） 按照中批量（ 500 臺(tái) /年）的生產(chǎn)綱領(lǐng)，自選作品車上一個(gè)較復(fù)雜的零件，設(shè)計(jì)并提交工藝設(shè)計(jì)方案報(bào)告（ A4， 2 3 頁）。要求采用統(tǒng)一的報(bào)告格式（網(wǎng)上下載）； （ 3） 成本分析報(bào)告評(píng)分（ 7.5 分） 按照中批量（ 500 臺(tái) /年）生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)作品小車產(chǎn)品做成本分析，內(nèi)容應(yīng)包含材料成本、加工制造成本兩方面（ A4， 2 3 頁）。要求采用統(tǒng)一的報(bào)告格式（網(wǎng)上下載）。 6 （ 4） 工程管理設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分（ 7.5 分） 按照中批量（ 500 臺(tái) /年）對(duì)作品小車產(chǎn)品做生產(chǎn)工程管理方案設(shè)計(jì)（ A4， 2 3頁）。 要求目標(biāo)明確，文件完整，計(jì)劃合理，表達(dá)清楚。采用統(tǒng)一的報(bào)告格式（網(wǎng)上下載）。 此項(xiàng)成績編號(hào)為 IIA，總和每隊(duì)的 4個(gè)方案的得分，按從高到低排列名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IIA=30-15*(名次 -1)/（項(xiàng)目 II 參賽隊(duì)數(shù) -1） 4.4 現(xiàn)場競賽 4.4.1 第一競賽環(huán)節(jié) 攜帶在本校制作完成好的作品，在集中比賽現(xiàn)場，使用大賽組委會(huì)統(tǒng)一提供的勢能重塊，（ 50 65 mm 普通碳鋼，質(zhì)量為 1Kg），在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺(tái)（長 1525mm、寬 1370mm）的上，繞放置在中線上相距不小于 300mm 距離（ 具體距離自定）的 2 個(gè)障礙物沿 8字形軌跡繞行，出發(fā)點(diǎn)自定，繞行時(shí)不可以撞倒障礙物，不可以掉下球臺(tái)，勢能重塊在整個(gè)繞行過程中不允許掉落。每隊(duì)有 3 次機(jī)會(huì)，計(jì)算時(shí)，采用 3次成績中最好成績。 一個(gè)成功的 8字繞障方式為：小車在沒撞倒障礙物、沒掉下球臺(tái)的情況下，行走軌跡為繞過兩個(gè)障礙的封閉 8字形，兩個(gè)障礙分別在 8 字的一個(gè)封閉環(huán)內(nèi)。比賽中，小車應(yīng)重復(fù)上述動(dòng)作，直至小車停止，障礙被撞倒后，裁判會(huì)扶起。小車?yán)@障過程中每成功完成一個(gè) 8 字繞障得 12 分；完成 8字繞行，只繞過 1個(gè)障礙，得 6 分；完成 8 字繞行，沒有繞過障礙，得 2 分 ；繞障過程中，一次繞過 2 個(gè)障礙，按只繞過 1個(gè)障礙計(jì)分；沒有完成 8 字繞行，不論是否繞過障礙，均不得分。障礙物被撞倒或被完全推出定位圓區(qū)域（ 20mm），視為沒有繞過障礙；小車擦碰障礙，障礙物未倒，也沒將障礙物推出定位圓區(qū)域，視為通過。勢能重塊脫離小車、小車停止或小車掉下球臺(tái)比賽結(jié)束。 此項(xiàng)成績編號(hào)為 IIB。根據(jù)各隊(duì)的得分，按從高到低排列名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IIB=70-40*(名次 -1)/（本組參賽隊(duì)數(shù) -1） 按下面公式計(jì)算各隊(duì)的階段成績 , 編號(hào)為 IIAB： IIAB=IIA+IIB 根據(jù)各隊(duì)的階段成績，按從高到低排列名次，將參賽隊(duì)分為 II-A和 II-B兩個(gè)組， II-A組隊(duì)數(shù)約占本組參賽隊(duì)數(shù) 50%， II-A 組參賽隊(duì)獲得一等獎(jiǎng)的競爭權(quán)利； II-B組參賽隊(duì)獲得二等獎(jiǎng)的競爭權(quán)利。 4.4.2 -A組第二競賽環(huán)節(jié) 1、現(xiàn)場加工制作 經(jīng)抽簽確定一個(gè)徽標(biāo)方案， A組每隊(duì)派出一名隊(duì)員，進(jìn)行該徽標(biāo)方案的快速成型加工制作，規(guī)定加工時(shí)間 60 分鐘，起評(píng)分 20 分；超過 60 分鐘后完成的，每延長 5 分鐘，扣 1分；延時(shí)超過 1小時(shí)還沒有完成任務(wù)的，不得分。選手在加工競賽過程中有違規(guī)現(xiàn)象， 每發(fā)現(xiàn)一處扣罰 1 分，情節(jié)嚴(yán)重者加罰，直至停止其比賽；制作質(zhì)量不符合要7 求者，每發(fā)現(xiàn)一處扣罰 1分。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 IIA1，本組各參賽隊(duì)按本項(xiàng)得分由多到少排出名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IIA1=20-10*(名次 -1)/（本組參賽隊(duì)數(shù) -1） 2、按新的障礙物間距調(diào)整小車后，進(jìn)行小車運(yùn)行比賽。 a) 經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在 300-500mm 范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)新的障礙物間距。 b) 本組各隊(duì)根據(jù)調(diào)整后的障礙間距，對(duì)自己的小車進(jìn)行調(diào)整裝配或修配。組委會(huì)在現(xiàn)場提供普通車床、鉗工 臺(tái)及調(diào)試場地。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，各隊(duì)?wèi)?yīng)完成調(diào)整修配內(nèi)容。無法完成者，不能進(jìn)入后續(xù)比賽。 c) 本組各隊(duì)攜帶調(diào)整修配后小車，在調(diào)整障礙間距后的競賽場地上進(jìn)行比賽。競賽計(jì)分規(guī)則同第一競賽環(huán)節(jié)。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 IIA2，本組各參賽隊(duì)按本項(xiàng)得分由多到少排出名次，按下列公式計(jì)算各隊(duì)此項(xiàng)成績： IIA2=80-50*(名次 -1)/（本組參賽隊(duì)數(shù) -1） 4.4.3 -A組第三競賽環(huán)節(jié) 現(xiàn)場答辯 根據(jù) II-A 組參賽隊(duì)數(shù)量，經(jīng)各隊(duì)自愿申請(qǐng)或通過抽簽產(chǎn)生參加答辯環(huán)節(jié)的參賽隊(duì)，各 隊(duì)需準(zhǔn)備關(guān)于本隊(duì)參賽作品的工藝成本及管理對(duì)策等相關(guān)知識(shí)的答辯。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 IIA3，按答辯得分由多到少排名，成績按下列公式計(jì)算： IIA3=（參加答辯隊(duì)數(shù) +1） /2-名次 4.4.4 -B組第二競賽環(huán)節(jié) 按新的障礙物間距調(diào)整小車后，進(jìn)行小車運(yùn)行比賽。 a) 經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在 300-500mm 范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)新的障礙物間距。 b) 本組各隊(duì)根據(jù)調(diào)整后的障礙間距，對(duì)自己的小車進(jìn)行調(diào)整裝配或修配。組委會(huì)在現(xiàn)場提供普通車床、鉗工臺(tái)及調(diào)試場地。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，各 隊(duì)?wèi)?yīng)完成調(diào)整修配內(nèi)容。無法完成者，不能進(jìn)入后續(xù)比賽。 c) 本組各隊(duì)攜帶調(diào)整修配后小車，在調(diào)整障礙間距后的競賽場地上進(jìn)行比賽。競賽計(jì)分規(guī)則同第一競賽環(huán)節(jié)。 此項(xiàng)競賽任務(wù)成績編號(hào)為 II