2022年甘肅省職業(yè)院校“工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)客實(shí)踐”項(xiàng)目比賽賽題1

2022年甘肅省工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)客實(shí)踐賽項(xiàng)

賽題說明與參賽須知

1.本賽題包含工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)客實(shí)踐賽項(xiàng)各模塊內(nèi)容。

2.模塊一包含一道題目，模塊二包含兩道題目，合計(jì)計(jì)時3小時；模塊三包含一道題目，計(jì)時2小時。

各模塊獨(dú)立計(jì)時，不可相互借用時間。

3.參賽選手須嚴(yán)格按照題目規(guī)定的路徑及名稱存儲文件，并在比賽過程中及時保存。

4.參賽選手應(yīng)按照各題目要求，在指定的設(shè)備完成操作，并在比賽結(jié)束前將全部電子文件歸檔于指定位

置并按要求提交，未存儲到指定位置或未按規(guī)定提交的運(yùn)行記錄或程序文件不作為競賽成果予以評分。計(jì)算機(jī)

編輯文件請實(shí)時存盤，建議10-15分鐘存盤一次，客觀原因如斷電情況下，酌情補(bǔ)時不超過15分鐘。

5.各報(bào)告文件、說明文檔等須在提供的模板文件中完成。

6.必須使用提供的帳號登錄完成相關(guān)設(shè)計(jì)、制造工作。

7.工程圖按照題目圖紙樣式，依據(jù)機(jī)械制圖“圖樣畫法”國家標(biāo)準(zhǔn)繪制；標(biāo)題欄、明細(xì)欄要求如下：

（1）六視圖、爆炸圖標(biāo)題欄要求填寫圖樣名稱、圖樣代號及基礎(chǔ)視圖比例；零件圖標(biāo)題欄要求填寫圖樣

名稱、圖樣代號、零件材料、零件重量及基礎(chǔ)視圖比例。

（2）工程圖明細(xì)欄要求包含序號、代號、名稱、數(shù)量、材料、重量及備注；明細(xì)欄總寬180mm，各列寬

度依次為8mm、40mm、44mm、8mm、38mm、22mm、20mm。

3

2

1

序號代號名稱數(shù)量材料重量備注

8.嚴(yán)格遵守設(shè)備使用規(guī)范，安全操作加工設(shè)備。由于參賽選手人為原因?qū)е赂傎愒O(shè)備損壞，以致無法正

常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊(duì)競賽資格。

注：賽題及圖冊僅以電子文檔形式提供。

模塊一數(shù)字樣機(jī)（40分）

題目1-1機(jī)械產(chǎn)品（40分）

斯特林發(fā)動機(jī)如圖1-1，請根據(jù)給出的圖紙及要求，建立產(chǎn)品數(shù)字模型并完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)。

圖1-1斯特林發(fā)動機(jī)

本題需提交的文件及相關(guān)要求見表1-1；所有文件須在比賽結(jié)束前歸檔于“D:\賽位號\1-1-數(shù)字樣機(jī)-機(jī)

械產(chǎn)品”；不得為不同類型的文件單獨(dú)創(chuàng)建文件夾。

表1-1數(shù)字樣機(jī)機(jī)械產(chǎn)品部分需提交的文件

內(nèi)容需提交的文件文件命名方式要求及備注

項(xiàng)目項(xiàng)目文件斯特林發(fā)動機(jī).ipj

底座僅模型底座.ipt

支架模型及工程圖支架.ipt、支架.idw

缸體支架模型及工程圖缸體支架.ipt、缸體支架.idw在工程圖中求出L并替換

缸體僅模型缸體.ipt

進(jìn)氣板僅模型進(jìn)氣板.ipt

階梯軸僅模型階梯軸.ipt

活塞僅模型活塞.ipt

零飛輪僅模型飛輪.ipt

曲柄1僅模型曲柄1.ipt

件

曲柄2僅模型曲柄2.ipt

連桿1僅模型連桿1.ipt

連桿2僅模型連桿2.ipt

連桿3僅模型連桿3.ipt

使用iPart將各尺寸軸套保存

通用軸僅模型通用軸.ipt

于同一文件

活塞軸僅模型活塞軸.ipt

底座支架模型及工程圖底座支架.ipt、底座支架.idw在工程圖中求出L并替換

部件模型、裝配斯特林發(fā)動機(jī).iam其余零件已提供

斯特林發(fā)動機(jī)裝配圖.idw

部件相關(guān)圖、爆炸圖及明

細(xì)欄斯特林發(fā)動機(jī)爆炸圖.idw

完整表達(dá)全部零件合理的裝配

部件裝配動畫斯特林發(fā)動機(jī).ipn

過程，添加特寫鏡頭；大小

斯特林發(fā)動機(jī)裝配動畫.wmv1980×1080。

設(shè)計(jì)表達(dá)

使用InventorStudio渲染模

塊制作，需包括整機(jī)工作原

展示動畫工作原理展示動畫.wmv

理、鏡頭調(diào)整、氣缸淡顯設(shè)置。

時長10s；大小1920×1080。

模塊二設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)（25分）

題目2-1機(jī)構(gòu)分析計(jì)算（12分）

斯特林發(fā)動機(jī)氣缸工作原理見圖2-1，壓縮空氣通過氣缸通氣道進(jìn)入活塞頂面，推動活塞左右運(yùn)動，活塞

左右運(yùn)動通過連桿轉(zhuǎn)換成曲柄圓盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。請按要求完成如下計(jì)算，并填寫機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告。

圖2-1斯特林發(fā)動機(jī)氣缸工作原理

1.繪制機(jī)構(gòu)簡圖并將機(jī)構(gòu)簡圖插入計(jì)算報(bào)告。

2.計(jì)算現(xiàn)行設(shè)計(jì)方案中的活塞行程并將計(jì)算結(jié)果填入報(bào)告。

3.若活塞行程調(diào)整為24mm，且活塞左極限位置不變（見圖2-1），曲柄及連桿應(yīng)作怎樣的調(diào)整，求變化

并填入機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告。（注意：僅變更兩個零件中的各一個尺寸，詳見報(bào)告模板。）

4.根據(jù)任務(wù)要求完成將此機(jī)構(gòu)應(yīng)用至其他產(chǎn)品的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算并填入報(bào)告。

題目2-1需提交的文件及相關(guān)要求見表2-1；所有文件須在比賽結(jié)束前歸檔于“D:\賽位號\2-1-設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

-機(jī)構(gòu)分析計(jì)算”；不得為不同類型的文件單獨(dú)創(chuàng)建文件夾。

表2-1設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)機(jī)構(gòu)分析計(jì)算部分需提交的文件

內(nèi)容需提交的文件文件命名方式要求（備注）

設(shè)計(jì)報(bào)告機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告.pptx機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告模板已提供

題目2-2輕量化設(shè)計(jì)（13分）

如圖2-2，斯特林發(fā)動機(jī)各部件通過“底座支架”固定于底座上，支架材質(zhì)為（鋁6061），請根據(jù)以下條件，

使用Fusion360衍生式設(shè)計(jì)（GenerativeDesign）模塊對“底座支架”進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。

上方各零件

底座支架總重量12倍

圖2-2底座支架圖2-3支架承擔(dān)載荷示意

1.保持支架上方各零部件安裝位置不變。

2.保持支架與其他零件連接方式不變，即通過4個螺釘固定于底座，且另通過2個螺釘與氣缸連接。

3.考慮氣缸工作時對支架的作用力，以豎直向下方向12倍于支架所承零部件重量為載荷條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.材料指定為ABS，制造方式為無限制，螺釘連接面的最小壁厚為1.5mm。

5.以最小重量為設(shè)計(jì)目標(biāo)，安全系數(shù)取為3.0。

題目2-2需提交的文件及相關(guān)要求見表2-2；所有文件須歸檔于“D:\賽位號\2-2-設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)-輕量化設(shè)

計(jì)”；不得為不同類型的文件單獨(dú)創(chuàng)建文件夾。

表2-2設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)輕量化設(shè)計(jì)部分需提交的文件

內(nèi)容需提交的文件文件命名方式要求（備注）

零件輕量化支架輕量化支架.ipt文件需導(dǎo)出至本地計(jì)算機(jī)

斯特林發(fā)動機(jī)-輕量化.iam使用輕量化設(shè)計(jì)支架替換原有設(shè)計(jì)方

部件相關(guān)部件模型、裝配圖

斯特林發(fā)動機(jī)-輕量化裝配圖.idw案的部件模型與裝配圖。

設(shè)計(jì)報(bào)告輕量化設(shè)計(jì)報(bào)告輕量化設(shè)計(jì)報(bào)告.pptx需使用提供的報(bào)告模板完成。

模塊三創(chuàng)客實(shí)踐（35分）

任務(wù)一增材制造（8分）

設(shè)置合理的3D打印參數(shù)，選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)完成題目2-2輕量化支架的增材制造，并將各項(xiàng)打印參數(shù)填入增

材制造報(bào)告。注意：此部分制造的零件將在本題目任務(wù)三中進(jìn)一步做精加工處理，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?/p>

本題目要求完成3D打印參數(shù)設(shè)置及前期準(zhǔn)備（材料為ABS），并將數(shù)據(jù)輸出至3D打印機(jī)。

任務(wù)二減材制造（13分）

使用已提供的毛坯（材料為代木），合理安排的加工工藝，完成圖3-1所示件1工程圖模型加工。

圖3-1件1工程圖

任務(wù)三增減材復(fù)合加工（14分）

使用減材制造（數(shù)控銑削加工）方法，設(shè)計(jì)、制造并使用合理的輔助工裝夾具，安排合理的加工工藝，對

本題目任務(wù)一制造的輕量化支架模型的頂面做精加工處理，將支架頂面至底面的距離20mm控制于±0.05mm

范圍內(nèi)。

本題目要求設(shè)置工藝并輸出加工代碼，使用數(shù)控設(shè)備完成零部件加工。

本模塊需提交的物品（文件）及相關(guān)要求見表3-1，數(shù)字文件須在比賽結(jié)束前歸檔于“D:\賽位號\