2022年甘肃省职业院校“工业产品设计与创客实践”项目比赛赛题1VIP

2022年甘肃省工业产品设计与创客实践赛项

赛题说明与参赛须知

1.本赛题包含工业产品设计与创客实践赛项各模块内容。

2.模块一包含一道题目，模块二包含两道题目，合计计时3小时；模块三包含一道题目，计时2小时。

各模块独立计时，不可相互借用时间。

3.参赛选手须严格按照题目规定的路径及名称存储文件，并在比赛过程中及时保存。

4.参赛选手应按照各题目要求，在指定的设备完成操作，并在比赛结束前将全部电子文件归档于指定位

置并按要求提交，未存储到指定位置或未按规定提交的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。计算机

编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因如断电情况下，酌情补时不超过15分钟。

5.各报告文件、说明文档等须在提供的模板文件中完成。

6.必须使用提供的帐号登录完成相关设计、制造工作。

7.工程图按照题目图纸样式，依据机械制图“图样画法”国家标准绘制；标题栏、明细栏要求如下：

（1）六视图、爆炸图标题栏要求填写图样名称、图样代号及基础视图比例；零件图标题栏要求填写图样

名称、图样代号、零件材料、零件重量及基础视图比例。

（2）工程图明细栏要求包含序号、代号、名称、数量、材料、重量及备注；明细栏总宽180mm，各列宽

度依次为8mm、40mm、44mm、8mm、38mm、22mm、20mm。

3

2

1

序号代号名称数量材料重量备注

8.严格遵守设备使用规范，安全操作加工设备。由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正

常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。

注：赛题及图册仅以电子文档形式提供。

模块一数字样机（40分）

题目1-1机械产品（40分）

斯特林发动机如图1-1，请根据给出的图纸及要求，建立产品数字模型并完成产品设计表达。

图1-1斯特林发动机

本题需提交的文件及相关要求见表1-1；所有文件须在比赛结束前归档于“D:\赛位号\1-1-数字样机-机

械产品”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。

表1-1数字样机机械产品部分需提交的文件

内容需提交的文件文件命名方式要求及备注

项目项目文件斯特林发动机.ipj

底座仅模型底座.ipt

支架模型及工程图支架.ipt、支架.idw

缸体支架模型及工程图缸体支架.ipt、缸体支架.idw在工程图中求出L并替换

缸体仅模型缸体.ipt

进气板仅模型进气板.ipt

阶梯轴仅模型阶梯轴.ipt

活塞仅模型活塞.ipt

零飞轮仅模型飞轮.ipt

曲柄1仅模型曲柄1.ipt

件

曲柄2仅模型曲柄2.ipt

连杆1仅模型连杆1.ipt

连杆2仅模型连杆2.ipt

连杆3仅模型连杆3.ipt

使用iPart将各尺寸轴套保存

通用轴仅模型通用轴.ipt

于同一文件

活塞轴仅模型活塞轴.ipt

底座支架模型及工程图底座支架.ipt、底座支架.idw在工程图中求出L并替换

部件模型、装配斯特林发动机.iam其余零件已提供

斯特林发动机装配图.idw

部件相关图、爆炸图及明

细栏斯特林发动机爆炸图.idw

完整表达全部零件合理的装配

部件装配动画斯特林发动机.ipn

过程，添加特写镜头；大小

斯特林发动机装配动画.wmv1980×1080。

设计表达

使用InventorStudio渲染模

块制作，需包括整机工作原

展示动画工作原理展示动画.wmv

理、镜头调整、气缸淡显设置。

时长10s；大小1920×1080。

模块二设计挑战（25分）

题目2-1机构分析计算（12分）

斯特林发动机气缸工作原理见图2-1，压缩空气通过气缸通气道进入活塞顶面，推动活塞左右运动，活塞

左右运动通过连杆转换成曲柄圆盘旋转运动。请按要求完成如下计算，并填写机构设计计算报告。

图2-1斯特林发动机气缸工作原理

1.绘制机构简图并将机构简图插入计算报告。

2.计算现行设计方案中的活塞行程并将计算结果填入报告。

3.若活塞行程调整为24mm，且活塞左极限位置不变（见图2-1），曲柄及连杆应作怎样的调整，求变化

并填入机构设计计算报告。（注意：仅变更两个零件中的各一个尺寸，详见报告模板。）

4.根据任务要求完成将此机构应用至其他产品的相关设计计算并填入报告。

题目2-1需提交的文件及相关要求见表2-1；所有文件须在比赛结束前归档于“D:\赛位号\2-1-设计挑战

-机构分析计算”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。

表2-1设计挑战机构分析计算部分需提交的文件

内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）

设计报告机构设计计算报告机构设计计算报告.pptx机构设计计算报告模板已提供

题目2-2轻量化设计（13分）

如图2-2，斯特林发动机各部件通过“底座支架”固定于底座上，支架材质为（铝6061），请根据以下条件，

使用Fusion360衍生式设计（GenerativeDesign）模块对“底座支架”进行轻量化设计。

上方各零件

底座支架总重量12倍

图2-2底座支架图2-3支架承担载荷示意

1.保持支架上方各零部件安装位置不变。

2.保持支架与其他零件连接方式不变，即通过4个螺钉固定于底座，且另通过2个螺钉与气缸连接。

3.考虑气缸工作时对支架的作用力，以竖直向下方向12倍于支架所承零部件重量为载荷条件进行设计。

4.材料指定为ABS，制造方式为无限制，螺钉连接面的最小壁厚为1.5mm。

5.以最小重量为设计目标，安全系数取为3.0。

题目2-2需提交的文件及相关要求见表2-2；所有文件须归档于“D:\赛位号\2-2-设计挑战-轻量化设

计”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。

表2-2设计挑战轻量化设计部分需提交的文件

内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）

零件轻量化支架轻量化支架.ipt文件需导出至本地计算机

斯特林发动机-轻量化.iam使用轻量化设计支架替换原有设计方

部件相关部件模型、装配图

斯特林发动机-轻量化装配图.idw案的部件模型与装配图。

设计报告轻量化设计报告轻量化设计报告.pptx需使用提供的报告模板完成。

模块三创客实践（35分）

任务一增材制造（8分）

设置合理的3D打印参数，选择恰当的参数完成题目2-2轻量化支架的增材制造，并将各项打印参数填入增

材制造报告。注意：此部分制造的零件将在本题目任务三中进一步做精加工处理，应考虑适当的加工余量。

本题目要求完成3D打印参数设置及前期准备（材料为ABS），并将数据输出至3D打印机。

任务二减材制造（13分）

使用已提供的毛坯（材料为代木），合理安排的加工工艺，完成图3-1所示件1工程图模型加工。

图3-1件1工程图

任务三增减材复合加工（14分）

使用减材制造（数控铣削加工）方法，设计、制造并使用合理的辅助工装夹具，安排合理的加工工艺，对

本题目任务一制造的轻量化支架模型的顶面做精加工处理，将支架顶面至底面的距离20mm控制于±0.05mm

范围内。

本题目要求设置工艺并输出加工代码，使用数控设备完成零部件加工。

本模块需提交的物品（文件）及相关要求见表3-1，数字文件须在比赛结束前归档于“D:\赛位号\