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2

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）

卧式发动机如图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卧式发动机

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

项目项目文件卧式发动机.ipj

底座仅模型底座.ipt

气缸支架模型及工程图气缸支架.ipt、气缸支架.idw

曲柄支架模型及工程图曲柄支架.ipt、曲柄支架.idw

曲轴仅模型曲轴.ipt

大带轮仅模型大带轮.ipt

零小带轮仅模型大带轮.ipt

件左活塞仅模型左活塞.ipt

右活塞仅模型右活塞.ipt

左活塞连杆仅模型左活塞连杆.ipt

右活塞连杆仅模型右活塞连杆.ipt

销钉仅模型销钉.ipt

带轮支架仅模型带轮支架.ipt

部件模型、装配卧式发动机.iam标准件由资源中心库调入

部件相关

图、及明细栏卧式发动机装配图.idw

卧式发动机完整表达全部零件合理的装配

部件装配动画.ipn

过程，添加特写镜头；大小

卧式发动机装配动画.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5s；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）

卧式发动机气缸工作原理见图2-1，通过气体在冷热环境转换时的热胀冷缩做能量转换，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带动带轮进行发电。请按要求完成如下计算，并填写机构

设计计算报告。

图2-1卧式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左活塞和右活塞行程并将计算结果填入报告。

3.若将右活塞行程调整为34mm，左活塞行程调整为36mm，且两活塞右侧靠近气缸支架的右边极限位

置不变、各个连杆之间的装配关系不变，求曲轴、左活塞连杆、右活塞连杆的尺寸变化（可忽略设计

后的装配零件干涉问题）并填入机构设计计算报告。

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，卧式发动机各部件通过“曲柄支架”固定于底座上，支架材质为（ABS），请根据以下条件，使用Fusion

360衍生式设计（GenerativeDesign）模块对“曲柄支架”进行轻量化设计。

上方各零件

总重量10倍

曲柄支架

图2-2曲柄支架图2-3曲柄支架承担载荷示意

1.保持支架上方各零部件安装位置不变，并以现有曲柄支架为基本形状。

2.保持支架与其他零件连接方式不变，即通过2个螺钉固定于底座，曲柄支架支撑部分运用孔配合连接。

3.考虑连杆、大带轮、曲轴工作时对支架的作用力，以竖直向下方向10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2.0mm。

5.以最小重量为设计目标，安全系数取为2.5。

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

卧式发动机-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

卧式发动机-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，将曲柄支架底面至其与曲柄安装孔中心之间的距离

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\3-1

创客实践-产品制造”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。