2019年山东省职业院校技能大赛中职“工业产品设计与创客实践”赛项样题

样题第9页参赛选手须知比赛时间4小时，赛题共3大题5道题目，参赛选手需完成全部题目。赛题共7页，参赛选手应始终保持赛题完整，不得拆散赛题。参赛选手须严格按照题目规定的路径及名称存储文件，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。计算机编辑文件应实时存盘，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15分钟。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；工程图标题栏、明细栏要求如下：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。视图比例零件重量图样代号图样名称视图比例零件重量图样代号图样名称零件材料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。321序号代号名称数量材料重量备注根据各题目要求，使用指定的软件工具完成相应的题目。样题仅列举题目格式与要求，所用模型文件等与实际比赛不同。

题目1共享单车（25%）共享单车如图1-1，请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达。图1图1-1共享单车本题需提交的文件及相关要求见表1-1；所有文件须保存在“桌面\赛位号\1-共享单车”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表1-1题目1需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）项目项目文件共享单车.ipj零

件传动箱模型及工程图传动箱.ipt、传动箱.idw传动箱盖A仅模型传动箱盖A.ipt传动箱盖B仅模型传动箱盖B.ipt曲柄仅模型曲柄.ipt脚蹬模型及工程图脚蹬.ipt、脚蹬.idw车座仅模型车座.ipt车把安装盒仅模型车把安装盒.ipt车把安装盒盖仅模型车把安装盒盖.ipt左车把模型及工程图左车把.ipt、左车把.idw左车把套仅模型左车把套.ipt右车把仅模型右车把.ipt右车把套仅模型右车把套.ipt前挡泥板仅模型前挡泥板.ipt后挡泥板仅模型后挡泥板.ipt轮毂-5仅模型轮毂-5.ipt轮毂盖-5孔仅模型轮毂盖-5孔.ipt部件相关部件模型、六视图、爆炸图及明细栏共享单车.iam其余零件已提供共享单车六视图.idw共享单车.ipn共享单车爆炸图.idw设计表达展示动画共享单车展示动画.wmv按照提供的视频由Studio渲染完成，需要包括单车前行与车把转动动作；时长5秒；大小1280×720。图2-1活塞式气动马达题目2图2-1活塞式气动马达活塞式气动马达如图2-1。本题目分为两部分，请首先根据给出的图纸及要求，完成活塞式气动马达的模型建立与设计表达；再根据题目中列出的需求，完成活塞式气动马达支架的设计改进。题目2-1活塞式气动马达建模与表达请根据给出的图纸及要求，完成产品模型建立与设计表达。本题应使用Inventor完成，需提交的文件及相关要求见表2-1；所有文件须保存在“桌面\赛位号\2-1-活塞式气动马达建模与表达”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表2-1题目2-1需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）项目项目文件活塞式气动马达.ipj零

件底座仅模型底座.ipt支架模型及工程图支架.ipt、支架.idw需使用SheetMetal.ipt创建。气缸模型及工程图气缸.ipt、气缸.idw飞轮模型及工程图飞轮.ipt、飞轮.idw曲柄圆盘仅模型曲柄圆盘.ipt连接轴仅模型连接轴.ipt活塞仅模型活塞.ipt连杆仅模型连杆.ipt气缸盖仅模型气缸盖.ipt曲柄销仅模型曲柄销.ipt节流螺栓仅模型节流螺栓.ipt部件相关部件模型、装配图、爆炸图及明细栏活塞式气动马达.iam各标准件由资源中心调入。活塞式气动马达装配图.idw活塞式气动马达.ipn活塞式气动马达爆炸图.idw设计表达装拆动画活塞式气动马达装拆动画.wmv按照提供的视频由表达视图模块制作，需要包括全部零件拆解动作；时长不超过30秒；大小1280×720。

题目2-2活塞式气动马达设计改进如图2-2，活塞式气动马达各部件通过“1901-02支架”固定于底座，支架材质为钢，重量0.034kg。请根据以下条件，使用衍生式设计方法，对“支架”进行设计改进。支架支架5N·m5N·m图2-21901-02支架图2-3支架最大静态扭转载荷示意保持支架上方各零部件安装位置不变。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。考虑气缸工作时对支架的作用力，以竖直向下方向5倍于支架所承零部件重量、最大静态扭转载荷5N·m（在支架与气缸连接面的两螺钉孔圆心连线中心处垂直应用，如图2-3）为载荷条件进行设计。材料指定为钢，制造方式为增材制造，最小壁厚设置为3mm。以最小重量为设计目标，安全系数取为2.0。使用仿真（Simulation）模块对轻量化设计结果进行验证。题目2-2需提交的文件及相关要求见表2-2；所有文件须保存在“桌面\赛位号\2-2-活塞式气动马达设计改进”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表2-2题目2-2需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件轻量化支架支架L.f3d或支架L.stp部件相关部件模型、装配图活塞式气动马达.iam使用轻量化设计支架替换原有设计方案的部件模型与装配图。活塞式气动马达装配图.idw设计报告支架设计改进说明设计改进说明.pptx需使用提供的报告模板完成。设计说明（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）

设计条件保留区域障碍区域载荷条件约束条件材料设置加工方式设置粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片粘贴相应图片填写文字说明填写文字说明填写文字说明填写文字说明填写文字说明填写文字说明设计结果设计结果选择设计结果验证粘贴衍生式设计分析得出的各设计方案图片

选择最优设计方案并简述原因使用仿真分析工具检验设计结果

粘贴等效应力、位移及安全系数分析结果并填写必要的文字说明分析比对设计方案比较零件重量比较部件性能比较轻量化设计前

方案图片及

文字说明轻量化设计后

方案图片及

文字说明轻量化设计前

零件重量（软件计算截图）轻量化设计后

零件重量（软件计算截图）轻量化设计前

等效应力、位移及安全系数轻量化设计后

等效应力、位移及安全系数题目3创客实践（30%）本题目分为题目3-1和题目3-2两部分。第一部分要求完成运动机构设计；第二部分要求完成相应零部件的制造准备。题目3-1运动机构设计气缸工作原理见图3-1，压缩空气通过气缸通气道进入活塞顶面，推动活塞上下运动，活塞上下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3-1气缸工作原理计算现行设计方案中气缸的行程。若活塞行程调整为14mm，且仍将到达气缸顶部，1901-05曲柄圆盘及1901-08连杆应作怎样的调整；要求仅变更两个零件中的各一个尺寸。设活塞受到的压力为10N，曲柄圆盘转速为1r/s，使用Inventor运动仿真工具，找出“连杆”在一个工作周期中受力最大的位置，并使用Inventor应力分析工具，分析此时连杆应力、应变情况。题目3-1要求使用Inventor完成，需提交的文件及相关要求见表3-1；所有文件须保存在“桌面\赛位号\3-1-运动机构设计”；不得为不同类型的文件单独创建文件夹。表3-1题目3-1需提交的文件内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）零件尺寸调整后的曲柄圆盘曲柄圆盘V2.ipt、

曲柄圆盘V2.idw满足条件2的零件模型及零件图。尺寸调整后的连杆连杆V2.ipt、连杆V2.idw设计报告机构设计说明报告机构设计说明.pptx包含原有设计方案的气缸行程数据；需使用提供的报告模板完成。机构设计说明（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）原有方案调整后方案连杆工程分析粘贴曲柄圆盘、连杆工程图粘贴运动仿真与应力分析（含等效应力、位移和安全系数分析）图片原有设计方案中气缸行程=mm说明曲柄圆盘、连杆中调整的尺寸添加必要的文字说明题目3-2制造准备任务1选择合理的增材制造（3D打印）方式，设置恰当的参数完成题目2-2改进后底盘支架的增材制造，并将各项打印参数填入增材制造报告。本题目需提交的文件及要求见表3-2。文件须保存在“桌面\赛位号\3-2-制造准备”。表3-2增材制造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）制造报告增材制造报告增材制造报告.pptx需使用提供的报告模板完成。增材制造报告（此部分提供模板.pptx文件，选手须在模板中填写）零件图参数设置（选择）设置界面粘贴衍生式设计得到的

底盘支架模型图片方向选择支撑设置层厚设置速度设置填充率设置喷头温度设置平台温度设置……粘贴软件设置界面截图任务2使用减材制造（数控铣削加工）方法，安排合理的加工工艺，完成图3-2所示爪连杆的顶面精加工处理（现余量1mm）及孔加工准备。要求使用Fusion360输出加工代码并填写减材制造报告。未打孔余量1mm未打孔余量1mmA零件图B加工需求图3-1爪连杆减材制造准备本题目需提交的文件及要求见表3-3。文件须保存在“桌面\赛位号\3-2-制造准备”。表3-3减材制造部分需提交的物品（文件）内容需提交的文件文件命名方式要求（备注）制造报告减材制造报告减材制造报告.pp