附件二：竞赛命题A、.doc

竞赛命题 本届竞赛主题为低成本、环境友好型动力机械的设计与制造。具 体要求完成以重力势能驱动的小车的设计、制作、运行及方案分析。 本次命题有两种：按行走的方式分为 A、B 两种。 ⑴命题 A 的行走方式为直行； ⑵命题 B 的行走方式为 S 行，加入了电气转向控制部分。 竞赛命题 A 1、结构设计要求：根据组委会提供的材料和比赛要求，由参赛 者自行设计小车结构，要求小车装配后，放置在平地上，以重块的重 力势能驱动滑行。小车示意图如图 1。 2、能量来源要求：能量由组委会统一提供的质量为 1Kg 的重块 （普通碳钢）铅垂下降来获得。重块落下后，须被小车承载并同小车 一起运动，不允许从小车上掉落。 图 1 竞赛小车示意图 3、机械加工要求：参赛选手需以组委会提供的材料和零件为毛 坯，在现场加工小车的零部件。加工方式可从车，数控铣，钳（包括 在钻床上钻孔）中任选，其中车和数控铣是必选工种。 4、装配要求：选手在钳工操作台进行现场装配。除自制零件和 组委会提供的材料外，不得使用任何其它材料（包括润滑油或润滑 脂）。 5、文档要求：参赛者需要提交关于作品的结构设计报告和工艺 成本分析（格式要求见附件四、五），将全部文档打印并装订成一册， 一式两份。 6、组委会提供的材料（尺寸单位为 mm）：质量为 1Kg 的重块 （Φ50×65mm，普通碳钢）； 铝板一块，长×宽×厚=200×150× 12；铝棒两根，Φ10×500；铝板一块，长×宽×厚=65×65×12；铝 圆棒一根，Φ60×150； 铝轴两根（已精车，参赛选手可按需要在钳 工操作台截断，但不得使用车或铣加工）Φ6×150；定滑轮组件 1 件。 7、组委会提供的工具：除各机床必需的相关夹具、工具外，提 供已磨好的外圆车刀、切断车刀各一把（材质均为锋钢），标准高速 钢直柄麻花钻三把（可按需要从下表 1 中选用，并在提交文档时提交 钻头规格清单）。 表 1 标准高速钢直柄麻花钻直径系列及全长和沟槽长度（GB 6137-85） ，mm 直径系列 d 全长 l 切削部分长 l1 5.00、5.10、5.20、5.30 86 52 5.40、5,50、5.60、5.70、5.80、5.90、6.00 93 57 6.10、6.20、6.30、6.40、6.50、6.60、6.70 101 63 6.80、6.90、7.00、7.10、7.20、7.30、7.40、7.50 109 69 7.60、7.70、7.80、7.90、8.00 117 75 竞赛命题 B 项目命题为：完成一辆以重力势能驱动、以舵机控制转向的的小 车的设计、制作、运行及方案分析。通过此题目的各阶段训练，考核 学生在机电产品设计、加工、装配和工艺与成本分析等方面的综合能 力。学生应综合考虑小车的运行效率、机械制造的工艺性、以及电子 控制编程的工艺性。具体要求如下： 1、车身结构及转向控制设计要求：根据老师提供的材料和要求， 由学生自行设计小车结构，要求小车装配后，放置在平地上，以重块 的重力势能驱动滑行。同时，以单片机编程控制舵机转向，设计并制 作一个能自动控制小车在行进中转向的控制电路。小车示意图如图 2。 2、能量来源要求：能量由质量为 0.75Kg 的重块（Φ50×38mm， 普通碳钢）铅垂下降来获得。重块落下后，须被小车承载并同小车一 起运动，不允许从小车上掉落。 图 2 小车示意图 3、机械加工要求：学生需以教师提供的材料和零件为毛坯，加 工小车的零部件。加工方式可从车，数控铣，钳（包括在钻床上钻孔） 中任选，其中车和数控铣是必选工种。 4、转向控制要求：学生以教师提供的单片机开发板与其他元器 件为基础，也可自行增加少量其他常见元器件（不得使用集成转向控 制芯片，也不得使用无线控制装置），设计并制作一个能自动控制小 车在行进中转向的控制电路。 5、3D 打印制作要求：根据小车的实际情况，进行 3D 设计及打 印制作一个绕线轴。 6、装配要求：在钳工操作台进行现场装配。除自制零件和教师 提供的材料外，不得使用任何其它材料。 7、文档要求：学生需要提交关于小车的结构设计方案和工艺成 本分析方案。 8、提供的材料（尺寸单位为 mm）： ① 矩形铝合金板一块，长×宽×厚=200×150×5；（车体材料） ② 铝合金圆棒四根，Φ10×500；（立柱材料） ③ 矩形铝合金板一块，长×宽×厚=90×90×5；（定滑轮座材 料） ④ 矩形铝合金板一块，长×宽×厚=120×100×12（轴承座及前 轮与舵机连接座材料）； ⑤ 铝质角铁：长×宽×高=100×20×30；（单板机连接材料） ⑥ 铝合金圆棒一根，Φ60×150；（车轮材料） ⑦ 铝轴两根（已精车，可按需要在钳工操作台截断，但不得使 用车或铣加工）Φ6×150；（车轮轴材料） ⑧ 定滑轮组件 1 件； ⑨ 深 沟 球 轴 承 （ 仪 器 仪 表 轴 承 ） 5 个 ， GB/T276-1994 ： Ф5×Ф14×5 ⑩ M3~M5 螺钉，若干； ⑾ 六角头螺栓 M3×10、M5×10，若干； ⑿ 7.2V 2000mAh Ni-cd 蓄电池； ⒀ 单片机最小开发电路板一块； ⒁ Futaba S3003 舵机一台； ⒂ 其他常用分立、集成元器件若干。 9、提供的工具：除各机床和电路安装调试必需的相关夹具、工 具外，提供已磨好的外圆车刀、切断车刀各一把（材质均为锋钢）， 标准高速钢直柄麻花钻三把，可按需要从表 2 中选用。 表 2 标准高速钢直柄麻花钻直径系列及全长和沟槽长度（GB 6137-85），mm 直径系列 d 全长 切削部分长 5.00、5.10、5.20、5.30 86 52 5.40、5,50、5.60、5.70、5.80、5.90、6.00 93 57 6.10、6.20、6.30、6.40、6.50、6.60、6.70 101 63 6.80、6.90、7.00、7.10、7.20、7.30、7.40、7.50 109 69 7.60、7.70、7.80、7.90、8.00 117 75 10、电子设计部分要求 ⑴ 设计任务： 设计并制作完成一个能够改变无碳重力势能小车在前进中运 动方向的控制装置。 ⑵ 元器件清单： 竞赛组委会提供的元器件： 序号 名称 1 单片机及其开发平台 2 Futaba S3003 型舵机 3 其他分立元器件（电阻、电容等） 参赛选手在设计中如需使用竞赛委员会没有提供的元件，必须 提前与竞赛组取得联系以便采购。若因特殊原因无法采购的元件，由 参赛选手自行解决。 ⑶ 设计要求： ① 硬件设计 设计思路及设计方案论证； 设计控制电路的整体框图； 设计各功能模块电路的框图及其原理图； 电路完整的原理图； ② 软件设计 系统程序流程图； 各模块功能流程图及伪代码； 完成的程序源代码及必要的程序注释； 2017 年 2 月 20 日