资源简介 考向三 单电机传动(1带1)一、机械传动装置设计题解题思路1.设计的原理2.常见设计题考法该类型装置的设计为近几年设计题考查的热门方向,主要是将电机的转动转化为其他的运动形式,从而满足设计要求中的往复运动、摆动等功能要求。3.解题方法根据设计要求确定运动方式,从而考虑不同的传动装置,如齿轮齿条结构,凸轮结构,螺杆结构,连杆结构等。二、一个电机实现一个功能(1带1)传动模型1.连杆结构2.齿轮齿条3.螺杆(自锁)4.“X”型结构5.锥形轮、蜗轮蜗杆(自锁)6.平轮7.凸轮8.棘轮、槽轮(间歇运动)9.部分齿轮(间歇运动)1.(2021·1月浙江选考)某小区为防止大型车辆进入,影响居民安全,设置了如图所示的车辆限高装置。小明发现限高装置对确有需要进入小区的消防车等大型车辆造成阻碍,于是想设计一种横梁高度可调节的车辆限高装置。请你帮助小明设计该装置,要求如下:①横梁高度能在2 m到4.5 m之间实现调节②横梁可保持在所调节的高度③整个限高装置具有一定的强度和稳定性,结构简单,操作方便④横梁高度的调节方式可采用手动或电机驱动⑤材料自选请完成以下任务:(1)小明发现问题的途径是(单选)________(在A.收集和分析信息;B.观察日常生活;C.技术研究与技术试验中选择合适的选项,将序号填入“________”处);(2)设计该装置时,下列因素中可以不考虑的是(单选)________(在A.立柱的尺寸;B.安装方式;C.车流量中选择合适的选项,将序号填入“________”处);(3)画出设计草图,必要时可用文字说明(如果采用电机驱动方式,电机可用方块表示;如果装置为对称结构,只需画出一侧);(4)在设计草图上标注主要尺寸;(5)小明在装置安装完成后进行试验,根据大型车辆的高度,在2 m到4.5 m的高度范围内升降横梁,观察装置调节的可靠性。该试验的方法属于(单选)________(在A.模拟试验;B.移植试验;C.强化试验中选择合适的选项,将序号填入“________”处)。2.(2021·6月浙江选考)小明发现小区附近河面上固定了一根拦截索(如图所示),拦截来自上游的漂浮物,却阻碍了船的通行。为了解决船的通行问题,小明准备重新设计拦截漂浮物的装置。请你帮助小明设计该装置的机械部分,要求如下:①装置合拢时,能拦截河面上的漂浮物②有船经过时,装置能打开,在河面(宽8 m)中间形成至少3 m宽的通道③装置打开过程中,不能让已拦截的漂浮物漂走④装置采用电机驱动⑤材料自选请完成以下任务:(1)该拦截装置可以减轻人的劳动强度,体现了技术具有(单选)________的作用(在A.保护人;B.解放人;C.发展人中选择合适的选项,将序号填入“________”处);(2)设计该装置时,可以不考虑的因素是(单选)________(在A.安装方式;B.水流方向;C.河的长度中选择合适的选项,将序号填入“________”处);(3)画出装置机械部分的设计草图,必要时可用文字说明(不考虑水流速度、河水位高低;电机可用方块表示,河岸可用线条表示,水流方向可用箭头表示;如果装置为对称结构,只需画出一侧);(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸;(5)小明准备在装置安装后进行以下技术试验,其中不合理的是(单选)________(在A.发出合拢和打开指令后,观察装置能否顺利合拢和打开;B.在上游倾倒垃圾,观察装置能否有效拦截;C.使装置打开,观察打开的过程中已拦截的漂浮物是否会漂走中选择合适的选项,将序号填入“________”处)。3.(2022·1月浙江选考)如图所示是小明家的蔬菜大棚,温度高的时候,将薄膜从两侧底部向上翻起来,以便通风,温度低的时候,再将薄膜放下,小明看到爸爸妈妈操作很辛苦,想设计一个翻薄膜的装置,设计要求如下:①能将薄膜从底部向上翻起和放下,向上翻起后形成不小于500 mm的通风空隙②薄膜向上翻起和放下后,装置均能将薄膜固定住③采用减速电机驱动④材料自选请你帮助小明完成该装置机械部分的设计,完成以下任务:(1)小明提出“将薄膜从底部向上翻起后形成不小于500 mm的通风空隙”主要是从(单选)________的角度考虑的(A.物;B.人;C.环境);(2)构思该装置机械部分的方案时可以不考虑的因素是(单选)________(A.大棚的形状;B.大棚的长度;C.薄膜的特性;D.温度的变化);(3)小明构思好设计方案后,在计算机中建立装置的仿真模型,模拟实际工作状态,让模型连续反复运动,观察设计能否满足要求。小明采用的方法属于(单选)________(A.模拟试验法;B.虚拟试验法;C.强化试验法);(4)画出该装置机械部分的设计草图(对称机构只需画出一侧,电机用方框表示),必要时用文字说明;(5)在设计草图上标注主要尺寸。4.(2023·1月浙江选考)小明看到物流配送到小区后﹐都要靠人工将货物从卡车上卸下来(如图所示),当货物体积或质量较大时,货物容易滑下来,砸伤搬运人员、损坏货物。小明准备设计一个具有起重功能的装置辅助搬运人员将货物从车厢卸到地面。已知车厢底板离地高度为800 mm,车厢底板至顶板距离为2500 mm。装置设计要求如下:(a)能将货物从车厢底板上卸到地面(b)在卸货过程中装置运动平稳可靠(c)能承载尺寸为800 mm×600 mm×1800 mm(长×宽×高)、质量为100 kg的货物(d)安装在车厢尾部的底板或侧板上(e)驱动方式不限请完成以下任务:(1)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的车厢底板或侧板用线条表示,如果采用电机驱动,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(2)在草图上标注主要尺寸;(3)小明准备在装置安装后进行技术试验,并设计了试验方案。以下试验步骤中做法不合理的是(单选)________。A.准备一个托盘、若干不同质量的砝码和一只尺寸为800 mm×600 mm×1800 mm(长×宽×高)的开口纸箱B.将装置中承载构件(用于装载货物的构件)悬空,并锁定驱动构件C.将组合好的100 kg砝码加载到承载构件上,测试装置的强度是否符合要求,并记录测试结果D.将托盘放置在车厢底板上,在托盘上添加一定质量的砝码,将开口纸箱罩在托盘上并固定,操纵装置把带有砝码和纸箱的托盘从车厢移动到地面,测试装置运动是否平稳可靠,并记录测试结果;逐次添加砝码,重复上述过程,直至托盘与砝码总质量增加到100 kgE.撰写试验报告5.(2024·1月浙江选考)如图所示的公路铁路立交桥,下雨时,公路上的雨水沿着坡道流向低洼处,如果水量超过泵站的排水能力,就会在低洼处积水,积水严重时需要在公路上设置路障封闭道路,阻止行人和车辆进入积水区域,以防出现意外。现在需要设计一种带有栅栏的自动拦路装置,当积水达到一定深度时,装置自动将道路封闭,当积水消退时,装置自动复位,恢复交通。请你设计该装置的机械部分,已知公路宽度为10 m,设计要求如下:(a)封闭道路时装置驱动栅栏运动到路面上恢复交通时装置驱动栅栏返回原来位置(b)装置工作平稳可靠(c)一套装置采用一个电机驱动(d)装置安装在限高杆前方或后方2 m处,具体安装形式可根据工作方式自行确定请完成以下任务:(1)从人体静态尺寸的角度考虑,栅栏合适的高度为(单选)________;A.0.5 m B.1.2 mC.2.2 m D.10 m(2)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的道路用线条表示,电机用方框表示),简要说明方案的工作过程;(3)在草图上标注主要尺寸。6.(2024·6月浙江选考)如图所示是小明家阳台外安装的晒衣架,下雨时衣服会被淋湿,于是小明想设计一个可收缩的雨棚,安装在栏杆上。雨棚平时收缩在阳台栏杆外侧,不影响晾晒和收衣服,下雨时自动展开,遮盖在晒衣架上方,防止雨水直接淋在衣服上。已知晒衣架的长度为2000 mm,宽度为300 mm~800 mm,晒衣架顶部至栏杆扶手之间的高度为200 mm。请你设计该雨棚的机械装置,设计要求如下:(a)装置能带动雨棚的防水介质展开和收缩,展开时有效遮盖晒衣架上的衣服(不考虑侧面防雨),收缩时紧贴栏杆(b)装置安装在阳台栏杆外侧,高度不超出栏杆扶手(c)装置采用一个电机驱动(d)雨棚展开时上方不得积水,有一定的防风能力。请完成以下任务:(1)小明进行了以下设计分析,其中不恰当的是(单选)________;A.雨棚的防水介质可固定在轴(或杆)上,通过轴(或杆)的运动实现雨棚展开和收缩B.雨棚展开后有一定坡度,防止顶部积水C.装置应有保持功能,防止风带动雨棚收缩D.雨棚展开后尺寸为2000 mm×800 mm,收缩后的尺寸为2000 mm×300 mm(2)雨棚的防水介质材料直接影响装置中与介质相固定构件的运动形式。现有三种可用的备选材料,你采用的是(单选)________;A.柔性防水布B.可卷曲的软塑料板C.类似于百叶窗帘的可堆叠硬塑料板(3)根据你选用的防水介质材料,在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的阳台栏杆用线条表示,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(4)在草图上标注主要尺寸。1.(2024·4月嘉兴二模)如图所示为儿童拼接床,其床板的高度和成人床不同。为了满足多种需求,小马打算设计一种电动升降装置,用以调节儿童拼接床的床板高度。请你帮助小马设计该装置的机械部分,已知儿童床的大小1100 mm×600 mm×780 mm(总长×总宽×总高),设计要求如下:(a)床板高度能在420 mm~500 mm之间调节(b)床板调节方便、稳固、安全(c)用一个电机驱动该装置(d)所需的材料和零件自选请完成下列任务:(1)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(电机方框表示;拼接床不用画出全部形状,只需画出与装置连接部分的结构),并简要说明方案的工作过程;(2)在草图上标注主要尺寸;(3)装置制作完成后,小马设计了以下试验方案,其中合理的是(单选)________;A.用强化试验法测试装置的强度:在床板上放置3 kg的重物,启动电机后观察装置是否会出现严重变形B.用模拟试验法测试装置的稳定性;在床板上放置合适的重物,启动电机后观察床板升降过程中是否会晃动C.用虚拟试验法测试装置的安全性;在计算机中建立模型,观察床板能否在420 mm~500 mm范围内升降2.(2024·4月宁波10校)如图所示是小明设计的一辆玩具车,用软件进行仿真测试时发现该玩具车需要拖动才能行驶。于是小明想改进这辆玩具车,通过电机驱动联动机构带动车轮,使玩具车在平地上直线行驶。请你帮助小明设计该装置,要求如下:(a)玩具车能实现自动直行(b)玩具车在水平直行或上下坡过程中,平稳可靠(c)采用一个电机驱动(d)装置主体安装在底板上,具体安装形式可根据工作方式自行确定请完成以下任务:(1)自动直行玩具车的控制方式属于(单选)________;A.开环控制 B.闭环控制(2)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的底板用线条表示,电机用方框表示),简要说明方案的工作过程;(3)在草图上标注主要尺寸。3.(2023·12月金丽衢12校)小明看到图书馆阅览室的大门(如图所示)需要手动打开,门上装有弹簧合页,开门比较费力,开成90度后又不会自动关门,想换掉原有的弹簧合页,再设计一个电动的开关门装置,通过刷脸或者按一下开关按钮就可以实现自动开门与关门。请你帮助小明设计该装置的机械部分,设计要求如下:①电机安装在门框顶部横梁侧面虚线框A内,与门连接的构件安装在门上边沿侧面虚线框B内②采用小型电机驱动,通过电机的正反转实现门的打开与关闭③开门角度达到90度,运行稳固可靠④停电时可手动开关门请完成以下任务:(1)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的门框和门可用线条表示,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(2)在草图上标注主要尺寸;(3)对方案模型进行技术试验合适的方法有(单选)________。A.虚拟试验法 B.模拟试验法C.优选试验法 D.移植试验法4.(2023·11月温州一模)小明在翻阅自动化流水线资料的过程中,找到如图a所示的物料翻转装置,它可借助液压杆经①~④步骤实现物料翻转。小明想利用已有的电机重新设计翻转装置,来实现相同的翻转功能,已有条件和设计要求如下:图a图bA.装置安装在传送带两侧,不与传送带直接接触,传送带宽100 mm,物料如图b放置在传送带上B.传送带速度合适,物料在传送过程中实现翻转90°,物料离开后装置可复位C.使用可正反转的电机,不得使用液压杆D.其他材料自选(1)根据设计要求,下列不属于设计该翻转机构的限制因素的是(单选)________;A.小明自身的技术能力B.电机的规格C.物料的重量D.传送带的材质(2)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的框架和转轴可用线条表示,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(3)在草图上标注主要尺寸。5.(2023·4月杭州统测)小明发现屋顶的太阳能发电板因为积灰降低了发电效率,需要工人经常进行清洁(如图所示),小明准备设计一个能自动清扫太阳能发电板的装置。已知每块太阳板的尺寸:800 mm×600 mm,装置设计要求如下:(a)用电机进行驱动(b)一块太阳能板上安装一个装置,电机的电源用太阳能板进行供电(c)能来回进行清扫(d)清扫过程中稳定可靠请完成以下任务:(1)画出该设计方案的设计草图(装置安装到太阳能板的正面或底面用线条表示,电机可用方框表示),简要说明设计方案是如何实现自动来回清扫的;(2)在草图上标注主要尺寸;(3)小明准备在装置安装后进行技术试验,并设计了试验方案,下列说法不合理的是(多选)________。A.用虚拟试验法检验装置能否把太阳能板清扫干净B.用水淋湿该装置的方法检测其防水性能C.启动电机观察该装置能否进行来回清扫D.用5 kg的重物加载该装置上,启动电机观察其能否正常运行6.如图所示为李明给某景区设计的防掉落装置,在实际使用中,李明发现当有东西掉落被绳网兜住后,需人工将网架沿滑杆上拉,拉到顶部后将网架往内旋转才能取到掉落物品,不太方便,想将该装置改进为电动控制。李明已设计好控制电路,要求按下对应开关,可自动升降和翻转,请帮李明设计该电动装置的机械部分。设计要求如下:(a)装置安装在岩壁上,距离地面的升降范围为(-1 000 mm,0 mm)(b)网架升到地面位置时,可自动往内侧翻转90°(c)装置牢固可靠,结构简单(d)装置采用一个电机驱动(e)材料可自选请完成以下任务:(1)小明发现问题的途径是(单选)________;A.收集和分析信息 B.观察日常生活C.技术研究与技术试验(2)设计装置时,在考虑装置可靠性的同时兼顾外观、安全性等,体现了系统分析的(单选)________;A.科学性原则 B.整体性原则C.综合性原则(3)设计过程中,不合理的做法是(单选)________;A.尽量选用标准件B.完成零件的机械加工图后,绘制整体结构草图C.用软件进行装置的运动仿真,验证能否升降和内翻(4)画出设计草图,必要时可用文字说明(如果装置为对称结构,只需画出一侧,绳网可不画);(5)在设计草图上标注主要尺寸。7.图1是哑铃凳,图2是哑铃凳的背面结构示意图,为了能实现平躺、斜躺训练模式间的快速转换功能,小明决定重新设计哑铃凳背面中的连接支撑件,其中方钢的截面尺寸为50 mm×950 mm,设计要求如下:(a)可实现哑铃凳靠背0°至45°之间的连续调节,靠背角度可以任意固定(b)采用小型减速电机驱动,通过电机的正反转实现靠背的转动(c)原有的结构中允许对方钢、长钢条进行钻孔加工(d)连接支撑件自身的结构强度和稳定性都比较好(e)材料以钢板为主,其他辅助材料自选请完成以下任务:(1)如图1所示哑铃凳的尺寸中,不是从人机关系角度考虑的是(单选)________;A.300 B.400C.500 D.1300(2)构思该装置的设计方案时,不需要考虑的是(单选)________;A.装置与方钢、长钢条的连接方式B.凳面的宽度C.方钢的尺寸(3)设计要求中提出可实现哑铃凳靠背0°至45°之间的连续调节,主要考虑了(单选)________的因素;A.物 B.人 C.环境(4)画出该装置机械部分的设计草图,必要时用文字说明;(5)在设计草图上标注主要尺寸。8.小马看到爸爸开办的公司由于业务量增多,经常需要对多份文件进行盖章。小马准备设计一个自动盖章装置,当把文件放到所需位置后,电机自动启动,带动印章完成盖章。如图所示是小马定制的钢印,在钢印柄部已加工好直径5 mm的锥坑,用于连接设计的装置。请你帮助小马完成机械装置的设计,设计要求如下:A.装置放置在桌面上,能在A4纸合适位置盖章,A4纸尺寸为210 mm×297 mmB.减速电机带动印章上下移动,移动距离80 mm,盖章时下移,印章与纸张接触后停顿,过一定时间后上移返回C.印章下移盖章、停顿、上移返回均由机械装置完成D.所需材料自选请完成以下任务:(1)以下属于该装置设计的限制因素是(单选)________;A.印章的材料B.印章大小40C.印章盖章时的停顿时间(2)为提高盖章后的清晰度,以下措施合理的是(单选)________;A.在纸张下方放置橡胶软垫B.提高减速电机的转速C.增大印章上下移动距离(3)在设计构思阶段,可以对盖章装置各部分功能进行分析,比如传动装置,可以找出能实现往复运动的多种方案,最后重新组合,最终筛选后得到符合条件的设计方案,这里应用的主要构思方法是(单选)________;A.形态分析法 B.联想法C.设问法 D.仿生法(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示),必要时用文字说明;(5)在设计草图上标注主要尺寸。9.如图所示是小明为校史陈列馆设计的放映机卷片机构:当电机转动时齿轮组带动胶片能顺利在放映框中运动,但是小明在调试过程中发现该方案无法使胶片上的画面在放映框中停留,通过视觉暂留而获得连续的场景,请你帮助小明重新设计电机与胶片之间的机械结构,设计要求如下:①已知放映框口的高度与每张胶片的高度都为5 cm,电机转动时能将每张胶片都对应在放映框中②小齿轮a每转动90°,可以播放一张胶片③每张胶片上的画面能依次在放映框中停留,形成视觉暂留④采用电机驱动,电机轴的直径为1 cm,电机通过转动放映胶片⑤材料自选请根据描述和设计要求,完成以下任务:(1)设计该装置时,下列设计分析中正确的是(单选)________;A.设计时,胶片卷的总长度是要考虑的因素之一B.设计时,放映框的形状是要考虑的因素之一C.小明提出“已知放映框口的高度与每张胶片的高度都为5 cm,电机转动时能将每张胶片都对应在放映框中”D.该装置的设计要求主要是从物的角度考虑(2)小明发现问题的途径是(单选)________;A.收集与分析信息 B.观察日常生活C.技术试验(3)小明构思好设计方案后,在计算机中建立装置的仿真模型,模拟实际工作状态,让模型连续反复运动,观察设计能否满足要求。小明采用的方法属于(单选)________;A.模拟试验法 B.虚拟试验法C.强化试验法(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机用方框表示),必要时用文字说明;(5)在设计草图上标注主要尺寸。10.小明发现稻田里的彩旗在无风时驱鸟效果不明显,他准备设计一个能摇动旗杆的装置。请你帮助设计该装置的机械部分,要求如下:①可同时摇动排成一列的多根旗杆,旗杆摇动的方向、幅度以及频率均一致②相邻两旗杆间距为约3 m,木质旗杆直径3 cm③采用一个减速电机单向转动进行驱动④材料自选请完成以下任务:(1)小明发现问题的途径是(单选)________;A.收集和分析信息 B.观察日常生活C.技术研究与技术试验(2)设计该装置时,可以不考虑的因素是(单选)________;A.安装方式 B.风的方向 C.旗杆直径(3)画出机械部分的设计草图(只需画出电机驱动两根旗杆即可,电机可用方块表示),必要时可用文字说明;(4)在设计草图上标注主要尺寸;(5)装置安装完成后,小明准备进行以下技术试验,其中不合理的是(单选)________;A.启动后,观察装置能否顺利摇动旗杆B.启动后,观察旗杆摇动的方向、幅度和频率是否一致C.拆装装置,检测是否便捷考向三真题演练1.(1)B (2)C (3)如下图(4)见解析(仅供参考) (5)A解析 (1)小明发现限高装置对确有需要进入小区的消防车等大型车辆造成阻碍,这不属于主动去收集信息而发现问题,也不属于技术研究与试验过程中发现的问题,故排除A、C,选B。(2)设计该装置时,主要目的是实现横梁高度可调节的车辆限高,需要考虑该装置安装条件,即立柱的尺寸和安装方式等,设计该装置跟车流量无关,故本小题答案为C。(3)画出设计草图给分点:执行机构:①装置通过齿轮齿条等能实现升降,在高出地面2 m到4.5 m的范围内升降横梁;②装置能固定横梁,实现定位功能,横梁保持在所调节的高度;③装置通过滑槽、滑杆、滑板等能实现固定、限位、自锁,要求装置具有一定的强度和稳定性;驱动机构:通过手动或电机驱动实现升降(如果采用电机驱动方式转动,连接正确)。(4)在设计草图上标注主要尺寸给分点:①机构升降范围尺寸(升降后可高出地面2 m到4.5 m的范围);②其他合理尺寸(安装尺寸等)。(5)根据大型车辆的高度,在2 m到4.5 m的高度范围内升降横梁,观察装置调节的可靠性。这是通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法,是模拟试验法,答案选A。2.(1)B (2)C (3)(4)见解析图 (5)B解析 (1)本题考查技术对人类的价值。技术对人的解放作用表现为人依靠技术解放或延长了自己的手、脚等身体器官,拓展了劳动空间,提高了劳动效率。拦截装置可以减轻人的劳动强度,体现了技术具有解放人的作用。所以答案选项为B。(2)本题考查产品设计分析的三要素。拦截装置设计时需要考虑安装方式;装置打开过程中,不能让已拦截的漂浮物漂走,需要考虑水流方向;而河的长度一般不考虑。所以答案选项为C。(3)(4)如图所示。方案1方案2方案3(5)本题考查技术试验的设计与实施。根据设计要求试验,装置要求顺利合拢和打开;装置打开过程中,不能让已拦截的漂浮物漂走;装置合拢时,能拦截河面上的漂浮物。而选项B在上游倾倒垃圾,观察装置能否有效拦截,没有确定装置是否合拢,是不合理的。所以答案选项为B。3.(1)C (2)D (3)B (4)(5)见解析图解析 (1)“……500 mm的通风空隙”主要是从棚内蔬菜的生长需求来考虑的,属于环境因素。(2)A:大棚的形状常见的有全拱形、两侧直立顶部拱形、锯齿形等,大棚形状影响收卷机构的轨迹设计,需要考虑。B:大棚的长度既影响收卷杆的强度设计,还影响电机数量,需要考虑。C:如果薄膜柔性很好,可以考虑收卷,如果薄膜柔性差,有较强的刚性,则不宜收卷,可以考虑竖直向上提拉,故薄膜的特性需要考虑。D:温度的变化不用考虑。(3)用计算机技术来模拟现实中的技术设计原型并进行试验,为虚拟试验法。(4)(5)如下:①笼门架提拉方案②收卷方案A(有配套视频,见附件T15)③收卷方案B4.(1)(2)参考如下解析 装置的工作过程:通过手动夹子与手调旋钮把可升降支柱与汽车底板相连,开动电机调节升降平台与汽车底板在同一高度,把重物搬到升降平台后,开动电机使升降平台下降到最低,放松手动夹子,利用轮子,推到装置到需要放置重物的地方,通过斜坡把重物搬到地面上。(3)C解析 (1)该装置机械部分的设计草图及尺寸标注如题图所示。卸货时,将货物人工放至载货平台,电机开始从如图所示状态正转,滑块通过驱动杆带动载货平台向右侧转动,转动过程中载货平台始终保持水平。当载货平台移动至与车厢地板等高后,滑块继续在电机带动下向右移动,驱动杆穿过方形缺口继续驱动平台移动,直至接近地面。(2)800 mm及600 mm尺寸应与设计要求中的承载尺寸一致,1200 mm主要考虑了人在车厢里合适的装货高度以及将货物送至地面时的位置需求。(3)测试装置的强度应通过测试装置的承载能力能否达到100 kg,而不应该测试承载构件,C选项说法错误。5.(1)B (2)略 (3)略解析 (1)本小题考查人机关系中的静态尺寸。行人的腿脚的静态尺寸约为0.7 m~1 m,所以选1.2 m 高度就能拦住。选项B符合题意。(2)(3)设计方案如图,详细解题思路(略)。6.(1)D (2)ABC均可,所选材料对应设计即可 (3)(4)见设计草图展开位置考向预测1.(1)如图所示(2)尺寸升降范围420 mm~500 mm(尺寸大于80 mm),其他任意尺寸。(3)B2.(1)A(2)(3)如图所示3.(1)(2)如图所示(3)B4.(1)D (2)(3)草图方案如图所示5.(1)(2)如图所示(3)AD6.(1)B (2)C (3)B(4)(5)如图所示7.(1)C (2)B (3)B(4)(5)如图所示8.(1)C (2)A (3)A(4)(5)如图所示机轴与凸轮刚连接,印章柄部与方杆端部的孔用紧定螺钉连接。凸轮与滚轮通过弹簧作用保证始终接触,且通过凸轮边缘到电机轴距离不同实现往复运动,其中一个曲面到电机轴距离相等,可保证下压有一定停留时间。9.(1)C (2)C (3)B(4)(5)画出设计草图10.(1)B (2)B (3)(4)如图所示 (5)C(共84张PPT)考向三 单电机传动(1带1)目 录CONTENTS核心精讲01真题演练02考向预测03核心精讲1一、机械传动装置设计题解题思路1.设计的原理2.常见设计题考法该类型装置的设计为近几年设计题考查的热门方向,主要是将电机的转动转化为其他的运动形式,从而满足设计要求中的往复运动、摆动等功能要求。3.解题方法根据设计要求确定运动方式,从而考虑不同的传动装置,如齿轮齿条结构,凸轮结构,螺杆结构,连杆结构等。二、一个电机实现一个功能(1带1)传动模型1.连杆结构2.齿轮齿条3.螺杆(自锁)4.“X”型结构5.锥形轮、蜗轮蜗杆(自锁)6.平轮7.凸轮8.棘轮、槽轮(间歇运动)9.部分齿轮(间歇运动)真题演练21.(2021·1月浙江选考)某小区为防止大型车辆进入,影响居民安全,设置了如图所示的车辆限高装置。小明发现限高装置对确有需要进入小区的消防车等大型车辆造成阻碍,于是想设计一种横梁高度可调节的车辆限高装置。请你帮助小明设计该装置,要求如下:①横梁高度能在2 m到4.5 m之间实现调节②横梁可保持在所调节的高度③整个限高装置具有一定的强度和稳定性,结构简单,操作方便④横梁高度的调节方式可采用手动或电机驱动⑤材料自选(5)小明在装置安装完成后进行试验,根据大型车辆的高度,在2 m到4.5 m的高度范围内升降横梁,观察装置调节的可靠性。该试验的方法属于(单选)________(在A.模拟试验;B.移植试验;C.强化试验中选择合适的选项,将序号填入“________”处)。答案 (1)B (2)C (3)如下图(4)见解析(仅供参考) (5)A解析 (1)小明发现限高装置对确有需要进入小区的消防车等大型车辆造成阻碍,这不属于主动去收集信息而发现问题,也不属于技术研究与试验过程中发现的问题,故排除A、C,选B。(2)设计该装置时,主要目的是实现横梁高度可调节的车辆限高,需要考虑该装置安装条件,即立柱的尺寸和安装方式等,设计该装置跟车流量无关,故本小题答案为C。(3)画出设计草图给分点:执行机构:①装置通过齿轮齿条等能实现升降,在高出地面2 m到4.5 m的范围内升降横梁;②装置能固定横梁,实现定位功能,横梁保持在所调节的高度;③装置通过滑槽、滑杆、滑板等能实现固定、限位、自锁,要求装置具有一定的强度和稳定性;驱动机构:通过手动或电机驱动实现升降(如果采用电机驱动方式转动,连接正确)。(4)在设计草图上标注主要尺寸给分点:①机构升降范围尺寸(升降后可高出地面2 m到4.5 m的范围);②其他合理尺寸(安装尺寸等)。(5)根据大型车辆的高度,在2 m到4.5 m的高度范围内升降横梁,观察装置调节的可靠性。这是通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法,是模拟试验法,答案选A。2.(2021·6月浙江选考)小明发现小区附近河面上固定了一根拦截索(如图所示),拦截来自上游的漂浮物,却阻碍了船的通行。为了解决船的通行问题,小明准备重新设计拦截漂浮物的装置。请你帮助小明设计该装置的机械部分,要求如下:①装置合拢时,能拦截河面上的漂浮物②有船经过时,装置能打开,在河面(宽8 m)中间形成至少3 m宽的通道③装置打开过程中,不能让已拦截的漂浮物漂走④装置采用电机驱动⑤材料自选答案 (1)B (2)C (3)(4)见解析图 (5)B解析 (1)本题考查技术对人类的价值。技术对人的解放作用表现为人依靠技术解放或延长了自己的手、脚等身体器官,拓展了劳动空间,提高了劳动效率。拦截装置可以减轻人的劳动强度,体现了技术具有解放人的作用。所以答案选项为B。(2)本题考查产品设计分析的三要素。拦截装置设计时需要考虑安装方式;装置打开过程中,不能让已拦截的漂浮物漂走,需要考虑水流方向;而河的长度一般不考虑。所以答案选项为C。(3)(4)如图所示。方案1方案2方案3(5)本题考查技术试验的设计与实施。根据设计要求试验,装置要求顺利合拢和打开;装置打开过程中,不能让已拦截的漂浮物漂走;装置合拢时,能拦截河面上的漂浮物。而选项B在上游倾倒垃圾,观察装置能否有效拦截,没有确定装置是否合拢,是不合理的。所以答案选项为B。3.(2022·1月浙江选考)如图所示是小明家的蔬菜大棚,温度高的时候,将薄膜从两侧底部向上翻起来,以便通风,温度低的时候,再将薄膜放下,小明看到爸爸妈妈操作很辛苦,想设计一个翻薄膜的装置,设计要求如下:①能将薄膜从底部向上翻起和放下,向上翻起后形成不小于500 mm的通风空隙②薄膜向上翻起和放下后,装置均能将薄膜固定住③采用减速电机驱动④材料自选(3)小明构思好设计方案后,在计算机中建立装置的仿真模型,模拟实际工作状态,让模型连续反复运动,观察设计能否满足要求。小明采用的方法属于(单选)________(A.模拟试验法;B.虚拟试验法;C.强化试验法);(4)画出该装置机械部分的设计草图(对称机构只需画出一侧,电机用方框表示),必要时用文字说明;(5)在设计草图上标注主要尺寸。答案 (1)C (2)D (3)B (4)(5)见解析图解析 (1)“……500 mm的通风空隙”主要是从棚内蔬菜的生长需求来考虑的,属于环境因素。(2)A:大棚的形状常见的有全拱形、两侧直立顶部拱形、锯齿形等,大棚形状影响收卷机构的轨迹设计,需要考虑。B:大棚的长度既影响收卷杆的强度设计,还影响电机数量,需要考虑。C:如果薄膜柔性很好,可以考虑收卷,如果薄膜柔性差,有较强的刚性,则不宜收卷,可以考虑竖直向上提拉,故薄膜的特性需要考虑。D:温度的变化不用考虑。(3)用计算机技术来模拟现实中的技术设计原型并进行试验,为虚拟试验法。(4)(5)如下:①笼门架提拉方案②收卷方案A(有配套视频,见附件T15)③收卷方案B4.(2023·1月浙江选考)小明看到物流配送到小区后﹐都要靠人工将货物从卡车上卸下来(如图所示),当货物体积或质量较大时,货物容易滑下来,砸伤搬运人员、损坏货物。小明准备设计一个具有起重功能的装置辅助搬运人员将货物从车厢卸到地面。已知车厢底板离地高度为800 mm,车厢底板至顶板距离为2500 mm。装置设计要求如下:(a)能将货物从车厢底板上卸到地面(b)在卸货过程中装置运动平稳可靠(c)能承载尺寸为800 mm×600 mm×1800 mm(长×宽×高)、质量为100 kg的货物(d)安装在车厢尾部的底板或侧板上(e)驱动方式不限请完成以下任务:(1)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的车厢底板或侧板用线条表示,如果采用电机驱动,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(2)在草图上标注主要尺寸;答案 (1)(2)参考如下解析 装置的工作过程:通过手动夹子与手调旋钮把可升降支柱与汽车底板相连,开动电机调节升降平台与汽车底板在同一高度,把重物搬到升降平台后,开动电机使升降平台下降到最低,放松手动夹子,利用轮子,推到装置到需要放置重物的地方,通过斜坡把重物搬到地面上。(3)C解析 (1)该装置机械部分的设计草图及尺寸标注如题图所示。卸货时,将货物人工放至载货平台,电机开始从如图所示状态正转,滑块通过驱动杆带动载货平台向右侧转动,转动过程中载货平台始终保持水平。当载货平台移动至与车厢地板等高后,滑块继续在电机带动下向右移动,驱动杆穿过方形缺口继续驱动平台移动,直至接近地面。(2)800 mm及600 mm尺寸应与设计要求中的承载尺寸一致,1200 mm主要考虑了人在车厢里合适的装货高度以及将货物送至地面时的位置需求。(3)测试装置的强度应通过测试装置的承载能力能否达到100 kg,而不应该测试承载构件,C选项说法错误。5.(2024·1月浙江选考)如图所示的公路铁路立交桥,下雨时,公路上的雨水沿着坡道流向低洼处,如果水量超过泵站的排水能力,就会在低洼处积水,积水严重时需要在公路上设置路障封闭道路,阻止行人和车辆进入积水区域,以防出现意外。现在需要设计一种带有栅栏的自动拦路装置,当积水达到一定深度时,装置自动将道路封闭,当积水消退时,装置自动复位,恢复交通。请你设计该装置的机械部分,已知公路宽度为10 m,设计要求如下:(a)封闭道路时装置驱动栅栏运动到路面上恢复交通时装置驱动栅栏返回原来位置(b)装置工作平稳可靠(c)一套装置采用一个电机驱动(d)装置安装在限高杆前方或后方2 m处,具体安装形式可根据工作方式自行确定请完成以下任务:(1)从人体静态尺寸的角度考虑,栅栏合适的高度为(单选)________;A.0.5 m B.1.2 m C.2.2 m D.10 m(2)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的道路用线条表示,电机用方框表示),简要说明方案的工作过程;(3)在草图上标注主要尺寸。答案 (1)B (2)略 (3)略解析 (1)本小题考查人机关系中的静态尺寸。行人的腿脚的静态尺寸约为0.7 m~1 m,所以选1.2 m 高度就能拦住。选项B符合题意。(2)(3)设计方案如图,详细解题思路(略)。6.(2024·6月浙江选考)如图所示是小明家阳台外安装的晒衣架,下雨时衣服会被淋湿,于是小明想设计一个可收缩的雨棚,安装在栏杆上。雨棚平时收缩在阳台栏杆外侧,不影响晾晒和收衣服,下雨时自动展开,遮盖在晒衣架上方,防止雨水直接淋在衣服上。已知晒衣架的长度为2000 mm,宽度为300 mm~800 mm,晒衣架顶部至栏杆扶手之间的高度为200 mm。请你设计该雨棚的机械装置,设计要求如下:(a)装置能带动雨棚的防水介质展开和收缩,展开时有效遮盖晒衣架上的衣服(不考虑侧面防雨),收缩时紧贴栏杆(b)装置安装在阳台栏杆外侧,高度不超出栏杆扶手(c)装置采用一个电机驱动(d)雨棚展开时上方不得积水,有一定的防风能力。请完成以下任务:(2)雨棚的防水介质材料直接影响装置中与介质相固定构件的运动形式。现有三种可用的备选材料,你采用的是(单选)________;A.柔性防水布B.可卷曲的软塑料板C.类似于百叶窗帘的可堆叠硬塑料板(3)根据你选用的防水介质材料,在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的阳台栏杆用线条表示,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(4)在草图上标注主要尺寸。答案 (1)D (2)ABC均可,所选材料对应设计即可 (3)(4)见设计草图展开位置考向预测31.(2024·4月嘉兴二模)如图所示为儿童拼接床,其床板的高度和成人床不同。为了满足多种需求,小马打算设计一种电动升降装置,用以调节儿童拼接床的床板高度。请你帮助小马设计该装置的机械部分,已知儿童床的大小1100 mm×600 mm×780 mm(总长×总宽×总高),设计要求如下:(a)床板高度能在420 mm~500 mm之间调节(b)床板调节方便、稳固、安全(c)用一个电机驱动该装置(d)所需的材料和零件自选请完成下列任务:(1)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(电机方框表示;拼接床不用画出全部形状,只需画出与装置连接部分的结构),并简要说明方案的工作过程;(2)在草图上标注主要尺寸;(3)装置制作完成后,小马设计了以下试验方案,其中合理的是(单选)________;A.用强化试验法测试装置的强度:在床板上放置3 kg的重物,启动电机后观察装置是否会出现严重变形B.用模拟试验法测试装置的稳定性;在床板上放置合适的重物,启动电机后观察床板升降过程中是否会晃动C.用虚拟试验法测试装置的安全性;在计算机中建立模型,观察床板能否在420 mm~500 mm范围内升降答案 (1)如图所示(2)尺寸升降范围420 mm~500 mm(尺寸大于80 mm),其他任意尺寸。(3)B2.(2024·4月宁波10校)如图所示是小明设计的一辆玩具车,用软件进行仿真测试时发现该玩具车需要拖动才能行驶。于是小明想改进这辆玩具车,通过电机驱动联动机构带动车轮,使玩具车在平地上直线行驶。请你帮助小明设计该装置,要求如下:(a)玩具车能实现自动直行(b)玩具车在水平直行或上下坡过程中,平稳可靠(c)采用一个电机驱动(d)装置主体安装在底板上,具体安装形式可根据工作方式自行确定请完成以下任务:(1)自动直行玩具车的控制方式属于(单选)________;A.开环控制 B.闭环控制(2)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的底板用线条表示,电机用方框表示),简要说明方案的工作过程;(3)在草图上标注主要尺寸。答案 (1)A(2)(3)如图所示3.(2023·12月金丽衢12校)小明看到图书馆阅览室的大门(如图所示)需要手动打开,门上装有弹簧合页,开门比较费力,开成90度后又不会自动关门,想换掉原有的弹簧合页,再设计一个电动的开关门装置,通过刷脸或者按一下开关按钮就可以实现自动开门与关门。请你帮助小明设计该装置的机械部分,设计要求如下:①电机安装在门框顶部横梁侧面虚线框A内,与门连接的构件安装在门上边沿侧面虚线框B内②采用小型电机驱动,通过电机的正反转实现门的打开与关闭③开门角度达到90度,运行稳固可靠④停电时可手动开关门请完成以下任务:(1)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的门框和门可用线条表示,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(2)在草图上标注主要尺寸;(3)对方案模型进行技术试验合适的方法有(单选)________。A.虚拟试验法 B.模拟试验法C.优选试验法 D.移植试验法答案 (1)(2)如图所示(3)B4.(2023·11月温州一模)小明在翻阅自动化流水线资料的过程中,找到如图a所示的物料翻转装置,它可借助液压杆经①~④步骤实现物料翻转。小明想利用已有的电机重新设计翻转装置,来实现相同的翻转功能,已有条件和设计要求如下:图a图b(2)在头脑中构思符合设计要求的多个方案,画出其中最优方案的设计草图(装置安装涉及的框架和转轴可用线条表示,电机可用方框表示),简要说明方案的工作过程;(3)在草图上标注主要尺寸。答案 (1)D (2)(3)草图方案如图所示5.(2023·4月杭州统测)小明发现屋顶的太阳能发电板因为积灰降低了发电效率,需要工人经常进行清洁(如图所示),小明准备设计一个能自动清扫太阳能发电板的装置。已知每块太阳板的尺寸:800 mm×600 mm,装置设计要求如下:(a)用电机进行驱动(b)一块太阳能板上安装一个装置,电机的电源用太阳能板进行供电(c)能来回进行清扫(d)清扫过程中稳定可靠请完成以下任务:答案 (1)(2)如图所示(3)AD6.如图所示为李明给某景区设计的防掉落装置,在实际使用中,李明发现当有东西掉落被绳网兜住后,需人工将网架沿滑杆上拉,拉到顶部后将网架往内旋转才能取到掉落物品,不太方便,想将该装置改进为电动控制。李明已设计好控制电路,要求按下对应开关,可自动升降和翻转,请帮李明设计该电动装置的机械部分。设计要求如下:(a)装置安装在岩壁上,距离地面的升降范围为(-1 000 mm,0 mm)(b)网架升到地面位置时,可自动往内侧翻转90°(c)装置牢固可靠,结构简单(d)装置采用一个电机驱动(e)材料可自选请完成以下任务:(1)小明发现问题的途径是(单选)________;A.收集和分析信息 B.观察日常生活 C.技术研究与技术试验(2)设计装置时,在考虑装置可靠性的同时兼顾外观、安全性等,体现了系统分析的(单选)________;A.科学性原则 B.整体性原则 C.综合性原则答案 (1)B (2)C (3)B (4)(5)如图所示7.图1是哑铃凳,图2是哑铃凳的背面结构示意图,为了能实现平躺、斜躺训练模式间的快速转换功能,小明决定重新设计哑铃凳背面中的连接支撑件,其中方钢的截面尺寸为50 mm×50 mm,设计要求如下:(a)可实现哑铃凳靠背0°至45°之间的连续调节,靠背角度可以任意固定(b)采用小型减速电机驱动,通过电机的正反转实现靠背的转动(c)原有的结构中允许对方钢、长钢条进行钻孔加工(d)连接支撑件自身的结构强度和稳定性都比较好(e)材料以钢板为主,其他辅助材料自选请完成以下任务:(1)如图1所示哑铃凳的尺寸中,不是从人机关系角度考虑的是(单选)________;A.300 B.400 C.500 D.1300答案 (1)C (2)B (3)B (4)(5)如图所示8.小马看到爸爸开办的公司由于业务量增多,经常需要对多份文件进行盖章。小马准备设计一个自动盖章装置,当把文件放到所需位置后,电机自动启动,带动印章完成盖章。如图所示是小马定制的钢印,在钢印柄部已加工好直径5 mm的锥坑,用于连接设计的装置。请你帮助小马完成机械装置的设计,设计要求如下:A.装置放置在桌面上,能在A4纸合适位置盖章,A4纸尺寸为210 mm×297 mmB.减速电机带动印章上下移动,移动距离80 mm,盖章时下移,印章与纸张接触后停顿,过一定时间后上移返回C.印章下移盖章、停顿、上移返回均由机械装置完成D.所需材料自选请完成以下任务:(1)以下属于该装置设计的限制因素是(单选)________;A.印章的材料B.印章大小 40C.印章盖章时的停顿时间(2)为提高盖章后的清晰度,以下措施合理的是(单选)________;A.在纸张下方放置橡胶软垫B.提高减速电机的转速C.增大印章上下移动距离(3)在设计构思阶段,可以对盖章装置各部分功能进行分析,比如传动装置,可以找出能实现往复运动的多种方案,最后重新组合,最终筛选后得到符合条件的设计方案,这里应用的主要构思方法是(单选)________;A.形态分析法 B.联想法C.设问法 D.仿生法(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示),必要时用文字说明;(5)在设计草图上标注主要尺寸。答案 (1)C (2)A (3)A (4)(5)如图所示机轴与凸轮刚连接,印章柄部与方杆端部的孔用紧定螺钉连接。凸轮与滚轮通过弹簧作用保证始终接触,且通过凸轮边缘到电机轴距离不同实现往复运动,其中一个曲面到电机轴距离相等,可保证下压有一定停留时间。9.如图所示是小明为校史陈列馆设计的放映机卷片机构:当电机转动时齿轮组带动胶片能顺利在放映框中运动,但是小明在调试过程中发现该方案无法使胶片上的画面在放映框中停留,通过视觉暂留而获得连续的场景,请你帮助小明重新设计电机与胶片之间的机械结构,设计要求如下:①已知放映框口的高度与每张胶片的高度都为5 cm,电机转动时能将每张胶片都对应在放映框中②小齿轮a每转动90°,可以播放一张胶片③每张胶片上的画面能依次在放映框中停留,形成视觉暂留④采用电机驱动,电机轴的直径为1 cm,电机通过转动放映胶片⑤材料自选请根据描述和设计要求,完成以下任务:(1)设计该装置时,下列设计分析中正确的是(单选)________;A.设计时,胶片卷的总长度是要考虑的因素之一B.设计时,放映框的形状是要考虑的因素之一C.小明提出“已知放映框口的高度与每张胶片的高度都为5 cm,电机转动时能将每张胶片都对应在放映框中”D.该装置的设计要求主要是从物的角度考虑(2)小明发现问题的途径是(单选)________;A.收集与分析信息 B.观察日常生活 C.技术试验(3)小明构思好设计方案后,在计算机中建立装置的仿真模型,模拟实际工作状态,让模型连续反复运动,观察设计能否满足要求。小明采用的方法属于(单选)________;A.模拟试验法 B.虚拟试验法 C.强化试验法(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机用方框表示),必要时用文字说明;(5)在设计草图上标注主要尺寸。答案 (1)C (2)C (3)B (4)(5)画出设计草图10.小明发现稻田里的彩旗在无风时驱鸟效果不明显,他准备设计一个能摇动旗杆的装置。请你帮助设计该装置的机械部分,要求如下:①可同时摇动排成一列的多根旗杆,旗杆摇动的方向、幅度以及频率均一致②相邻两旗杆间距为约3 m,木质旗杆直径3 cm③采用一个减速电机单向转动进行驱动④材料自选请完成以下任务:(1)小明发现问题的途径是(单选)________;A.收集和分析信息B.观察日常生活C.技术研究与技术试验答案 (1)B (2)B (3)(4)如图所示 (5)C 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