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素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
工程思维 运用人、物、环境三要素进行分析，具有与他人交流设计想法、讨论问题的意识；能合理地选择并使用标准件 2 选择题或第13题中的1问 2
考点一　设计分析
【知识梳理】
任何产品的设计分析都要综合考虑物、人、环境三个要素。
物：由产品本身的特点决定的，主要考虑的因素包括：功能、结构(稳定及强度)、安全可靠、材料、成本、加工难易等；
人：产品的设计要以人为本，为人服务；从人机关系角度分析。
环境：环保及环境适应性；为哪些物品提供支持。
【典例突破】
【典例1】 (2019·4月选考真题)如图所示是一款具有杀菌功能的床铺除尘机器人。下列关于该机器人的设计分析和评价中不正确的是(　　)
A.操作简单，使用方便，主要考虑了人的因素
B.有杀菌除尘功能，符合设计的实用原则
C.因在床铺上使用，设计时机器人的机身高度不受限制
D.能识别床铺的边沿，不会掉落，考虑到了环境的因素
答案　C
解析　选项A：人在操作使用，考虑了人的因素，选项正确；选项B：功能作用，体现了设计的实用原则，选项正确；选项C：机身高度会影响产品本身的结构稳定性，属于设计分析的“物”的因素，选项错误；选项D：在床铺上使用的，床铺是其工作场所，考虑了使用环境，选项正确。
【变式1】 如图所示是一款迷你手持无叶小风扇，质量轻，方便携带，三挡调风，持续使用8小时，没有扇叶，可以随意触碰，下列关于对该风扇分析评价中不正确的是(　　)
A.使用过程中，可以随意触碰，实现人机关系的安全目标
B.360度空气流入及排出，模拟自然风，考虑了人的生理需求与心理需求
C.风扇的充电状态会通过指示灯提示，考虑了“人”的因素
D.底部装有防滑底垫，考虑了“物”的因素
答案　D
解析　本题考查了人机关系、设计分析。选项A：使用过程中不对使用者造成危险，实现了安全目标，选项正确；选项B：模拟自然风，考虑了人的需要，选项正确；选项C：指示灯具有具体含义，使人清楚，选项正确；选项D：考虑了放置地方的要求，从“环境”角度考虑，选项错误。
【变式2】 美国First Wave提出了一个全新的杯子清洗方案：Glass Rinser。Glass Rinser洗杯子原理很简单，就是通过压力将水喷射出来，达到360°清洗杯子内部污渍的效果。下列说法中正确的是(　　)
A.适合清洗各种造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，主要从“物”的因素考虑
B.清洗时水流会直接流向水槽，方便快捷，体现了技术的高效性
C.使用非常简单，把杯子放在底座上面轻轻一按，Glass Rinser就会自动开启高压水柱冲洗内壁，主要从“人”的因素考虑
D.360°无死角清洗，杯子洗的超干净，实现了人机关系安全目标
答案　C
解析　选项A：适合清洗各种造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，物品与物品之间的关系，环境角度，选项错误；选项B：技术没有高效性这样的说法，选项错误；选项D：安全目标是指人不受生理上的伤害，选项错误。考点二　标准件
【知识梳理】
1.标准件的定义
标准件是指按照国家标准或行业标准的技术要求批量生产的具有通用性的零部件，如螺纹连接件、键、销、滚动轴承等。主要类别包括紧固件、连接件、传动件、密封件、液压元件、气动元件、轴承、弹簧等机械零件。
2.常见的标准件
(1)螺纹连接件
螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。具体如下图所示：
螺纹连接件 图示 作用
六角螺栓、螺母 用于紧固连接两个带有通孔的零件
元宝螺栓、螺母 方便手拧操作，常用于需要经常拆卸的场合
手拧螺栓 常用于需频繁调整松紧、拆卸的场合
膨 胀 螺栓 塑料膨 胀螺栓 常用于较轻物体与水泥、砖等材料上的紧固
金属膨胀螺栓 用于较重、较大物体与墙、水泥、天花板等的连接，连接强度比塑料膨胀螺栓大
自攻螺钉 用于非金属或薄、软钢板之间的连接，常用于物体与木板之间的连接
紧定螺钉 专供固定机件相对位置的螺钉，常用于固定轮子或轴
(2)垫圈
垫圈指垫在被连接件与螺母之间的零件。如下图所示：
垫圈 图示 作用
平垫圈 配合螺栓和螺母使用，使连接处受力均匀分布，防止连接件受到损坏
弹簧垫圈 防止螺母松动，用于易受振动的场合
(3)键、销滚动轴承弹簧等
标准件 图示 作用
平键 依靠两个侧面作为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩
销轴 销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。既可以实现铰连接，又可实现刚连接
滚动轴承 支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度
弹簧 在外力作用下发生弹性形变，撤去外力后恢复原状
3.标准件的作用
可以简化制作过程，又能实现通用通换。
【典例突破】
【典例2】 如图a所示为支柱固定夹，主要用于管材之间框架的搭建(如图b所示)。固定夹结构，上下对称，由螺栓紧固，简单轻便、操作性强。螺栓紧固处适合的标准件是(　　)
答案　D
解析　支柱固定夹应用于框架的搭建，对连接强度要求高，紧定螺钉一般用于固定轮或轴，排除；手拧螺钉不合适；相较于外六角螺钉，内六角螺钉承受载荷更大、安装方便(适合更多的装配场合，特别是狭窄的场合)，故内六角螺钉更加合适。
【变式3】 如图所示为一款洗脸盆挂钩，使用时把洗脸盆扣挂在挂钩上。下列紧固件中，最适宜用于将该挂钩安装在家中的松木柱子上的是(　　)
答案　B
解析　挂钩安装在松木柱子上，金属与木材连接应选择自攻螺钉。
常见标准件使用场合及具体应用，如下表：
标准件 应用场合 关键词
膨胀螺栓 墙体、地面等 水泥、砖
紧定螺钉 固定轮子或轴 轴
自攻螺钉 非金属或较软的金属 木材
元宝螺母 经常拆卸 手拧、调节方便
1.如图所示是物流机器人，它能在复杂的场景中稳妥避障，顺滑处理转弯、急停、会车、倒车等情况，自动驾驶率99.9999%。机器人识别数量上百的行人、车辆的意图只需0.01秒；遇到危险需要急停时，只需0.1 s大脑就能完成决策、规划并下发控制指令。下列说法不正确的是(　　)
A.反应速度是人类的7倍，判别上百的行人车辆只需0.01秒，体现了人机关系的高效目标
B.雷暴闪电，高温雨雪都不怕，主要从“环境”方面考虑
C.采用高能电池提升续航能力，主要从“物”方面考虑
D.该机器人采用了最前沿的人工智能、自动驾驶技术等，体现了技术的综合性
答案　A
解析　选项A：物流机器人能快速判别行人车辆，体现了机器人的性能，并不是使用者和机器人的相互关系，选项错误。
2.(多选)(2023·4月绍兴市改编)小明准备为妹妹设计制作一款黑白猪“跷跷板”玩具，构思并绘制了如图a所示的设计方案。打开电源开关后，跷板两侧通过电磁铁芯(控制电路板和电池组需置于底座盒内部)和小磁铁间的作用实现跷上跷下。如图b所示为小明构思的跷板外形和尺寸，跷板采用木板制作。考虑安装和功能，适合用作跷板和支架间转轴的是(　　)
答案　AC
3.(多选)小明家装修房子后剩余一些实木板料和实木块。他想把木料加工成如图所示的儿童益智玩具，小明准备把玩具的上面木板改成可以打开的门。下列连接件中，可以选用实现该功能要求的是(　　)
答案　AD
4.(2022·12月浙江省方向性改编)如图为小明设计的防倒器，为了将该防倒器与墙壁之间连接，下列标准件中合适的是(　　)
答案　B
5.(2023·5月临新两地改编)小明想设计一个用于网课学习的手机支架， 利用大小合适的铝板和木板分别制作构件1和构件2，下列选项中适合连接构件1和构件2的是(　　)
答案　D
【基础巩固篇】
1.如图是一款竹制的厨房组合刀架，可以将厨房常用的刀具集中放置在一起，便于分类存放和保洁，竹材料又不易霉烂。下列对组合刀架的设计分析和评价中，不恰当的是(　　)
A.倾斜一定的角度，便于存取，主要考虑了“人”的因素
B.选择使用竹材料主要考虑了“环境”的因素
C.采用通风设计，易清洗，体现人机关系的高效目标
D.常用的刀具集中放置在一起，体现人机关系的安全目标
答案　D
解析　D与人机关系安全目标无关。
2.如图所示是一款平衡轮玩具，使用者双脚分离踩在两个平衡轮上便可轻松实现操控，下列关于平衡轮的设计分析和评价中不正确的是(　　)
A.骨架采用铝镁合金，质量轻但又坚固，主要考虑了“物”的因素
B.采用双脚分离踩立式的驾驭模式，主要考虑了“人”的因素
C.使用者能够实现单脚玩、双脚玩、自由变换多种动作，符合设计的实用原则
D.承受能力非常强悍，单轮必须通过高达2000 kg的静压测试，符合设计的技术规范原则
答案　D
解析　单轮能承受的压力没有要求的标准，不能体现设计的技术规范原则，选项D错误。
3.如图所示是一款旅行箱式折叠电动自行车。下列评价中不正确的是(　　)
A.三轮设计，符合设计的技术规范原则
B.展开后车的高度、宽度，主要考虑了人的因素
C.箱包和电动自行车组合设计，符合设计的创新原则
D.采用铰连接实现折叠和展开，主要考虑了物的因素
答案　A
解析　三轮设计不是一种技术上的规范。故选A。
4.下列关于该产品的分析，说法不正确的是(　　)
A.可以用手机APP进行刷牙模式的设置体现人机关系的“高效”
B.采用无锈无金属体现人机关系的“健康”目标
C.全机防水，无惧进水考虑了“物”的因素
D.刷牙模式可以个性化定制体现设计的实用原则
答案　C
解析　选项C：全机防水，考虑了使用环境，考虑了“环境”的因素，选项错误。
5.如图所示的马桶垫脚踏器，下列关于该脚踏器的设计分析和评价不合理的是(　　)
A.用脚一踩就可使马桶垫升起，操作方便，主要考虑人的因素
B.高度符合卫浴市场上普通马桶的高度，主要考虑环境的因素
C.脚踏器功能单一，售价偏高，符合设计的经济原则
D.无论是提起还是放下都无需弯腰，体现设计的实用原则
答案　C
解析　选项C：经济原则主要根据功能成本比＝功能/成本，功能单一且售价高，必然导致功能成本比增大，不符合经济原则，选项错误。
6.(多选)假期里，小明到快递公司装卸货物，如图1所示，工作时，需要将小车通过斜坡推上车厢，时间长了很累，所以决定设计一个使用电动机为动力的自动传送小车的装置。为了连接上述方案中图2所示的连杆和电机轴，以下方案合理的是(　　)
答案　AB
7.(多选)(2023·4月金华十校改编)如图所示，电机轴转动会带动丝杆转动，为了连接电机轴和丝杆，以下方案合理的有(　　)
答案　AC
8.(2022·12月杭州改编)如图所示是风扇旋转轴结构示意图。滚动轴承安装在轴上，其装入的一侧安装卡簧。齿轮通过平键与轴连接，风扇通用紧定螺钉安装在轴端。下列连接件中，不属于标准件的是(　　)
A.轴承 B.轴
C.平键 D.紧定螺钉
答案　B
9.(多选)(2023·3月宁波十校改编)如图所示是一款实木升降课桌，可以根据需要实现桌面高度升降和仰角调节。课桌组装过程中，可能用到的连接件是(　　)
答案　BCD
10.(2022·12月浙江省某重点中学改编)小明发现自己平时办公时老是脖子不舒服，出现了如图1所示的姿势，原因是显示器太低，而原厂自带的显示器支架又不能升降，小明发现显示器背面预留有4个标准螺纹孔，于是小明在网上买了一个显示器支架如图2所示， 请完成以下任务：
(1)图3是支架与电脑的连接处，这些连接孔设计主要考虑了(单选)(　　)
A.物 B.人 C.环境
(2)连接到电脑时需要用到的是(单选)(　　)
答案　(1)C　(2)C
【能力提升篇】
1.如图所示，是一款手持式气溶胶灭火器，下列关于该灭火器设计分析和评价中不正确的是(　　)
A.4年免维护，喷射远，符合实用原则
B.无压力储存，电镀金属外壳，主要考虑了物的因素
C.造型独特，多种颜色可供选择，主要从环境角度考虑
D.体积小，便于手持，主要考虑了人的因素
答案　C
解析　造型独特，多种颜色可供选择，考虑了人的心理需求，选项C正确。
2.小李观察到汽车在烈日下停放，车内温度很高或消耗较多的电能来降温。于是，他计划设计一个车用的遮阳伞。以下是对遮阳伞的分析，其中不正确的是(　　)
A.根据不同车型的形状来设计该产品的大小，符合技术规范原则
B.装在车顶上，不占用周围空间，主要考虑了“环境”的因素
C.为汽车提供了挡光、挡雨，使汽车得到了更好的保护，符合设计的实用原则
D.伞面采用了防水、防紫外线的材料，主要考虑了“物”的因素
答案　A
解析　选项A：技术规范原则是指遵守一定的规则，不同车型的形状来设计该产品的大小，不属于技术规范原则范畴，选项错误。
3.(2023·慈溪模拟)如图所示的过滤网，可夹持于大小不一的锅具边沿，主要用于煮熟的食物快速滤水。从设计分析的角度考虑，下列说法中不正确的是(　　)
A.食品级材质，无毒无味，主要考虑了人的因素
B.可任意变形以适应不同大小的锅具，主要考虑了物的因素
C.材料耐高温，主要考虑了环境的因素
D.主要用于煮熟的食物快速滤水，主要考虑了物的因素
答案　B
4.如图为一款LED创意卡片灯，只有银行卡大小，采用高容量可充电锂电池，采用LED作为发光源。可放在钱包中随身携带，内部有一个灯泡形状的镂空，当需要照明的时候可以将这个“灯泡”竖起来，即可点亮，合上LED灯会自动关闭。下列对该产品评价中不恰当的是(　　)
A.选用LED灯，降低了能耗，符合了设计的可持续发展原则
B.银行卡大小，便于携带，主要是从“人”的角度考虑的
C.采用高容量、高性能可充电锂电池，降低产品价格
D.“灯泡”与镂空卡片的连接应采用铰连接
答案　C
解析　选项C：采用高容量、高性能可充电锂电池，提高了产品价格，选项错误。
5.如图所示是一款家庭使用的可折叠人字梯。下列关于该人字梯的设计分析和评价的说法中，不正确的是(　　)
A.设计成可折叠结构，能够贮存在狭小空间，主要考虑了“物”的因素
B.塑料防滑套的设计，主要考虑“环境”的因素
C.梯脚1与梯脚2之间采用铰连接
D.能够满足家庭存取物品的需求，符合设计的实用原则
答案　A
解析　设计成可折叠结构，主要考虑了“环境”的因素。故选A。
6.(2022·杭州某校改编)小明因久坐想要设计一款可以坐站两用的可升降桌面。为方便使用，小明设想可以用电机通过类似下图的传动装置驱动桌面升降。连杆连接需要用到的连接件是(单选)________，与放置的木桌板的连接需要用到的连接件是(单选)________。
答案　D　A
7.(2022·5月杭州某校改编)小明家里的书桌物品摆放杂乱，于是想利用通用实践操作室里1 cm厚的木板仿照下方购物网站上的图片加工一个置物架。请根据图片及其描述完成以下任务：
(1)置物横板间的间距要适宜，主要是从(单选)________的角度考虑的(A.物；B.人；C.环境)。
(2)小明打算利用角钢做一个“L”型支架把木板余料做成置物搁板挂到墙面上，用于放置小玩偶。墙体总厚度为20 cm，剖面图如图所示，两侧是9 mm厚石膏板，中间是隔音海绵，则以下连接件中最适宜连接角钢支架与墙体的是(单选)________ (已知连接件长度均约为5 cm)。
答案　(1)C　(2)D
8.(2022·8月Z20名校联盟改编)(单选)如图a所示是一种平衡车车轮固定结构， 图b所示是收纳后的结构。平衡车收纳时，空心转轴内选用的标准件最好是________。
答案　C
9.(改编题)小明发现家里人用完吹风机喜欢把线绕在机身上，这样线容易出现断裂。小明想设计一个吹风机置物架，安装在墙上，既方便放置吹风机，又可以把线垂下来。请根据图片及其描述完成以下任务：
(1)小明在A处安装了橡胶软垫主要是从(单选)________的角度考虑(A.人； B.物；C.环境)；
(2)要将此置物架安装至墙上，需要的连接件为(单选)________。
答案　(1)C　(2)C
10.(2022·9月嘉兴基础测试改编)如图所示是一种工件检测和分拣自动化流水线。注塑成型后的工件(颜色不同)进入送料缸，送料缸将工件推送到传送带上。尺寸传感器、姿态传感器、颜色传感器检测工件的信息并传输给PLC，PLC将信息进行分类处理，控制相应机构按顺序动作，尺寸不合格的工件由推料机械手推入物料盒，反向放置的工件由翻转机械手完成翻转，最终由吸盘式机械手按工件颜色放入相应的物料盒。请根据示意图和描述，完成以下任务。
(1)为实现驱动杆转动后能带动支架在导轨上移动，下列驱动杆结构中合适的是(单选)________；
(2)可用于支撑驱动杆转动的标准件是(单选)________。
答案　(1)B　(2)A
11.(改编题)如图a所示为自动埋弧电焊控制系统示意图，焊接电源的两极分别接至导电嘴与焊件。焊接时，颗粒状焊剂由焊剂漏斗均匀地送至待焊处并堆敷到焊件的待焊处，焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区，电弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧，从而完成焊接；如图b所示为被焊母材移动机构，将焊件置于移动平台上能够带动未焊接部分向导电嘴移动。传动杆支座2与传动杆的连接方式合理的为(多选)________。
答案　BC
12.(改编题)如图所示是一款靠墙折叠楼梯，不使用时向上轻推楼梯侧板，楼梯可自动折叠向墙靠拢可节省空间。油压杆与踏板和侧板连接选用的连接件合理的是(单选)________。
答案　C素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
工程思维 运用人、物、环境三要素进行分析，具有与他人交流设计想法、讨论问题的意识；能合理地选择并使用标准件 2 选择题或第13题中的1问 2
考点一　设计分析
【知识梳理】
任何产品的设计分析都要综合考虑________、________、________三个要素。
物：由产品本身的特点决定的，主要考虑的因素包括：________、结构(稳定及强度)、安全可靠、________、________、加工难易等；
人：产品的设计要以人为本，为人服务；从________角度分析。
环境：环保及环境适应性；为哪些物品提供支持。
【典例突破】
【典例1】 (2019·4月选考真题)如图所示是一款具有杀菌功能的床铺除尘机器人。下列关于该机器人的设计分析和评价中不正确的是(　　)
A.操作简单，使用方便，主要考虑了人的因素
B.有杀菌除尘功能，符合设计的实用原则
C.因在床铺上使用，设计时机器人的机身高度不受限制
D.能识别床铺的边沿，不会掉落，考虑到了环境的因素
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式1】 如图所示是一款迷你手持无叶小风扇，质量轻，方便携带，三挡调风，持续使用8小时，没有扇叶，可以随意触碰，下列关于对该风扇分析评价中不正确的是(　　)
A.使用过程中，可以随意触碰，实现人机关系的安全目标
B.360度空气流入及排出，模拟自然风，考虑了人的生理需求与心理需求
C.风扇的充电状态会通过指示灯提示，考虑了“人”的因素
D.底部装有防滑底垫，考虑了“物”的因素
【变式2】 美国First Wave提出了一个全新的杯子清洗方案：Glass Rinser。Glass Rinser洗杯子原理很简单，就是通过压力将水喷射出来，达到360°清洗杯子内部污渍的效果。下列说法中正确的是(　　)
A.适合清洗各种造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，主要从“物”的因素考虑
B.清洗时水流会直接流向水槽，方便快捷，体现了技术的高效性
C.使用非常简单，把杯子放在底座上面轻轻一按，Glass Rinser就会自动开启高压水柱冲洗内壁，主要从“人”的因素考虑
D.360°无死角清洗，杯子洗的超干净，实现了人机关系安全目标
考点二　标准件
【知识梳理】
1.标准件的定义
标准件是指按照国家标准或行业标准的技术要求批量生产的具有通用性的零部件，如螺纹连接件、键、销、滚动轴承等。主要类别包括紧固件、________、________、________、液压元件、气动元件、________、弹簧等机械零件。
2.常见的标准件
(1)螺纹连接件
螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。具体如下图所示：
螺纹连接件 图示 作用
六角螺栓、螺母 用于紧固连接两个带有通孔的零件
元宝螺栓、螺母 方便手拧操作，常用于需要经常拆卸的场合
______ 常用于需频繁调整松紧、拆卸的场合
膨胀螺栓 ______ 常用于较轻物体与水泥、砖等材料上的紧固
______ 用于较重、较大物体与墙、水泥、天花板等的连接，连接强度比塑料膨胀螺栓大
________ 用于非金属或薄、软钢板之间的连接，常用于物体与木板之间的连接
________ 专供固定机件相对位置的螺钉，常用于固定轮子或轴
(2)垫圈
垫圈指垫在被连接件与螺母之间的零件。如下图所示：
垫圈 图示 作用
________ 配合螺栓和螺母使用，使连接处受力均匀分布，防止连接件受到损坏
________ 防止螺母松动，用于易受振动的场合
(3)键、销滚动轴承弹簧等
标准件 图示 作用
________ 依靠两个侧面作为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩
________ 销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。既可以实现铰连接，又可实现刚连接
滚动轴承 支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度
弹簧 在外力作用下发生弹性形变，撤去外力后恢复原状
3.标准件的作用
可以________制作过程，又能实现________。
【典例突破】
【典例2】 如图a所示为支柱固定夹，主要用于管材之间框架的搭建(如图b所示)。固定夹结构，上下对称，由螺栓紧固，简单轻便、操作性强。螺栓紧固处适合的标准件是(　　)
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式3】 如图所示为一款洗脸盆挂钩，使用时把洗脸盆扣挂在挂钩上。下列紧固件中，最适宜用于将该挂钩安装在家中的松木柱子上的是(　　)
常见标准件使用场合及具体应用，如下表：
标准件 应用场合 关键词
膨胀螺栓 墙体、地面等 水泥、砖
紧定螺钉 固定轮子或轴 轴
自攻螺钉 非金属或较软的金属 木材
元宝螺母 经常拆卸 手拧、调节方便
1.如图所示是物流机器人，它能在复杂的场景中稳妥避障，顺滑处理转弯、急停、会车、倒车等情况，自动驾驶率99.9999%。机器人识别数量上百的行人、车辆的意图只需0.01秒；遇到危险需要急停时，只需0.1 s大脑就能完成决策、规划并下发控制指令。下列说法不正确的是(　　)
A.反应速度是人类的7倍，判别上百的行人车辆只需0.01秒，体现了人机关系的高效目标
B.雷暴闪电，高温雨雪都不怕，主要从“环境”方面考虑
C.采用高能电池提升续航能力，主要从“物”方面考虑
D.该机器人采用了最前沿的人工智能、自动驾驶技术等，体现了技术的综合性
2.(多选)(2023·4月绍兴市改编)小明准备为妹妹设计制作一款黑白猪“跷跷板”玩具，构思并绘制了如图a所示的设计方案。打开电源开关后，跷板两侧通过电磁铁芯(控制电路板和电池组需置于底座盒内部)和小磁铁间的作用实现跷上跷下。如图b所示为小明构思的跷板外形和尺寸，跷板采用木板制作。考虑安装和功能，适合用作跷板和支架间转轴的是(　　)
3.(多选)小明家装修房子后剩余一些实木板料和实木块。他想把木料加工成如图所示的儿童益智玩具，小明准备把玩具的上面木板改成可以打开的门。下列连接件中，可以选用实现该功能要求的是(　　)
4.(2022·12月浙江省方向性改编)如图为小明设计的防倒器，为了将该防倒器与墙壁之间连接，下列标准件中合适的是(　　)
5.(2023·5月临新两地改编)小明想设计一个用于网课学习的手机支架， 利用大小合适的铝板和木板分别制作构件1和构件2，下列选项中适合连接构件1和构件2的是(　　)
：课后完成《专题分层精练》　专题7(共52张PPT)
第一部分　技术与设计1
专题7 设计分析及标准件
素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
工程思维 运用人、物、环境三要素进行分析，具有与他人交流设计想法、讨论问题的意识；能合理地选择并使用标准件 2 选择题或第13题中的1问 2
目 录
CONTENTS
考点一
01
考点二
02
随堂达标检测
03
课时分层演练
04
考点一　设计分析
1
任何产品的设计分析都要综合考虑____、____、______三个要素。
物：由产品本身的特点决定的，主要考虑的因素包括：______、结构(稳定及强度)、安全可靠、______、______、加工难易等；
人：产品的设计要以人为本，为人服务；从__________角度分析。
环境：环保及环境适应性；为哪些物品提供支持。
物
人
环境
功能
材料
成本
人机关系
A.操作简单，使用方便，主要考虑了人的因素
B.有杀菌除尘功能，符合设计的实用原则
C.因在床铺上使用，设计时机器人的机身高度不受限制
D.能识别床铺的边沿，不会掉落，考虑到了环境的因素
解析　选项A：人在操作使用，考虑了人的因素，选项正确；选项B：功能作用，体现了设计的实用原则，选项正确；选项C：机身高度会影响产品本身的结构稳定性，属于设计分析的“物”的因素，选项错误；选项D：在床铺上使用的，床铺是其工作场所，考虑了使用环境，选项正确。
C
A.使用过程中，可以随意触碰，实现人机关系的安全目标
B.360度空气流入及排出，模拟自然风，考虑了人的生理需求
与心理需求
C.风扇的充电状态会通过指示灯提示，考虑了“人”的因素
D.底部装有防滑底垫，考虑了“物”的因素
D
解析　本题考查了人机关系、设计分析。选项A：使用过程中不对使用者造成危险，实现了安全目标，选项正确；选项B：模拟自然风，考虑了人的需要，选项正确；选项C：指示灯具有具体含义，使人清楚，选项正确；选项D：考虑了放置地方的要求，从“环境”角度考虑，选项错误。
【变式2】 美国First Wave提出了一个全新的杯子清洗方案：Glass Rinser。Glass Rinser洗杯子原理很简单，就是通过压力将水喷射出来，达到360°清洗杯子内部污渍的效果。下列说法中正确的是(　　)
C
解析　选项A：适合清洗各种造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，物品与物品之间的关系，环境角度，选项错误；选项B：技术没有高效性这样的说法，选项错误；选项D：安全目标是指人不受生理上的伤害，选项错误。
A.适合清洗各种造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，主要从“物”的因素考虑
B.清洗时水流会直接流向水槽，方便快捷，体现了技术的高效性
C.使用非常简单，把杯子放在底座上面轻轻一按，Glass Rinser就会自动开启高压水柱冲洗内壁，主要从“人”的因素考虑
D.360°无死角清洗，杯子洗的超干净，实现了人机关系安全目标
考点二　标准件
2
1.标准件的定义
标准件是指按照国家标准或行业标准的技术要求批量生产的具有通用性的零部件，如螺纹连接件、键、销、滚动轴承等。主要类别包括紧固件、________、________、________、液压元件、气动元件、______、弹簧等机械零件。
连接件
传动件
密封件
轴承
2.常见的标准件
(1)螺纹连接件
螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。具体如下图所示：
螺纹连接件 图示 作用
六角螺栓、螺母 用于紧固连接两个带有通孔的零件
元宝螺栓、螺母 方便手拧操作，常用于需要经常拆卸的场合
__________ 常用于需频繁调整松紧、拆卸的场合
手拧螺栓
膨 胀 螺栓 ________________ 常用于较轻物体与水泥、砖等材料上的紧固
________________ 用于较重、较大物体与墙、水泥、天花板等的连接，连接强度比塑料膨胀螺栓大
__________ 用于非金属或薄、软钢板之间的连接，常用于物体与木板之间的连接
__________ 专供固定机件相对位置的螺钉，常用于固定轮子或轴
塑料膨
胀螺栓
金属膨胀
螺栓
自攻螺钉
紧定螺钉
(2)垫圈
垫圈指垫在被连接件与螺母之间的零件。如下图所示：
垫圈 图示 作用
________ 配合螺栓和螺母使用，使连接处受力均匀分布，防止连接件受到损坏
__________ 防止螺母松动，用于易受振动的场合
平垫圈
弹簧垫圈
(3)键、销滚动轴承弹簧等
标准件 图示 作用
______ 依靠两个侧面作为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩
______ 销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。既可以实现铰连接，又可实现刚连接
滚动轴承 支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度
弹簧 在外力作用下发生弹性形变，撤去外力后恢复原状
平键
销轴
3.标准件的作用
可以______制作过程，又能实现__________。
简化
通用通换
【典例2】 如图a所示为支柱固定夹，主要用于管材之间框架的搭建(如图b所示)。固定夹结构，上下对称，由螺栓紧固，简单轻便、操作性强。螺栓紧固处适合的标准件是(　　)
解析　支柱固定夹应用于框架的搭建，对连接强度要求高，紧定螺钉一般用于固定轮或轴，排除；手拧螺钉不合适；相较于外六角螺钉，内六角螺钉承受载荷更大、安装方便(适合更多的装配场合，特别是狭窄的场合)，故内六角螺钉更加合适。
D
【变式3】 如图所示为一款洗脸盆挂钩，使用时把洗脸盆扣挂在挂钩上。下列紧固件中，最适宜用于将该挂钩安装在家中的松木柱子上的是(　　)
B
解析　挂钩安装在松木柱子上，金属与木材连接应选择自攻螺钉。
常见标准件使用场合及具体应用，如下表：
标准件 应用场合 关键词
膨胀螺栓 墙体、地面等 水泥、砖
紧定螺钉 固定轮子或轴 轴
自攻螺钉 非金属或较软的金属 木材
元宝螺母 经常拆卸 手拧、调节方便
随堂达标检测
3
A.反应速度是人类的7倍，判别上百的行人车辆只需0.01秒，
体现了人机关系的高效目标
B.雷暴闪电，高温雨雪都不怕，主要从“环境”方面考虑
C.采用高能电池提升续航能力，主要从“物”方面考虑
D.该机器人采用了最前沿的人工智能、自动驾驶技术等，体现了技术的综合性
A
解析　选项A：物流机器人能快速判别行人车辆，体现了机器人的性能，并不是使用者和机器人的相互关系，选项错误。
2.(多选)(2023·4月绍兴市改编)小明准备为妹妹设计制作一款黑白猪“跷跷板”玩具，构思并绘制了如图a所示的设计方案。打开电源开关后，跷板两侧通过电磁铁芯(控制电路板和电池组需置于底座盒内部)和小磁铁间的作用实现跷上跷下。如图b所示为小明构思的跷板外形和尺寸，跷板采用木板制作。考虑安装和功能，适合用作跷板和支架间转轴的是(　　)
AC
3.(多选)小明家装修房子后剩余一些实木板料和实木块。他想把木料加工成如图所示的儿童益智玩具，小明准备把玩具的上面木板改成可以打开的门。下列连接件中，可以选用实现该功能要求的是(　　)
AD
4.(2022·12月浙江省方向性改编)如图为小明设计的防倒器，为了将该防倒器与墙壁之间连接，下列标准件中合适的是(　　)
B
5.(2023·5月临新两地改编)小明想设计一个用于网课学习的手机支架， 利用大小合适的铝板和木板分别制作构件1和构件2，下列选项中适合连接构件1和构件2的是(　　)
D
4
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
A.倾斜一定的角度，便于存取，主要考虑了“人”的因素
B.选择使用竹材料主要考虑了“环境”的因素
C.采用通风设计，易清洗，体现人机关系的高效目标
D.常用的刀具集中放置在一起，体现人机关系的安全目标
D
解析　D与人机关系安全目标无关。
A.骨架采用铝镁合金，质量轻但又坚固，主要考虑了“物”
的因素
B.采用双脚分离踩立式的驾驭模式，主要考虑了“人”的因素
C.使用者能够实现单脚玩、双脚玩、自由变换多种动作，符合设计的实用原则
D.承受能力非常强悍，单轮必须通过高达2000 kg的静压测试，符合设计的技术规范原则
D
解析　单轮能承受的压力没有要求的标准，不能体现设计的技术规范原则，选项D错误。
A.三轮设计，符合设计的技术规范原则
B.展开后车的高度、宽度，主要考虑了人的因素
C.箱包和电动自行车组合设计，符合设计的创新原则
D.采用铰连接实现折叠和展开，主要考虑了物的因素
A
解析　三轮设计不是一种技术上的规范。故选A。
A.可以用手机APP进行刷牙模式的设置体现人机关系的“高效”
B.采用无锈无金属体现人机关系的“健康”目标
C.全机防水，无惧进水考虑了“物”的因素
D.刷牙模式可以个性化定制体现设计的实用原则
C
解析　选项C：全机防水，考虑了使用环境，考虑了“环境”的因素，选项错误。
A.用脚一踩就可使马桶垫升起，操作方便，主要考虑人的因素
B.高度符合卫浴市场上普通马桶的高度，主要考虑环境的因素
C.脚踏器功能单一，售价偏高，符合设计的经济原则
D.无论是提起还是放下都无需弯腰，体现设计的实用原则
C
解析　选项C：经济原则主要根据功能成本比＝功能/成本，功能单一且售价高，必然导致功能成本比增大，不符合经济原则，选项错误。
6.(多选)假期里，小明到快递公司装卸货物，如图1所示，工作时，需要将小车通过斜坡推上车厢，时间长了很累，所以决定设计一个使用电动机为动力的自动传送小车的装置。为了连接上述方案中图2所示的连杆和电机轴，以下方案合理的是(　　)
AB
7.(多选)(2023·4月金华十校改编)如图所示，电机轴转动会带动丝杆转动，为了连接电机轴和丝杆，以下方案合理的有(　　)
AC
A.轴承 B.轴
C.平键 D.紧定螺钉
B
9.(多选)(2023·3月宁波十校改编)如图所示是一款实木升降课桌，可以根据需要实现桌面高度升降和仰角调节。课桌组装过程中，可能用到的连接件是(　 　)
BCD
10.(2022·12月浙江省某重点中学改编)小明发现自己平时办公时老是脖子不舒服，出现了如图1所示的姿势，原因是显示器太低，而原厂自带的显示器支架又不能升降，小明发现显示器背面预留有4个标准螺纹孔，于是小明在网上买了一个显示器支架如图2所示， 请完成以下任务：
(1)图3是支架与电脑的连接处，这些连接孔设计主要考虑了(单选)(　　)
A.物 B.人 C.环境
(2)连接到电脑时需要用到的是(单选)(　　)
C
C
A.4年免维护，喷射远，符合实用原则
B.无压力储存，电镀金属外壳，主要考虑了物的因素
C.造型独特，多种颜色可供选择，主要从环境角度考虑
D.体积小，便于手持，主要考虑了人的因素
C
解析　造型独特，多种颜色可供选择，考虑了人的心理需求，选项C正确。
A.根据不同车型的形状来设计该产品的大小，符合技术规范原则
B.装在车顶上，不占用周围空间，主要考虑了“环境”的因素
C.为汽车提供了挡光、挡雨，使汽车得到了更好的保护，符合设计的实用原则
D.伞面采用了防水、防紫外线的材料，主要考虑了“物”的因素
A
解析　选项A：技术规范原则是指遵守一定的规则，不同车型的形状来设计该产品的大小，不属于技术规范原则范畴，选项错误。
A.食品级材质，无毒无味，主要考虑了人的因素
B.可任意变形以适应不同大小的锅具，主要考虑了物的因素
C.材料耐高温，主要考虑了环境的因素
D.主要用于煮熟的食物快速滤水，主要考虑了物的因素
B
A.选用LED灯，降低了能耗，符合了设计的可持续发展原则
B.银行卡大小，便于携带，主要是从“人”的角度考虑的
C.采用高容量、高性能可充电锂电池，降低产品价格
D.“灯泡”与镂空卡片的连接应采用铰连接
C
解析　选项C：采用高容量、高性能可充电锂电池，提高了产品价格，选项错误。
A.设计成可折叠结构，能够贮存在狭小空间，主要考虑了
“物”的因素
B.塑料防滑套的设计，主要考虑“环境”的因素
C.梯脚1与梯脚2之间采用铰连接
D.能够满足家庭存取物品的需求，符合设计的实用原则
A
解析　设计成可折叠结构，主要考虑了“环境”的因素。故选A。
6.(2022·杭州某校改编)小明因久坐想要设计一款可以坐站两用的可升降桌面。为方便使用，小明设想可以用电机通过类似下图的传动装置驱动桌面升降。连杆连接需要用到的连接件是(单选)________，与放置的木桌板的连接需要用到的连接件是(单选)________。
D
A
7.(2022·5月杭州某校改编)小明家里的书桌物品摆放杂乱，于是想利用通用实践操作室里1 cm厚的木板仿照下方购物网站上的图片加工一个置物架。请根据图片及其描述完成以下任务：
C
(1)置物横板间的间距要适宜，主要是从(单选)________的角度考虑的(A.物；B.人；C.环境)。
(2)小明打算利用角钢做一个“L”型支架把木板余料做成置物搁板挂到墙面上，用于放置小玩偶。墙体总厚度为20 cm，剖面图如图所示，两侧是9 mm厚石膏板，中间是隔音海绵，则以下连接件中最适宜连接角钢支架与墙体的是(单选)________ (已知连接件长度均约为5 cm)。
D
8.(2022·8月Z20名校联盟改编)(单选)如图a所示是一种平衡车车轮固定结构， 图b所示是收纳后的结构。平衡车收纳时，空心转轴内选用的标准件最好是________。
C
9.(改编题)小明发现家里人用完吹风机喜欢把线绕在机身上，这样线容易出现断裂。小明想设计一个吹风机置物架，安装在墙上，既方便放置吹风机，又可以把线垂下来。请根据图片及其描述完成以下任务：
C
(1)小明在A处安装了橡胶软垫主要是从(单选)________的角度考虑(A.人； B.物；C.环境)；
(2)要将此置物架安装至墙上，需要的连接件为(单选)________。
C
10.(2022·9月嘉兴基础测试改编)如图所示是一种工件检测和分拣自动化流水线。注塑成型后的工件(颜色不同)进入送料缸，送料缸将工件推送到传送带上。尺寸传感器、姿态传感器、颜色传感器检测工件的信息并传输给PLC，PLC将信息进行分类处理，控制相应机构按顺序动作，尺寸不合格的工件由推料机械手推入物料盒，反向放置的工件由翻转机械手完成翻转，最终由吸盘式机械手按工件颜色放入相应的物料盒。请根据示意图和描述，完成以下任务。
(1)为实现驱动杆转动后能带动支架在导轨上移动，下列驱动杆结构中合适的是(单选)________；
(2)可用于支撑驱动杆转动的标准件是(单选)________。
B
A
11.(改编题)如图a所示为自动埋弧电焊控制系统示意图，焊接电源的两极分别接至导电嘴与焊件。焊接时，颗粒状焊剂由焊剂漏斗均匀地送至待焊处并堆敷到焊件的待焊处，焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区，电弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧，从而完成焊接；如图b所示为被焊母材移动机构，将焊件置于移动平台上能够带动未焊接部分向导电嘴移动。传动杆支座2与传动杆的连接方式合理的为(多选)________。
BC
12.(改编题)如图所示是一款靠墙折叠楼梯，不使用时向上轻推楼梯侧板，楼梯可自动折叠向墙靠拢可节省空间。油压杆与踏板和侧板连接选用的连接件合理的是(单选)________。
C

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