资源简介

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
技术意识 能结合具体案例，理解结构设计蕴含的文化特征和美学特征；能从力学的角度解释结构对技术产品及其功能实现的价值；能从技术和文化角度赏析经典结构案例，形成对技术的理性态度和评价 1 选择题、非选择题(第14题) 2～12
工程 思维 能在结构设计中进行简单的力学分析；经历结构设计的一般过程，初步学会进行设计方案的多因素分析，加深对比较、权衡，优化等系统分析方法的理解 1
能通过技术试验或技术探究分析影响结构强度和稳定性的因素，并写出规范的试验报告；能依据结构的特性分析具体案例。尝试从结构的角度对其进行风险评估；能运用结构原理和系统分析方法开展简单的结构设计活动，尝试解决技术问题，并进行设计的评价 2
创新设计 能通过调查等多种方式，了解结构设计的设计要求和需要解决的主要技术问题。体验结构设计的一般过程与方法，具有参与技术创新设计的愉悦情感 1
能结合真实情境，运用恰当的技术语言，多角度分析和表达结构设计中需要解决的技术问题，并根据设计对象和现有条件制订一个或多个解决方案；初步掌握结构设计的一般方法，形成基本的结构设计能力，具有良好的人机观念和亲近技术的情感 2
图样表达 能用简单的草图表达与交流结构设计构想 1
能在较为简单的结构设计实践中，绘制规范的设计图纸，形成良好的设计习惯；能识读常见的结构图样；能将简单的结构设计方案用二维或三维设计软件表现出来 2
考点一　构件受力形式分析
【知识梳理】
1.构件
一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为构件。
2.构件的五种受力分析
受力和变形形式 图示 受力特点
受拉 构件两端承受沿轴线方向的拉力
受压 构件两端承受沿轴线方向的压力
受弯曲 在通过构件轴线的平面内，承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用
受剪切 构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力
受扭转 构件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用，两力偶大小相等，转向相反
【典例突破】
【典例1】 (2023·6月浙江选考)如图所示是一种楔块机构的结构示意图，楔块在机座槽内滑动，其中Fd为驱动力，Fr为工作阻力。下列对工作时各个构件主要受力形式的分析中，正确的是(　　)
A.楔块受压、滚子受压、推杆受压受弯曲
B.楔块受压、滚子受压、推杆受压
C.楔块受弯曲、滚子受剪切、推杆受压受弯曲
D.楔块受弯曲、滚子受剪切、推杆受弯曲
答案　A
解析　在Fd的作用下，楔块带动滚子，将推杆往上顶来克服Fr的工作阻力。在这个过程中，楔块主要受压，滚子受压，推杆有横向和纵向的力作用，所以推杆受压和受弯曲。
【变式1】 (2022·6月选考)如图所示的滑轮装置，滑轮在力F和Q的作用下处于平衡状态。下列对支架和销轴主要受力形式的分析中，正确的是(　　)
A.支架受弯曲、销轴受剪切
B.支架受弯曲、销轴受弯曲
C.支架受拉、销轴受弯曲
D.支架受拉、销轴受扭转
答案　B
解析　由于滑轮与轮叉之间有一定距离，因此销轴受弯曲，支架也受弯曲，B正确。
【变式2】 (2023·1月选考)如图所示是两根传动轴连接结构的示意图，Md为驱动力矩，Mr为阻力矩。下列对工作时各个零件主要受力形式的分析中正确的是(　　)
A.轴1受剪切，套筒受压，圆锥销1受弯曲
B.轴1受扭转，套筒受扭转，圆锥销1受剪切
C.套筒受压，圆锥销2受剪切，轴2受扭转
D.套筒受扭转，圆锥销2受弯曲，轴2受剪切
答案　B
解析　根据题结构示意图可知，轴1受到驱动力，为主动轴，其转动将力传递给圆销轴1，圆销轴1将力传递给套筒，套筒又带动圆销轴2，从而轴2变成被动轴。因此在这个过程中，轴1、轴2均受扭转力；圆销轴受剪切力；套筒受到来自两个圆销轴的扭转力。本题答案为B。
【典例2】 (2019·4月浙江省选考)如图所示是一种结构对称的增力机构。在较小的推力F作用下，推杆通过连杆和摆杆带动顶杆运动，能克服较大的工作阻力P。下列受力形式分析中正确的是(　　)
A.连杆1受拉、摆杆1受拉、推杆受弯曲
B.连杆1受压、摆杆1受拉、推杆受压
C.连杆1受压、摆杆1受压、推杆受弯曲和受压
D.连杆1受压、摆杆1受压、推杆受压
答案　D
解析　连杆3和摆杆1的夹角增大的过程中，连杆1和摆杆1受压；推杆也受压。故选D。
【变式3】 (2020·1月浙江选考)如图所示的压紧机构，在力F的作用下(如图a所示)，推杆通过连杆和摆杆带动压杆逆时针摆动，将工件压紧。当连杆与摆杆相重合，并与压杆相垂直时(如题图b所示)，工件受到的压紧力最大，此时连杆、摆杆、压杆的主要受力形式是(　　)
A.连杆受拉、摆杆受弯曲、压杆受压
B.连杆受压、摆杆受拉、压杆受弯曲
C.连杆受弯曲、摆杆受压、压杆受拉
D.连杆受压、摆杆受压、压杆受弯曲
答案　B
解析　连杆与摆杆重合，并与压杆相垂直时(如题图b所示)，工件受到的压紧力最大，此时压杆受弯曲(两端连接中间受力)，连杆受压(两端连接，压杆压连杆)，摆杆受拉(两端受力，连杆拉摆杆)，故选B。
【典例3】 如图所示为螺杆驱动夹紧机构在该机构夹紧物体时，螺杆、连杆1、横杆、连杆2的主要受力形式为(　　)
A.螺杆受拉、连杆1受拉、横杆受拉、连杆2受弯曲
B.螺杆受拉、连杆l受压、横杆受拉受弯曲、连杆2受弯曲
C.螺杆受压、连杆1受压、横杆受拉、连杆2受弯曲受拉
D螺杆受压、连杆l受压、横杆受拉受弯曲、连杆2受弯曲
答案　B
解析　从上往下看，螺杆顺时针转动，带动连杆1和连杆2夹紧物体，当夹紧物体时，连杆2受到物体反作用力，向外运动，连杆1受压，螺杆头有向上移动趋势，受拉。连杆2受到物体的反作用力，横杆的力，连杆1的力，三力不共线，故受弯曲；横杆还受到螺轩螺纹的压力，故受弯曲。选项B正确。
【变式4】 如图所示是某种零件的专用压紧机构，使用时将零件置于压板与下盖板之间，转动螺杆使压板向下运动直至压紧零件。以下分析正确的是(　　)
A.夹紧零件时，导向杆受拉
B.夹紧零件时，螺杆受拉
C.螺杆与上盖板铰链接
D.压板与螺杆连接处有螺纹
答案　A
解析　选项A：夹紧零件时，螺杆和零件对压板施加的力都是纵向的，所以压板不需要导向杆来自水平方向的力来平衡，所以导向杆主要还是受到上、下盖板的拉扯，选项正确。
1.受力形式分析技巧
受力情况分析 变形趋势 受力形式
方向相同 在同一直线上 被挤压、有变短的趋势 受压
不在同一直线上，错开距离较大 有弯曲形变的趋势 受弯曲
不在同一直线上，错开距离较小 有错位的趋势 受剪切
方向背向 在同一直线上 被拉伸、有变长的趋势 受拉
有360°旋转的趋势 有旋转的趋势 受扭转
2.常见杆件的受力分析
受力类型 机构图示 杆件受力分析与图示
只受压或拉 两端铰连接的二力杆 在力F的作用下，连杆两端受挤压，有变短的趋势，连杆受压
受弯曲 三力杆 在力F的作用下，加力杆三点受力，有弯曲形变的趋势，加力杆受弯曲
压杆三点受力，有弯曲形变的趋势，压杆受弯曲
L形杆件 连杆根据自身形状，在力的作用下，有变直的趋势，连杆受弯曲
压杆根据自身形状，在力的作用下，有弯曲形变的趋势，受弯曲
受弯曲 与电机刚连接的杆件 杆1一端与驱动轴刚连接，一端与连杆铰连接，带动连杆运动，杆1受弯曲
3.钢筋混凝土横梁的受力分析
4.解题的思路如下
(1)整体思路：通用技术中的受力分析看效果，看构件的变化效果；从最能确定的构件受力形式进行判断，多次判断后会形成正确答案。常见构件的受力情况需要了解：支撑柱一般受压；转轴一般受剪切，处于转动状态时一般受扭转；钳住物体，物体受压；剪物体，物体受剪切。
(2)去除法判断：去掉某个构件看其他构件的变化，再确定该构件的受力形式。
(3)机械装置的受力分析，需要从施力点开始分析，中间利用二力杆简化分析过程。二力杆的简单理解，杆件有两个连接处，且两个连接处都是铰连接，这样的杆件是二力杆，将受弯曲转化为受压或受拉。
补充：铰连接：可以转动，不可移动；
刚连接：既不能转动，也不能移动。
考点二　结构的类型
【知识梳理】
1.实体结构：结构体本身是实心的结构，如实心墙、大坝等。
2.框架结构：结构体由细长的构件组成的结构，其构件的几何特征是横截面尺寸比长度小得多，如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等。
3.壳体结构：通常是指层状的结构，其几何特征是厚度比长度和宽度小得多，如摩托车头盔、飞机外壳等。
【典例突破】
【典例4】 下列结构中，不属于壳体结构的是(　　)
答案　C
解析　选项C是框架结构，选择C。
【变式5】 下列物体属于实体结构的是(　　)
答案　C
解析　玻璃球是实心的，是实体结构，故选C。
三种结构的受力特点
结构类型 受力特点
实体结构 外力分布在整个体积中，即利用自身来承受负载，主要承受压力
框架结构 支撑空间却不充满空间，通过条状物的连接来承受负载，可以承受压力和拉力等
壳体结构 外力作用在结构体的表面上。特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散于壳体的表面
考点三　结构的稳定性与强度
【知识梳理】
1.结构的稳定性
(1)含义：结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
(2)影响结构稳定性的因素
①重心位置的高低；
②结构与地面接触所形成的支撑面的大小；
③结构的形状。
(3)对于一个处于静止状态的结构而言，如果重心的垂足落在结构的支撑面内，就是稳定的，不会倾倒。
2.结构的强度
(1)含义：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
(2)应力可以作为表示结构构件强度的基本指标(σ＝FN/A)。
(3)影响结构强度的因素
①结构的形状
在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可大大提高强度。
②结构的材料
不同材料构成的结构，其强度各不相同；不同的材料可能带来结构上的变化。
③结构的连接方式
不同的连接方式，结构形式适用于不同强度要求的场合；连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。
3.构件的连接方式
(1)铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动；
(2)刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
【典例突破】
【典例5】 如图所示的茶几是由一块木板分割的多个部件组装而成。以下措施中，不能提高茶几强度的是(　　)
A.增大四根脚的间距
B.增加每根脚的宽度
C.选用更厚更硬的木板
D.脚和面板之间的榫接处涂木工胶水
答案　A
解析　增大四根脚的间距提高了结构的稳定性。与强度无关，故选A。
【变式6】 李明同学用相同的胶合板设计制作了两只尺寸相同的小凳(图示)，经过试验，发现甲小凳比乙小凳能承担更大的载荷，其主要原因是(　　)
A.甲小凳比乙小凳重心位置高
B.甲小凳比乙小凳支撑面积大
C.甲小凳比乙小凳材料强度大
D.甲小凳比乙小凳结构合理
答案　D
解析　改变了结构，提高了强度，故选D。
考点四　结构功能的实现
【知识梳理】
1.结构与功能的关系
结构决定了功能，改变结构能实现不同的功能；功能的实现需要相应的结构来保证。
2.结构的可靠性
结构在规定的使用期限内和规定的条件下，完成预定功能的可能性，称为可靠性。它是安全性、适用性和耐久性的总称。
(1)安全性：结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载。
(2)适用性：结构在正常使用时具有良好的工作性能。
(3)耐久性：结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内，能保持结构正常使用。
【典例突破】
【典例6】 沙发床是许多家庭喜爱的家具，如图所示。这种家具的结构设计是基于(　　)
A.不同的结构具有不同的强度
B.不同的结构具有不同的稳定性
C.不同的结构能承受不同的力
D.不同的结构具有不同的功能
答案　D
解析　事物的结构决定了其功能，选项D正确。
【变式7】 如图所示是一款千斤顶，其工作原理是：转动丝杆，改变支撑杆间的角度实现升降。下列关于千斤顶结构的说法中，错误的是(　　)
A.支撑杆用钢板制作成“U形”，既保证强度又减轻质量
B.通过丝杆的转动实现千斤顶的升降
C.蝶形底座，既适用于不同地面，又有较大的支撑面积
D.支撑杆之间采用铰连接，主要是为了便于折叠收纳
答案　D
解析　支撑杆之间采用铰连接的结构主要是为了实现升降这一功能。
1.在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可以大大提高强度。下列哪种结构设计主要不是为了改变强度(　　)
答案　A
解析　横梁的设计是为了防止在使用过程中，支撑脚张开，主要为了提高稳定性，A错误。
2.如图所示是一种手动工件锁紧结构。卡爪勾住工件后，通过转动手柄可使工件被锁紧。当工件被锁紧后(不再转动手柄)，下列说法中正确的是(　　)
A.丝杆受压、卡爪受弯曲和受拉、销轴受剪切
B.丝杆受压、卡爪受弯曲和受压、销轴受弯曲
C.手柄受弯曲、卡爪受弯曲和受拉、销轴受剪切
D.丝杆受扭转、卡爪受弯曲和受拉、销轴受弯曲
答案　A
解析　由题干可知，卡爪夹紧工件，必须得弯曲才能抱紧工件，工件给卡爪向下的拉力，所以卡爪受弯曲和拉力，B答案错误，手柄是转动的力，所以受到一个平行的力偶作用，产生扭转，所以C错误，丝杆向下转动，卡爪才能夹紧工件，说明丝杆有向下变短的趋势，所以丝杆受压，这样我们就可以判断出答案是A。
3.山区的路边经常需要设计挡土墙，挡土墙是一种以抵抗侧向土压力，防止山坡土体变形失稳或路基主体崩塌而设置在路旁的墙体结构物，以混凝土钢筋为主要材料，以下结构从强度角度考虑适合作为挡土墙的是(　　)
答案　B
解析　此题可以类比大坝的设计，泥土越深的地方相对需要承受泥土的自重的力越大，所以底部应加宽，可以依靠墙体自重抵挡泥土压力的作用；其次挡土墙整体受弯曲形变(如下图所示)，局部来看，右侧面形变主要受拉，因此需要加钢筋提升抗弯曲能力。
4.如图所示的升降机模型。摇动手柄，滑块移动，实现平台升降。平台上放好重物后，下列分析中正确的是(　　)
A.平台上升过程中，摇臂受压或受拉
B.平台上升过程中，手柄受压或受拉
C.平台停在最高点时，连杆1、连杆2都受扭转
D.平台停在最高点时，螺杆受压
答案　D
解析　手柄和摇臂刚连接，平台上升过程中手柄受弯曲，摇臂受弯曲和扭转，A和B说法错误；平台停在最高点时，在平台上重物的作用下，连杆1、连杆2都受压，C选项错误；平台停在最高点时，螺杆停止转动，在平台上重物的作用下，滑块有向右滑的趋势，螺杆受压，D选项说法正确。
5.(2023·2月浙江十校)如图所示的压紧机构，在自动伸缩杆作用下，通过立柱、连杆1、连杆2、压杆等构件将工件压紧。当工件处于压紧状态时，下列关于构件受力形式的分析中正确的是(　　)
A.伸缩杆受压，连杆1受拉，连杆2受拉，压杆受弯曲
B.伸缩杆受压、受弯曲，连杆1受压，连杆2受压，压杆受弯曲
C.伸缩杆受压、受弯曲，连杆1受压，连杆2受压，弹簧受拉
D.伸缩杆受压，连杆1受压，连杆2受压，立柱受弯曲
答案　D
解析　工件要压紧，压杆受弯曲，连杆2要向上移动，弹簧受压，伸缩杆向里移动，连杆1受压，连杆2受压，立柱受弯曲。所以选D。
6.(2023·5月温州三模)如图所示的皮带舒张控制系统部分结构，当旋转丝杠向左运动时，皮带处于张紧状态，如图a所示；当旋转丝杠向右运动时，皮带松开，如图b所示。 以下关于该皮带舒张控制系统的结构分析中合理的是(　　)
A.除去丝杠上的螺纹结构，功能不变
B.皮带张紧时，杆1受拉，杆2受压
C.皮带松开时，杆2受拉，杆3受压
D.丝杠与连接块、丝杠与底座都属于铰连接
答案　B
解析　A项：依靠螺纹实现锁止；B项：丝杠左移使皮带张紧，杆1拉动皮带轮向左，同时杆2撑起皮带轮；C项：若考虑皮带轮重量，则杆2杆3都受压；若不考虑皮带轮重量，则杆2杆3都受拉；D项：丝杠与连接块之间为刚连接，丝杠与底座之间既可转动又可移动。
【基础巩固篇】
1.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，下列关于该折叠楼梯说法错误的是(　　)
A.扶手与侧板之间为刚连接
B.油压杆与侧板、踏板之间均为铰连接
C.油压杆的主要作用是增强楼梯展开时的强度
D.折叠原理主要利用了平行四边形的不稳定性
答案　C
解析　扶手与侧板之间只有刚连接才能提供支撑不变形：由图中踏板、侧板和油压杆之间展开和收拢的图中得到三角形到直线的变化，连接点实现转动，铰连接：油压杆不仅在楼梯展开时提供三角形边的结构支撑，更主要的是提供了伸缩变化，采用铰连接，利用平行四边形的不稳定性实现了楼梯的折叠和展开，选项C错误。
2.如图a所示的行李箱，需要时拉开支撑腿，儿童可坐在座位上；把箱体拆下，也可单独作为手推车使用(如图b所示)。下列分析中正确的是(　　)
A.支撑腿能拉开和收拢，是由于支撑腿与箱体之间采用了刚连接
B.推拉行李箱时，推拉杆的受力形式仅受压或仅受拉
C.推拉杆设计成可伸缩结构，是为了提高推拉杆强度
D.横杆的设计，提高了手推车的稳固程度
答案　D
解析　选项A.支撑腿能拉开和收拢，是由于支撑腿与箱体之间采用了铰连接，错。选项B.由于箱体及座位上人的重力向下，因此是至少3点受力，还有受弯曲，错。选项C.推拉杆设计成可伸缩结构，是为减小体积，便于携带。
3.如图所示是一款带木质靠背和金属扶手的Z字椅。扶手通过金属连接件1与靠背相连；背撑通过榫卯连接扶手，并通过金属连接件2连接斜板。下列关于该Z字椅结构的分析中不正确的是(　　)
A.金属连接件1与靠背宜采用自攻螺钉连接
B.背撑与扶手的连接属于刚连接
C.背撑增加了斜板与底板间的连接强度
D.使用时，斜板的主要受力形式为受弯曲
答案　C
解析　背撑增加了椅子的整体强度，但与斜板与底板间的连接强度无关，故选C。
4.如图所示的气动夹持机构，气缸带动活塞杆，再带动其它连杆夹紧工件，以下分析中不正确的是(　　)
A.活塞杆沿箭头方向运动，可夹紧工件
B.工件被夹紧时，各连杆均受拉
C.夹持杆宜采用抗弯曲性能好的材料制作
D.连杆1、3与支架，连杆2、4与夹持杆之间均为铰连接
答案　B
解析　本题主要考查结构受力。活塞杆沿箭头方向运动时，各连杆均受压，夹持手受弯曲，将工件夹紧，选项B错误。
5.(2023·2月强基联盟)如图所示为某款平口钳的结构示意图，在扳动手柄，夹紧物块的过程中，下列对各个零部件主要受力形式及连接方式的分析中正确的是(　　)
A.手柄受扭转，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是刚连接
B.手柄受弯曲，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是铰连接
C.手柄受弯曲，螺纹杆受扭转受拉，螺纹杆与滑块之间是刚连接
D.手柄受扭转，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是铰连接
答案　B
解析　因为扳动手柄，手柄受力后一面受压，另一面受拉，所以手柄受弯曲；因为螺纹杆左边受压，夹紧过程中由于转动螺纹杆，还会受扭转，所以螺纹杆受压和受扭转；因为螺纹杆和滑块之间要能转动并带动滑块左移，所以它们之间为铰连接。因此答案选B。
6.(2023·3月宁波十校)如图所示为一款压紧装置，图a为自动松开状态，图b为压紧状态。在图示状态下，下列说法正确的是(　　)
A.两滑块与底座都是铰连接
B.手柄在运动过程中受扭转
C.该压紧装置适合用于压紧任意形状的工件
D.无论是压紧还是松开状态，弹簧均受压
答案　D
解析　在图示状态，两滑块与底座是滑动连接而不是铰连接。手柄在运动过程中受弯曲而不是受扭转。该压紧装置不适合用于压紧任意形状的工件。无论是压紧还是松开状态，弹簧均受压。所以选D。
7.(2023·4月杭州统测)如图所示是一款折叠式台灯，下列关于该台灯结构分析中合理的是(　　)
A.台灯展开至图示位置时支撑杆1仅受压
B.底板1与底板2为静连接
C.支撑杆2设计成H形主要为了实现折叠功能
D.支撑杆1和支撑杆2可以采用铁钉连接
答案　C
解析　支撑杆1受到的力不是沿杆的方向，是受弯曲而不是受压；台灯要折叠，底板1与底板2需要相对转动，是动连接而不是静连接；折叠时，灯头板与支撑杆1需要嵌进支撑杆2，因此，支撑杆2需要设计成H型；支撑杆1和支撑杆2需要转动，不能用铁钉连接。所以选C。
8.(2023·4月嘉兴二模)如图所示是一种夹持机构的示意图，下列分析合理的是(　　)
A.气缸固定架和基座之间采用刚连接
B.不同大小的工件，夹紧后其中心位置不变
C.齿轮顺时针转动时，工件被夹紧，夹紧后齿轮不受扭转
D.夹紧工件时连杆1受拉，夹持臂1受弯曲
答案　B
解析　气缸向下运动推动夹持臂向右移动，通过齿轮带动夹持臂1向左移动实现工件的夹紧，连杆1与基座的连接位置固定，气缸向下运动的同时向左移动，因此气缸固定架和基座之间不能采用刚连接；上下齿条同距离反向移动，不同大小的工件，夹紧后其中心位置不变；齿轮顺时针转动时，工件被夹紧，夹紧后齿轮受扭转；夹紧工件时连杆1受压，夹持臂1受弯曲。所以选B。
9.如图所示是一种连杆机构。在推力F作用下，推杆1通过连杆和摆杆带动推杆2运动，能克服工作阻力P。图示状态下，连杆2和推杆2在同一直线上，此时下列构件主要受力形式是(　　)
A.推杆1受压和受弯曲，连杆1受拉、摆杆受弯曲、推杆2受压
B.推杆1受压，连杆1受拉、摆杆受弯曲、推杆2受压和受弯曲
C.推杆1受压和受弯曲，连杆1受压、摆杆受弯曲、推杆2受拉
D.推杆1受压，连杆1受压、摆杆受弯曲、推杆2受拉和受弯曲
答案　C
解析　推力F斜推连杆挤压连杆1推动摆杆，然后带动连杆2使得推杆2往左运动，克服阻力P；力F往左推动，同时左端斜向上，推杆1受压和受弯曲；连杆1被挤压，两端铰连接，受压；摆杆三点受力，受弯曲；连杆2往左拉动推杆2，且在同一直线上，推杆2只受拉，选项C正确。
10.如图所示为气缸夹紧机构，通过气缸伸缩杆的移动带动压板移动，从而实现对工件的夹紧与松开，夹紧工件时，下列关于该机构的受力形式分析中正确的是(　　)
A.连杆1受压，伸缩杆受压，压板受压
B.连杆1受拉，伸缩杆受拉，压板受弯曲
C.连杆2受压，伸缩杆受压，压板受弯曲
D.连杆2受拉，伸缩杆受拉，压板受压
答案　C
解析　读题目可知，气缸夹紧机构，通过气缸伸缩杆的移动带动压板移动，从而实现对工件的夹紧与松开，夹紧工件时气缸压着伸缩杆向下运动，对伸缩杆产生压力，伸缩杆将连杆2压到水平位置，压板产生弯曲从而压紧零件，所以伸缩杆受压力，连杆2受压，压板受弯曲，所以答案选C。
11.如图所示为一传动结构，在电动机带动转动轴旋转，使连杆3在竖直方向进行往复运动。此时连杆3处于最低点，当连杆3竖直向上运动时，连杆1、连杆3与弹簧的受力形式分别是(　　)
A.连杆1受拉，连杆3受压，弹簧受压
B.连杆1受弯曲，连杆3受压，弹簧受压
C.连杆1受拉，连杆3受拉，弹簧受拉
D.连杆1受弯曲，连杆3受拉，弹簧受拉
答案　B
12.如图所示的机械机构，驱动杆顺时针转动，通过连杆、摆杆1、摆杆2带动推杆克服阻力F。此时处于平衡状态，阻力F和推杆处在一条直线上。驱动杆、连杆和推杆的主要受力形式为(　　)
A.驱动杆受扭转、连杆受压、推杆受拉
B.驱动杆受扭转、连杆受拉、推杆受弯曲
C.驱动杆受弯曲、连杆受压、推杆受压
D.驱动杆受弯曲、连杆受拉、推杆受弯曲
答案　C
解析　题中驱动杆顺时针转动过程中，带动连杆B端向上运动，进而使得驱动杆与连杆两端距离AC增大，C端向左移动，摆杆1上的D点为固定在基座上的固定转轴，与跷跷板中间的支点类似，C端向左移动，则E端向右移动克服阻力F。驱动杆为曲柄，采用软化法可知驱动杆受弯曲；驱动杆转动过程中对连杆有向左上方的推力，摆杆1对连杆有右下方的阻力，产生挤压的效果，所以连杆受压；摆杆1对推杆有右下方推力，还有向左的阻力F，产生挤压的效果，所以推杆受压，答案C正确。
13.如图所示为圆盘锯操作台的延展辅助支撑装置，摇动手柄，可实现支撑高度调节，在支撑梁上有重物负载的图示状态下，下列分析中不正确的是(　　)
A.摇动手柄时，摇臂受扭转、受弯曲
B.传动杆1受弯曲，传动杆2受压
C.螺杆和支架之间既不是刚连接也不是铰连接
D.上调高度时，摆杆受弯曲，支撑杆2受拉
答案　D
解析　当重物被撑起时，其运动形式如下图所示。
14.如图所示的夹紧机构，在推拉杆的作用下，带动曲柄、螺杆和摆杆实现了对工件的松紧。在图示状态下，下列说法中不正确的是(　　)
A.推拉杆在力F的作用下实现了对工件的夹紧
B.曲柄受弯曲，摆杆受弯曲，螺杆受压
C.螺杆与连接块1设计成螺纹连接，可实现夹持口径的调节
D.曲柄与固定杆采用铰连接，连接块2与螺杆采用铰连接
答案　B
解析　力F作用下，螺杆向左拉，摆杆向左压紧。螺杆和连接块1、2刚连接，但是连接块1、2是铰接到其他杆上，所以螺杆受拉。曲柄的转动角度是固定的，调节螺杆与连接块的相对位置，可以改变摆杆的摆动角度。选B。
【能力提升篇】
1.如图所示的塔吊是建筑工地上常用的起重设备，为方便制造和运输，塔身是由一块块“标准节”连接而成，以下关于塔吊稳定性和强度的分析中，说法不正确的是(　　)
A.利用配重箱降低重心，提高了塔吊的稳定性
B.塔吊的底部用高强度的混凝土浇筑，提高了塔吊的稳定性
C.塔身标准节的斜杆采用角钢，提高了塔身的强度
D.塔身标准节的各个构件之间采用焊接，提高了塔吊的强度
答案　A
解析　配重箱的作用，使塔吊的重心落在支撑面内，保持稳定，不是降低重心，故选A。
2.如图所示为一款机械夹持手，图a为机械手打开状态，图b为机械手夹持状态，电机转动时，机械手处于夹持状态，下列关于该机械手的说法不正确的是(　　)
A.电机逆时针转动时，机械手处于夹持状态
B.电机转轴与摆杆刚连接，连杆2与抓手也是刚连接
C.夹持时，连杆2、摆杆和抓手均存在受弯曲
D.夹持时，连杆1受压、电机转轴受扭转、橡胶垫受弯曲
答案　D
解析　选项D：连杆1受压、电机转轴受扭转、橡胶垫受压，选项错误。
3.如图所示是一款手摇钻，适用于多种材质。关于该手摇钻说法错误的是(　　)
A.手柄1和齿轮柄之间是刚连接
B.钻孔操作过程中，齿轮柄主要受弯曲，钻头主要受压和受扭转
C.钻夹头钥匙可调节钻头夹持范围，安装不同规格的钻头
D.钻夹头钥匙在夹紧钻头时，钥匙柄主要是受弯曲
答案　A
解析　手柄1和齿轮柄之间，为了方便操作，是铰连接，选项A错误。
4.如图b所示的刹车演示结构，在力F的作用下，上下闸瓦抱住转动盘，使转动盘停止转动。如图a所示，撤去力F后，刹车手柄在配重的作用下，带动连杆1、连杆2取消刹车动作。下列关于该结构的说法中错误的是(　　)
A.刹车时，上闸瓦受弯曲，连杆1受拉，手柄受弯曲，转动轮受扭转
B.连接1，连接2，转动轮与转动轴之间均为铰连接
C.力F撤去后，为了能取消刹车动作，配重应加在A处
D.为提高刹车时的稳定性，演示结构重心应偏右侧
答案　B
解析　选项B：转动轮与转动轴之间应为刚连接，否则无法实现传动和刹车，选项错误。
5.如图所示是一夹持机构，气缸活塞杆向前伸出时带动连杆、支撑臂运动，利用夹持臂把工件夹住。其中夹持臂连接在支撑臂上，挡位销防止夹持臂向内闭合。下列分析错误的是(　　)
A.气缸活塞杆后退时，连杆主要受压
B.气缸活塞杆前后运动时，弹簧均受拉
C.工件夹紧后，夹持臂主要受弯曲
D.工件夹紧后，活塞杆继续往前运动，工件被夹持的力不变
答案　D
解析　选项D：气缸活塞杆向后运动时连杆受压向后分开运动，两支撑臂分开，两夹持臂分开，后放开工件，选项错误。
6.如图所示是一种手动工件锁紧结构。卡抓勾住工件后，通过转动手柄可使工件被锁紧，下列说法中正确的是(　　)
A.丝杆与支架的连接属于铰连接
B.转动手柄使工件被锁紧的过程中，需要对手柄向下施加压力
C.转动手柄使工件被锁紧的过程中，手柄受弯曲、丝杆受压、支架受压
D.工件被锁紧后(不再转动手柄)，丝杆受压、卡抓受弯曲和受拉
答案　D
解析　选项A：丝杆与支架的连接既不是铰连接也不是刚连接，选项错误；选项B：不需要施加向下的力，利用丝杠和支架中的螺孔进行上下移动，选项错误；选项C：丝杠受拉，支架受弯曲，选项错误。
7.如图所示的装修辅助升降支架，下列分析中正确的是(　　)
A.连杆与升降管的连接既不是刚连接，也不是铰连接
B.图示F作用下，支架克服阻力P
C.支架克服阻力P的状态下，连杆受压
D.摆杆1上的腰形孔可以用普通圆孔代替
答案　C
解析　选项A：连杆和升降管属于铰连接，选项错误；选项B：图示F作用下升降管下降，支架克服阻力P应向上，选项错误；选项C：支架克服阻力向下说明升降管向上，此时连杆受压，选项正确；选项D：为了实现升降管上下移动摆杆1上必须要腰形孔，选项错误。
8.如图所示为手摇发电机的内部结构，转动摇把，通过转轮、皮带、轴带动转子转动，从而发电。当摇把由最高点往最低点转动时，摇把、支架、皮带、轴的主要受力形式是(　　)
A.摇把受弯曲、支架受压和受弯曲、皮带受拉、轴受弯曲
B.摇把受弯曲、支架受压、皮带受拉、轴受弯曲和受扭转
C.摇把受弯曲、支架受压、皮带受拉、轴受弯曲
D.摇把受弯曲、支架受压和受弯曲、皮带受拉、轴受弯曲和受扭转
答案　D
解析　本题考查结构的受力分析，摇把受弯曲“支架受压和受弯曲”，皮带受拉“轴受弯曲和受扭转”，故选D。
9.(2022·12月浙江省方向性)如图所示的可调节台灯，可在调节范围内任意高度固定。下列对弹簧、支架1和销轴主要受力形式的分析中正确的是(　　)
A.弹簧受压，支架1受拉，销轴受弯曲
B.弹簧受拉，支架1受压，销轴受剪切
C.弹簧受拉，支架受1弯曲，销轴受剪切
D.弹簧受压，支架受1弯曲，销轴受弯曲
答案　C
10.如图所示是一种推杆机构，图示状态下逆时针方向回拉手柄时，手柄通过机座上的销轴回转，并通过销钉带动连杆1，连杆1带动连杆2从而使推杆抵抗阻力F。不考虑杆件自重，以下关于该机构分析正确的是(　　)
A.逆时针回拉手柄，推杆一直向右移动
B.当连杆1、连杆2和推杆共线时，放开手柄，连杆1受弯曲
C.机构在阻力F作用下静止时，连杆2一定受拉
D.机构在运作过程中，顺时针推手柄，也可克服阻力F
答案　D
解析　逆时针回拉手柄，推杆先向右移动，再向左移动，A错误；当连杆1、连杆2和推杆共线时，放开手柄，连杆1受压，B错误；机构在阻力F作用下静止时，连杆2可以受拉也可以受压，C错误；机构在运作过程中，顺时针推手柄，也可以克服阻力F。
11.如图所示是一款可升降桌子。电机及齿轮的转动，带动从动齿轮和支撑杆运动，支撑杆通过连杆带动桌面平稳升降。在图示状态下，下列关于该桌子结构的分析中正确的是(　　)
A.连杆、桌脚、支撑杆均受弯曲
B.连杆受压、支撑杆和桌脚受弯曲
C.从动齿轮与支撑杆之间的连接属于铰连接
D.桌脚前端的小弯脚设计主要出于美观考虑
答案　B
解析　从动齿轮与支撑杆之间的连接属于刚连接；桌脚前端的小弯脚设计主要考虑桌子的稳定性；连杆受压、桌腿受弯曲、支撑杆受弯曲。故选B。
12.如图所示是某机器人的机械手结构示意图，在力F的作用下，传动杆通过U形杆和连杆带动夹头，将工件夹紧。工件夹紧时，传动杆和连杆的主要受力形式是(　　)
A.传动杆受压和受弯曲、连杆1受弯曲、连杆2受拉
B.传动杆受压和受弯曲、连杆1受弯曲、连杆2受压
C.传动杆受压、连杆1受弯曲和受拉、连杆2受压
D.传动杆受压、连杆1受弯曲和受压、连杆2受拉
答案　C
解析　传动杆受两端挤压，连杆1受弯曲和受压，连杆2下端的夹头向下，所以连杆2受拉。
13.如图所示是一款机械夹持装置，在力F的作用下推杆通过连杆1和连杆3带动压块运动，将工件夹紧。工件夹紧时，下列对各构件主要受力形式的分析中正确的是(　　)
A.推杆和限位箍铰连接
B.连杆1受压、连杆2受压、连杆3受弯曲
C.连杆1受拉、连杆2受拉、连杆3受压
D.连杆1受压、连杆2受拉、连杆3受弯曲
答案　D
解析　
图a为松开时，图b为夹紧；观察从松开到夹紧可知杆1受压，杆2受拉，连杆3受三个力所以受弯曲。
14.如图a所示为一款压紧机构。零件放置后，转动螺纹杆至图b所示状态，旋转螺纹杆，直至压板将零件压紧。压紧时，压板、螺纹杆、销轴2的主要受力形式是(　　)
A.压板受压、螺纹杆受压、销轴2受弯曲
B.压板受弯曲、螺纹杆受拉、销轴2受剪切
C.压板受压、螺纹杆受拉、销轴2受弯曲
D.压板受弯曲、螺纹杆受压、销轴2受剪切
答案　B
解析　当压板压住零件后，压板以螺纹杆为支点压住零件，为弯曲受力，螺纹杆是通过向下拧螺纹压住压板，所以压板对螺纹杆有反向的拉力，所以螺纹杆受拉力，销轴2受到螺纹杆的向上拉力，所有销轴2有弯曲变形的趋势，所以销轴2受弯曲。
15.如图所示的传动机构，转轴带动曲柄逆时针转过约90°，机构由图1变为图2，其中转动件1 与曲柄铰连接，转动件2与杆2铰连接，曲柄与转轴刚连接。对这个转动过程中的构件受力分析，下列选项中正确的是(　　)
A.杆1先受压后受拉，曲柄受弯曲，杆3先受压后受拉
B.杆1先受拉后受压，曲柄受弯曲，杆3先受压后受拉
C.杆1先受拉后受压，曲柄受扭转，杆3先受拉后受压
D.杆1先受压后受拉，曲柄受扭转，杆3先受压后受拉
答案　A
解析　转轴转动时，转动件1先向上再向下运动，所以滑块先向左滑动，再向右滑动。杆1和杆3为二力杆，先受压后受拉，曲柄受弯曲。
16.如图所示是一压紧机构，通过调节伸缩杆的长度可以使压杆压紧或松开工件。当压杆压紧工件时，对伸缩杆、杆 3 和销轴主要的受力形式的分析中，正确的是(　　)
A.伸缩杆受压，杆3受拉，销轴受剪切
B.伸缩杆受压，杆3受弯曲，销轴受剪切
C.伸缩杆受弯曲，杆3受弯曲，销轴受弯曲
D.伸缩杆受弯曲，杆3受拉，销轴受弯曲
答案　B
解析　当压杆压紧工件时，伸缩杆往上顶杆1，根据作用力和反作用力，伸缩杆受压；杆3属于L形杆，与杆1、杆2、底座均有连接，受到3个及以上的力，因此受弯曲；销轴受到作用线相距很近，且大小、方向相反的一对力，因此受剪切。
17.如图是筒状工件的吊装夹具，由摩擦块、上盘、下盘、压板、弹簧以及连杆等组成。夹装时先托住上盘，下压压板，摩擦块向内收缩后将夹具装入筒内壁，松开压板，弹簧复位，摩擦块向外张开，卡夹在筒内壁. 拉动吊杆，进一步增加摩擦块与筒内壁的压力。下列说法错误的是(　　)
A.吊装过程中弹簧始终受压
B.挡圈与吊杆可能是铰连接
C.连杆1与上盘属于刚连接
D.吊装过程中连杆2受弯曲，连杆3受压
答案　C
解析　
A：吊装过程中，下压压板后会使下盘往下挤压弹簧，弹簧处于压缩状态，则松开压板，弹簧会对下盘产生向上的作用力，进而带动摩擦块向外张开。B：在吊装过程中，挡圈用于上盘的限位，与吊杆之间无相对移动，但可以在水平面上有相对转动，故可能是铰连接。C：连杆1与下盘固定在一起为刚连接，在压板向下压的过程中，连杆1会相对上盘向下运动，因此连杆1和上盘之间不是刚连接。D：吊装过程中，连杆2受到连杆3斜向上的作用力，受弯曲，连杆3在下盘作用下，受压。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
技术意识 能结合具体案例，理解结构设计蕴含的文化特征和美学特征；能从力学的角度解释结构对技术产品及其功能实现的价值；能从技术和文化角度赏析经典结构案例，形成对技术的理性态度和评价 1 选择题、非选择题(第14题) 2～12
工程 思维 能在结构设计中进行简单的力学分析；经历结构设计的一般过程，初步学会进行设计方案的多因素分析，加深对比较、权衡，优化等系统分析方法的理解 1
能通过技术试验或技术探究分析影响结构强度和稳定性的因素，并写出规范的试验报告；能依据结构的特性分析具体案例。尝试从结构的角度对其进行风险评估；能运用结构原理和系统分析方法开展简单的结构设计活动，尝试解决技术问题，并进行设计的评价 2
创新设计 能通过调查等多种方式，了解结构设计的设计要求和需要解决的主要技术问题。体验结构设计的一般过程与方法，具有参与技术创新设计的愉悦情感 1
能结合真实情境，运用恰当的技术语言，多角度分析和表达结构设计中需要解决的技术问题，并根据设计对象和现有条件制订一个或多个解决方案；初步掌握结构设计的一般方法，形成基本的结构设计能力，具有良好的人机观念和亲近技术的情感 2
图样表达 能用简单的草图表达与交流结构设计构想 1
能在较为简单的结构设计实践中，绘制规范的设计图纸，形成良好的设计习惯；能识读常见的结构图样；能将简单的结构设计方案用二维或三维设计软件表现出来 2
考点一　构件受力形式分析
【知识梳理】
1.构件
一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为________。
2.构件的五种受力分析
受力和变形形式 图示 受力特点
________ 构件两端承受沿轴线方向的拉力
________ 构件两端承受沿轴线方向的压力
________ 在通过构件轴线的平面内，承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用
________ 构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力
________ 构件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用，两力偶大小相等，转向相反
【典例突破】
【典例1】 (2023·6月浙江选考)如图所示是一种楔块机构的结构示意图，楔块在机座槽内滑动，其中Fd为驱动力，Fr为工作阻力。下列对工作时各个构件主要受力形式的分析中，正确的是(　　)
A.楔块受压、滚子受压、推杆受压受弯曲
B.楔块受压、滚子受压、推杆受压
C.楔块受弯曲、滚子受剪切、推杆受压受弯曲
D.楔块受弯曲、滚子受剪切、推杆受弯曲
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式1】 (2022·6月选考)如图所示的滑轮装置，滑轮在力F和Q的作用下处于平衡状态。下列对支架和销轴主要受力形式的分析中，正确的是(　　)
A.支架受弯曲、销轴受剪切
B.支架受弯曲、销轴受弯曲
C.支架受拉、销轴受弯曲
D.支架受拉、销轴受扭转
【变式2】 (2023·1月选考)如图所示是两根传动轴连接结构的示意图，Md为驱动力矩，Mr为阻力矩。下列对工作时各个零件主要受力形式的分析中正确的是(　　)
A.轴1受剪切，套筒受压，圆锥销1受弯曲
B.轴1受扭转，套筒受扭转，圆锥销1受剪切
C.套筒受压，圆锥销2受剪切，轴2受扭转
D.套筒受扭转，圆锥销2受弯曲，轴2受剪切
【典例2】 (2019·4月浙江省选考)如图所示是一种结构对称的增力机构。在较小的推力F作用下，推杆通过连杆和摆杆带动顶杆运动，能克服较大的工作阻力P。下列受力形式分析中正确的是(　　)
A.连杆1受拉、摆杆1受拉、推杆受弯曲
B.连杆1受压、摆杆1受拉、推杆受压
C.连杆1受压、摆杆1受压、推杆受弯曲和受压
D.连杆1受压、摆杆1受压、推杆受压
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式3】 (2020·1月浙江选考)如图所示的压紧机构，在力F的作用下(如图a所示)，推杆通过连杆和摆杆带动压杆逆时针摆动，将工件压紧。当连杆与摆杆相重合，并与压杆相垂直时(如题图b所示)，工件受到的压紧力最大，此时连杆、摆杆、压杆的主要受力形式是(　　)
A.连杆受拉、摆杆受弯曲、压杆受压
B.连杆受压、摆杆受拉、压杆受弯曲
C.连杆受弯曲、摆杆受压、压杆受拉
D.连杆受压、摆杆受压、压杆受弯曲
【典例3】 如图所示为螺杆驱动夹紧机构在该机构夹紧物体时，螺杆、连杆1、横杆、连杆2的主要受力形式为(　　)
A.螺杆受拉、连杆1受拉、横杆受拉、连杆2受弯曲
B.螺杆受拉、连杆l受压、横杆受拉受弯曲、连杆2受弯曲
C.螺杆受压、连杆1受压、横杆受拉、连杆2受弯曲受拉
D螺杆受压、连杆l受压、横杆受拉受弯曲、连杆2受弯曲
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式4】 如图所示是某种零件的专用压紧机构，使用时将零件置于压板与下盖板之间，转动螺杆使压板向下运动直至压紧零件。以下分析正确的是(　　)
A.夹紧零件时，导向杆受拉
B.夹紧零件时，螺杆受拉
C.螺杆与上盖板铰链接
D.压板与螺杆连接处有螺纹
1.受力形式分析技巧
受力情况分析 变形趋势 受力形式
方向相同 在同一直线上 被挤压、有变短的趋势 受压
不在同一直线上，错开距离较大 有弯曲形变的趋势 受弯曲
不在同一直线上，错开距离较小 有错位的趋势 受剪切
方向背向 在同一直线上 被拉伸、有变长的趋势 受拉
有360°旋转的趋势 有旋转的趋势 受扭转
2.常见杆件的受力分析
受力类型 机构图示 杆件受力分析与图示
只受压或拉 两端铰连接的二力杆 在力F的作用下，连杆两端受挤压，有变短的趋势，连杆受压
受弯曲 三力杆 在力F的作用下，加力杆三点受力，有弯曲形变的趋势，加力杆受弯曲
压杆三点受力，有弯曲形变的趋势，压杆受弯曲
L形杆件 连杆根据自身形状，在力的作用下，有变直的趋势，连杆受弯曲
压杆根据自身形状，在力的作用下，有弯曲形变的趋势，受弯曲
受弯曲 与电机刚连接的杆件 杆1一端与驱动轴刚连接，一端与连杆铰连接，带动连杆运动，杆1受弯曲
3.钢筋混凝土横梁的受力分析
4.解题的思路如下
(1)整体思路：通用技术中的受力分析看效果，看构件的变化效果；从最能确定的构件受力形式进行判断，多次判断后会形成正确答案。常见构件的受力情况需要了解：支撑柱一般受压；转轴一般受剪切，处于转动状态时一般受扭转；钳住物体，物体受压；剪物体，物体受剪切。
(2)去除法判断：去掉某个构件看其他构件的变化，再确定该构件的受力形式。
(3)机械装置的受力分析，需要从施力点开始分析，中间利用二力杆简化分析过程。二力杆的简单理解，杆件有两个连接处，且两个连接处都是铰连接，这样的杆件是二力杆，将受弯曲转化为受压或受拉。
补充：铰连接：可以转动，不可移动；
刚连接：既不能转动，也不能移动。
考点二　结构的类型
【知识梳理】
1.________：结构体本身是实心的结构，如实心墙、大坝等。
2.________：结构体由细长的构件组成的结构，其构件的几何特征是横截面尺寸比长度小得多，如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等。
3.________：通常是指层状的结构，其几何特征是厚度比长度和宽度小得多，如摩托车头盔、飞机外壳等。
【典例突破】
【典例4】 下列结构中，不属于壳体结构的是(　　)
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式5】 下列物体属于实体结构的是(　　)
三种结构的受力特点
结构类型 受力特点
实体结构 外力分布在整个体积中，即利用自身来承受负载，主要承受压力
框架结构 支撑空间却不充满空间，通过条状物的连接来承受负载，可以承受压力和拉力等
壳体结构 外力作用在结构体的表面上。特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散于壳体的表面
考点三　结构的稳定性与强度
【知识梳理】
1.结构的稳定性
(1)含义：结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
(2)影响结构稳定性的因素
①____________________________________________________________________；
②___________________________________________________________________;
③___________________________________________________________________。
(3)对于一个处于静止状态的结构而言，如果重心的垂足落在结构的支撑面内，就是稳定的，不会倾倒。
2.结构的强度
(1)含义：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
(2)应力可以作为表示结构构件强度的基本指标(σ＝FN/A)。
(3)影响结构强度的因素
①________
在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可大大提高强度。
②________
不同材料构成的结构，其强度各不相同；不同的材料可能带来结构上的变化。
③________________
不同的连接方式，结构形式适用于不同强度要求的场合；连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。
3.构件的连接方式
(1)________：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动；
(2)________：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
【典例突破】
【典例5】 如图所示的茶几是由一块木板分割的多个部件组装而成。以下措施中，不能提高茶几强度的是(　　)
A.增大四根脚的间距
B.增加每根脚的宽度
C.选用更厚更硬的木板
D.脚和面板之间的榫接处涂木工胶水
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式6】 李明同学用相同的胶合板设计制作了两只尺寸相同的小凳(图示)，经过试验，发现甲小凳比乙小凳能承担更大的载荷，其主要原因是(　　)
A.甲小凳比乙小凳重心位置高
B.甲小凳比乙小凳支撑面积大
C.甲小凳比乙小凳材料强度大
D.甲小凳比乙小凳结构合理
考点四　结构功能的实现
【知识梳理】
1.结构与功能的关系
结构决定了功能，改变结构能实现不同的功能；功能的实现需要相应的结构来保证。
2.结构的可靠性
结构在规定的使用期限内和规定的条件下，完成预定功能的可能性，称为可靠性。它是安全性、适用性和耐久性的总称。
(1)安全性：结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载。
(2)适用性：结构在正常使用时具有良好的工作性能。
(3)耐久性：结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内，能保持结构正常使用。
【典例突破】
【典例6】 沙发床是许多家庭喜爱的家具，如图所示。这种家具的结构设计是基于(　　)
A.不同的结构具有不同的强度
B.不同的结构具有不同的稳定性
C.不同的结构能承受不同的力
D.不同的结构具有不同的功能
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式7】 如图所示是一款千斤顶，其工作原理是：转动丝杆，改变支撑杆间的角度实现升降。下列关于千斤顶结构的说法中，错误的是(　　)
A.支撑杆用钢板制作成“U形”，既保证强度又减轻质量
B.通过丝杆的转动实现千斤顶的升降
C.蝶形底座，既适用于不同地面，又有较大的支撑面积
D.支撑杆之间采用铰连接，主要是为了便于折叠收纳
1.在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可以大大提高强度。下列哪种结构设计主要不是为了改变强度(　　)
2.如图所示是一种手动工件锁紧结构。卡爪勾住工件后，通过转动手柄可使工件被锁紧。当工件被锁紧后(不再转动手柄)，下列说法中正确的是(　　)
A.丝杆受压、卡爪受弯曲和受拉、销轴受剪切
B.丝杆受压、卡爪受弯曲和受压、销轴受弯曲
C.手柄受弯曲、卡爪受弯曲和受拉、销轴受剪切
D.丝杆受扭转、卡爪受弯曲和受拉、销轴受弯曲
3.山区的路边经常需要设计挡土墙，挡土墙是一种以抵抗侧向土压力，防止山坡土体变形失稳或路基主体崩塌而设置在路旁的墙体结构物，以混凝土钢筋为主要材料，以下结构从强度角度考虑适合作为挡土墙的是(　　)
4.如图所示的升降机模型。摇动手柄，滑块移动，实现平台升降。平台上放好重物后，下列分析中正确的是(　　)
A.平台上升过程中，摇臂受压或受拉
B.平台上升过程中，手柄受压或受拉
C.平台停在最高点时，连杆1、连杆2都受扭转
D.平台停在最高点时，螺杆受压
5.(2023·2月浙江十校)如图所示的压紧机构，在自动伸缩杆作用下，通过立柱、连杆1、连杆2、压杆等构件将工件压紧。当工件处于压紧状态时，下列关于构件受力形式的分析中正确的是(　　)
A.伸缩杆受压，连杆1受拉，连杆2受拉，压杆受弯曲
B.伸缩杆受压、受弯曲，连杆1受压，连杆2受压，压杆受弯曲
C.伸缩杆受压、受弯曲，连杆1受压，连杆2受压，弹簧受拉
D.伸缩杆受压，连杆1受压，连杆2受压，立柱受弯曲
6.(2023·5月温州三模)如图所示的皮带舒张控制系统部分结构，当旋转丝杠向左运动时，皮带处于张紧状态，如图a所示；当旋转丝杠向右运动时，皮带松开，如图b所示。 以下关于该皮带舒张控制系统的结构分析中合理的是(　　)
A.除去丝杠上的螺纹结构，功能不变
B.皮带张紧时，杆1受拉，杆2受压
C.皮带松开时，杆2受拉，杆3受压
D.丝杠与连接块、丝杠与底座都属于铰连接
：课后完成《专题分层精练》　专题14(共83张PPT)
第二部分 技术与设计2
专题14 结构及其设计
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
技术意识 能结合具体案例，理解结构设计蕴含的文化特征和美学特征；能从力学的角度解释结构对技术产品及其功能实现的价值；能从技术和文化角度赏析经典结构案例，形成对技术的理性态度和评价 1 选择题、非选择题(第14题) 2～12
工程 思维 能在结构设计中进行简单的力学分析；经历结构设计的一般过程，初步学会进行设计方案的多因素分析，加深对比较、权衡，优化等系统分析方法的理解 1
能通过技术试验或技术探究分析影响结构强度和稳定性的因素，并写出规范的试验报告；能依据结构的特性分析具体案例。尝试从结构的角度对其进行风险评估；能运用结构原理和系统分析方法开展简单的结构设计活动，尝试解决技术问题，并进行设计的评价 2
创新设计 能通过调查等多种方式，了解结构设计的设计要求和需要解决的主要技术问题。体验结构设计的一般过程与方法，具有参与技术创新设计的愉悦情感 1 选择题、非选择题(第14题) 2～12
能结合真实情境，运用恰当的技术语言，多角度分析和表达结构设计中需要解决的技术问题，并根据设计对象和现有条件制订一个或多个解决方案；初步掌握结构设计的一般方法，形成基本的结构设计能力，具有良好的人机观念和亲近技术的情感 2
图样表达 能用简单的草图表达与交流结构设计构想 1
能在较为简单的结构设计实践中，绘制规范的设计图纸，形成良好的设计习惯；能识读常见的结构图样；能将简单的结构设计方案用二维或三维设计软件表现出来 2
目 录
CONTENTS
考点一
01
考点二
02
考点三
03
随堂达标检测
05
课时分层演练
06
考点四
04
考点一　构件受力形式分析
1
1.构件
一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为______。
构件
2.构件的五种受力分析
受力和变形形式 图示 受力特点
______ 构件两端承受沿轴线方向的拉力
______ 构件两端承受沿轴线方向的压力
________ 在通过构件轴线的平面内，承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用
________ 构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力
________ 构件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用，两力偶大小相等，转向相反
受拉
受压
受弯曲
受剪切
受扭转
【典例1】 (2023·6月浙江选考)如图所示是一种楔块机构的结构示意图，楔块在机座槽内滑动，其中Fd为驱动力，Fr为工作阻力。下列对工作时各个构件主要受力形式的分析中，正确的是(　　)
A.楔块受压、滚子受压、推杆受压受弯曲
B.楔块受压、滚子受压、推杆受压
C.楔块受弯曲、滚子受剪切、推杆受压受弯曲
D.楔块受弯曲、滚子受剪切、推杆受弯曲
A
解析　在Fd的作用下，楔块带动滚子，将推杆往上顶来克服Fr的工作阻力。在这个过程中，楔块主要受压，滚子受压，推杆有横向和纵向的力作用，所以推杆受压和受弯曲。
【变式1】 (2022·6月选考)如图所示的滑轮装置，滑轮在力F和Q的作用下处于平衡状态。下列对支架和销轴主要受力形式的分析中，正确的是(　　)
解析　由于滑轮与轮叉之间有一定距离，因此销轴受弯曲，支架也受弯曲，B正确。
B
A.支架受弯曲、销轴受剪切
B.支架受弯曲、销轴受弯曲
C.支架受拉、销轴受弯曲
D.支架受拉、销轴受扭转
【变式2】 (2023·1月选考)如图所示是两根传动轴连接结构的示意图，Md为驱动力矩，Mr为阻力矩。下列对工作时各个零件主要受力形式的分析中正确的是(　　)
解析　根据题结构示意图可知，轴1受到驱动力，为主动轴，其转动将力传递给圆销轴1，圆销轴1将力传递给套筒，套筒又带动圆销轴2，从而轴2变成被动轴。因此在这个过程中，轴1、轴2均受扭转力；圆销轴受剪切力；套筒受到来自两个圆销轴的扭转力。本题答案为B。
B
A.轴1受剪切，套筒受压，圆锥销1受弯曲
B.轴1受扭转，套筒受扭转，圆锥销1受剪切
C.套筒受压，圆锥销2受剪切，轴2受扭转
D.套筒受扭转，圆锥销2受弯曲，轴2受剪切
【典例2】 (2019·4月浙江省选考)如图所示是一种结构对称的增力机构。在较小的推力F作用下，推杆通过连杆和摆杆带动顶杆运动，能克服较大的工作阻力P。下列受力形式分析中正确的是(　　)
解析　连杆3和摆杆1的夹角增大的过程中，连杆1和摆杆1受压；推杆也受压。故选D。
D
A.连杆1受拉、摆杆1受拉、推杆受弯曲
B.连杆1受压、摆杆1受拉、推杆受压
C.连杆1受压、摆杆1受压、推杆受弯曲和受压
D.连杆1受压、摆杆1受压、推杆受压
【变式3】 (2020·1月浙江选考)如图所示的压紧机构，在力F的作用下(如图a所示)，推杆通过连杆和摆杆带动压杆逆时针摆动，将工件压紧。当连杆与摆杆相重合，并与压杆相垂直时(如题图b所示)，工件受到的压紧力最大，此时连杆、摆杆、压杆的主要受力形式是(　　)
解析　连杆与摆杆重合，并与压杆相垂直时(如题图b所示)，工件受到的压紧力最大，此时压杆受弯曲(两端连接中间受力)，连杆受压(两端连接，压杆压连杆)，摆杆受拉(两端受力，连杆拉摆杆)，故选B。
B
A.连杆受拉、摆杆受弯曲、压杆受压
B.连杆受压、摆杆受拉、压杆受弯曲
C.连杆受弯曲、摆杆受压、压杆受拉
D.连杆受压、摆杆受压、压杆受弯曲
【典例3】 如图所示为螺杆驱动夹紧机构在该机构夹紧物体时，螺杆、连杆1、横杆、连杆2的主要受力形式为(　　)
解析　从上往下看，螺杆顺时针转动，带动连杆1和连杆2夹紧物体，当夹紧物体时，连杆2受到物体反作用力，向外运动，连杆1受压，螺杆头有向上移动趋势，受拉。连杆2受到物体的反作用力，横杆的力，连杆1的力，三力不共线，故受弯曲；横杆还受到螺轩螺纹的压力，故受弯曲。选项B正确。
B
A.螺杆受拉、连杆1受拉、横杆受拉、连杆2受弯曲
B.螺杆受拉、连杆l受压、横杆受拉受弯曲、连杆2受弯曲
C.螺杆受压、连杆1受压、横杆受拉、连杆2受弯曲受拉
D螺杆受压、连杆l受压、横杆受拉受弯曲、连杆2受弯曲
【变式4】 如图所示是某种零件的专用压紧机构，使用时将零件置于压板与下盖板之间，转动螺杆使压板向下运动直至压紧零件。以下分析正确的是(　　)
解析　选项A：夹紧零件时，螺杆和零件对压板施加的力都是纵向的，所以压板不需要导向杆来自水平方向的力来平衡，所以导向杆主要还是受到上、下盖板的拉扯，选项正确。
A
A.夹紧零件时，导向杆受拉
B.夹紧零件时，螺杆受拉
C.螺杆与上盖板铰链接
D.压板与螺杆连接处有螺纹
1.受力形式分析技巧
受力情况分析 变形趋势 受力形式
方向相同 在同一直线上 被挤压、有变短的趋势 受压
不在同一直线上，错开距离较大 有弯曲形变的趋势 受弯曲
不在同一直线上，错开距离较小 有错位的趋势 受剪切
方向背向 在同一直线上 被拉伸、有变长的趋势 受拉
有360°旋转的趋势 有旋转的趋势 受扭转
2.常见杆件的受力分析
受力类型 机构图示 杆件受力分析与图示
只受压或拉 两端铰连接的二力杆 在力F的作用下，连杆两端受挤压，有变短的趋势，连杆受压
受弯曲 三力杆 在力F的作用下，加力杆三点受力，有弯曲形变的趋势，加力杆受弯曲
压杆三点受力，有弯曲形变的趋势，压杆受弯曲
L形杆件 连杆根据自身形状，在力的作用下，有变直的趋势，连杆受弯曲
压杆根据自身形状，在力的作用下，有弯曲形变的趋势，受弯曲
受弯曲 与电机刚连接的杆件 杆1一端与驱动轴刚连接，一端与连杆铰连接，带动连杆运动，杆1受弯曲
3.钢筋混凝土横梁的受力分析
4.解题的思路如下
(1)整体思路：通用技术中的受力分析看效果，看构件的变化效果；从最能确定的构件受力形式进行判断，多次判断后会形成正确答案。常见构件的受力情况需要了解：支撑柱一般受压；转轴一般受剪切，处于转动状态时一般受扭转；钳住物体，物体受压；剪物体，物体受剪切。
(2)去除法判断：去掉某个构件看其他构件的变化，再确定该构件的受力形式。
(3)机械装置的受力分析，需要从施力点开始分析，中间利用二力杆简化分析过程。二力杆的简单理解，杆件有两个连接处，且两个连接处都是铰连接，这样的杆件是二力杆，将受弯曲转化为受压或受拉。
补充：铰连接：可以转动，不可移动；
刚连接：既不能转动，也不能移动。
考点二　结构的类型
2
1.__________ ：结构体本身是实心的结构，如实心墙、大坝等。
2.__________ ：结构体由细长的构件组成的结构，其构件的几何特征是横截面尺寸比长度小得多，如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等。
3.__________ ：通常是指层状的结构，其几何特征是厚度比长度和宽度小得多，如摩托车头盔、飞机外壳等。
实体结构
框架结构
壳体结构
C
解析　选项C是框架结构，选择C。
【变式5】 下列物体属于实体结构的是(　　)
解析　玻璃球是实心的，是实体结构，故选C。
C
三种结构的受力特点
结构类型 受力特点
实体结构 外力分布在整个体积中，即利用自身来承受负载，主要承受压力
框架结构 支撑空间却不充满空间，通过条状物的连接来承受负载，可以承受压力和拉力等
壳体结构 外力作用在结构体的表面上。特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散于壳体的表面
考点三　结构的稳定性与强度
3
1.结构的稳定性
(1)含义：结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
(2)影响结构稳定性的因素
①________________；
②____________________________________；
③____________。
(3)对于一个处于静止状态的结构而言，如果重心的垂足落在结构的支撑面内，就是稳定的，不会倾倒。
重心位置的高低
结构与地面接触所形成的支撑面的大小
结构的形状
2.结构的强度
(1)含义：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
(2)应力可以作为表示结构构件强度的基本指标(σ＝FN/A)。
(3)影响结构强度的因素
①____________
在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可大大提高强度。
②____________
不同材料构成的结构，其强度各不相同；不同的材料可能带来结构上的变化。
③________________
不同的连接方式，结构形式适用于不同强度要求的场合；连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。
结构的形状
结构的材料
结构的连接方式
3.构件的连接方式
(1)________ ：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动；
(2)________ ：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
铰连接
刚连接
A.增大四根脚的间距 B.增加每根脚的宽度
C.选用更厚更硬的木板 D.脚和面板之间的榫接处涂木工胶水
A
解析　增大四根脚的间距提高了结构的稳定性。与强度无关，故选A。
【变式6】 李明同学用相同的胶合板设计制作了两只尺寸相同的小凳(图示)，经过试验，发现甲小凳比乙小凳能承担更大的载荷，其主要原因是(　　)
D
解析　改变了结构，提高了强度，故选D。
A.甲小凳比乙小凳重心位置高 B.甲小凳比乙小凳支撑面积大
C.甲小凳比乙小凳材料强度大 D.甲小凳比乙小凳结构合理
考点四　结构功能的实现
4
1.结构与功能的关系
结构决定了功能，改变结构能实现不同的功能；功能的实现需要相应的结构来保证。
2.结构的可靠性
结构在规定的使用期限内和规定的条件下，完成预定功能的可能性，称为可靠性。它是安全性、适用性和耐久性的总称。
(1)安全性：结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载。
(2)适用性：结构在正常使用时具有良好的工作性能。
(3)耐久性：结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内，能保持结构正常使用。
【典例6】 沙发床是许多家庭喜爱的家具，如图所示。这种家具的结构设计是基于(　　)
A.不同的结构具有不同的强度
B.不同的结构具有不同的稳定性
C.不同的结构能承受不同的力
D.不同的结构具有不同的功能
D
解析　事物的结构决定了其功能，选项D正确。
A.支撑杆用钢板制作成“U形”，既保证强度又减轻质量
B.通过丝杆的转动实现千斤顶的升降
C.蝶形底座，既适用于不同地面，又有较大的支撑面积
D.支撑杆之间采用铰连接，主要是为了便于折叠收纳
D
解析　支撑杆之间采用铰连接的结构主要是为了实现升降这一功能。
随堂达标检测
5
A
解析　横梁的设计是为了防止在使用过程中，支撑脚张开，主要为了提高稳定性，A错误。
2.如图所示是一种手动工件锁紧结构。卡爪勾住工件后，通过转动手柄可使工件被锁紧。当工件被锁紧后(不再转动手柄)，下列说法中正确的是(　　)
A
解析　由题干可知，卡爪夹紧工件，必须得弯曲才能抱紧工件，工件给卡爪向下的拉力，所以卡爪受弯曲和拉力，B答案错误，手柄是转动的力，所以受到一个平行的力偶作用，产生扭转，所以C错误，丝杆向下转动，卡爪才能夹紧工件，说明丝杆有向下变短的趋势，所以丝杆受压，这样我们就可以判断出答案是A。
A.丝杆受压、卡爪受弯曲和受拉、销轴受剪切
B.丝杆受压、卡爪受弯曲和受压、销轴受弯曲
C.手柄受弯曲、卡爪受弯曲和受拉、销轴受剪切
D.丝杆受扭转、卡爪受弯曲和受拉、销轴受弯曲
3.山区的路边经常需要设计挡土墙，挡土墙是一种以抵抗侧向土压力，防止山坡土体变形失稳或路基主体崩塌而设置在路旁的墙体结构物，以混凝土钢筋为主要材料，以下结构从强度角度考虑适合作为挡土墙的是(　　)
B
解析　此题可以类比大坝的设计，泥土越深的地方相对需要承受泥土的自重的力越大，所以底部应加宽，可以依靠墙体自重抵挡泥土压力的作用；其次挡土墙整体受弯曲形变(如下图所示)，局部来看，右侧面形变主要受拉，因此需要加钢筋提升抗弯曲能力。
4.如图所示的升降机模型。摇动手柄，滑块移动，实现平台升降。平台上放好重物后，下列分析中正确的是(　　)
D
解析　手柄和摇臂刚连接，平台上升过程中手柄受弯曲，摇臂受弯曲和扭转，A和B说法错误；平台停在最高点时，在平台上重物的作用下，连杆1、连杆2都受压，C选项错误；平台停在最高点时，螺杆停止转动，在平台上重物的作用下，滑块有向右滑的趋势，螺杆受压，D选项说法正确。
A.平台上升过程中，摇臂受压或受拉
B.平台上升过程中，手柄受压或受拉
C.平台停在最高点时，连杆1、连杆2都受扭转
D.平台停在最高点时，螺杆受压
5.(2023·2月浙江十校)如图所示的压紧机构，在自动伸缩杆作用下，通过立柱、连杆1、连杆2、压杆等构件将工件压紧。当工件处于压紧状态时，下列关于构件受力形式的分析中正确的是(　　)
D
解析　工件要压紧，压杆受弯曲，连杆2要向上移动，弹簧受压，伸缩杆向里移动，连杆1受压，连杆2受压，立柱受弯曲。所以选D。
A.伸缩杆受压，连杆1受拉，连杆2受拉，压杆受弯曲
B.伸缩杆受压、受弯曲，连杆1受压，连杆2受压，压杆受弯曲
C.伸缩杆受压、受弯曲，连杆1受压，连杆2受压，弹簧受拉
D.伸缩杆受压，连杆1受压，连杆2受压，立柱受弯曲
6.(2023·5月温州三模)如图所示的皮带舒张控制系统部分结构，当旋转丝杠向左运动时，皮带处于张紧状态，如图a所示；当旋转丝杠向右运动时，皮带松开，如图b所示。 以下关于该皮带舒张控制系统的结构分析中合理的是(　　)
B
解析　A项：依靠螺纹实现锁止；B项：丝杠左移使皮带张紧，杆1拉动皮带轮向左，同时杆2撑起皮带轮；C项：若考虑皮带轮重量，则杆2杆3都受压；若不考虑皮带轮重量，则杆2杆3都受拉；D项：丝杠与连接块之间为刚连接，丝杠与底座之间既可转动又可移动。
A.除去丝杠上的螺纹结构，功能不变
B.皮带张紧时，杆1受拉，杆2受压
C.皮带松开时，杆2受拉，杆3受压
D.丝杠与连接块、丝杠与底座都属于铰连接
6
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
A.扶手与侧板之间为刚连接
B.油压杆与侧板、踏板之间均为铰连接
C.油压杆的主要作用是增强楼梯展开时的强度
D.折叠原理主要利用了平行四边形的不稳定性
C
解析　扶手与侧板之间只有刚连接才能提供支撑不变形：由图中踏板、侧板和油压杆之间展开和收拢的图中得到三角形到直线的变化，连接点实现转动，铰连接：油压杆不仅在楼梯展开时提供三角形边的结构支撑，更主要的是提供了伸缩变化，采用铰连接，利用平行四边形的不稳定性实现了楼梯的折叠和展开，选项C错误。
2.如图a所示的行李箱，需要时拉开支撑腿，儿童可坐在座位上；把箱体拆下，也可单独作为手推车使用(如图b所示)。下列分析中正确的是(　　)
D
解析　选项A.支撑腿能拉开和收拢，是由于支撑腿与箱体之间采用了铰连接，错。选项B.由于箱体及座位上人的重力向下，因此是至少3点受力，还有受弯曲，错。选项C.推拉杆设计成可伸缩结构，是为减小体积，便于携带。
A.支撑腿能拉开和收拢，是由于支撑腿与箱体之间
采用了刚连接
B.推拉行李箱时，推拉杆的受力形式仅受压或仅受拉
C.推拉杆设计成可伸缩结构，是为了提高推拉杆强度
D.横杆的设计，提高了手推车的稳固程度
A.金属连接件1与靠背宜采用自攻螺钉连接
B.背撑与扶手的连接属于刚连接
C.背撑增加了斜板与底板间的连接强度
D.使用时，斜板的主要受力形式为受弯曲
C
解析　背撑增加了椅子的整体强度，但与斜板与底板间的连接强度无关，故选C。
A.活塞杆沿箭头方向运动，可夹紧工件
B.工件被夹紧时，各连杆均受拉
C.夹持杆宜采用抗弯曲性能好的材料制作
D.连杆1、3与支架，连杆2、4与夹持杆之间均为铰连接
B
解析　本题主要考查结构受力。活塞杆沿箭头方向运动时，各连杆均受压，夹持手受弯曲，将工件夹紧，选项B错误。
5.(2023·2月强基联盟)如图所示为某款平口钳的结构示意图，在扳动手柄，夹紧物块的过程中，下列对各个零部件主要受力形式及连接方式的分析中正确的是(　　)
B
解析　因为扳动手柄，手柄受力后一面受压，另一面受拉，所以手柄受弯曲；因为螺纹杆左边受压，夹紧过程中由于转动螺纹杆，还会受扭转，所以螺纹杆受压和受扭转；因为螺纹杆和滑块之间要能转动并带动滑块左移，所以它们之间为铰连接。因此答案选B。
A.手柄受扭转，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是刚连接
B.手柄受弯曲，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是铰连接
C.手柄受弯曲，螺纹杆受扭转受拉，螺纹杆与滑块之间是刚连接
D.手柄受扭转，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是铰连接
6.(2023·3月宁波十校)如图所示为一款压紧装置，图a为自动松开状态，图b为压紧状态。在图示状态下，下列说法正确的是(　　)
D
解析　在图示状态，两滑块与底座是滑动连接而不是铰连接。手柄在运动过程中受弯曲而不是受扭转。该压紧装置不适合用于压紧任意形状的工件。无论是压紧还是松开状态，弹簧均受压。所以选D。
A.两滑块与底座都是铰连接
B.手柄在运动过程中受扭转
C.该压紧装置适合用于压紧任意形状的工件
D.无论是压紧还是松开状态，弹簧均受压
7.(2023·4月杭州统测)如图所示是一款折叠式台灯，下列关于该台灯结构分析中合理的是(　　)
C
解析　支撑杆1受到的力不是沿杆的方向，是受弯曲而不是受压；台灯要折叠，底板1与底板2需要相对转动，是动连接而不是静连接；折叠时，灯头板与支撑杆1需要嵌进支撑杆2，因此，支撑杆2需要设计成H型；支撑杆1和支撑杆2需要转动，不能用铁钉连接。所以选C。
A.台灯展开至图示位置时支撑杆1仅受压
B.底板1与底板2为静连接
C.支撑杆2设计成H形主要为了实现折叠功能
D.支撑杆1和支撑杆2可以采用铁钉连接
8.(2023·4月嘉兴二模)如图所示是一种夹持机构的示意图，下列分析合理的是(　　)
B
A.气缸固定架和基座之间采用刚连接
B.不同大小的工件，夹紧后其中心位置不变
C.齿轮顺时针转动时，工件被夹紧，夹紧后齿轮不受扭转
D.夹紧工件时连杆1受拉，夹持臂1受弯曲
解析　气缸向下运动推动夹持臂向右移动，通过齿轮带动夹持臂1向左移动实现工件的夹紧，连杆1与基座的连接位置固定，气缸向下运动的同时向左移动，因此气缸固定架和基座之间不能采用刚连接；上下齿条同距离反向移动，不同大小的工件，夹紧后其中心位置不变；齿轮顺时针转动时，工件被夹紧，夹紧后齿轮受扭转；夹紧工件时连杆1受压，夹持臂1受弯曲。所以选B。
9.如图所示是一种连杆机构。在推力F作用下，推杆1通过连杆和摆杆带动推杆2运动，能克服工作阻力P。图示状态下，连杆2和推杆2在同一直线上，此时下列构件主要受力形式是(　　)
C
解析　推力F斜推连杆挤压连杆1推动摆杆，然后带动连杆2使得推杆2往左运动，克服阻力P；力F往左推动，同时左端斜向上，推杆1受压和受弯曲；连杆1被挤压，两端铰连接，受压；摆杆三点受力，受弯曲；连杆2往左拉动推杆2，且在同一直线上，推杆2只受拉，选项C正确。
A.推杆1受压和受弯曲，连杆1受拉、摆杆受弯曲、推杆2受压
B.推杆1受压，连杆1受拉、摆杆受弯曲、推杆2受压和受弯曲
C.推杆1受压和受弯曲，连杆1受压、摆杆受弯曲、推杆2受拉
D.推杆1受压，连杆1受压、摆杆受弯曲、推杆2受拉和受弯曲
10.如图所示为气缸夹紧机构，通过气缸伸缩杆的移动带动压板移动，从而实现对工件的夹紧与松开，夹紧工件时，下列关于该机构的受力形式分析中正确的是(　　)
C
解析　读题目可知，气缸夹紧机构，通过气缸伸缩杆的移动带动压板移动，从而实现对工件的夹紧与松开，夹紧工件时气缸压着伸缩杆向下运动，对伸缩杆产生压力，伸缩杆将连杆2压到水平位置，压板产生弯曲从而压紧零件，所以伸缩杆受压力，连杆2受压，压板受弯曲，所以答案选C。
A.连杆1受压，伸缩杆受压，压板受压
B.连杆1受拉，伸缩杆受拉，压板受弯曲
C.连杆2受压，伸缩杆受压，压板受弯曲
D.连杆2受拉，伸缩杆受拉，压板受压
11.如图所示为一传动结构，在电动机带动转动轴旋转，使连杆3在竖直方向进行往复运动。此时连杆3处于最低点，当连杆3竖直向上运动时，连杆1、连杆3与弹簧的受力形式分别是(　　)
B
A.连杆1受拉，连杆3受压，弹簧受压
B.连杆1受弯曲，连杆3受压，弹簧受压
C.连杆1受拉，连杆3受拉，弹簧受拉
D.连杆1受弯曲，连杆3受拉，弹簧受拉
12.如图所示的机械机构，驱动杆顺时针转动，通过连杆、摆杆1、摆杆2带动推杆克服阻力F。此时处于平衡状态，阻力F和推杆处在一条直线上。驱动杆、连杆和推杆的主要受力形式为(　　)
C
A.驱动杆受扭转、连杆受压、推杆受拉
B.驱动杆受扭转、连杆受拉、推杆受弯曲
C.驱动杆受弯曲、连杆受压、推杆受压
D.驱动杆受弯曲、连杆受拉、推杆受弯曲
解析　题中驱动杆顺时针转动过程中，带动连杆B端向上运动，进而使得驱动杆与连杆两端距离AC增大，C端向左移动，摆杆1上的D点为固定在基座上的固定转轴，与跷跷板中间的支点类似，C端向左移动，则E端向右移动克服阻力F。驱动杆为曲柄，采用软化法可知驱动杆受弯曲；驱动杆转动过程中对连杆有向左上方的推力，摆杆1对连杆有右下方的阻力，产生挤压的效果，所以连杆受压；摆杆1对推杆有右下方推力，还有向左的阻力F，产生挤压的效果，所以推杆受压，答案C正确。
A.摇动手柄时，摇臂受扭转、受弯曲
B.传动杆1受弯曲，传动杆2受压
C.螺杆和支架之间既不是刚连接也不是铰连接
D.上调高度时，摆杆受弯曲，支撑杆2受拉
D
解析　当重物被撑起时，其运动形式如下图所示。
A.推拉杆在力F的作用下实现了对工件的夹紧
B.曲柄受弯曲，摆杆受弯曲，螺杆受压
C.螺杆与连接块1设计成螺纹连接，可实现夹持口径的调节
D.曲柄与固定杆采用铰连接，连接块2与螺杆采用铰连接
B
解析　力F作用下，螺杆向左拉，摆杆向左压紧。螺杆和连接块1、2刚连接，但是连接块1、2是铰接到其他杆上，所以螺杆受拉。曲柄的转动角度是固定的，调节螺杆与连接块的相对位置，可以改变摆杆的摆动角度。选B。
A
解析　配重箱的作用，使塔吊的重心落在支撑面内，保持稳定，不是降低重心，故选A。
A.电机逆时针转动时，机械手处于夹持状态
B.电机转轴与摆杆刚连接，连杆2与抓手也是刚连接
C.夹持时，连杆2、摆杆和抓手均存在受弯曲
D.夹持时，连杆1受压、电机转轴受扭转、橡胶垫受弯曲
D
解析　选项D：连杆1受压、电机转轴受扭转、橡胶垫受压，选项错误。
A.手柄1和齿轮柄之间是刚连接
B.钻孔操作过程中，齿轮柄主要受弯曲，钻头主要受压和受扭转
C.钻夹头钥匙可调节钻头夹持范围，安装不同规格的钻头
D.钻夹头钥匙在夹紧钻头时，钥匙柄主要是受弯曲
A
解析　手柄1和齿轮柄之间，为了方便操作，是铰连接，选项A错误。
A.刹车时，上闸瓦受弯曲，连杆1受拉，手柄受弯曲，转动轮受扭转
B.连接1，连接2，转动轮与转动轴之间均为铰连接
C.力F撤去后，为了能取消刹车动作，配重应加在A处
D.为提高刹车时的稳定性，演示结构重心应偏右侧
B
解析　选项B：转动轮与转动轴之间应为刚连接，否则无法实现传动和刹车，选项错误。
A.气缸活塞杆后退时，连杆主要受压
B.气缸活塞杆前后运动时，弹簧均受拉
C.工件夹紧后，夹持臂主要受弯曲
D.工件夹紧后，活塞杆继续往前运动，工件被夹持的力不变
D
解析　选项D：气缸活塞杆向后运动时连杆受压向后分开运动，两支撑臂分开，两夹持臂分开，后放开工件，选项错误。
6.如图所示是一种手动工件锁紧结构。卡抓勾住工件后，通过转动手柄可使工件被锁紧，下列说法中正确的是(　　)
D
解析　选项A：丝杆与支架的连接既不是铰连接也不是刚连接，选项错误；选项B：不需要施加向下的力，利用丝杠和支架中的螺孔进行上下移动，选项错误；选项C：丝杠受拉，支架受弯曲，选项错误。
A.丝杆与支架的连接属于铰连接
B.转动手柄使工件被锁紧的过程中，需要对手柄向下
施加压力
C.转动手柄使工件被锁紧的过程中，手柄受弯曲、丝杆受压、支架受压
D.工件被锁紧后(不再转动手柄)，丝杆受压、卡抓受弯曲和受拉
7.如图所示的装修辅助升降支架，下列分析中正确的是(　　)
C
解析　选项A：连杆和升降管属于铰连接，选项错误；选项B：图示F作用下升降管下降，支架克服阻力P应向上，选项错误；选项C：支架克服阻力向下说明升降管向上，此时连杆受压，选项正确；选项D：为了实现升降管上下移动摆杆1上必须要腰形孔，选项错误。
A.连杆与升降管的连接既不是刚连接，也不是铰连接
B.图示F作用下，支架克服阻力P
C.支架克服阻力P的状态下，连杆受压
D.摆杆1上的腰形孔可以用普通圆孔代替
8.如图所示为手摇发电机的内部结构，转动摇把，通过转轮、皮带、轴带动转子转动，从而发电。当摇把由最高点往最低点转动时，摇把、支架、皮带、轴的主要受力形式是(　　)
D
解析　本题考查结构的受力分析，摇把受弯曲“支架受压和受弯曲”，皮带受拉“轴受弯曲和受扭转”，故选D。
A.摇把受弯曲、支架受压和受弯曲、皮带受拉、轴受弯曲
B.摇把受弯曲、支架受压、皮带受拉、轴受弯曲和受扭转
C.摇把受弯曲、支架受压、皮带受拉、轴受弯曲
D.摇把受弯曲、支架受压和受弯曲、皮带受拉、轴受弯曲和受扭转
9.(2022·12月浙江省方向性)如图所示的可调节台灯，可在调节范围内任意高度固定。下列对弹簧、支架1和销轴主要受力形式的分析中正确的是(　　)
C
A.弹簧受压，支架1受拉，销轴受弯曲
B.弹簧受拉，支架1受压，销轴受剪切
C.弹簧受拉，支架受1弯曲，销轴受剪切
D.弹簧受压，支架受1弯曲，销轴受弯曲
10.如图所示是一种推杆机构，图示状态下逆时针方向回拉手柄时，手柄通过机座上的销轴回转，并通过销钉带动连杆1，连杆1带动连杆2从而使推杆抵抗阻力F。不考虑杆件自重，以下关于该机构分析正确的是(　　)
D
解析　逆时针回拉手柄，推杆先向右移动，再向左移动，A错误；当连杆1、连杆2和推杆共线时，放开手柄，连杆1受压，B错误；机构在阻力F作用下静止时，连杆2可以受拉也可以受压，C错误；机构在运作过程中，顺时针推手柄，也可以克服阻力F。
A.逆时针回拉手柄，推杆一直向右移动
B.当连杆1、连杆2和推杆共线时，放开手柄，连杆1受弯曲
C.机构在阻力F作用下静止时，连杆2一定受拉
D.机构在运作过程中，顺时针推手柄，也可克服阻力F
11.如图所示是一款可升降桌子。电机及齿轮的转动，带动从动齿轮和支撑杆运动，支撑杆通过连杆带动桌面平稳升降。在图示状态下，下列关于该桌子结构的分析中正确的是(　　)
B
解析　从动齿轮与支撑杆之间的连接属于刚连接；桌脚前端的小弯脚设计主要考虑桌子的稳定性；连杆受压、桌腿受弯曲、支撑杆受弯曲。故选B。
A.连杆、桌脚、支撑杆均受弯曲
B.连杆受压、支撑杆和桌脚受弯曲
C.从动齿轮与支撑杆之间的连接属于铰连接
D.桌脚前端的小弯脚设计主要出于美观考虑
12.如图所示是某机器人的机械手结构示意图，在力F的作用下，传动杆通过U形杆和连杆带动夹头，将工件夹紧。工件夹紧时，传动杆和连杆的主要受力形式是(　　)
C
解析　传动杆受两端挤压，连杆1受弯曲和受压，连杆2下端的夹头向下，所以连杆2受拉。
A.传动杆受压和受弯曲、连杆1受弯曲、连杆2受拉
B.传动杆受压和受弯曲、连杆1受弯曲、连杆2受压
C.传动杆受压、连杆1受弯曲和受拉、连杆2受压
D.传动杆受压、连杆1受弯曲和受压、连杆2受拉
13.如图所示是一款机械夹持装置，在力F的作用下推杆通过连杆1和连杆3带动压块运动，将工件夹紧。工件夹紧时，下列对各构件主要受力形式的分析中正确的是(　　)
D
A.推杆和限位箍铰连接
B.连杆1受压、连杆2受压、连杆3受弯曲
C.连杆1受拉、连杆2受拉、连杆3受压
D.连杆1受压、连杆2受拉、连杆3受弯曲
解析　
图a为松开时，图b为夹紧；观察从松开到夹紧可知杆1受压，杆2受拉，连杆3受三个力所以受弯曲。
14.如图a所示为一款压紧机构。零件放置后，转动螺纹杆至图b所示状态，旋转螺纹杆，直至压板将零件压紧。压紧时，压板、螺纹杆、销轴2的主要受力形式是(　　)
B
解析　当压板压住零件后，压板以螺纹杆为支点压住零件，为弯曲受力，螺纹杆是通过向下拧螺纹压住压板，所以压板对螺纹杆有反向的拉力，所以螺纹杆受拉力，销轴2受到螺纹杆的向上拉力，所有销轴2有弯曲变形的趋势，所以销轴2受弯曲。
A.压板受压、螺纹杆受压、销轴2受弯曲
B.压板受弯曲、螺纹杆受拉、销轴2受剪切
C.压板受压、螺纹杆受拉、销轴2受弯曲
D.压板受弯曲、螺纹杆受压、销轴2受剪切
15.如图所示的传动机构，转轴带动曲柄逆时针转过约90°，机构由图1变为图2，其中转动件1 与曲柄铰连接，转动件2与杆2铰连接，曲柄与转轴刚连接。对这个转动过程中的构件受力分析，下列选项中正确的是(　　)
A
解析　转轴转动时，转动件1先向上再向下运动，所以滑块先向左滑动，再向右滑动。杆1和杆3为二力杆，先受压后受拉，曲柄受弯曲。
A.杆1先受压后受拉，曲柄受弯曲，杆3先受压后受拉
B.杆1先受拉后受压，曲柄受弯曲，杆3先受压后受拉
C.杆1先受拉后受压，曲柄受扭转，杆3先受拉后受压
D.杆1先受压后受拉，曲柄受扭转，杆3先受压后受拉
16.如图所示是一压紧机构，通过调节伸缩杆的长度可以使压杆压紧或松开工件。当压杆压紧工件时，对伸缩杆、杆 3 和销轴主要的受力形式的分析中，正确的是(　　)
B
解析　当压杆压紧工件时，伸缩杆往上顶杆1，根据作用力和反作用力，伸缩杆受压；杆3属于L形杆，与杆1、杆2、底座均有连接，受到3个及以上的力，因此受弯曲；销轴受到作用线相距很近，且大小、方向相反的一对力，因此受剪切。
A.伸缩杆受压，杆3受拉，销轴受剪切
B.伸缩杆受压，杆3受弯曲，销轴受剪切
C.伸缩杆受弯曲，杆3受弯曲，销轴受弯曲
D.伸缩杆受弯曲，杆3受拉，销轴受弯曲
A.吊装过程中弹簧始终受压 B.挡圈与吊杆可能是铰连接
C.连杆1与上盘属于刚连接 D.吊装过程中连杆2受弯曲，连杆3受压
C
解析　
A：吊装过程中，下压压板后会使下盘往下挤压弹簧，弹簧处于压缩状态，则松开压板，弹簧会对下盘产生向上的作用力，进而带动摩擦块向外张开。B：在吊装过程中，挡圈用于上盘的限位，与吊杆之间无相对移动，但可以在水平面上有相对转动，故可能是铰连接。C：连杆1与下盘固定在一起为刚连接，在压板向下压的过程中，连杆1会相对上盘向下运动，因此连杆1和上盘之间不是刚连接。D：吊装过程中，连杆2受到连杆3斜向上的作用力，受弯曲，连杆3在下盘作用下，受压。

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