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
工程思维 能在结构设计中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 非选择题(第14题) 10
创新设计 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，具有良好的人技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 2
考点一　“整体结构类”设计
【知识梳理】
1.结构设计应考虑的主要因素
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需求。在进行结构设计时，需要考虑的主要因素有：稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。不同的结构设计应考虑的因素各有侧重，安全都是至关重要的因素。
2.草图的绘制步骤
(1)直线画法
要领：铅笔削成锥形，先打点，然后手腕靠着纸面，沿图线方向移动，眼睛要注意终点方向一笔画成。画短线，用手腕运笔；画长线以手臂动作带动手腕运笔。直线分水平线、竖线、斜线，须逐个练习，从练习中掌握画线的技能技巧。
(2)圆形、曲线画法
要领：画圆时，用4点定位法和8点定位法。先确定圆心位置，在圆心处画出2条中心线。当画小圆时，可在中心线上按半径目测定出4点，然后徒手连点，如图a；画大圆或圆弧，以中心线为准，在圆心增画2条45度的斜线，在斜线上再定4个等半径点，然后过8点画圆，如图b。
(3)立体图画法
要领：任何立方体都有长、宽、高，首先画出三个可见面，构成立方体，因立方体相对的面及边是平行且相等的。所以根据此规律就可画出立方体。
【典例突破】
【典例1】 (2019·4月选考真题)小明看到妈妈站在椅子上给悬挂在阳台天花板上的花盆(如图所示)浇水，很不方便。于是想设计一种可伸缩的悬挂装置代替原来的固定式吊杆，用手向下拉花盆，使悬挂装置向下伸展，将花盆下降至合适的高度，松开手后，悬挂装置便自动向上缩回，使花盆上升。请你帮助小明设计该悬挂装置，设计要求如下：
①伸缩范围为0 mm～500 mm；
②悬挂质量不超过5 kg的花盆时不会明显下降；
③能可靠地安装在天花板上；
④要有一定的刚性，不易摆动；
⑤采用弹簧复位，其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)确定悬挂装置的伸缩范围时主要考虑了________(在A.椅子的高度；B.小明妈妈的身高；C.小明妈妈手臂的活动范围；D.天花板的高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)把悬挂装置安装在水泥天花板上时应采用________(在A.六角螺栓；B.膨胀螺栓；C.木螺钉中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明准备对安装后的悬挂装置做以下试验，其中不合理的是________(在A.手拉悬挂装置，观察装置是否能被拉下500 mm；B.手拉悬挂装置，挂上5 kg重物，松手后观察装置能否缩回；C.在装置上悬挂10 kg重物，观察重物是否会明显下降中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)C　(2)B　(3)(4)设计草图及主要尺寸如图所示
(5)C
解析　本题主要考查了简单的草图绘制、尺寸标注、连接方式、人机关系、技术试验。(1)主要考查了人的动态尺寸，将手臂的活动范围转换为收缩范围；(2)膨胀螺栓适合用于水泥天花板的连接；(3)(4)关键是实现设计要求及为了满足设计要求而分析得到的尺寸。得分点分析：材料选择、与天花板连接结构，与花盆的连接结构，弹簧复位结构，伸缩结构等；尺寸：伸缩长度、与天花板连接结构尺寸、弹簧放置尺寸等。(5)设计要求中有涉及的需要进行试验，没有涉及的不需要进行试验。选项C悬挂的重量超过设计要求。
题型分析及解题思路：
①伸缩范围为0 mm～500 mm——设计中需要考虑使用折叠结构，例如腰形槽、套管等；
②悬挂质量不超过5 kg的花盆时不会明显下降——弹簧的选择问题，拉力小于50 N不拉升；
③能可靠地安装在天花板上——有与天花板的连接结构；
④要有一定的刚性，不易摆动——考虑材料的选择、连接处的强度；
⑤采用弹簧复位——核心复位结构需要详细设计；
⑥尺寸标注——需要对伸缩结构标注尺寸0 mm～500 mm；其他必要尺寸。
【变式1】 如图所示是教学用机器人，其中虚线框部分为法兰盘和中心轴。法兰盘上设置了多个螺孔，用于连接机械手等装置，中心轴在电机的驱动下可以相对法兰盘上下移动。小明同学为了参加机器人设计比赛，需要设计制作一款机械手(夹紧装置)安装在法兰盘上，设计要求为：
①能将机械手固定在法兰盘上；
②中心轴向上移动能抓取50 mm的钢球，向下移动能放开钢球；
③结构简单，夹紧可靠，所需材料和连接零件自选。
请完成以下任务：
(1)画出机械手的设计草图(可在原有基础上画出平面图形)，必要时用文字说明；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)多次模拟比赛后，小明发现了设计的不足，并不断改进机械手的结构。这种发现与解决问题的途径与方法是________(在A.技术研究与技术试验；B.收集和分析信息；C.观察日常生活中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(4)机械手零件之间用铆钉铰连接，不合适的连接件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)将机械手安装在法兰盘上，对机械手的性能进行模拟试验，其中不需要的是________(在A.上下移动中心轴，观察能否抓取和放开50 mm的钢球；B.伸展机器人手臂，观察捕捉钢球时机械手的定位是否准确；C.观察中心轴上下移动是否灵活中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)(2)参考见解析图　(3)A　(4)B　(5)B
解析　(1)(2)参考如图。
①画出支架并与法兰盘连接；②画出抓手结构；③画出抓手与中心轴连接；④能抓取和放开钢球。
尺寸：①有总体尺寸；②另有合理的尺寸。
(3)多次模拟比赛，进行了技术试验，属于技术研究与技术试验。
(4)拉铆钉形成刚连接。
(5)定位的准确性由原有结构决定。
考点二　“连接件类”设计
【知识梳理】
连接件结构设计分为以下四类：包裹结构、嵌套结构、伸缩结构及折叠结构。设计时，要分析出设计的对象属于哪一类。
1.包裹结构
在马路的电线杆和管道的架设上经常会见到圆环、半圆环或者抱箍等各种包裹结构。包裹结构的特点：不破坏原有结构，安装、拆除方便：能在一定范围粗细不同的圆柱体上安装，可以通过移动和转动来调节固定位置。
2.嵌套结构
生活中有很多的产品通过嵌套结构可以在连接处实现轻松扣合和取放，因而嵌套结构具有牢固可靠等某些特定的功能。从结构特点来看，嵌套结构主要分为凸头嵌套、板材嵌套、单轴嵌套、双轴嵌套等。
3.伸缩结构
伸缩结构指的是两个或以上的构件通过连接实现长度或高度伸展与收缩的构件组合体。伸缩结构只强调伸缩运动的开始和结尾，不强调运动的过程，机构最终必须能够连接成为稳定的结构。
(1)套管式伸缩
(2)导轨式伸缩
4.折叠结构
折叠结构与伸缩结构、转动结构既有联系又有区别，它主要是依据物品结构的功能划分出的一种结构，它的特点是使用时结构展开，不使用时结构可折叠收起。
【典例2】 如图所示是小明所在学校的课桌，小明发现在桌上放茶杯很容易碰倒，为了节省空间，小明准备在书桌的钢管A、B之间制作一只放置茶杯支架。经过测量小明茶杯的高度为120 mm，上下底的直径为70 mm和50 mm。书桌的钢管A、B的截面为矩形，尺寸为10 mm×20 mm。请你帮助小明设计茶杯与书桌钢管A、B之间的连接件。设计要求如下：
①如图2所示，连接件连接在钢管A、钢管B之间，钢管A与钢管B之间的距离为300，连接高度可上下调节，调节方便，紧固后，连接可靠；
②茶杯放置在连接件的中间，并在桌面的外侧；
③小明有几只大小不同的杯子，经测量，杯子的固定位置直径大小变化在60 mm～70 mm之间，连接件可连续调节，以适应不同直径的杯子；
④支撑件主要材料采用3 mm厚，宽度为20 mm的钢板，辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明同学的茶杯是如图3所示，茶杯在连接件上的安装位置合理的是________(在A.位置A；B.位置B，C.位置C中选择合适的选项将序号填入“________”处)；
(2)制订设计方案前，需要明确设计的限制因素。以下因素中，________、________不属于设计的限制因素(在A.书桌钢管的大小；B.茶杯的高度；C.茶杯的直径；D.书桌的外边沿尺寸中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出连接件的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注连接件结构的主要尺寸；
(5)说明你设计的连接件与钢管A、B是如何连接的。
答案　(1)A　(2)B　D　(3)(4)见下图　(5)略
解析　(1)从稳定性角度，应选在中上部。(2)B.茶杯的高度；D.书桌的外边沿尺寸对设计的影响最小。所以选BD。(3)(4)(5)注重设计分析，构思后得到相应的方案。
【变式2】 由于绿植在室内长期照射不到阳光，小明决定将它们从教室内移至教室外走廊上。考虑到安全问题，小明决定将绿植安放在走廊护栏内侧，走廊护栏如图a、图b所示。绿植花盆结构是底小口大，中间尺寸范围为120 mm～200 mm，花盆(含植物及土壤)最大重量为5 kg。请你帮小明设计一个花盆架，用于在护栏内侧放置花盆。设计要求如下：
①不允许在走廊护栏上进行任何加工、改动；
②要求阳光能照射到绿植；
③花盆架安装方便，不使用时可以方便取下；
④花盆放置在护栏内侧(靠近教室一侧)，花盆架能放置教室内各种花盆，取放方便；
⑤主要材料采用3 mm厚的钢板，辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)设计花盆架时，不属于设计限制因素的是________(在A.护栏的宽度；B.护栏的高度；C.制作所用的材料；D.花盆的大小中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)为了让花盆架与护栏的连接牢固，需要一个连接件进行紧固，最适宜采用________(在以下连接件中选择一种，并将序号填写在“________”处)；
(3)画出花盆架的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注花盆架的主要尺寸；
(5)小明准备对安装好的花盆架进行以下技术试验，其中不合理的是________(在A.放置不同大小的花盆，观察花盆取放是否方便；B.花盆架安装在护栏上后，用手摇晃花盆架，观察结构是否容易晃动；C.在花盆架上悬挂20 kg重物，观察花盆架是否会发生明显变形；D.安装、拆卸花盆架，观察花盆架安装拆卸是否方便中选择一项，将序号填写在“________”处)。
答案　(1)B　(2)B　(3)(4)见下图　(5)C
1.小明发现装修师傅站在梯子上对天花板钻孔很不方便，为了让装修师傅站在地面就能对天花板钻孔，小明设计并制作了如图a、b所示的可折叠木质支架。请你帮助小明在支架上设计一个机械装置，具体设计要求如下：
①能方便地将如图c所示的冲击钻紧固；
②钻孔时支架置于地面上，通过简易操作即可对约2.8 m高的天花板钻孔(冲击钻事先启动好)；
③钻头始终保持竖直向上的状态；
④使用者可通过机械装置使冲击钻对天花板施加足够的钻孔压力；
⑤材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在A.收集信息；B.技术试验；C.观察日常生活中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在设计制作时会受到各种因素的限制，以下不属于限制因素的是________(在A.小明的动手能力；B.小明现有的加工工具；C.使用者的身高；D.冲击钻的功率中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)为了检验设计的机械装置是否符合设计要求，小明进行了以下技术试验，其中不合理的是________；
A.从支架上反复安装和拆卸冲击钻，测试拆装是否方便
B.将冲击钻安装到机械装置上，调整其处于不同的高度，观察钻头是否始终竖直向上
C.操作机械装置，观察是否能够实施有效钻孔
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)C　(2)D　(3)A　(4)(5)见解析图
解析　(1)本题考查发现问题的途径与方法，由题意可知小明从生活中发现问题，故选C。
(2)本题考查构件设计与制作时的限制因素，由题意可知请你帮助小明在支架上设计一个机械装置，而冲击钻的功率不属于该构件设计范畴，故选D。
(3)本题考查技术试验的合理性，由题意可知B选项满足设计要求第③点，C选项满足设计要求的第④点，故选A。
(4)(5)如图所示。
设计草图评分标准：①能方便地将如题图c所示的冲击钻紧固；②有立体感；③钻头始终保持竖直向上的状态；④使用者可通过机械装置使冲击钻对天花板施加足够的钻孔压力；
尺寸标注能够体现钻孔时支架置于地面上，通过简易操作即可对约2.8 m高的天花板钻孔。
2.在上网课期间小明发现老师在讲解试卷时，需要用手一直拿着手机并保持一定高度使手机后置摄像头对准试卷(如图甲所示)，使用起来十分不便。于是小明想利用所学的知识，设计制作一个简易的支架，用来放置手机。相关尺寸如下：图乙中手机尺寸为160 mm×70 mm×8 mm，摄像头中心到上边沿的距离为30 mm，到右边沿的距离为15 mm；图丙中桌面厚度为40 mm。设计要求如下：
①该支架能与桌面连接可靠，易拆卸，不会损坏桌面；
②手机放入支架后不易掉落；
③支架高度能在100 mm～200 mm之间连续可调，不易滑落；
④主要材料采用2 mm厚的钢板，辅助材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明制订了一份设计计划，其中包括①方案呈现，②收集信息，③设计分析，④绘制图样，⑤方案构思，⑥模型制作这六项任务，根据设计的一般过程这六项任务合理的时序是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.②③⑤①④⑥ B.③②⑤①④⑥
C.②③①⑤④⑥ D.②③⑤①⑥④
(2)小明在设计制作时会受到多种因素的限制，以下不属于限制因素的是________(在A.家中的加工工具；B.小明的实践动手能力；C.桌子的高度；D.手机的大小中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)为了检验设计的支架是否符合设计要求，小明进行了以下技术试验，其中不合理的是________(在A.从桌子高度往下摔，测试支架是否会损坏；B.将支架调节到最高，并施加一定的重量，测试支架是否会滑落；C.多次安装支架，测试其安装是否方便中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)A　(2)C　(3)(4)如图所示
功能：①支架能与桌面连接，不损坏桌面；②手机放入支架后不易掉落；③支架有升降意图；④支架能实现升降。
尺寸：①支架最大高度标注正确；②其他尺寸合理即可。
(5)A
3.如图所示是公共厕所蹲便器不锈钢脚踏式冲水阀。现脚踏板已损坏，请重新设计制作一个脚踏板，按压装置向内推进8 mm～15 mm即冲水，要求如下：
①脚踏板安装后，使用方便；
②脚踏板具有足够的强度；
③制作脚踏板的主要材料采用4 mm厚的钢板；
④辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)在设计脚踏板时，需要考虑脚踝关节活动范围，主要考虑人的________(在A.静态尺寸；B.动态尺寸中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)构思脚踏板的结构方案时，不需要考虑的是________(在A.按压装置的尺寸；B.脚踏板与销轴孔的连接方式；C.脚踏板的尺寸；D.脚踏板的加工工艺中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)所选用的钢板材质较硬，锯割时应选用________的钢锯条(在A.细齿；B.粗齿中选择最合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)B　(2)D　(3)A　(4)(5)如图所示
①能够实现基本的功能；②设计图美观；③能够防滑尺寸。尺寸标出2处即可。
【基础巩固篇】
1.如图所示为一院子的大门，门板两侧有木柱(如图甲)，在木柱上(虚框处)安装连接件，使门闩(如图乙)可以方便横向搁置，锁住大门。院子主人准备了两块材料、大小相同的木块(如图丙)，请你帮助设计连接件，设计要求如下：
①左右虚框内的连接件对称，设计时只需画出一侧连接件；
②用直径为8 mm的圆木榫(长度适宜)将连接件安装在木柱上；
③门闩搁置在连接件上，取放方便；
④推门时搁置在连接件上的门闩不会掉落；
⑤材料为指定大小的木块。
请根据描述与设计要求完成以下任务：
(1)画出连接件的设计草图，必要时可用文字说明；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)设计连接件时需要考虑的尺寸为________、________(在①门闩的整体长度；②木块的总体尺寸；③门板的高度；④门闩的端部尺寸；⑤门板的厚度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)下列对连接件的技术试验中，不合理的是________(在①将门闩搁置于连接件上，用力推门，测试门闩是否掉落；②将门闩搁置于连接件上，并在门闩上放置重物，观察门闩的形变情况；③反复取放门闩，测试是否方便及产生碰撞中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)(2)见解析图　(3)②　④　(4)②
解析　(1)(2)满足设计要求是关键，与木柱的连接结构、与门闩的连接结构是基础，方便安装和不易掉落是关键。
(3)设计需要收集的尺寸为材料的尺寸、门闩端部尺寸。
(4)选项②试验对象错。
2.小明在家里烧菜时发现锅盖的放置没有合理的方法，平放时面朝上拿取不方便，面朝下又感觉不卫生，因此想设计一个能够将锅盖竖直放置的结构，小明在对锅盖的数据进行了测量和收集后，发现常用锅盖的直径为160 mm～360 mm，锅盖手把及最小处尺寸如下图，小明根据所学的知识提出以下设计要求：
①能使锅盖保持竖直方向，放取方便；
②有一定的稳定性；
③能适应不同大小的锅盖，锅盖的底部始终靠在结构底部；
④材料用40 mm宽，3 mm厚的钢板。
根据题意，请完成以下几小题。
(1)小明在发现锅盖放置不合理这一问题的方法和途径是________(在①观察日常生活；②收集和分析信息；③技术研究和技术试验选择一项，将序号填入空格中)；
(2)请用草图画出你的设计方案，必要时可用文字说明；
(3)在设计方案中标出相关尺寸；
(4)在设计方案出来后，小明请同学们来进行讨论，想对方案进行优化，以下优化措施不合理的是________、________(在①在锅盖放置时的底部处设计一个收集水的装置用于收集锅盖中流下的水；②在锅盖架中加一个冷却装置，使锅盖能在短时间内冷却；③用厚度更大钢板增加结构的强度；④用不锈钢板代替普通钢板增加环境适应性；⑤增加一个清洗功能的装置可以随时清洗锅盖上的污渍中选择两项，将序号填入空格中)。
答案　(1)①　(2)(3)如图所示　(4)②　⑤
3.小明发现失去双臂的王大爷使用手摇式升降衣架(如图a所示)晾衣服时必须用嘴咬住手摇器(如图b所示)的手柄来进行转动，十分不方便。于是决定设计制作一个匹配手摇器的装置送给王大爷，让他用脚也能方便地操作升降衣架。已知手摇器安装在阳台侧墙上，转轴离地1.2 m，阳台侧墙宽1.8 m。手柄和摇臂带动转轴顺、逆时针转时分别收钢丝(晾衣杆上升)和放钢丝(晾衣杆下降)，不转时手摇器会自动锁紧钢丝以防止晾衣杆自行下降。请你帮助小明设计该装置，具体设计要求如下：
①适合特定使用者且操作简单；
②能可靠固定在手摇装置上，且拆装方便；
③不破坏原有升降衣架各部分结构；
④材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明制订了一份设计计划，其中包括①方案构思；②设计分析；③收集信息；④测试；⑤模型制作；⑥绘制图样这六项任务，根据设计的一般过程，这六项任务的合理时序应该是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.③①②⑤⑥④ B.③①②⑥⑤④
C.③②①⑥⑤④ D.③②①④⑥⑤
(2)设计时，下列因素中可以不考虑的是________(在A.使用者腿脚灵活性；B.晾衣杆长度；C.标准件的选择；D.阳台的墙宽中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图(重点表达具体设计要求的实现)，必要时可以用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)传动机构制作好之后，小明想制订几个评价指标，让王大爷在使用后进行量化评分，以研究产品的进一步优化。下列指标中不合理的是________(在A.操作性；B.美观；C.环保性；D.加工熟练度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)C　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)D
解析　本题主要考查了简单的草图绘制、尺寸标注，设计的一般过程、设计分析、方案的优化。(1)设计的一般过程：发现与明确问题，制订设计方案(收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选)，制作模型或原型(绘制图样、模型制作)，测试评估及优化，编写产品使用说明书。(2)晾衣杆与设计没有直接关系。(3)(4)首先考虑装置与原有结构的连接及操作，再实现功能。(5)加工产品属于制作方面，不属于使用角度。对产品的评价不包括加工产品时的加工熟练度。
【能力提升篇】
1.如图所示为一款餐馆常见的酒精炉，小明通过问卷调查发现该酒精炉调整火焰大小的方式为通过水平方向拨动拨片的方式，操作不便，想把拨动拨片方式改为旋转旋钮方式，旋转调节旋钮时，挡板能打开或合拢。小明对原结构已做了如下改进：用一颗自调螺丝充当旋钮，螺纹直径为M12；将拨片尾端锉削成直径约3 mm的圆柱状；将拨片下方的炉壁加厚并钻孔，用以安装自调螺丝；为了防止旋钮螺栓松脱，在螺栓上安装平垫片、开口销用于限位；结构如图2所示。请帮助小明设计拨片尾端与旋钮螺栓之间的连接件，设计要求如下：
①能够通过转动旋钮来调整挡板开合；
②与拨片尾端和旋钮螺栓的连接牢固可靠；
③允许对螺栓尾端进行加工；
④主要材料为3 mm厚钢板。
请完成以下任务：
(1)画出设计方案草图，标注主要尺寸；
(2)小明发现问题的途径是________(在A.观察日常生活；B.收集信息；C.技术研究与试验中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)将调节方式由拨动改为转动，主要考虑了________的因素(在A.物；B.人；C.环境中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)将设计好的连接件加工并安装好后，为了检验是否达到设计要求，进行了以下试验，其中不合理的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
A.转动旋钮，观察连接件是否会松动
B.来回转动旋钮，观察挡板能否打开或关闭
C.旋钮停止转动后，观察挡板能否可靠固定位置
答案　(1)如解析图所示　(2)B　(3)B　(4)C
解析　(1)与拨片尾端连接，拨片尾端是直径约3 mm的圆柱状，连接件上要有3 mm的孔，因为螺栓左右转动的时候，拨片尾端和螺栓的相对位置会变，所以把孔变成槽；与螺栓尾端连接，螺栓尾端形状可以自己加工，只要能和连接件实现刚连接就可以了。
尺寸标注：拨片尾端和螺栓的圆心距20 mm，放拨片尾端半径R2(直径等于或略大于3 mm)，放螺栓的孔的尺寸12 mm。
(2)因为小明是通过问卷调查的方式发现问题的。通过文献法，问卷调查法和询问法发现问题都是属于收集和分析信息。
(3)将调节方式由拨动改为转动，是因为人拨动操作不便，所以是人。
(4)我们只设计了拨片尾端与旋钮螺栓之间的连接件，所以挡板能否可靠固定位置不需要我们测试。
2.小明发现报告厅里的木质讲台桌板无法调节角度，演讲者需要低头观看稿件，很不方便。于是小明想通过手摇柄实现讲台桌板角度可调，其中手摇柄方形端部截面尺寸为10 mm×10 mm，位于讲台抽屉内侧，如图所示。请你帮他设计手摇柄与讲台桌板间的传动机构，设计要求如下：
①摇动手摇柄可实现讲台桌板0°～45°角度调节；
②传动机构操作方便，运转流畅；
③桌板调节后可固定，且能承受一定的压力；
④传动机构与手摇柄、桌板之间连接牢固可靠；
⑤材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(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)设计分析时，不需要考虑的是________(在A.讲台桌板下方内部空间；B.手摇柄在讲台桌上所处的位置；C.市场上是否已有类似的产品中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出传动机构的设计草图，必要时用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明在设计和制作完成后需对传动机构进行试验，其中不合理的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
A.摇动手摇柄，观察讲台桌板角度是否改变，并测量最大调节角度是否达到45°
B.调节到某一角度后固定桌板，在桌板上施加一定的力，观察桌板是否发生明显形变
C.顺时针及逆时针摇动手摇柄，观察连接处是否松脱
D.摇动手摇柄时，测试传动机构的运转是否可靠、流畅
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如图所示　(5)B
解析　(1)典型的观察日常生活发现问题。
(2)从题干位置可知，该结构位于讲台抽屉内侧，而且连接件需要连接讲台桌板和手摇柄，故A、B选项均需要考虑。而市场上是否已有类似的产品属于明确问题的范畴，不属于设计分析环节；另外小制作类一般不需要考虑是否有同类产品。
(3)根据设计要求摇动手柄可升降；能限定讲台板的调节角度；调节到一定角度可承受力；与桌板、侧板连接合理。设计时可采用连杆、齿轮齿条、蜗轮蜗杆等方式，建议使用连杆。
(4)标注主要尺寸，需要表达出与手摇方形端部连接孔边长10 mm或略大；以及调节最大角度约为45°两个关键点。
(5)调节到某一角度后固定桌板，在桌板上施加一定的力，观察桌板是否发生明显形变不属于设计要求，无需进行技术试验。
3.小明同学在设计赛车模型时，被转弯控制难住了。如图1是设计的赛车底盘，遥控器可以控制舵机的舵盘顺时针或逆时针转动。车轮固定在支架上，支架通过销轴1与连杆连接并通过销轴2固定在底盘上。详细结构如图2所示。黑框中为舵机与连杆的局部放大图。其中传动杆直径为3 mm，两连杆上各有一直径为2 mm的连接孔(通孔)，在图3状态下2孔圆心距为20 mm，现在请你帮助小明设计舵盘和连杆的连接装置。设计要求如下：
①稳定连接舵盘和连杆；
②舵盘正转或反转时能带动两个前轮均绕着销轴2同步正转或反转，从而实现转弯功能；
③转弯时两前轮转动幅度基本一致；
④使用材料为3 mm厚度的钢板。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在A.收集信息；B.观察日常生活；C.技术试验与技术研究中选择合适的选项，将序号填入________处)；
(2)设计完成后小明使用遥控控制模型左转弯右转弯的过程属于________(在A.开环控制；B.闭环控制中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)根据题目要求画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注连接件的主要尺寸；
(5)在连接件设计完并制作安装结束后进行下列试验，其中不合理的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”中)。
A.通电后使用遥控控制舵机，观察左右轮是否正常转弯
B.观察转弯时左右轮转动幅度是否基本一致
C.观察转弯时左右轮转速是否有微小差别，从而满足转弯时的转速要求
D.在装置上适当施加一定的力，观察装置是否牢固
答案　(1)C　(2)A　(3)(4)见解析图　(5)C
解析　(1)“小明同学在设计赛车模型时，被转弯控制难住了。”这句话说明小明在进行技术研究和技术试验。(2)控制过程的输入量是遥控的信号，输出量是模型的左右转弯动作，输出量没有返回到输入端影响控制过程，属于开环控制。
(3)(4)草图标准：立体感好，图纸清晰；能连接好连接孔与传动杆；能带动2个车轮；两个车轮转弯时同步。
尺寸部分：如下图，两孔圆心距为20 mm～22 mm，2连接孔直径2 mm～3 mm，底部腰形孔或方槽宽度为3 mm～4 mm，其他类型合理方案即可。
(5)此处的试验对象应该是连接件，目的是检验连接件是否达到设计要求，连接件的功能是实现转向功能。而C中的左右轮转速与转向连接件无关。
4.小明发现家里厨房中的橱柜由于安装高度较高，取放物品不方便。小明将橱柜中的隔板去掉，测得橱柜的内部尺寸为：宽77 mm×深350 mm×高550 mm，并准备用铝合金板制作一个如图a所示的拉篮(拉篮的尺寸为：宽700 mm×深300 mm×高50 mm)安装在橱柜体内。取放物品时，打开橱柜门，拉动拉手能将拉篮向下移出橱柜。现需要设计一个拉篮移动装置，设计要求为：
①能将拉篮安装在橱柜内，拉篮拉出后相对橱柜的极限位置如图b所示；
②拉篮在移动过程中均能处于竖直状态；
③结构可靠，移动灵活；
④所需材料和配件自选。
请完成以下任务：
(1)画出移动装置的设计草图，相同的只需画一个，(拉篮和橱柜可用如图b所示的简图表示)，必要时用文字说明；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)图b中设置了拉篮拉出后的2个尺寸要求，主要考虑了________的因素(在A.人；B.物；C.环境”中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(4)移动装置要与橱柜和拉篮连接，合适的连接件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)要使拉篮在下降过程中具有缓降的效果，小明准备选择下列零件安装在移动装置中，其中不适合的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)(2)如图所示　(3)A　(4)A　(5)C
解析　(1)(2)草图标准：①草图：能够移出；移入能自动固定；能利用平行四边形始终保持拉篮竖直；②尺寸：杆上在360 mm～450 mm之间，其他满足设计要求的尺寸即可。(3)100表示拉篮与橱柜的间隔距离，而360标注则是拉篮所能拉出的最大限度，两处的尺寸标注考虑了人机关系，体现了物品方便人操作的这一角度，主要体现了人的因素。(4)移动装置向下拉与橱柜构成铰连接所以采用铆钉连接，固定在拉篮上；自攻螺钉是固定在橱柜与拉篮上，且自攻螺钉适用于材质较软，因此此处采用自攻螺钉。(5)齿轮齿条所呈现出的效果是一个顺滑连贯的运动过程，无法实现缓降的效果，因此不合适。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 能在结构设计中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 非选择题(第14题) 10
创新设计 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，具有良好的人技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 2
考点一　“整体结构类”设计
【知识梳理】
1.结构设计应考虑的主要因素
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需求。在进行结构设计时，需要考虑的主要因素有：稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。不同的结构设计应考虑的因素各有侧重，安全都是至关重要的因素。
2.草图的绘制步骤
(1)直线画法
要领：铅笔削成锥形，先打点，然后手腕靠着纸面，沿图线方向移动，眼睛要注意终点方向一笔画成。画短线，用手腕运笔；画长线以手臂动作带动手腕运笔。直线分水平线、竖线、斜线，须逐个练习，从练习中掌握画线的技能技巧。
(2)圆形、曲线画法
要领：画圆时，用4点定位法和8点定位法。先确定圆心位置，在圆心处画出2条中心线。当画小圆时，可在中心线上按半径目测定出4点，然后徒手连点，如图a；画大圆或圆弧，以中心线为准，在圆心增画2条45度的斜线，在斜线上再定4个等半径点，然后过8点画圆，如图b。
(3)立体图画法
要领：任何立方体都有长、宽、高，首先画出三个可见面，构成立方体，因立方体相对的面及边是平行且相等的。所以根据此规律就可画出立方体。
【典例突破】
【典例1】 (2019·4月选考真题)小明看到妈妈站在椅子上给悬挂在阳台天花板上的花盆(如图所示)浇水，很不方便。于是想设计一种可伸缩的悬挂装置代替原来的固定式吊杆，用手向下拉花盆，使悬挂装置向下伸展，将花盆下降至合适的高度，松开手后，悬挂装置便自动向上缩回，使花盆上升。请你帮助小明设计该悬挂装置，设计要求如下：
①伸缩范围为0 mm～500 mm；
②悬挂质量不超过5 kg的花盆时不会明显下降；
③能可靠地安装在天花板上；
④要有一定的刚性，不易摆动；
⑤采用弹簧复位，其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)确定悬挂装置的伸缩范围时主要考虑了________(在A.椅子的高度；B.小明妈妈的身高；C.小明妈妈手臂的活动范围；D.天花板的高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)把悬挂装置安装在水泥天花板上时应采用________(在A.六角螺栓；B.膨胀螺栓；C.木螺钉中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明准备对安装后的悬挂装置做以下试验，其中不合理的是________(在A.手拉悬挂装置，观察装置是否能被拉下500 mm；B.手拉悬挂装置，挂上5 kg重物，松手后观察装置能否缩回；C.在装置上悬挂10 kg重物，观察重物是否会明显下降中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式1】 如图所示是教学用机器人，其中虚线框部分为法兰盘和中心轴。法兰盘上设置了多个螺孔，用于连接机械手等装置，中心轴在电机的驱动下可以相对法兰盘上下移动。小明同学为了参加机器人设计比赛，需要设计制作一款机械手(夹紧装置)安装在法兰盘上，设计要求为：
①能将机械手固定在法兰盘上；
②中心轴向上移动能抓取50 mm的钢球，向下移动能放开钢球；
③结构简单，夹紧可靠，所需材料和连接零件自选。
请完成以下任务：
(1)画出机械手的设计草图(可在原有基础上画出平面图形)，必要时用文字说明；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)多次模拟比赛后，小明发现了设计的不足，并不断改进机械手的结构。这种发现与解决问题的途径与方法是________(在A.技术研究与技术试验；B.收集和分析信息；C.观察日常生活中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(4)机械手零件之间用铆钉铰连接，不合适的连接件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)将机械手安装在法兰盘上，对机械手的性能进行模拟试验，其中不需要的是________(在A.上下移动中心轴，观察能否抓取和放开50 mm的钢球；B.伸展机器人手臂，观察捕捉钢球时机械手的定位是否准确；C.观察中心轴上下移动是否灵活中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
考点二　“连接件类”设计
【知识梳理】
连接件结构设计分为以下四类：包裹结构、嵌套结构、伸缩结构及折叠结构。设计时，要分析出设计的对象属于哪一类。
1.包裹结构
在马路的电线杆和管道的架设上经常会见到圆环、半圆环或者抱箍等各种包裹结构。包裹结构的特点：不破坏原有结构，安装、拆除方便：能在一定范围粗细不同的圆柱体上安装，可以通过移动和转动来调节固定位置。
2.嵌套结构
生活中有很多的产品通过嵌套结构可以在连接处实现轻松扣合和取放，因而嵌套结构具有牢固可靠等某些特定的功能。从结构特点来看，嵌套结构主要分为凸头嵌套、板材嵌套、单轴嵌套、双轴嵌套等。
3.伸缩结构
伸缩结构指的是两个或以上的构件通过连接实现长度或高度伸展与收缩的构件组合体。伸缩结构只强调伸缩运动的开始和结尾，不强调运动的过程，机构最终必须能够连接成为稳定的结构。
(1)套管式伸缩
(2)导轨式伸缩
4.折叠结构
折叠结构与伸缩结构、转动结构既有联系又有区别，它主要是依据物品结构的功能划分出的一种结构，它的特点是使用时结构展开，不使用时结构可折叠收起。
【典例2】 如图所示是小明所在学校的课桌，小明发现在桌上放茶杯很容易碰倒，为了节省空间，小明准备在书桌的钢管A、B之间制作一只放置茶杯支架。经过测量小明茶杯的高度为120 mm，上下底的直径为70 mm和50 mm。书桌的钢管A、B的截面为矩形，尺寸为10 mm×20 mm。请你帮助小明设计茶杯与书桌钢管A、B之间的连接件。设计要求如下：
①如图2所示，连接件连接在钢管A、钢管B之间，钢管A与钢管B之间的距离为300，连接高度可上下调节，调节方便，紧固后，连接可靠；
②茶杯放置在连接件的中间，并在桌面的外侧；
③小明有几只大小不同的杯子，经测量，杯子的固定位置直径大小变化在60 mm～70 mm之间，连接件可连续调节，以适应不同直径的杯子；
④支撑件主要材料采用3 mm厚，宽度为20 mm的钢板，辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明同学的茶杯是如图3所示，茶杯在连接件上的安装位置合理的是________(在A.位置A；B.位置B，C.位置C中选择合适的选项将序号填入“________”处)；
(2)制订设计方案前，需要明确设计的限制因素。以下因素中，________、________不属于设计的限制因素(在A.书桌钢管的大小；B.茶杯的高度；C.茶杯的直径；D.书桌的外边沿尺寸中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出连接件的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注连接件结构的主要尺寸；
(5)说明你设计的连接件与钢管A、B是如何连接的。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式2】 由于绿植在室内长期照射不到阳光，小明决定将它们从教室内移至教室外走廊上。考虑到安全问题，小明决定将绿植安放在走廊护栏内侧，走廊护栏如图a、图b所示。绿植花盆结构是底小口大，中间尺寸范围为120 mm～200 mm，花盆(含植物及土壤)最大重量为5 kg。请你帮小明设计一个花盆架，用于在护栏内侧放置花盆。设计要求如下：
①不允许在走廊护栏上进行任何加工、改动；
②要求阳光能照射到绿植；
③花盆架安装方便，不使用时可以方便取下；
④花盆放置在护栏内侧(靠近教室一侧)，花盆架能放置教室内各种花盆，取放方便；
⑤主要材料采用3 mm厚的钢板，辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)设计花盆架时，不属于设计限制因素的是________(在A.护栏的宽度；B.护栏的高度；C.制作所用的材料；D.花盆的大小中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)为了让花盆架与护栏的连接牢固，需要一个连接件进行紧固，最适宜采用________(在以下连接件中选择一种，并将序号填写在“________”处)；
(3)画出花盆架的设计草图，必要时可用文字说明；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(4)在设计草图上标注花盆架的主要尺寸；
(5)小明准备对安装好的花盆架进行以下技术试验，其中不合理的是________(在A.放置不同大小的花盆，观察花盆取放是否方便；B.花盆架安装在护栏上后，用手摇晃花盆架，观察结构是否容易晃动；C.在花盆架上悬挂20 kg重物，观察花盆架是否会发生明显变形；D.安装、拆卸花盆架，观察花盆架安装拆卸是否方便中选择一项，将序号填写在“________”处)。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.小明发现装修师傅站在梯子上对天花板钻孔很不方便，为了让装修师傅站在地面就能对天花板钻孔，小明设计并制作了如图a、b所示的可折叠木质支架。请你帮助小明在支架上设计一个机械装置，具体设计要求如下：
①能方便地将如图c所示的冲击钻紧固；
②钻孔时支架置于地面上，通过简易操作即可对约2.8 m高的天花板钻孔(冲击钻事先启动好)；
③钻头始终保持竖直向上的状态；
④使用者可通过机械装置使冲击钻对天花板施加足够的钻孔压力；
⑤材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在A.收集信息；B.技术试验；C.观察日常生活中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在设计制作时会受到各种因素的限制，以下不属于限制因素的是________(在A.小明的动手能力；B.小明现有的加工工具；C.使用者的身高；D.冲击钻的功率中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)为了检验设计的机械装置是否符合设计要求，小明进行了以下技术试验，其中不合理的是________；
A.从支架上反复安装和拆卸冲击钻，测试拆装是否方便
B.将冲击钻安装到机械装置上，调整其处于不同的高度，观察钻头是否始终竖直向上
C.操作机械装置，观察是否能够实施有效钻孔
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
2.在上网课期间小明发现老师在讲解试卷时，需要用手一直拿着手机并保持一定高度使手机后置摄像头对准试卷(如图甲所示)，使用起来十分不便。于是小明想利用所学的知识，设计制作一个简易的支架，用来放置手机。相关尺寸如下：图乙中手机尺寸为160 mm×70 mm×8 mm，摄像头中心到上边沿的距离为30 mm，到右边沿的距离为15 mm；图丙中桌面厚度为40 mm。设计要求如下：
①该支架能与桌面连接可靠，易拆卸，不会损坏桌面；
②手机放入支架后不易掉落；
③支架高度能在100 mm～200 mm之间连续可调，不易滑落；
④主要材料采用2 mm厚的钢板，辅助材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明制订了一份设计计划，其中包括①方案呈现，②收集信息，③设计分析，④绘制图样，⑤方案构思，⑥模型制作这六项任务，根据设计的一般过程这六项任务合理的时序是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.②③⑤①④⑥ B.③②⑤①④⑥
C.②③①⑤④⑥ D.②③⑤①⑥④
(2)小明在设计制作时会受到多种因素的限制，以下不属于限制因素的是________(在A.家中的加工工具；B.小明的实践动手能力；C.桌子的高度；D.手机的大小中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)为了检验设计的支架是否符合设计要求，小明进行了以下技术试验，其中不合理的是________(在A.从桌子高度往下摔，测试支架是否会损坏；B.将支架调节到最高，并施加一定的重量，测试支架是否会滑落；C.多次安装支架，测试其安装是否方便中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
3.如图所示是公共厕所蹲便器不锈钢脚踏式冲水阀。现脚踏板已损坏，请重新设计制作一个脚踏板，按压装置向内推进8 mm～15 mm即冲水，要求如下：
①脚踏板安装后，使用方便；
②脚踏板具有足够的强度；
③制作脚踏板的主要材料采用4 mm厚的钢板；
④辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)在设计脚踏板时，需要考虑脚踝关节活动范围，主要考虑人的________(在A.静态尺寸；B.动态尺寸中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)构思脚踏板的结构方案时，不需要考虑的是________(在A.按压装置的尺寸；B.脚踏板与销轴孔的连接方式；C.脚踏板的尺寸；D.脚踏板的加工工艺中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)所选用的钢板材质较硬，锯割时应选用________的钢锯条(在A.细齿；B.粗齿中选择最合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
：课后完成《专题分层精练》　专题17(共70张PPT)
第二部分　技术与设计2
专题17 设计题专题(连接件类、整体结构类)
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 能在结构设计中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 非选择题(第14题) 10
创新设计 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，具有良好的人技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 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　“整体结构类”设计
1
1.结构设计应考虑的主要因素
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需求。在进行结构设计时，需要考虑的主要因素有：稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。不同的结构设计应考虑的因素各有侧重，安全都是至关重要的因素。
2.草图的绘制步骤
(1)直线画法
要领：铅笔削成锥形，先打点，然后手腕靠着纸面，沿图线方向移动，眼睛要注意终点方向一笔画成。画短线，用手腕运笔；画长线以手臂动作带动手腕运笔。直线分水平线、竖线、斜线，须逐个练习，从练习中掌握画线的技能技巧。
(2)圆形、曲线画法
要领：画圆时，用4点定位法和8点定位法。先确定圆心位置，在圆心处画出2条中心线。当画小圆时，可在中心线上按半径目测定出4点，然后徒手连点，如图a；画大圆或圆弧，以中心线为准，在圆心增画2条45度的斜线，在斜线上再定4个等半径点，然后过8点画圆，如图b。
(3)立体图画法
要领：任何立方体都有长、宽、高，首先画出三个可见面，构成立方体，因立方体相对的面及边是平行且相等的。所以根据此规律就可画出立方体。
【典例1】 (2019·4月选考真题)小明看到妈妈站在椅子上给悬挂在阳台天花板上的花盆(如图所示)浇水，很不方便。于是想设计一种可伸缩的悬挂装置代替原来的固定式吊杆，用手向下拉花盆，使悬挂装置向下伸展，将花盆下降至合适的高度，松开手后，悬挂装置便自动向上缩回，使花盆上升。请你帮助小明设计该悬挂装置，设计要求如下：
①伸缩范围为0 mm～500 mm；
②悬挂质量不超过5 kg的花盆时不会明显下降；
③能可靠地安装在天花板上；
④要有一定的刚性，不易摆动；
⑤采用弹簧复位，其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)确定悬挂装置的伸缩范围时主要考虑了________(在A.椅子的高度；B.小明妈妈的身高；C.小明妈妈手臂的活动范围；D.天花板的高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)把悬挂装置安装在水泥天花板上时应采用________(在A.六角螺栓；B.膨胀螺栓；C.木螺钉中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
答案　(1)C　(2)B　(3)(4)设计草图及主要尺寸如图所示
(5)C
解析　本题主要考查了简单的草图绘制、尺寸标注、连接方式、人机关系、技术试验。(1)主要考查了人的动态尺寸，将手臂的活动范围转换为收缩范围；(2)膨胀螺栓适合用于水泥天花板的连接；(3)(4)关键是实现设计要求及为了满足设计要求而分析得到的尺寸。得分点分析：材料选择、与天花板连接结构，与花盆的连接结构，弹簧复位结构，伸缩结构等；尺寸：伸缩长度、与天花板连接结构尺寸、弹簧放置尺寸等。(5)设计要求中有涉及的需要进行试验，没有涉及的不需要进行试验。选项C悬挂的重量超过设计要求。
题型分析及解题思路：
①伸缩范围为0 mm～500 mm——设计中需要考虑使用折叠结构，例如腰形槽、套管等；
②悬挂质量不超过5 kg的花盆时不会明显下降——弹簧的选择问题，拉力小于50 N不拉升；
③能可靠地安装在天花板上——有与天花板的连接结构；
④要有一定的刚性，不易摆动——考虑材料的选择、连接处的强度；
⑤采用弹簧复位——核心复位结构需要详细设计；
⑥尺寸标注——需要对伸缩结构标注尺寸0 mm～500 mm；其他必要尺寸。
【变式1】 如图所示是教学用机器人，其中虚线框部分为法兰盘和中心轴。法兰盘上设置了多个螺孔，用于连接机械手等装置，中心轴在电机的驱动下可以相对法兰盘上下移动。小明同学为了参加机器人设计比赛，需要设计制作一款机械手(夹紧装置)安装在法兰盘上，设计要求为：
请完成以下任务：
(1)画出机械手的设计草图(可在原有基础上画出平面图形)，必要时用文字说明；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)多次模拟比赛后，小明发现了设计的不足，并不断改进机械手的结构。这种发现与解决问题的途径与方法是________(在A.技术研究与技术试验；B.收集和分析信息；C.观察日常生活中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
答案　(1)(2)参考见解析图　(3)A　(4)B　(5)B
解析　(1)(2)参考如图。
①画出支架并与法兰盘连接；②画出抓手结构；③画出抓手与中心轴连接；④能抓取和放开钢球。
尺寸：①有总体尺寸；②另有合理的尺寸。
(3)多次模拟比赛，进行了技术试验，属于技术研究与技术试验。
(4)拉铆钉形成刚连接。
(5)定位的准确性由原有结构决定。
考点二　“连接件类”设计
2
连接件结构设计分为以下四类：包裹结构、嵌套结构、伸缩结构及折叠结构。设计时，要分析出设计的对象属于哪一类。
1.包裹结构
在马路的电线杆和管道的架设上经常会见到圆环、半圆环或者抱箍等各种包裹结构。包裹结构的特点：不破坏原有结构，安装、拆除方便：能在一定范围粗细不同的圆柱体上安装，可以通过移动和转动来调节固定位置。
2.嵌套结构
生活中有很多的产品通过嵌套结构可以在连接处实现轻松扣合和取放，因而嵌套结构具有牢固可靠等某些特定的功能。从结构特点来看，嵌套结构主要分为凸头嵌套、板材嵌套、单轴嵌套、双轴嵌套等。
3.伸缩结构
伸缩结构指的是两个或以上的构件通过连接实现长度或高度伸展与收缩的构件组合体。伸缩结构只强调伸缩运动的开始和结尾，不强调运动的过程，机构最终必须能够连接成为稳定的结构。
(1)套管式伸缩
(2)导轨式伸缩
4.折叠结构
折叠结构与伸缩结构、转动结构既有联系又有区别，它主要是依据物品结构的功能划分出的一种结构，它的特点是使用时结构展开，不使用时结构可折叠收起。
【典例2】 如图所示是小明所在学校的课桌，小明发现在桌上放茶杯很容易碰倒，为了节省空间，小明准备在书桌的钢管A、B之间制作一只放置茶杯支架。经过测量小明茶杯的高度为120 mm，上下底的直径为70 mm和50 mm。书桌的钢管A、B的截面为矩形，尺寸为10 mm×20 mm。请你帮助小明设计茶杯与书桌钢管A、B之间的连接件。设计要求如下：
①如图2所示，连接件连接在钢管A、钢管B之间，钢管A与钢管B之间的距离为300，连接高度可上下调节，调节方便，紧固后，连接可靠；
②茶杯放置在连接件的中间，并在桌面的外侧；
③小明有几只大小不同的杯子，经测量，杯子的固定位置直径大小变化在60 mm～70 mm之间，连接件可连续调节，以适应不同直径的杯子；
④支撑件主要材料采用3 mm厚，宽度为20 mm的钢板，辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明同学的茶杯是如图3所示，茶杯在连接件上的安装位置合理的是________(在A.位置A；B.位置B，C.位置C中选择合适的选项将序号填入“________”处)；
答案　(1)A　(2)B　D　(3)(4)见下图　(5)略
(3)画出连接件的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注连接件结构的主要尺寸；
(5)说明你设计的连接件与钢管A、B是如何连接的。
解析　(1)从稳定性角度，应选在中上部。(2)B.茶杯的高度；D.书桌的外边沿尺寸对设计的影响最小。所以选BD。(3)(4)(5)注重设计分析，构思后得到相应的方案。
①不允许在走廊护栏上进行任何加工、改动；
②要求阳光能照射到绿植；
③花盆架安装方便，不使用时可以方便取下；
④花盆放置在护栏内侧(靠近教室一侧)，花盆架能放置教室内各种花盆，取放方便；
⑤主要材料采用3 mm厚的钢板，辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(2)为了让花盆架与护栏的连接牢固，需要一个连接件进行紧固，最适宜采用________(在以下连接件中选择一种，并将序号填写在“________”处)；
(3)画出花盆架的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注花盆架的主要尺寸；
答案　(1)B　(2)B　(3)(4)见下图　(5)C
随堂达标检测
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1.小明发现装修师傅站在梯子上对天花板钻孔很不方便，为了让装修师傅站在地面就能对天花板钻孔，小明设计并制作了如图a、b所示的可折叠木质支架。请你帮助小明在支架上设计一个机械装置，具体设计要求如下：
①能方便地将如图c所示的冲击钻紧固；
②钻孔时支架置于地面上，通过简易操作即可对约2.8 m高的天花板钻孔(冲击钻事先启动好)；
③钻头始终保持竖直向上的状态；
④使用者可通过机械装置使冲击钻对天花板施加足够的钻孔压力；
⑤材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在A.收集信息；B.技术试验；C.观察日常生活中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.从支架上反复安装和拆卸冲击钻，测试拆装是否方便
B.将冲击钻安装到机械装置上，调整其处于不同的高度，观察钻头是否始终竖直向上
C.操作机械装置，观察是否能够实施有效钻孔
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)C　(2)D　(3)A　(4)(5)见解析图
解析　(1)本题考查发现问题的途径与方法，由题意可知小明从生活中发现问题，故选C。
(2)本题考查构件设计与制作时的限制因素，由题意可知请你帮助小明在支架上设计一个机械装置，而冲击钻的功率不属于该构件设计范畴，故选D。
(3)本题考查技术试验的合理性，由题意可知B选项满足设计要求第③点，C选项满足设计要求的第④点，故选A。
(4)(5)如图所示。
设计草图评分标准：①能方便地将如题图c所示的冲击钻紧固；②有立体感；③钻头始终保持竖直向上的状态；④使用者可通过机械装置使冲击钻对天花板施加足够的钻孔压力；
尺寸标注能够体现钻孔时支架置于地面上，通过简易操作即可对约2.8 m高的天花板钻孔。
2.在上网课期间小明发现老师在讲解试卷时，需要用手一直拿着手机并保持一定高度使手机后置摄像头对准试卷(如图甲所示)，使用起来十分不便。于是小明想利用所学的知识，设计制作一个简易的支架，用来放置手机。相关尺寸如下：图乙中手机尺寸为160 mm×70 mm×8 mm，摄像头中心到上边沿的距离为30 mm，到右边沿的距离为15 mm；图丙中桌面厚度为40 mm。设计要求如下：
①该支架能与桌面连接可靠，易拆卸，不会损坏桌面；
②手机放入支架后不易掉落；
③支架高度能在100 mm～200 mm之间连续可调，不易滑落；
④主要材料采用2 mm厚的钢板，辅助材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明制订了一份设计计划，其中包括①方案呈现，②收集信息，③设计分析，④绘制图样，⑤方案构思，⑥模型制作这六项任务，根据设计的一般过程这六项任务合理的时序是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.②③⑤①④⑥ B.③②⑤①④⑥
C.②③①⑤④⑥ D.②③⑤①⑥④
(2)小明在设计制作时会受到多种因素的限制，以下不属于限制因素的是________(在A.家中的加工工具；B.小明的实践动手能力；C.桌子的高度；D.手机的大小中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
答案　(1)A　(2)C　(3)(4)如图所示
功能：①支架能与桌面连接，不损坏桌面；②手机放入支架后不易掉落；③支架有升降意图；④支架能实现升降。
尺寸：①支架最大高度标注正确；②其他尺寸合理即可。
(5)A
3.如图所示是公共厕所蹲便器不锈钢脚踏式冲水阀。现脚踏板已损坏，请重新设计制作一个脚踏板，按压装置向内推进8 mm～15 mm即冲水，要求如下：
①脚踏板安装后，使用方便；
②脚踏板具有足够的强度；
③制作脚踏板的主要材料采用4 mm厚的钢板；
④辅助材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)在设计脚踏板时，需要考虑脚踝关节活动范围，主要考虑人的________(在A.静态尺寸；B.动态尺寸中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)所选用的钢板材质较硬，锯割时应选用________的钢锯条(在A.细齿；B.粗齿中选择最合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)B　(2)D　(3)A　(4)(5)如图所示
①能够实现基本的功能；②设计图美观；③能够防滑尺寸。尺寸标出2处即可。
4
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
1.如图所示为一院子的大门，门板两侧有木柱(如图甲)，在木柱上(虚框处)安装连接件，使门闩(如图乙)可以方便横向搁置，锁住大门。院子主人准备了两块材料、大小相同的木块(如图丙)，请你帮助设计连接件，设计要求如下：
请根据描述与设计要求完成以下任务：
(1)画出连接件的设计草图，必要时可用文字说明；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)设计连接件时需要考虑的尺寸为________、________(在①门闩的整体长度；②木块的总体尺寸；③门板的高度；④门闩的端部尺寸；⑤门板的厚度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
①左右虚框内的连接件对称，设计时只需画出一侧连接件；
②用直径为8 mm的圆木榫(长度适宜)将连接件安装在木柱上；
③门闩搁置在连接件上，取放方便；
④推门时搁置在连接件上的门闩不会掉落；
⑤材料为指定大小的木块。
答案　(1)(2)见解析图　(3)②　④　(4)②
解析　(1)(2)满足设计要求是关键，与木柱的连接结构、与门闩的连接结构是基础，方便安装和不易掉落是关键。
(3)设计需要收集的尺寸为材料的尺寸、门闩端部尺寸。
(4)选项②试验对象错。
2.小明在家里烧菜时发现锅盖的放置没有合理的方法，平放时面朝上拿取不方便，面朝下又感觉不卫生，因此想设计一个能够将锅盖竖直放置的结构，小明在对锅盖的数据进行了测量和收集后，发现常用锅盖的直径为160 mm～360 mm，锅盖手把及最小处尺寸如下图，小明根据所学的知识提出以下设计要求：
①能使锅盖保持竖直方向，放取方便；
②有一定的稳定性；
③能适应不同大小的锅盖，锅盖的底部始终靠在结构底部；
④材料用40 mm宽，3 mm厚的钢板。
根据题意，请完成以下几小题。
(1)小明在发现锅盖放置不合理这一问题的方法和途径是________(在①观察日常生活；②收集和分析信息；③技术研究和技术试验选择一项，将序号填入空格中)；
(2)请用草图画出你的设计方案，必要时可用文字说明；
(3)在设计方案中标出相关尺寸；
答案　(1)①　(2)(3)如图所示　(4)②　⑤
3.小明发现失去双臂的王大爷使用手摇式升降衣架(如图a所示)晾衣服时必须用嘴咬住手摇器(如图b所示)的手柄来进行转动，十分不方便。于是决定设计制作一个匹配手摇器的装置送给王大爷，让他用脚也能方便地操作升降衣架。已知手摇器安装在阳台侧墙上，转轴离地1.2 m，阳台侧墙宽1.8 m。手柄和摇臂带动转轴顺、逆时针转时分别收钢丝(晾衣杆上升)和放钢丝(晾衣杆下降)，不转时手摇器会自动锁紧钢丝以防止晾衣杆自行下降。请你帮助小明设计该装置，具体设计要求如下：
①适合特定使用者且操作简单；
②能可靠固定在手摇装置上，且拆装方便；
③不破坏原有升降衣架各部分结构；
④材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明制订了一份设计计划，其中包括①方案构思；②设计分析；③收集信息；④测试；⑤模型制作；⑥绘制图样这六项任务，根据设计的一般过程，这六项任务的合理时序应该是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.③①②⑤⑥④ B.③①②⑥⑤④
C.③②①⑥⑤④ D.③②①④⑥⑤
(3)画出设计草图(重点表达具体设计要求的实现)，必要时可以用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)传动机构制作好之后，小明想制订几个评价指标，让王大爷在使用后进行量化评分，以研究产品的进一步优化。下列指标中不合理的是________(在A.操作性；B.美观；C.环保性；D.加工熟练度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)C　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)D
解析　本题主要考查了简单的草图绘制、尺寸标注，设计的一般过程、设计分析、方案的优化。(1)设计的一般过程：发现与明确问题，制订设计方案(收集信息、设计分析、方案构思、方案呈现、方案筛选)，制作模型或原型(绘制图样、模型制作)，测试评估及优化，编写产品使用说明书。(2)晾衣杆与设计没有直接关系。(3)(4)首先考虑装置与原有结构的连接及操作，再实现功能。(5)加工产品属于制作方面，不属于使用角度。对产品的评价不包括加工产品时的加工熟练度。
1.如图所示为一款餐馆常见的酒精炉，小明通过问卷调查发现该酒精炉调整火焰大小的方式为通过水平方向拨动拨片的方式，操作不便，想把拨动拨片方式改为旋转旋钮方式，旋转调节旋钮时，挡板能打开或合拢。小明对原结构已做了如下改进：用一颗自调螺丝充当旋钮，螺纹直径为M12；将拨片尾端锉削成直径约3 mm的圆柱状；将拨片下方的炉壁加厚并钻孔，用以安装自调螺丝；为了防止旋钮螺栓松脱，在螺栓上安装平垫片、开口销用于限位；结构如图2所示。请帮助小明设计拨片尾端与旋钮螺栓之间的连接件，设计要求如下：
①能够通过转动旋钮来调整挡板开合；
②与拨片尾端和旋钮螺栓的连接牢固可靠；
③允许对螺栓尾端进行加工；
④主要材料为3 mm厚钢板。
请完成以下任务：
(1)画出设计方案草图，标注主要尺寸；
(2)小明发现问题的途径是________(在A.观察日常生活；B.收集信息；C.技术研究与试验中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)将调节方式由拨动改为转动，主要考虑了________的因素(在A.物；B.人；C.环境中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
答案　(1)如解析图所示　(2)B　(3)B　(4)C
A.转动旋钮，观察连接件是否会松动
B.来回转动旋钮，观察挡板能否打开或关闭
C.旋钮停止转动后，观察挡板能否可靠固定位置
解析　(1)与拨片尾端连接，拨片尾端是直径约3 mm的圆柱状，连接件上要有3 mm的孔，因为螺栓左右转动的时候，拨片尾端和螺栓的相对位置会变，所以把孔变成槽；与螺栓尾端连接，螺栓尾端形状可以自己加工，只要能和连接件实现刚连接就可以了。
(2)因为小明是通过问卷调查的方式发现问题的。通过文献法，问卷调查法和询问法发现问题都是属于收集和分析信息。
(3)将调节方式由拨动改为转动，是因为人拨动操作不便，所以是人。
(4)我们只设计了拨片尾端与旋钮螺栓之间的连接件，所以挡板能否可靠固定位置不需要我们测试。
2.小明发现报告厅里的木质讲台桌板无法调节角度，演讲者需要低头观看稿件，很不方便。于是小明想通过手摇柄实现讲台桌板角度可调，其中手摇柄方形端部截面尺寸为10 mm×10 mm，位于讲台抽屉内侧，如图所示。请你帮他设计手摇柄与讲台桌板间的传动机构，设计要求如下：
①摇动手摇柄可实现讲台桌板0°～45°角度调节；
②传动机构操作方便，运转流畅；
③桌板调节后可固定，且能承受一定的压力；
④传动机构与手摇柄、桌板之间连接牢固可靠；
⑤材料自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(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)；
(3)画出传动机构的设计草图，必要时用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明在设计和制作完成后需对传动机构进行试验，其中不合理的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
A.摇动手摇柄，观察讲台桌板角度是否改变，并测量最大调节角度是否达到45°
B.调节到某一角度后固定桌板，在桌板上施加一定的力，观察桌板是否发生明显形变
C.顺时针及逆时针摇动手摇柄，观察连接处是否松脱
D.摇动手摇柄时，测试传动机构的运转是否可靠、流畅
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如图所示　(5)B
解析　(1)典型的观察日常生活发现问题。
(2)从题干位置可知，该结构位于讲台抽屉内侧，而且连接件需要连接讲台桌板和手摇柄，故A、B选项均需要考虑。而市场上是否已有类似的产品属于明确问题的范畴，不属于设计分析环节；另外小制作类一般不需要考虑是否有同类产品。
(3)根据设计要求摇动手柄可升降；能限定讲台板的调节角度；调节到一定角度可承受力；与桌板、侧板连接合理。设计时可采用连杆、齿轮齿条、蜗轮蜗杆等方式，建议使用连杆。
(4)标注主要尺寸，需要表达出与手摇方形端部连接孔边长10 mm或略大；以及调节最大角度约为45°两个关键点。
(5)调节到某一角度后固定桌板，在桌板上施加一定的力，观察桌板是否发生明显形变不属于设计要求，无需进行技术试验。
3.小明同学在设计赛车模型时，被转弯控制难住了。如图1是设计的赛车底盘，遥控器可以控制舵机的舵盘顺时针或逆时针转动。车轮固定在支架上，支架通过销轴1与连杆连接并通过销轴2固定在底盘上。详细结构如图2所示。黑框中为舵机与连杆的局部放大图。其中传动杆直径为3 mm，两连杆上各有一直径为2 mm的连接孔(通孔)，在图3状态下2孔圆心距为20 mm，现在请你帮助小明设计舵盘和连杆的连接装置。设计要求如下：
①稳定连接舵盘和连杆；
②舵盘正转或反转时能带动两个前轮均绕着销轴2同步正转或反转，从而实现转弯功能；
③转弯时两前轮转动幅度基本一致；
④使用材料为3 mm厚度的钢板。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在A.收集信息；B.观察日常生活；C.技术试验与技术研究中选择合适的选项，将序号填入________处)；
(2)设计完成后小明使用遥控控制模型左转弯右转弯的过程属于________(在A.开环控制；B.闭环控制中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)根据题目要求画出设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注连接件的主要尺寸；
A.通电后使用遥控控制舵机，观察左右轮是否正常转弯
B.观察转弯时左右轮转动幅度是否基本一致
C.观察转弯时左右轮转速是否有微小差别，从而满足转弯时的转速要求
D.在装置上适当施加一定的力，观察装置是否牢固
答案　(1)C　(2)A　(3)(4)见解析图　(5)C
解析　(1)“小明同学在设计赛车模型时，被转弯控制难住了。”这句话说明小明在进行技术研究和技术试验。(2)控制过程的输入量是遥控的信号，输出量是模型的左右转弯动作，输出量没有返回到输入端影响控制过程，属于开环控制。
(3)(4)草图标准：立体感好，图纸清晰；能连接好连接孔与传动杆；能带动2个车轮；两个车轮转弯时同步。
尺寸部分：如下图，两孔圆心距为20 mm～22 mm，2连接孔直径2 mm～3 mm，底部腰形孔或方槽宽度为3 mm～4 mm，其他类型合理方案即可。
(5)此处的试验对象应该是连接件，目的是检验连接件是否达到设计要求，连接件的功能是实现转向功能。而C中的左右轮转速与转向连接件无关。
4.小明发现家里厨房中的橱柜由于安装高度较高，取放物品不方便。小明将橱柜中的隔板去掉，测得橱柜的内部尺寸为：宽77 mm×深350 mm×高550 mm，并准备用铝合金板制作一个如图a所示的拉篮(拉篮的尺寸为：宽700 mm×深300 mm×高50 mm)安装在橱柜体内。取放物品时，打开橱柜门，拉动拉手能将拉篮向下移出橱柜。现需要设计一个拉篮移动装置，设计要求为：
①能将拉篮安装在橱柜内，拉篮拉出后相对橱柜的极限位置如图b所示；
②拉篮在移动过程中均能处于竖直状态；
③结构可靠，移动灵活；
④所需材料和配件自选。
请完成以下任务：
(1)画出移动装置的设计草图，相同的只需画一个，(拉篮和橱柜可用如图b所示的简图表示)，必要时用文字说明；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)图b中设置了拉篮拉出后的2个尺寸要求，主要考虑了________的因素(在A.人；B.物；C.环境”中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(4)移动装置要与橱柜和拉篮连接，合适的连接件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
答案　(1)(2)如图所示　(3)A　(4)A　(5)C
解析　(1)(2)草图标准：①草图：能够移出；移入
能自动固定；能利用平行四边形始终保持拉篮
竖直；②尺寸：杆上在360 mm～450 mm之间，
其他满足设计要求的尺寸即可。(3)100表示拉篮
与橱柜的间隔距离，而360标注则是拉篮所能拉
出的最大限度，两处的尺寸标注考虑了人机关系，体现了物品方便人操作的这一角度，主要体现了人的因素。(4)移动装置向下拉与橱柜构成铰连接所以采用铆钉连接，固定在拉篮上；自攻螺钉是固定在橱柜与拉篮上，且自攻螺钉适用于材质较软，因此此处采用自攻螺钉。(5)齿轮齿条所呈现出的效果是一个顺滑连贯的运动过程，无法实现缓降的效果，因此不合适。

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