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　电机类设计
【知识梳理】
电机常考题型有以下11类：
类型1：曲柄类
类型2：三连杆类
类型3：齿轮、齿条类
类型4：螺杆类
类型5：蜗轮、蜗杆类
类型6：锥形轮类
类型7：凸轮类
类型8：棘轮、棘爪类
类型9：槽轮类
类型10：部分齿轮类
类型11：皮带轮类
【典例突破】
【典例1】 (1· 带2· 结构)(2023·6月浙江选考)小明从新闻中看到台风刮倒广告牌，造成了巨大损失，于是设计了一种如图所示的分离式广告牌。两片广告牌分别固定在转轴上，转轴通过支座安装在框架内。请帮助小明设计一种驱动两片广告牌同步转动的装置，能在台风来临前将两片广告牌转至水平位置来减小风阻，防止被刮倒，装置设计要求如下：
(a)两片广告牌能同步到θ—0°或θ—90°并保持；
(b)在转动过程中，装置平稳可靠；
(c)装置主体安装在框架上，框架外侧转轴伸出部分可安装零件；
(d)采用一个电机驱动。
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；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)选择框架的材料，需要考虑的材料性能主要有(多选)________。
A.耐磨性 B.刚度 C.强度
答案　(1)(2)如图所示　(3)BC
【变式1】 擦拭如图所示的黑板时，发现擦拭时间长且近距离接触粉尘，影响健康。于是想设计一种自动擦拭黑板的装置，小明已经设计好了如图所示的部分装置，在黑板的上方安装了滑轨。黑板的擦拭条A、B已经安装到滑轨上，沿着滑轨左、右移动时可以起到擦黑板的效果。请你帮助小明设计完成该装置，设计要求如下：
①擦拭条A、B从最左侧和最右侧开始反向运动，到最中间后，各自回到起始位置，完成一次擦拭；
②只准使用1个减速电机驱动，利用电机正、反转或者一个方向转动实现；
③装置与擦拭条A、B上的安装孔连接；
④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)设计该装置时，下列因素中可以不考虑的是________(在A.安装方式；B.黑板的长度3000 mm；C.黑板的高度1000 mm中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)根据设计的一般过程，明确设计要求后，接下来小明要做的是________(在A.设计分析；B.收集信息；C.方案构思中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明(电机可用方块表示)；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)B　(2)C　(3)B　(4)(5)如图所示
【典例2】 (齿轮齿条)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________(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________(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________(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)(4)如图所示　(5)A
【变式2】 (2023·4月嘉兴二模)小明回家看到稻田里有很多麻雀在吃稻谷(如图a)，准备设计一个电动稻草人装置驱赶麻雀。于是自己动手制作了稻草人(如图b)，购买了一款双轴直流减速电机(如图c)。电机由太阳能电池供电，两根转轴同步转动。装置设计要求如下：
A.用1个如图c所示的电机驱动稻草人旋转，同时又能使稻草人在2米长的轨道上作往复直线移动；
B.自动控制电路控制电机的正反转，从而实现稻草人的往复移动；
C.装置能稳定放置在稻田中，且不影响水稻的生长；
D.装置所需的其它材料和零配件自选。
请你设计该装置的机械部分，完成以下任务：
(1)请根据设计要求构思多个方案，画出其中最优方案的设计草图(电机可用方表示)，并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.摇动装置，观察装置安装在稻田中是否稳固
B.将自动控制电路安装到装置上，并把电机的引线接入电路中
C.启动电机，观察稻草人转动时装置是否平衡
D.启动电机，观察稻草人转动时作往复直线移动是否灵活可靠
E.启动电机，用手捧住稻草人，观察传动机构能否继续运转
F.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示　(3)E
【典例3】 (螺杆)(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 kg
E.撰写试验报告
答案　 (1)(2)如图所示
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
【变式3】 (2023·5月临新两地)小明在乘坐无障碍公交车时发现司机或者乘客需要手动将斜坡板下翻，非常不方便(如图a所示)。小明根据此情境准备设计一个斜坡板自动控制模型，利用电机驱动，实现斜坡板自动伸展和收回，小明制作了如图b所示的模型。请在小明制作的模型基础上设计该电机传动装置。已知斜坡板的尺寸为800 mm×800 mm×10 mm。装置设计要求如下：
(a)使用斜坡板时能自动展开，不用时可自动收回至收纳处；
(b)展开斜坡板后能旋转至一端与地面接触；
(c)斜坡板展开使用时，装置牢固可靠；
(d)斜坡板为木板，允许适当加工；
(e)使用减速电机驱动，其它材料可自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示)，必要时可用文字说明；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)小明发现问题的途径是________；
A.观察日常生活
B.收集和分析信息
C.技术研究和技术试验
(4)小明设计制作好该装置，装配后进行试验，以下试验方法中不合理的是________。
A.测试观察装置能否正常带动斜坡板展开
B.斜坡板展开后，用脚踩踏测试斜坡板的承载能力
C.斜坡板展开后，测试能否自动收回到收纳处
答案　(1)(2)如图所示
(3)A　(4)B
【典例4】 (X· 型结构)小明观察到小区车位上安装的手动地锁主要有两种款式(如图所示)。车辆进出车位时人需要下车，把车位锁的撑杆放下或撑起，很不方便。于是准备重新设计一款遥控电动地锁，用遥控器发出开关信号，控制直流电机驱动地锁的传动装置开闭地锁。请你帮助小马设计该遥控电动地锁的机械结构，设计要求如下：
①地锁安装在车位的地面上，能防雨，有一定的强度；
②选用可充电电池供电，通过电机的正反转实现地锁的打开和关闭；
③地锁上升(上锁)后的高度大于400 mm，地锁下降(开锁)后的高度小于120 mm；
④所需材料和配件自选。
请完成以下任务：
(1)小明通过观察日常生活发现了原手动地锁的问题，提出了设计遥控电动地锁的设想，主要是为了________(在A.提高地锁的强度；B.提高车辆的安全性；C.改善人机关系中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在设计分析时，小明不需要考虑的是________(在A.电池的选用；B.传动装置的自锁性能；C.所需标准件加工工艺中选择合适的选项，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)要将地锁固定在车位的混凝土地面上，合适的紧固件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)C　(2)C　(3)(4)如下图　(5)A
【变式4】 如图所示为工地上渣土车正在装载的情景。装满渣土后，工人手动盖上篷布，避免运输途中的扬尘污染环境，卸载渣土前，工人手动掀起篷布。小明觉得人工操作篷布效率低且辛苦，他打算设计一个自动控制的防扬尘装置。车箱主体尺寸为560 cm×235 cm×150 cm，车厢外沿各处钢板均厚2.5 cm。设计要求如下：
①装置能自动将车厢敞开和覆盖；
②敞开后要形成尽可能大的敞口便于挖掘机装载渣土，覆盖后要尽量不露渣土；
③敞开和覆盖状态下，装置均有较好的强度和稳定性；
④采用电机或液压杆驱动，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)设计要求②主要是从________(A.物；B.人；C.环境)的角度考虑的；
(2)构思该装置机械部分的方案时，可以不考虑的因素是________(A.渣土的成分；B.车厢的尺寸；C.装料的位置)；
(3)画出该装置机械部分的设计草图，必要时用文字说明；(对称机构可以只画出一侧，重复结构可以只画一个单元，电机用方框表示)
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明制订好设计方案后，在通用技术活动室制作等比例的模型，按照实际工作的状态，让模型反复运行，观察能否满足设计要求。该试验方法属于________(A.虚拟试验法；B.模拟试验法；C.强化试验法)。
答案　(1)C　(2)A　(3)(4)如图所示　(5)B
【典例5】 (连杆类)小明在观看《猫和老鼠》动画时，看到动画中有一个整点报时的布谷鸟挂钟，整点时，会有小鸟模型从挂钟内反复“跃”出。他想利用小型减速电机制作一个类似的装置，现已完成了木质鸟巢(如图a)、小鸟模型及其支撑底座(如图b)的制作，底座钻有两个6的通孔，请你帮助小明完成电机与小鸟模型间的机械结构设计，设计要求如下：
A.整点时，小鸟模型能从鸟巢内部经门洞在水平方向上来回伸缩，且伸缩范围0 mm～50 mm；
B.通过小型减速电机的连续转动驱动小鸟来回移动，电机固定在鸟巢内部；
C.结构具有一定的强度；
D.材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计该机械结构时，下列尺寸可以不考虑的是________(在A.小鸟模型底座长度50 mm；B.门洞高度80 mm；C.鸟巢底部宽度150 mm；D.底座安装孔大小6中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)画出机械部分的设计草图(电机可用方块代表)，必要时可用文字说明；
(3)在设计草图上标注主要尺寸；
(4)小明在电子电路部分装有一个定时器，当时间处于整点时，定时器发出信号到控制电路，控制电机转动使小鸟往复运动，同时伴有报时铃声响起，该报时控制系统的控制方式为________(在A.开环控制；B.闭环控制；C.人工控制；D.自动控制中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)小明准备在装置的机械部分和电路部分制作完成并安装后进行下列试验，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“________”处)。
A.将时间设定至整点，观察小鸟能否正常伸缩
B.用适当的力按压机械装置，观察装置是否明显变形
C.用适当的力按压鸟巢，观察鸟巢是否明显变形
答案　(1)C　(2)(3)如下图　(4)A　(5)C
【变式5】 暑假期间，小明看到爷爷双手端起竹筛(如图a上)并左右摇动来筛选农作物，觉得非常辛苦，就利用所学知识设计了一个如图b所示的自动筛选装置。竹筛固定在金属圈中，利用电机(图a下)带动直径10 mm的限位轴1左右平动，进而实现筛选功能，电机转轴与限位轴1的轴心等高。请你帮助小明设计电机转轴与限位轴1
之间的连接装置，具体要求如下：
A.连接装置与限位轴1连接牢固，但不能对限位轴1加工；
B.限位轴1能往复运动，且离电机转轴距离为70 mm～130 mm；
C.结构简单，与电机连接牢固；
D.主材为2 mm厚的钢板，辅料自选。
请完成以下任务：
(1)根据设计的一般过程，下列不属于小明在制订设计方案环节完成的任务是________(在A.将构思过程中产生的想法用草图呈现；B.询问家人是否需要自动筛选装置；C.依据一定原则对多个方案进行筛选中选择合适的选项，将字母填入“________”处)；
(2)在设计该连接装置时，会受到各种因素的限制，以下不属于限制因素的是________(在A.小明的知识储备；B.小明设计时提出的设计要求；C.金属圈的厚度中选择合适的选项，将字母填入“________”处)；
(3)画出连接装置的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注连接装置的主要尺寸；
(5)小明构思好设计方案后，按1∶10制作了缩小模型，测试电机不同转速时限位轴1能否往复运动，并记录底座的振动情况，用计算机处理相关数据。小明采用的试验方法属于________(在A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.强化试验法中选择合适的选项，将字母填入“________”处)。
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如下图　(5)A
【典例6】 (蜗轮蜗杆类)住房的楼层高度一般为2.8 m，小明发现安装灯具的师傅在装吊灯时，需要几人合力将吊灯通过梯子送至天花板并托举着才能完成安装，如此安装需要多名操作人员，且灯具容易损坏。于是他想利用通用技术知识设计吊灯安装辅助装置，将吊灯放至支架上通过遥控器操控支架上升至天花板，仅需一人即可完成吊灯的安装。小明已经初步完成吊灯放置架(如图a所示)、支撑部分及电机固定部分(如图b所示)的设计。
请你帮助小明设计该装置的机械传动部分，设计要求如下：
①支架能上下伸缩，实现将吊灯送至天花板；
②支架处于最低位置时，支架顶端高度应在人体肘高位置，使放置吊灯操作方便(成年人肘高约为1100 mm)；
③采用图c所示小型减速电机驱动，电机安装在图b平台上，通过电机的正反转实现支架的上升下降；
④支架上升时在任意位置能可靠停住；
⑤结构稳固可靠；
⑥材料自选。
请完成以下任务：
(1)使用该装置安装吊灯，仅需在遥控器上按键即可将吊灯送至天花板，无需多人将吊灯托举着进行安装，体现了技术具有________(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)该吊灯安装辅助装置不仅可以辅助安装吊灯，还可以辅助安装中央空调、投影仪等多种设备，主要考虑了________的因素(在A.人；B.物；C.环境中选择合适的选项，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；
(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸；
(5)小明准备在机械装置安装后进行以下技术试验，其中不合理的是________(在A.发出上升下降指令，观察装置能否顺利上升和下降；B.在吊灯上升过程中，发出停止指令，观察装置是否够能可靠停住；C.多次拆装支架的机械传动部分，观察机械传动部分拆装是否方便；D.在支架上端放置10 kg重物，发出上升指令，观察装置是否稳固可靠中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如图所示　(5)C
【典例7】 (高度＋角度) (2022·6月浙江选考)小明家的电视机摆放在电视柜上(如图所示)，高度位置不能调整。为了满足不同姿势看电视的需要，准备移除电视柜，在墙上安装一个装置，电视机通过背面的螺纹孔安装在装置上，装置可带动电视机升降和俯仰。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.电视机的升降范围0 mm～600 mm；
B.电视机的俯仰角度范围－20°～＋20°；
C.电视机能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)设计装置时，可以不考虑的是________(A.电视机的重量；B.电视机的厚度；C.墙体材料)；
(2)设计装置时，在考虑装置可靠性的同时兼顾外观、成本等，体现了系统分析的________(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________(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，验证能否升降和俯仰)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，电视机可用简单线条表示，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)C　(3)B　(4)(5)见下图
【变式6】 如图所示是小明的绘画桌，可手动调节角度，高度不可调整。为了满足不同姿势绘画的需要，准备改造支架与桌面之间的连接装置，使连接装置可调节桌面高度和倾斜角度。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.桌面升降范围0 mm～200 mm；
B.桌面倾角调节范围0°～80°；
C.桌面能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计装置时，可以不考虑的因素是________(A.制作该装置的材料和加工工艺；B.桌面的重量；C.支架的高度)；
(2)设计装置时，先考虑装置整体功能的实现方式，再具体考虑其构件的尺寸和强度，体现了系统分析的________(A.科学性原则；B.整体性原则；C.综合性原则)；
(3)画出装置机械部分的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸；
(5)小明构思好设计方案后，制作缩小比例的模型，来验证构思方案是否可调节高度和调节倾斜角度。小明采用的方法属于________(A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.优选试验法)。
答案　(1)C　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)A
【典例8】 (角度＋角度)如图所示是小郑家的太阳能热水器帆板安装示意图，太阳能帆板固定在支架上，没有办法实现跟随太阳运动，导致转换效率偏低。小郑想设计一个装置，能实现太阳能帆板跟随太阳运动，并且能保证和太阳光线垂直。设计要求如下：
(1)能跟随太阳转动并保持和太阳光线垂直，转动角度0°～90°；
(2)具有一定的稳定性和强度，帆板和转动装置可靠连接；
(3)采用电机驱动，电机轴的直径为1 cm；
(4)材料自选。
请根据描述和设计要求，完成以下任务：
(1)小郑发现问题的途径是________(A.收集与分析信息；B.观察日常生活；C.技术试验)；
(2)小郑提出“能跟随太阳转动并保持和太阳光线垂直，转动角度0°～90°”主要是从______的角度考虑的(A.物；B.人；C.环境)；
(3)小郑构思好设计方案后，想要研究装置的各种性能以及人机关系，同时也分析、检查尺寸干涉情况，构件之间的配合等能否满足要求。小明应制作________(A.草模；B.结构模型；C.功能模型；D.概念模型)；
(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)B　(2)C　(3)C　(4)(5)如图所示
【变式7】 小明同学发现当马路口的红绿灯坏了，交警通常用临时红绿灯替代。这种红绿灯的供电一般采用太阳能充电模式，而且太阳能电池板的角度都是固定的。小明打算带领他的团队，通过所学知识把它改为智能光控(追日一太阳能电池板与阳光尽量垂直)装置，以达到最大化地利用太阳能给太阳能电池充电。请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
(a)太阳能电池板可实现0°～90°范围竖直调节，且可以在任意位置停留；
(b)太阳能电池板可实现0°～90°范围水平旋转，且可以在任意位置停留；
(c)采用减速电机驱动(数量不限)；
(d)主材料3 mm厚钢板，辅助材料自选。
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(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完成后进行以下技术试验，其中不合理的是(多选)________。
A.在支柱上施加一定的作用力，观察临时红绿灯是否会移动
B.太阳能电池板转到任意位置，观察太阳能电池板是否牢固可靠
C.装置安装好后，在太阳能电池板边缘施加一定的力，观察太阳能电池板是否侧翻
答案　(1)(2)如图所示(方案工作过程略)　(3)AC
【典例9】 (高度＋高度(长度))小明入住高层酒店时，偶然发现工人正在擦拭外窗玻璃(如图a所示)。小明觉得非常不安全，于是准备设计一个自动擦拭高层外窗玻璃的机械结构。已知外窗面(含外窗玻璃、窗台)的结构及尺寸如图b所示，擦拭部件结构如图c所示，其设计要求如下：
A.结构可稳固安装在窗台上，且拆装方便；
B.结构能带动擦拭部件上下移动；
C.结构能带动擦拭部件左右移动；
D.采用减速电机驱动，且数量不限；
E.能擦拭到整个外窗玻璃且效果良好；
F.辅助材料自选。
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(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)小明想通过试验验证方案是否可行，以下做法中不合理的是(单选)________。
A.制作传动结构模型，观察能否实现其功能
B.结构制作完成后，反复拆装，观察其是否方便
C.将装备安装在窗台上，检测窗户的抗冲击能力
答案　(1)(2)如图所示
设计的装置，并不要求测试窗户的抗冲击能力。
(3)C
【变式8】 如图a所示是小明家客厅茶几，小明在使用无线充电功能时，发现充电区域位置固定，使用不方便。小明准备重新设计无线充电功能。其中台板下方有300 mm深的空间。请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
a.手机放在台板上的位置被识别后，装置能将装在台板下方的图b所示无线充电模块自动移动到手机下方，无线充电模块高50 mm；
b.在移动过程中装置运动平稳可靠；
c.无线充电模块能移动到800 mm×500 mm的区域的任意位置；
d.装置安装在茶几的木质侧板的内侧；
e.电机驱动，电机数量不限。
请完成以下任务：
(1)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(装置安装涉及到的茶几侧板用线条表示，电机可用方框表示)；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)设计过程中，不合理的做法是(多选)________。
A.明确设计要求后，先设计分析，再收集信息
B.尽量选用标准件
C.绘制完成结构草图后，开始加工制作
D.用软件进行装置的运行仿真，验证能否移动无线充电装置到800 mm×500 mm的区域的任意位置
答案　(1)(2)如图所示　(3)AC
(1)传动结构设计草图题的训练重心需放在设计思维上。多想多总结，积累典型运动的模型，想明白运动的原理。
(2)提高读题能力。审题的过程中快速提取出关键性字词，加连接什么、实现功能、主要材料、尺寸要求等。　　　　
(3)加强对设计题设计要求的分析。传动结构不仅强调功能的实现，同时也注重连接结构的设计。
(4)了解电机、齿轮、螺杆等机械结构，加深对传动结构的认识。
(5)合理使用设计画图小技巧。如：根据不同的功能分成不同的局部图，再表明它们的连接方式，也可以体现设计意图；使用文字说明“零件名＋实现什么功能”，必要时增加放大图，展示功能及连接细节。
1.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 mm；
B.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________(A.印章的材料；B.印章大小40；C.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________(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________(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
2.如图1所示是某学校的太阳能路灯，高度位置不能调整，不方便维修人员进行路灯的维护，太阳能板不能自动调节对光角度。图2为太阳能板的结构示意图，请你改进该装置，具体要求如下：
①支架可在立柱上实现升降，范围0 m～1.5 m；
②可调整太阳能板的对光角度，调节范围20°～60°；
③保留太阳能路灯的支架；
④采用减速电机驱动(数量不限)；
⑤整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
⑥其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)设计装置时，可以不考虑的是________(A.立柱与地面的连接方式；B.太阳能板的转动角度；C.安装孔的尺寸)；
(2)下列不属于设计者在制订设计方案环节完成的任务是________(A.将构思过程中产生的想法用草图呈现；B.询问维修人员是否需要这个能调整角度的装置；C.在网络上搜索能实现高度可调的传动结构)；
(3)画出该装置的设计草图(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)装置制作完成后，小明准备进行以下技术试验，其中不合理的是________(A.启动电机，观察太阳能板的角度能否调节；B.启动电机，观察支架的高度能否调节；C.在立柱上施加横向压力，观察立柱是否稳定)。
答案　(1)A 　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)C
3.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：
①装置安装在岩壁上，距离地面的升降范围为(－1000 mm，0 mm);
②网架升到地面位置时，可自动往内侧翻转90°；
③装置牢固可靠，结构简单；
④装置采用电机驱动(数量不限);
⑤材料可自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________( 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________(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________(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。
答案　(1)B　(2)C　(3)B　(4)(5)如图所示
解析　(1)小明是在实际使用中发现的问题，是观察日常生活；(2)有外观、安全性等多个目标的考虑，符合系统分析的综合性原则；(3)先绘制整体结构草图，再绘制机械加工图。
4.大扫除的时候，小明发现黑板和窗户玻璃的高处、天花板、吊扇风叶等卫生死角特别难清理。主要原因是够不到，需要站在凳子或课桌上，打扫时存在安全隐患。请完成下列任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在 A.观察日常生活；B.收集与分析信息；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)小明明确问题时，觉得可以设计如图a所示的夹具来解决：用夹具夹住黑板擦来清理黑板的高处；用夹具夹住抹布来清理窗户的高处以及吊扇风叶；用夹具夹住扫把来清理天花板。以下因素小明不需要考虑的是________；
A.最大夹持重量
B.夹片最大张开尺寸W
C.夹片在竖直平面可转动角度L
D.手持杆长度H
(3)小明决定利用原先如图b所示的电机部分及夹片，设计成电动夹具。请你帮助小明设计电机与夹片之间的传动部分，设计要求如下：
①通过传动结构连接夹片与电机；
②通过电机正反转能实现夹头的开合运动；
③结构简单，与电机连接牢固；
④主材料为2 mm厚的钢板，辅料自选。
请你帮助小明画出设计草图(抄画图a不得分)，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)制作完成后，小明对该传动装置进行技术试验，其中不合理的是________。
A.启动电机，观察夹具的夹片是否能正常开合
B.启动电机，测试夹具能否夹紧黑板擦、抹布等
C.启动电机，测试夹具最大夹持尺寸
D.拨动开关，测试电机是否能够实现正转与反转
答案　(1)A　(2)C　(3)(4)如图所示
(5)D
解析　(1)小明在大扫除的过程中发现的是观察日常生活；(2)夹片在竖直平面可转动的角度L对夹具没有具体要求；(5)D选项测试的是电机的转动不是夹具的设计要求。
5.小明看到父母在家里用如图所示的显示屏办公时，显示屏的横竖方向调节操作非常烦琐。为了解决这个问题，将支撑架从显示屏拆除，在桌面上放置一个装置，显示屏通过背面的螺纹孔安装到装置上，装置可带动显示屏运动。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.显示屏可以旋转90°并保持在调节后的位置；
B.显示屏可以升降400 mm并保持在调节后的位置；
C.采用减速电机驱动(数量不限);
D.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
E.其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，显示屏可用简单线条表示，必要时可用文字说明);
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)将显示屏安装到设计好的装置上，需要的连接件和安装工具分别是________和________；
(4)将设计好的装置安装完成后进行试验，其中不合理的是(单选)________。
A.在显示器上施加一定的力，观察其与装置连接是否牢固
B.旋转显示屏，观察是否可旋转90°并保持在调节后的位置
C.升降显示屏，观察是否可升降400 mm并保持在调节后的位置
D.将显示屏降到最低点，测试稳定性
答案　(1)(2)如图所示
(3)C　E(顺序不可颠倒)　(4)D
【基础巩固篇】
1.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5 cm×5 cm，设计要求如下：
①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；
②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；
③原有的结构中允许对方钢、长钢条进行钻孔加工；
④连接支撑件自身的结构强度和稳定性都比较好；
⑤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________(在A.300；B.400；C.500；D.1 300中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)构思该装置的设计方案时，不需要考虑的是________(在A.装置与方钢、长钢条的连接方式；B.凳面的宽度；C.方钢的尺寸中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(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________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)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。
答案　(1)C　(2)B　(3)B　(4)(5)如图所示
①可以与角钢连接
②可以与长钢条连接
③可以实现角度调节
④任意角度固定：蜗轮蜗杆类
⑤45°角度和两个长钢条50 mm间距一分(也可以是其他关键标注，45°必须标注)
2.小明是烧烤爱好者，发现烧烤过程中更换炭火需要搬动烤网，费时费力并且烫手。他利用所学的知识设计了如图a所示的由炉体、烤网组成的烧烤装置(含局部放大图)，图b状态为烤网离炉体最近，烧烤者位于左侧。请在图c中设计一个电机传动装置，实现烤网自动升降。
设计要求：
A.烤网的上下升降的范围是0 mm～120 mm，水平移动范围为0 mm～110 mm，烤网升降过程中始终保持水平，且上升时远离烧烤者(方便更换炭火)；
B.不得在原构件中进行钻孔、锯割等操作；
C.采用双向减速电机驱动，电机安装位置见图a所示；
D.主要材料为宽度30 mm，厚度为3 mm的扁钢或30 mm×30 mm×3 mm(其中3 mm表示厚度)的角钢，材料长度不限，其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)小明提出“烤网上升过程中始终保持水平”，主要是从________的角度考虑的(从A.物；B.人；C.环境中选择一个恰当的选项填入“________”中);
(2)若两钢板之间采用铰连接实现转动功能，以下连接件选用中不合适的是________；
(3)小明制作完成后，进行了以下测试，其中不必要的是________(A.传动装置工作时，观察电机的转动是否顺畅；B.传动装置工作时，观察烤网在升降过程中是否倾斜抖动；C.传动装置工作时，观察烤网的升降是否匀速)；
(4)在图c中画出该电动传动装置的设计草图(电机可用方块表示)，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)A　(3)C　(4)(5)如图所示
3.随着快递行业的飞速发展，传统的人力配送受地面交通影响，存在经常延误和配送效率低下的问题。以无人机为技术基础的智能配送无人机能够有效解决小件物品的物流运输问题。在完成其他部分的设计和制作后，小明打算设计一款安装在无人机下底板的抓取装置。设计要求如下：
①装置能抓取长和宽都在100 mm～200 mm范围，高度小于200 mm的方形小件物品；
②采用一台安装于无人机下底板的电机(电机固定在图2的虚线框内)来驱动抓取装置；
③无人机飞行过程中，物品能被抓取装置可靠固定，不至于中途掉落；
④无人机下底板尺寸如图2所示，其中四个M6螺纹孔用于安装该抓取装置；
⑤材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)设计抓取装置时，可以不考虑的是________(A.无人机最大载重量；B.无人机旋翼的尺寸；C.无人机下底板的尺寸)；
(2)设计抓取装置时，在考虑其可靠性的同时兼顾外观、成本等，体现了系统分析的________(A.科学性原则；B.整体性原则；C.综合性原则)；
(3)画出该抓取装置的设计草图(电机可用方框表示，无人机及下底板可用简单线条表示，必要时可用文字说明)；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)按照设计的一般过程，小明在完成设计草图的绘制后，还需要进行的环节中，不包括________(A.绘制抓取装置与无人机的装配图；B.询问快递公司是否需要智能配送无人机；C.编写无人机及抓取装置的使用说明书)。
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如图所示　(5)B
4.如图所示是方便轮椅上下公交车的翻转踏板。小明发现每次使用时需要司乘人员人工翻下，有所不便，为此小明对踏板重新设计，实现驾驶室一键控制。已知公交车车门打开后净宽为750 mm，车厢地板离地高度为300 mm。设计要求如下：
(a)装置在使用时平稳；
(b)使用后可靠收回，且不影响车门开关；
(c)能供最大宽度为700 mm的轮椅通行；
(d)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(装置安装设计到的车门地板或车底用线条表示，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.准备若干不同质量的重物和一个合适尺寸的轮椅
B.装置安装后观察是否影响车门开关
C.运行装置，测试是否能正常展开收起
D.请一名志愿者站在装置上，测试装置的强度是否符合要求
E.打开装置测试轮椅是否能够正常上下车
F.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示
(3)D
5.小明发现图书馆管理员在整理书籍时，将书斗(图a)从书架的第一层移到第五层较困难且容易被砸伤。小明准备设计一个具有起重功能的装置辅助管理员将书斗从书架的第一层搬运到第五层。已知书架各尺寸如图b所示。装置设计要求如下：
①能将书斗从第一层书架搬运到第五层书架；
②在搬运过程中书斗移动平稳可靠；
③具有一定稳固性，能承载质量为10 kg的书斗(含书籍质量)；
④装置放置在地面上，可根据需要被推到不同的书架前，移动方便；
⑤驱动方式不限。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明准备采用图c中的抓取机构拿取书斗，请你帮助小明设计装置的剩余部分，画出装置机械部分的设计草图(抓取机构可用简单线条表示，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)小明准备将抓取机构安装在设计好的装置上进行试验，其中不合理的是(单选)________。
A.运行该装置，观察是否可将书斗由书架的第一层搬运至第六层
B.推动并转移装置的位置，观察是否移动方便
C.将抓取书斗后的抓取机构调至最低点，测试该装置的稳定性
答案　(1)(2)如图所示　(3)C
6.如图所示为小明家的衣柜，小红发现上层挂衣杆位置偏高，取放衣服不方便，她想设计一款升降式挂衣杆，衣柜采用木料制作，挂衣杆采用外径为24 mm，厚度为2 mm的铝合金钢管，衣柜进深60 cm。请你帮助小明设计该装置的机械部分，具体设计要求如下：
①机械装置可固定于衣柜内部；
②取衣物时，机械装置能带动挂衣杆下降，挂衣杆高度能在1000 mm到2100 mm之间调节，运动时平稳可靠；
③挂衣杆在最高处时，整体结构稳固，能承重20件以上的衣服；
④该机械装置的驱动方式不限；
⑤材料自选。
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(如果采用电机驱动，电机可用方块表示；如果装置为对称结构，只需画出一侧)，必要时用文字说明；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)小红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.准备若干个抽绳口袋，口袋中装入不同质量的砝码(每个口袋质量约等同一件衣服质量)
B.将25个口袋同时挂在挂衣杆上，观察挂衣杆在最高处时的承载能力及装置的稳固情况
C.将10个口袋挂在挂衣杆上，观察挂衣杆在最低处时的承载能力及装置的稳固情况
D.操控装置，测试装置运动是否平稳可靠，并记录测试结果；逐渐添加砝码，重复上述过程，直至挂到25个口袋
E.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示　(3)B
7.小明设计了如图a所示的吊兰支架，一个支架可以悬挂四盆吊兰。现准备将支架安装到阳台。由于阳光照射方位的变化，为增加吊兰的光照时间。小明准备设计一个装置，能够使吊兰支架运动到三个不同的位置(如图b所示)。已知阳台长2000 mm，宽1000 mm。装置设计要求如下：
(a)装置连接吊兰支架，能够承重四盆吊兰并可靠运行；
(b)能将吊兰支架由位置1旋转90度到位置2，并能原路返回；
(c)能将吊兰支架由位置2直线运动到位置3，并能原路返回；
(d)安装在阳台横梁上；
(e)采用减速电机驱动。
请完成以下任务：
(1)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(安装涉及的横梁用线条表示，电机用长方体表示，可以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________。
A.准备四个空花盆、若干不同质量的砝码、挂钩
B.将四个空花盆挂在吊兰支架上，在花盆中逐渐添加一定质量的砝码，直到达到四盆吊兰的重量，观察并记录测试结果
C.接通电机电源，观察吊兰支架能否平稳的由位置1运行到位置2，再由位置2运行到位置3
D.接通电源使电机反转，使吊兰支架由位置3运行回位置1，如果在此过程中装置卡住，应该马上将四个花盆取下，排除故障后重试
E.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示　(3)D
8.小明在通用技术实践室进行锯割操作时，发现钢锯手动操作费时费力，为此小明想设计一款电动锯割装置。如图a是小明构思的初步方案，请你完善装置，要求如下：
图a
①电机单向转动时，钢锯能在滑块和导轨的约束下左右往复运动锯割工件；
②钢锯上两个5的孔用于连接电动装置；
③材料不限，底板和立柱可适当加工。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)锯割时，为了对钢锯下方的工件产生一定下压力，需要在图b所示的位置安装一弹簧，以下弹簧最合适的是________；
(2)设计制造该装置时，以下不需要考虑的是________(A.锯条的尺寸；B.导轨的长度；C.底板的材料及厚度)；
(3)画出该装置的设计草图，简要说明方案的工作过程；
(4)设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)C　(2)A　(3)(4) 如图所示
9.如图a所示为校园里的一处台阶，图b为其截面和尺寸图。小明发现该处缺少无障碍通道。他想利用所学知识设计一个自动控制的升降装置，大致安装在图b的虚线框区域，供轮椅进出。轮椅的载重考虑150 kg，尺寸考虑1040 mm×650 mm×510 mm(长×宽×高)。
装置设计要求如下：
(a)能负载轮椅的升降；
(b)不论在上面还是地面，装置均可供轮椅水平地驶入和驶出；
(c)装置不运行时处于隐藏收纳状态，不影响地面的平整和台阶的正常通行(与图 a 相比)；
(d)允许对地面进行适当改造，但不得破坏台阶和墙体；
(e)驱动装置不限。
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，突出表达整体构思，并简述装置的工作过程；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)小明在制订好设计方案后，计划在电脑上绘制图样，借用学校的3D 打印机制作功能模型，然后对打印作品进行稳固性测试和功能模拟试验。他了解到与该打印机可能匹配的材料有下列五种。仅从性能判断，最适合的两种材料是(双选)________。
答案　(1)(2)如图所示　(3)BC
10.小明家里有一个如图a所示站立式办公桌，其中立柱、底座是金属钢管，桌板大小为60 cm×52 cm×1 cm。他发现只能手动调节高度和角度(桌板角度调节结构如图b所示)，使用时很不方便。他想通过所学知识把它改为电动控制。请你帮助小明设计该装置的机械部分，不能在原有机构上加工。设计要求如下：
A.立柱的可升降范围为37 cm，且可以在任意位置停留；
B.桌面可以实现0°～ 45°范围调节，且可以在任意位置停留；
C.电机数量不限；
D.材料不限。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明发现这个问题的途径是________(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，填入________处)；
(2)设计该连接件时，可以不考虑的因素有________(在A.桌板的安装位置；B.立柱的高度；C.设计者的加工能力中选择合适的选项，填入________处)；
(3)小明准备在装置安装完成后进行以下技术试验，其中不合理的是________(在A.在桌面边缘施加一定的力看桌子是否侧翻；B.电机转到任意位置看连接件是否牢固可靠；C.桌面升到一定高度，在桌面上施加一定的力看桌子是否会下降中选择合适的选项，填入________处)；
(4)画出支撑杆升降和桌子角度可调节的连接件，必要时用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)B　 (2)A　 (3)A　 (4)(5)如图所示
【能力提升篇】
1.小明发现某小学校园门口的人脸识别监视器高度角度固定，低年级的小学生入校要踮起脚尖才能进行人脸识别，高年级的学生入校时要弯腰进行人脸识别，非常不便。且监视器长期风吹日晒，降低了使用寿命。因此小明打算设计一个装置，可以使监视器在不同年级的不同入校时段进行高度角度调整；在周末、暑假、夜间等监视器不使用的时间，监视器可以自动收纳到下方的柜体内，以延长其使用寿命。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.监视器升降高度范围0 mm～500 mm(0 mm时监视器顶端没入下方柜体)；
B.监视器可调仰角范围－40°～＋40°；
C.监视器能保持在所调节位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度；
F.其余材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计装置时，需要考虑的是________(在A.学生的身高；B.人流量；C.监视器的功能中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)设备长期使用灵敏度下降，体现了系统的________(在A.整体性；B.相关性；C.动态性；D.目的性中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)设计过程中，不合理的做法是________(在A.尽量多选标准件；B.确定好标准件后绘制标准件的机械加工图；C.模型制作完成后，要进行技术试验中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，监视器可用简单线条表示，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)A　(2)C　(3)B　(4)(5)如图所示
2.如图所示是小明为某场地运送工具箱而设计的传送系统。滚动滑轨A和滚动滑轨B通过支撑板与水泥地面刚连接；滚动滑轨1和滚动滑轨2由多个30 mm间距30 mm的滚轴组成，可将工具箱由位置A(位置C)送到位置B(位置D)；工具箱的大小为长180 mm、宽150 mm、高120 mm；装置底座上的安装孔均为12的光孔。工具箱由位置B移动到位置C的装置未设计。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
①可将工具箱从位置B处移动到位置C处；
②移动过程中工具箱运动平稳可靠；
③采用减速电机驱动(数量不限)；
④整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
⑤其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，工具箱可用简单线条表示)，简要说明方案的工作过程；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)将装置底座安装到水泥地面上时，需要的连接件和安装工具分别是________和________；
(4)将设计好的装置安装完成后进行试验，其中不合理的是(单选)________。
A.运行装置，观察是否可将工具箱由位置B移动至位置C
B.运行装置，观察工具箱在移动过程中是否平稳
C.在滚动滑轨A上逐渐添加砝码观察滚动滑轨A的承重能力
答案　(1)(2)如图所示
(3)A　F　(4)C
3.如图所示为汽车模型的转向机构(暂不考虑动力部分)，请帮忙设计方向盘转动到车轮转向的传动装置，设计要求如下：
(a)方向盘转轴顺时针(或逆时针)转动时，两轮向右(或向左)同向转动；
(b)方向盘转轴的可转动范围为－540°～＋540°，转向过程中传动装置不能出现打滑或卡住的情况；
(c)传动装置通过固定孔安装在底盘上；
(d)通过轮架孔控制传动装置控制车轮转向。
请完成以下任务：
(1)构思并画出设计草图(必要时用文字说明)；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)在装置安装后进行试验，以下试验中做法不合理的是(单选)________。
A.转动方向盘，观察车轮是否同向转动
B.转动方向盘到最大角度，检测方向盘转轴转动范围是否符合要求
C.来回转动方向盘，观察传动装置是否出现打滑或卡住的情况
D.运行一段时间后，检测底盘与轮架之间的连接是否松动
答案　(1)(2) 如图所示
草图参考方案1：齿轮－齿条驱动组合
草图参考方案2：通过齿轮组传动＋摆动
(3)D
4.学校最近在修建地下车库，小明发现户外标准直杆道闸(图a)总长4000 mm，抬起后高度太高，不适用于地下车库。小明上网搜索了市面上销售的折臂道闸(图b)，每个折臂长2000 mm，能够在升起过程中完全折叠，使高度降低。小明准备参照折臂道闸的思路，设计一款具有限高功能的道闸，如图c所示。已知闸箱尺寸为300 mm×300 mm×1000 mm(长×宽×高)，内部可安装电机、传动机构等。道闸装置设计要求如下：
(a)道闸杆总长为4000 mm，可以由2个或多个折臂组装而成；
(b)道闸杆在升起过程中的最高高度距离地面不大于3000 mm；
(c)道闸杆材料为铝合金管，可进行钻孔、铆接等加工，辅助材料自选；
(d)以减速电机为驱动方式，通过电机的正反转，带动装置升起和下降。
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(电机安装在闸箱内，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)小明想通过试验验证方案是否可行，以下做法不合理的是(单选)________。
A.使用软件绘制三维设计图进行虚拟试验，验证道闸杆是否能够升起
B.使用木材制作缩小比例的模型，测量电机驱动道闸杆上升过程的最大高度
C.使用真实材料制作原型，测量道闸杆升起后的限高高度
D.将道闸杆安装完成后，验证汽车冲撞是否会对道闸杆造成损坏
答案　(1)(2)如图所示
(3)D
5.如图所示为小明家中厨房放置厨余垃圾的脚踏式垃圾桶，小明发现放置在地面上的垃圾桶在倾倒厨余垃圾时，不仅需要低身弯腰，而且容易把垃圾倒出桶外，于是想设计一个电动装置，通过感应能自动将垃圾桶抬升到合适高度并打开桶盖。请你帮助小明设计该装置，设计要求如下：
A.通过电机正反转升降垃圾桶高范围为40 cm；
B.在高度抬升的同时能自动打开桶盖；
C.垃圾桶能保持在所调节高度；
D.采用一个减速电机驱动；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(A.观察日常生活； B.收集和分析信息； C.技术研究和技术试验)；
(2)设计装置时可以不考虑的是________(A.垃圾桶的重量；B.地面的材质；C.垃圾桶的宽度)；
(3)设计过程中，下列做法不正确的是________(A.在发现该问题之后直接进行设计分析；B.尽量选用标准件；C.用软件进行装置的运动仿真，验证能否实现功能)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，垃圾桶可用简单线条表示，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)A　(2)B　(3)A　(4)(5)如图所示
6.如图所示为某产品生产线的合格品盖章系统中的机械部分，它的任务主要为：当前端检测系统检测到产品为合格产品时，电机就会转动，带动杆件运动，实现盖章块在产品上印上合格标识。但原装置中的传动杆件年久失修，现需在原结构上重新设计传动机构，具体情况如下(如图a，图b所示)：原装置只剩下支撑板以及支撑板中的用于固定杆件的销轴A(要求利用)，导轨D和盖章E(盖章以滑块代替，要求利用)，传动所需的电机可以安装在支撑板上的任意位置。
要求如下：
①电机单向转动能够实现滑块上下运动，完成盖章；
②各连接件连接可靠；
③连接件具有一定的强度和稳定性；
④材料为3 mm厚度的钢板，可自选辅件。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)从设计角度分析，下列不属于设计的限制因素为________(A.原有销轴的直径；B.电机轴的直径；C.导轨的直径；D.滑块中轴的直径)；
(2)画出连接件的设计草图，必要时用文字说明；
(3)在设计草图上标注主要尺寸；
(4)在该检测系统的分析过程中，通过抽象概括建立传送带速度、传动杆件尺寸及电机性能等相互关系，使盖章在正确的区域进行标识，这属于________(A.框图模型；B.数学模型)；
(5)在设计和制作完成后需对连接件进行试验，其中不合理的是________。
A.发出合格产品的触发信号，观察电机是否正常转动
B.观察滑块能否上下运动，并在产品上印上标识
C.施加一定的力，观察电机及构件是否连接可靠
答案　(1)C　(2)(3)如图所示
(4)B　(5)A
7.如图所示是烧烤店内的手动烧烤架，烧烤架手柄(去除木柄后)轴直径15 mm，手柄至中心轴间距150 mm，中心轴离地高度约为1200 mm。在烤制食物时需要不断的摇动手柄翻动食物防止焦糊。小明想将该装置改为自动翻转，请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
①采用减速电机带动该烧烤架；
②电机靠近火源容易引发事故，所以电机安装位置应在烧烤架中心轴线以下至少200 mm处；
③不得对烧烤架主体作改动(木手柄去除)；
④材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计该装置机械部分的方案时的限制因素是________(A.烧烤架的木制手柄；B.烧烤网的形状；C.支架间的距离；D.烧烤时的高温)；
(2)小明构思好设计方案后，在Solidworks中建立装置的机械仿真模型，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________(A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.强化试验法)；
(3)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；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)根据设计的一般过程，在设计完毕自动烧烤装置机械部分后，接下来的工作是________(A.设计分析；B.制作模型或原型；C.优化设计方案)。
答案　(1)D　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)B
8.小明通过问卷调查方式获知校话剧社有改进话筒架的需求：通过电机转动实现话筒随着表演者的移动而自动跟随。如图a所示为报告厅上所用的话筒架，由支撑架、支撑杆(直径为30 mm)和底座组成，支撑架的放大图如图b所示，支撑架与支撑杆铰连接，小明已经完成电路部分的设计，通过红外传感器获得演唱者的移动信号，传递给控制器控制电机转动，从而实现话筒左右转动，但与电机连接的机械传动结构还未完成。请你帮助小明设计连接支撑架与支撑杆的机械结构，具体设计要求如下：
A.电机安装在支撑杆上，机械结构与支撑架连接牢固，不能破坏支撑杆和支撑架的结构；
B.采用减速电机驱动，通过电机正反转带动话筒左右转动角度范围－45°～＋45°；
C.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
D.其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在A.观察日常生活；B.收集与分析信息；C.技术研究与技术试验中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；
(2)关于电路设计部分，控制器根据红外传感器获得演唱者的移动信号控制电机转动，从而实现话筒左右转动，该控制手段的方式是________(在A.人工控制；B.自动控制中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明设计制作完后进行调试，发现话筒架在使用过程不够稳定，下列提高结构稳定性合理的措施是________(在A.降低支撑杆的高度；B.在支撑杆和底座间安装一个三角板；C.增大底座的重量中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，必要时可用文字说明);
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
答案　(1)B　(2)B　(3)C　(4)(5)如图所示
9.小明发现学校大门经常由于各种活动挂上横幅，妨碍大门的开闭(如图a所示)。开 门时，需要先取下横幅，再手动开门，关门后重新把横幅挂上。于是他想设计一个能自动升降横幅并同时能将大门打开或关闭的装置。已知大门为双开门，门轴头部为20 mm × 20 mm方头(如图b所示)，下方门轴为圆柱形，可转动；横幅套筒为金属材料，截面 直径如图d所示。(门的开合和横幅上升相互独立，互不干扰)。
请帮助小明设计该装置的机械部分。设计要求如下：
①能带动大门的转动，实现大门的开闭；
②能带动横幅上升或下降180 mm；
③采用小型减速电机(如图c所示)，通过电机正反转同时实现门的开闭和横幅的升降；
④具有一定强度和稳定性；
⑤其他材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(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)设计该装置时，下列因素中不属于限制因素的是________(在A.通用技术实践室提供的设备；B.大门的高度；C.横幅套筒的直径；D.小明的设计与加工能力中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出传动机构的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明在传动机构安装完成后准备进行测试，其中不合理的是________。
A.启动电机，观察开门关门是否顺畅
B.启动电机，观察横幅升降是否正常
C.用力拉拽横幅，观察是否会从套筒上脱落
答案　(1)B　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)C
10.小明家安装了一个简易家庭影院，投影仪放在桌面上角度调整不方便。为此，小明想设计一个放在桌上的装置，可以调整投影仪角度。投影仪底面有一个M10的螺纹孔。请你帮助小明设计该装置。要求如下：
A.投影仪的左右角度范围－30°～＋30°；
B.投影仪的俯仰角度范围－30°～＋30°；
C.投影仪能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.装置结构简单，稳定可靠；
F.材料自选。
请你完成以下任务：
(1)构思方案时可以不考虑的因素是________(A.投影仪的投影清晰度；B.与投影仪的连接方式；C.投影仪的重量)；
(2)下列不属于小明在制订设计方案环节完成的任务是________(A.将构思过程中产生的想法用草图呈现；B.询问家人是否需要这个能调整角度的装置；C.在网络上搜索能实现角度可调的结构)；
(3)画出该装置的设计草图(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)装置制作完成后，小明准备进行以下技术试验，其中不合理的是________(A.启动电机，观察投影仪的角度能否调节；B.测试装置是否牢固；C.在投影仪上放置适当质量的重物，观察该装置是否变形)。
答案　(1)A　(2)B　(3)(4)如图所示
(5)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 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　电机类设计
【知识梳理】
电机常考题型有以下11类：
类型1：曲柄类
类型2：三连杆类
类型3：齿轮、齿条类
类型4：螺杆类
类型5：蜗轮、蜗杆类
类型6：锥形轮类
类型7：凸轮类
类型8：棘轮、棘爪类
类型9：槽轮类
类型10：部分齿轮类
类型11：皮带轮类
【典例突破】
【典例1】 (1· 带2· 结构)(2023·6月浙江选考)小明从新闻中看到台风刮倒广告牌，造成了巨大损失，于是设计了一种如图所示的分离式广告牌。两片广告牌分别固定在转轴上，转轴通过支座安装在框架内。请帮助小明设计一种驱动两片广告牌同步转动的装置，能在台风来临前将两片广告牌转至水平位置来减小风阻，防止被刮倒，装置设计要求如下：
(a)两片广告牌能同步到θ—0°或θ—90°并保持；
(b)在转动过程中，装置平稳可靠；
(c)装置主体安装在框架上，框架外侧转轴伸出部分可安装零件；
(d)采用一个电机驱动。
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；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)选择框架的材料，需要考虑的材料性能主要有(多选)________。
A.耐磨性 B.刚度 C.强度
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式1】 擦拭如图所示的黑板时，发现擦拭时间长且近距离接触粉尘，影响健康。于是想设计一种自动擦拭黑板的装置，小明已经设计好了如图所示的部分装置，在黑板的上方安装了滑轨。黑板的擦拭条A、B已经安装到滑轨上，沿着滑轨左、右移动时可以起到擦黑板的效果。请你帮助小明设计完成该装置，设计要求如下：
①擦拭条A、B从最左侧和最右侧开始反向运动，到最中间后，各自回到起始位置，完成一次擦拭；
②只准使用1个减速电机驱动，利用电机正、反转或者一个方向转动实现；
③装置与擦拭条A、B上的安装孔连接；
④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)设计该装置时，下列因素中可以不考虑的是________(在A.安装方式；B.黑板的长度3000 mm；C.黑板的高度1000 mm中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)根据设计的一般过程，明确设计要求后，接下来小明要做的是________(在A.设计分析；B.收集信息；C.方案构思中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明(电机可用方块表示)；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【典例2】 (齿轮齿条)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________(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________(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________(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)。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式2】 (2023·4月嘉兴二模)小明回家看到稻田里有很多麻雀在吃稻谷(如图a)，准备设计一个电动稻草人装置驱赶麻雀。于是自己动手制作了稻草人(如图b)，购买了一款双轴直流减速电机(如图c)。电机由太阳能电池供电，两根转轴同步转动。装置设计要求如下：
A.用1个如图c所示的电机驱动稻草人旋转，同时又能使稻草人在2米长的轨道上作往复直线移动；
B.自动控制电路控制电机的正反转，从而实现稻草人的往复移动；
C.装置能稳定放置在稻田中，且不影响水稻的生长；
D.装置所需的其它材料和零配件自选。
请你设计该装置的机械部分，完成以下任务：
(1)请根据设计要求构思多个方案，画出其中最优方案的设计草图(电机可用方表示)，并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.摇动装置，观察装置安装在稻田中是否稳固
B.将自动控制电路安装到装置上，并把电机的引线接入电路中
C.启动电机，观察稻草人转动时装置是否平衡
D.启动电机，观察稻草人转动时作往复直线移动是否灵活可靠
E.启动电机，用手捧住稻草人，观察传动机构能否继续运转
F.撰写试验报告
【典例3】 (螺杆)(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 kg
E.撰写试验报告
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【变式3】 (2023·5月临新两地)小明在乘坐无障碍公交车时发现司机或者乘客需要手动将斜坡板下翻，非常不方便(如图a所示)。小明根据此情境准备设计一个斜坡板自动控制模型，利用电机驱动，实现斜坡板自动伸展和收回，小明制作了如图b所示的模型。请在小明制作的模型基础上设计该电机传动装置。已知斜坡板的尺寸为800 mm×800 mm×10 mm。装置设计要求如下：
(a)使用斜坡板时能自动展开，不用时可自动收回至收纳处；
(b)展开斜坡板后能旋转至一端与地面接触；
(c)斜坡板展开使用时，装置牢固可靠；
(d)斜坡板为木板，允许适当加工；
(e)使用减速电机驱动，其它材料可自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示)，必要时可用文字说明；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)小明发现问题的途径是________；
A.观察日常生活
B.收集和分析信息
C.技术研究和技术试验
(4)小明设计制作好该装置，装配后进行试验，以下试验方法中不合理的是________。
A.测试观察装置能否正常带动斜坡板展开
B.斜坡板展开后，用脚踩踏测试斜坡板的承载能力
C.斜坡板展开后，测试能否自动收回到收纳处
【典例4】 (X· 型结构)小明观察到小区车位上安装的手动地锁主要有两种款式(如图所示)。车辆进出车位时人需要下车，把车位锁的撑杆放下或撑起，很不方便。于是准备重新设计一款遥控电动地锁，用遥控器发出开关信号，控制直流电机驱动地锁的传动装置开闭地锁。请你帮助小马设计该遥控电动地锁的机械结构，设计要求如下：
①地锁安装在车位的地面上，能防雨，有一定的强度；
②选用可充电电池供电，通过电机的正反转实现地锁的打开和关闭；
③地锁上升(上锁)后的高度大于400 mm，地锁下降(开锁)后的高度小于120 mm；
④所需材料和配件自选。
请完成以下任务：
(1)小明通过观察日常生活发现了原手动地锁的问题，提出了设计遥控电动地锁的设想，主要是为了________(在A.提高地锁的强度；B.提高车辆的安全性；C.改善人机关系中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在设计分析时，小明不需要考虑的是________(在A.电池的选用；B.传动装置的自锁性能；C.所需标准件加工工艺中选择合适的选项，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)要将地锁固定在车位的混凝土地面上，合适的紧固件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式4】 如图所示为工地上渣土车正在装载的情景。装满渣土后，工人手动盖上篷布，避免运输途中的扬尘污染环境，卸载渣土前，工人手动掀起篷布。小明觉得人工操作篷布效率低且辛苦，他打算设计一个自动控制的防扬尘装置。车箱主体尺寸为560 cm×235 cm×150 cm，车厢外沿各处钢板均厚2.5 cm。设计要求如下：
①装置能自动将车厢敞开和覆盖；
②敞开后要形成尽可能大的敞口便于挖掘机装载渣土，覆盖后要尽量不露渣土；
③敞开和覆盖状态下，装置均有较好的强度和稳定性；
④采用电机或液压杆驱动，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)设计要求②主要是从________(A.物；B.人；C.环境)的角度考虑的；
(2)构思该装置机械部分的方案时，可以不考虑的因素是________(A.渣土的成分；B.车厢的尺寸；C.装料的位置)；
(3)画出该装置机械部分的设计草图，必要时用文字说明；(对称机构可以只画出一侧，重复结构可以只画一个单元，电机用方框表示)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明制订好设计方案后，在通用技术活动室制作等比例的模型，按照实际工作的状态，让模型反复运行，观察能否满足设计要求。该试验方法属于________(A.虚拟试验法；B.模拟试验法；C.强化试验法)。
【典例5】 (连杆类)小明在观看《猫和老鼠》动画时，看到动画中有一个整点报时的布谷鸟挂钟，整点时，会有小鸟模型从挂钟内反复“跃”出。他想利用小型减速电机制作一个类似的装置，现已完成了木质鸟巢(如图a)、小鸟模型及其支撑底座(如图b)的制作，底座钻有两个6的通孔，请你帮助小明完成电机与小鸟模型间的机械结构设计，设计要求如下：
A.整点时，小鸟模型能从鸟巢内部经门洞在水平方向上来回伸缩，且伸缩范围0 mm～50 mm；
B.通过小型减速电机的连续转动驱动小鸟来回移动，电机固定在鸟巢内部；
C.结构具有一定的强度；
D.材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计该机械结构时，下列尺寸可以不考虑的是________(在A.小鸟模型底座长度50 mm；B.门洞高度80 mm；C.鸟巢底部宽度150 mm；D.底座安装孔大小6中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)画出机械部分的设计草图(电机可用方块代表)，必要时可用文字说明；
(3)在设计草图上标注主要尺寸；
(4)小明在电子电路部分装有一个定时器，当时间处于整点时，定时器发出信号到控制电路，控制电机转动使小鸟往复运动，同时伴有报时铃声响起，该报时控制系统的控制方式为________(在A.开环控制；B.闭环控制；C.人工控制；D.自动控制中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
(5)小明准备在装置的机械部分和电路部分制作完成并安装后进行下列试验，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“________”处)。
A.将时间设定至整点，观察小鸟能否正常伸缩
B.用适当的力按压机械装置，观察装置是否明显变形
C.用适当的力按压鸟巢，观察鸟巢是否明显变形
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【变式5】 暑假期间，小明看到爷爷双手端起竹筛(如图a上)并左右摇动来筛选农作物，觉得非常辛苦，就利用所学知识设计了一个如图b所示的自动筛选装置。竹筛固定在金属圈中，利用电机(图a下)带动直径10 mm的限位轴1左右平动，进而实现筛选功能，电机转轴与限位轴1的轴心等高。请你帮助小明设计电机转轴与限位轴1之间的连接装置，具体要求如下：
A.连接装置与限位轴1连接牢固，但不能对限位轴1加工；
B.限位轴1能往复运动，且离电机转轴距离为70 mm～130 mm；
C.结构简单，与电机连接牢固；
D.主材为2 mm厚的钢板，辅料自选。
请完成以下任务：
(1)根据设计的一般过程，下列不属于小明在制订设计方案环节完成的任务是________(在A.将构思过程中产生的想法用草图呈现；B.询问家人是否需要自动筛选装置；C.依据一定原则对多个方案进行筛选中选择合适的选项，将字母填入“________”处)；
(2)在设计该连接装置时，会受到各种因素的限制，以下不属于限制因素的是________(在A.小明的知识储备；B.小明设计时提出的设计要求；C.金属圈的厚度中选择合适的选项，将字母填入“________”处)；
(3)画出连接装置的设计草图，必要时可用文字说明；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(4)在设计草图上标注连接装置的主要尺寸；
(5)小明构思好设计方案后，按1∶10制作了缩小模型，测试电机不同转速时限位轴1能否往复运动，并记录底座的振动情况，用计算机处理相关数据。小明采用的试验方法属于________(在A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.强化试验法中选择合适的选项，将字母填入“________”处)。
【典例6】 (蜗轮蜗杆类)住房的楼层高度一般为2.8 m，小明发现安装灯具的师傅在装吊灯时，需要几人合力将吊灯通过梯子送至天花板并托举着才能完成安装，如此安装需要多名操作人员，且灯具容易损坏。于是他想利用通用技术知识设计吊灯安装辅助装置，将吊灯放至支架上通过遥控器操控支架上升至天花板，仅需一人即可完成吊灯的安装。小明已经初步完成吊灯放置架(如图a所示)、支撑部分及电机固定部分(如图b所示)的设计。
请你帮助小明设计该装置的机械传动部分，设计要求如下：
①支架能上下伸缩，实现将吊灯送至天花板；
②支架处于最低位置时，支架顶端高度应在人体肘高位置，使放置吊灯操作方便(成年人肘高约为1100 mm)；
③采用图c所示小型减速电机驱动，电机安装在图b平台上，通过电机的正反转实现支架的上升下降；
④支架上升时在任意位置能可靠停住；
⑤结构稳固可靠；
⑥材料自选。
请完成以下任务：
(1)使用该装置安装吊灯，仅需在遥控器上按键即可将吊灯送至天花板，无需多人将吊灯托举着进行安装，体现了技术具有________(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)该吊灯安装辅助装置不仅可以辅助安装吊灯，还可以辅助安装中央空调、投影仪等多种设备，主要考虑了________的因素(在A.人；B.物；C.环境中选择合适的选项，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；
(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸；
(5)小明准备在机械装置安装后进行以下技术试验，其中不合理的是________(在A.发出上升下降指令，观察装置能否顺利上升和下降；B.在吊灯上升过程中，发出停止指令，观察装置是否够能可靠停住；C.多次拆装支架的机械传动部分，观察机械传动部分拆装是否方便；D.在支架上端放置10 kg重物，发出上升指令，观察装置是否稳固可靠中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【典例7】 (高度＋角度) (2022·6月浙江选考)小明家的电视机摆放在电视柜上(如图所示)，高度位置不能调整。为了满足不同姿势看电视的需要，准备移除电视柜，在墙上安装一个装置，电视机通过背面的螺纹孔安装在装置上，装置可带动电视机升降和俯仰。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.电视机的升降范围0 mm～600 mm；
B.电视机的俯仰角度范围－20°～＋20°；
C.电视机能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)设计装置时，可以不考虑的是________(A.电视机的重量；B.电视机的厚度；C.墙体材料)；
(2)设计装置时，在考虑装置可靠性的同时兼顾外观、成本等，体现了系统分析的________(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________(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，验证能否升降和俯仰)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，电视机可用简单线条表示，必要时可用文字说明)；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式6】 如图所示是小明的绘画桌，可手动调节角度，高度不可调整。为了满足不同姿势绘画的需要，准备改造支架与桌面之间的连接装置，使连接装置可调节桌面高度和倾斜角度。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.桌面升降范围0 mm～200 mm；
B.桌面倾角调节范围0°～80°；
C.桌面能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计装置时，可以不考虑的因素是________(A.制作该装置的材料和加工工艺；B.桌面的重量；C.支架的高度)；
(2)设计装置时，先考虑装置整体功能的实现方式，再具体考虑其构件的尺寸和强度，体现了系统分析的________(A.科学性原则；B.整体性原则；C.综合性原则)；
(3)画出装置机械部分的设计草图，必要时可用文字说明；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸；
(5)小明构思好设计方案后，制作缩小比例的模型，来验证构思方案是否可调节高度和调节倾斜角度。小明采用的方法属于________(A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.优选试验法)。
【典例8】 (角度＋角度)如图所示是小郑家的太阳能热水器帆板安装示意图，太阳能帆板固定在支架上，没有办法实现跟随太阳运动，导致转换效率偏低。小郑想设计一个装置，能实现太阳能帆板跟随太阳运动，并且能保证和太阳光线垂直。设计要求如下：
(1)能跟随太阳转动并保持和太阳光线垂直，转动角度0°～90°；
(2)具有一定的稳定性和强度，帆板和转动装置可靠连接；
(3)采用电机驱动，电机轴的直径为1 cm；
(4)材料自选。
请根据描述和设计要求，完成以下任务：
(1)小郑发现问题的途径是________(A.收集与分析信息；B.观察日常生活；C.技术试验)；
(2)小郑提出“能跟随太阳转动并保持和太阳光线垂直，转动角度0°～90°”主要是从______的角度考虑的(A.物；B.人；C.环境)；
(3)小郑构思好设计方案后，想要研究装置的各种性能以及人机关系，同时也分析、检查尺寸干涉情况，构件之间的配合等能否满足要求。小明应制作________(A.草模；B.结构模型；C.功能模型；D.概念模型)；
(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。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式7】 小明同学发现当马路口的红绿灯坏了，交警通常用临时红绿灯替代。这种红绿灯的供电一般采用太阳能充电模式，而且太阳能电池板的角度都是固定的。小明打算带领他的团队，通过所学知识把它改为智能光控(追日一太阳能电池板与阳光尽量垂直)装置，以达到最大化地利用太阳能给太阳能电池充电。请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
(a)太阳能电池板可实现0°～90°范围竖直调节，且可以在任意位置停留；
(b)太阳能电池板可实现0°～90°范围水平旋转，且可以在任意位置停留；
(c)采用减速电机驱动(数量不限)；
(d)主材料3 mm厚钢板，辅助材料自选。
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(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完成后进行以下技术试验，其中不合理的是(多选)________。
A.在支柱上施加一定的作用力，观察临时红绿灯是否会移动
B.太阳能电池板转到任意位置，观察太阳能电池板是否牢固可靠
C.装置安装好后，在太阳能电池板边缘施加一定的力，观察太阳能电池板是否侧翻
【典例9】 (高度＋高度(长度))小明入住高层酒店时，偶然发现工人正在擦拭外窗玻璃(如图a所示)。小明觉得非常不安全，于是准备设计一个自动擦拭高层外窗玻璃的机械结构。已知外窗面(含外窗玻璃、窗台)的结构及尺寸如图b所示，擦拭部件结构如图c所示，其设计要求如下：
A.结构可稳固安装在窗台上，且拆装方便；
B.结构能带动擦拭部件上下移动；
C.结构能带动擦拭部件左右移动；
D.采用减速电机驱动，且数量不限；
E.能擦拭到整个外窗玻璃且效果良好；
F.辅助材料自选。
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(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)小明想通过试验验证方案是否可行，以下做法中不合理的是(单选)________。
A.制作传动结构模型，观察能否实现其功能
B.结构制作完成后，反复拆装，观察其是否方便
C.将装备安装在窗台上，检测窗户的抗冲击能力
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【变式8】 如图a所示是小明家客厅茶几，小明在使用无线充电功能时，发现充电区域位置固定，使用不方便。小明准备重新设计无线充电功能。其中台板下方有300 mm深的空间。请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
a.手机放在台板上的位置被识别后，装置能将装在台板下方的图b所示无线充电模块自动移动到手机下方，无线充电模块高50 mm；
b.在移动过程中装置运动平稳可靠；
c.无线充电模块能移动到800 mm×500 mm的区域的任意位置；
d.装置安装在茶几的木质侧板的内侧；
e.电机驱动，电机数量不限。
请完成以下任务：
(1)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(装置安装涉及到的茶几侧板用线条表示，电机可用方框表示)；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)设计过程中，不合理的做法是(多选)________。
A.明确设计要求后，先设计分析，再收集信息
B.尽量选用标准件
C.绘制完成结构草图后，开始加工制作
D.用软件进行装置的运行仿真，验证能否移动无线充电装置到800 mm×500 mm的区域的任意位置
(1)传动结构设计草图题的训练重心需放在设计思维上。多想多总结，积累典型运动的模型，想明白运动的原理。
(2)提高读题能力。审题的过程中快速提取出关键性字词，加连接什么、实现功能、主要材料、尺寸要求等。
(3)加强对设计题设计要求的分析。传动结构不仅强调功能的实现，同时也注重连接结构的设计。
(4)了解电机、齿轮、螺杆等机械结构，加深对传动结构的认识。
(5)合理使用设计画图小技巧。如：根据不同的功能分成不同的局部图，再表明它们的连接方式，也可以体现设计意图；使用文字说明“零件名＋实现什么功能”，必要时增加放大图，展示功能及连接细节。　　　　
1.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 mm；
B.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________(A.印章的材料；B.印章大小40；C.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________(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________(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。
2.如图1所示是某学校的太阳能路灯，高度位置不能调整，不方便维修人员进行路灯的维护，太阳能板不能自动调节对光角度。图2为太阳能板的结构示意图，请你改进该装置，具体要求如下：
①支架可在立柱上实现升降，范围0 m～1.5 m；
②可调整太阳能板的对光角度，调节范围20°～60°；
③保留太阳能路灯的支架；
④采用减速电机驱动(数量不限)；
⑤整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
⑥其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)设计装置时，可以不考虑的是________(A.立柱与地面的连接方式；B.太阳能板的转动角度；C.安装孔的尺寸)；
(2)下列不属于设计者在制订设计方案环节完成的任务是________(A.将构思过程中产生的想法用草图呈现；B.询问维修人员是否需要这个能调整角度的装置；C.在网络上搜索能实现高度可调的传动结构)；
(3)画出该装置的设计草图(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)装置制作完成后，小明准备进行以下技术试验，其中不合理的是________(A.启动电机，观察太阳能板的角度能否调节；B.启动电机，观察支架的高度能否调节；C.在立柱上施加横向压力，观察立柱是否稳定)。
3.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：
①装置安装在岩壁上，距离地面的升降范围为(－1000 mm，0 mm);
②网架升到地面位置时，可自动往内侧翻转90°；
③装置牢固可靠，结构简单；
④装置采用电机驱动(数量不限);
⑤材料可自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________( 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________(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________(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。
4.大扫除的时候，小明发现黑板和窗户玻璃的高处、天花板、吊扇风叶等卫生死角特别难清理。主要原因是够不到，需要站在凳子或课桌上，打扫时存在安全隐患。请完成下列任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在 A.观察日常生活；B.收集与分析信息；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)小明明确问题时，觉得可以设计如图a所示的夹具来解决：用夹具夹住黑板擦来清理黑板的高处；用夹具夹住抹布来清理窗户的高处以及吊扇风叶；用夹具夹住扫把来清理天花板。以下因素小明不需要考虑的是________；
A.最大夹持重量
B.夹片最大张开尺寸W
C.夹片在竖直平面可转动角度L
D.手持杆长度H
(3)小明决定利用原先如图b所示的电机部分及夹片，设计成电动夹具。请你帮助小明设计电机与夹片之间的传动部分，设计要求如下：
①通过传动结构连接夹片与电机；
②通过电机正反转能实现夹头的开合运动；
③结构简单，与电机连接牢固；
④主材料为2 mm厚的钢板，辅料自选。
请你帮助小明画出设计草图(抄画图a不得分)，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)制作完成后，小明对该传动装置进行技术试验，其中不合理的是________。
A.启动电机，观察夹具的夹片是否能正常开合
B.启动电机，测试夹具能否夹紧黑板擦、抹布等
C.启动电机，测试夹具最大夹持尺寸
D.拨动开关，测试电机是否能够实现正转与反转
5.小明看到父母在家里用如图所示的显示屏办公时，显示屏的横竖方向调节操作非常烦琐。为了解决这个问题，将支撑架从显示屏拆除，在桌面上放置一个装置，显示屏通过背面的螺纹孔安装到装置上，装置可带动显示屏运动。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.显示屏可以旋转90°并保持在调节后的位置；
B.显示屏可以升降400 mm并保持在调节后的位置；
C.采用减速电机驱动(数量不限);
D.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
E.其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，显示屏可用简单线条表示，必要时可用文字说明);
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)将显示屏安装到设计好的装置上，需要的连接件和安装工具分别是________和________；
(4)将设计好的装置安装完成后进行试验，其中不合理的是(单选)________。
A.在显示器上施加一定的力，观察其与装置连接是否牢固
B.旋转显示屏，观察是否可旋转90°并保持在调节后的位置
C.升降显示屏，观察是否可升降400 mm并保持在调节后的位置
D.将显示屏降到最低点，测试稳定性
：课后完成《专题分层精练》　专题18(共148张PPT)
第二部分　技术与设计2
专题18 设计题专题（电机类）
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
01
随堂达标检测
02
课时分层演练
03
考点　电机类设计
1
电机常考题型有以下11类：
类型1：曲柄类
类型2：三连杆类
类型3：齿轮、齿条类
类型4：螺杆类
类型5：蜗轮、蜗杆类
类型6：锥形轮类
类型7：凸轮类
类型8：棘轮、棘爪类
类型9：槽轮类
类型10：部分齿轮类
类型11：皮带轮类
(a)两片广告牌能同步到θ—0°或θ—90°并保持；
(b)在转动过程中，装置平稳可靠；
(c)装置主体安装在框架上，框架外侧转轴伸出部分可安装零件；
(d)采用一个电机驱动。
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；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)选择框架的材料，需要考虑的材料性能主要有(多选)________。
A.耐磨性 B.刚度 C.强度
答案　(1)(2)如图所示　(3)BC
【变式1】 擦拭如图所示的黑板时，发现擦拭时间长且近距离接触粉尘，影响健康。于是想设计一种自动擦拭黑板的装置，小明已经设计好了如图所示的部分装置，在黑板的上方安装了滑轨。黑板的擦拭条A、B已经安装到滑轨上，沿着滑轨左、右移动时可以起到擦黑板的效果。请你帮助小明设计完成该装置，设计要求如下：
①擦拭条A、B从最左侧和最右侧开始反向运动，到最中间后，各自回到起始位置，完成一次擦拭；
②只准使用1个减速电机驱动，利用电机正、反转或者一个方向转动实现；
③装置与擦拭条A、B上的安装孔连接；
④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)；
答案　(1)B　(2)C　(3)B　(4)(5)如图所示
(3)根据设计的一般过程，明确设计要求后，接下来小明要做的是________(在A.设计分析；B.收集信息；C.方案构思中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出设计草图，必要时可用文字说明(电机可用方块表示)；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
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________(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________(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)(4)如图所示　(5)A
【变式2】 (2023·4月嘉兴二模)小明回家看到稻田里有很多麻雀在吃稻谷(如图a)，准备设计一个电动稻草人装置驱赶麻雀。于是自己动手制作了稻草人(如图b)，购买了一款双轴直流减速电机(如图c)。电机由太阳能电池供电，两根转轴同步转动。装置设计要求如下：
A.用1个如图c所示的电机驱动稻草人旋转，同时又能使稻草人在2米长的轨道上作往复直线移动；
B.自动控制电路控制电机的正反转，从而实现稻草人的往复移动；
C.装置能稳定放置在稻田中，且不影响水稻的生长；
D.装置所需的其它材料和零配件自选。
请你设计该装置的机械部分，完成以下任务：
(1)请根据设计要求构思多个方案，画出其中最优方案的设计草图(电机可用方表示)，并简要说明方案的工作过程；
(2)在草图上标注主要尺寸；
A.摇动装置，观察装置安装在稻田中是否稳固
B.将自动控制电路安装到装置上，并把电机的引线接入电路中
C.启动电机，观察稻草人转动时装置是否平衡
D.启动电机，观察稻草人转动时作往复直线移动是否灵活可靠
E.启动电机，用手捧住稻草人，观察传动机构能否继续运转
F.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示　(3)E
(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；
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 kg
E.撰写试验报告
答案　 (1)(2)如图所示
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
【变式3】 (2023·5月临新两地)小明在乘坐无障碍公交车时发现司机或者乘客需要手动将斜坡板下翻，非常不方便(如图a所示)。小明根据此情境准备设计一个斜坡板自动控制模型，利用电机驱动，实现斜坡板自动伸展和收回，小明制作了如图b所示的模型。请在小明制作的模型基础上设计该电机传动装置。已知斜坡板的尺寸为800 mm×800 mm×10 mm。装置设计要求如下：
(a)使用斜坡板时能自动展开，不用时可自动收回至收纳处；
(b)展开斜坡板后能旋转至一端与地面接触；
(c)斜坡板展开使用时，装置牢固可靠；
(d)斜坡板为木板，允许适当加工；
(e)使用减速电机驱动，其它材料可自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示)，必要时可用文字说明；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)小明发现问题的途径是________；
A.观察日常生活
B.收集和分析信息
C.技术研究和技术试验
答案　(1)(2)如图所示
(3)A　(4)B
①地锁安装在车位的地面上，能防雨，有一定的强度；
②选用可充电电池供电，通过电机的正反转实现地锁的打开和关闭；
③地锁上升(上锁)后的高度大于400 mm，地锁下降(开锁)后的高度小于120 mm；
④所需材料和配件自选。
请完成以下任务：
(1)小明通过观察日常生活发现了原手动地锁的问题，提出了设计遥控电动地锁的设想，主要是为了________(在A.提高地锁的强度；B.提高车辆的安全性；C.改善人机关系中选择合适的选项，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)C　(3)(4)如下图　(5)A
(5)要将地锁固定在车位的混凝土地面上，合适的紧固件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
【变式4】 如图所示为工地上渣土车正在装载的情景。装满渣土后，工人手动盖上篷布，避免运输途中的扬尘污染环境，卸载渣土前，工人手动掀起篷布。小明觉得人工操作篷布效率低且辛苦，他打算设计一个自动控制的防扬尘装置。车箱主体尺寸为560 cm×235 cm×150 cm，车厢外沿各处钢板均厚2.5 cm。设计要求如下：
①装置能自动将车厢敞开和覆盖；
②敞开后要形成尽可能大的敞口便于挖掘机装载渣土，
覆盖后要尽量不露渣土；
③敞开和覆盖状态下，装置均有较好的强度和稳定性；
④采用电机或液压杆驱动，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)设计要求②主要是从________(A.物；B.人；C.环境)的角度考虑的；
(3)画出该装置机械部分的设计草图，必要时用文字说明；(对称机构可以只画出一侧，重复结构可以只画一个单元，电机用方框表示)
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)小明制订好设计方案后，在通用技术活动室制作等比例的模型，按照实际工作的状态，让模型反复运行，观察能否满足设计要求。该试验方法属于________(A.虚拟试验法；B.模拟试验法；C.强化试验法)。
答案　(1)C　(2)A　(3)(4)如图所示　(5)B
A.整点时，小鸟模型能从鸟巢内部经门洞在水平方向上来回伸缩，且伸缩范围0 mm～50 mm；
B.通过小型减速电机的连续转动驱动小鸟来回移动，电机固定在鸟巢内部；
C.结构具有一定的强度；
D.材料自选。
请完成以下任务：
(2)画出机械部分的设计草图(电机可用方块代表)，必要时可用文字说明；
(3)在设计草图上标注主要尺寸；
(4)小明在电子电路部分装有一个定时器，当时间处于整点时，定时器发出信号到控制电路，控制电机转动使小鸟往复运动，同时伴有报时铃声响起，该报时控制系统的控制方式为________(在A.开环控制；B.闭环控制；C.人工控制；D.自动控制中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
答案　(1)C　(2)(3)如下图　(4)A　(5)C
A.将时间设定至整点，观察小鸟能否正常伸缩
B.用适当的力按压机械装置，观察装置是否明显变形
C.用适当的力按压鸟巢，观察鸟巢是否明显变形
【变式5】 暑假期间，小明看到爷爷双手端起竹筛(如图a上)并左右摇动来筛选农作物，觉得非常辛苦，就利用所学知识设计了一个如图b所示的自动筛选装置。竹筛固定在金属圈中，利用电机(图a下)带动直径10 mm的限位轴1左右平动，进而实现筛选功能，电机转轴与限位轴1的轴心等高。请你帮助小明设计电机转轴与限位轴1之间的连接装置，具体要求如下：
A.连接装置与限位轴1连接牢固，但不能对限位轴1加工；
B.限位轴1能往复运动，且离电机转轴距离为70 mm～130 mm；
C.结构简单，与电机连接牢固；
D.主材为2 mm厚的钢板，辅料自选。
请完成以下任务：
(3)画出连接装置的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注连接装置的主要尺寸；
(5)小明构思好设计方案后，按1∶10制作了缩小模型，测试电机不同转速时限位轴1能否往复运动，并记录底座的振动情况，用计算机处理相关数据。小明采用的试验方法属于________(在A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.强化试验法中选择合适的选项，将字母填入“________”处)。
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如下图　(5)A
请你帮助小明设计该装置的机械传动部分，设计要求如下：
①支架能上下伸缩，实现将吊灯送至天花板；
②支架处于最低位置时，支架顶端高度应在人体肘高位置，使放置吊灯操作方便(成年人肘高约为1100 mm)；
③采用图c所示小型减速电机驱动，电机安装在图b平台上，通过电机的正反转实现支架的上升下降；
④支架上升时在任意位置能可靠停住；
⑤结构稳固可靠；
⑥材料自选。
请完成以下任务：
(1)使用该装置安装吊灯，仅需在遥控器上按键即可将吊灯送至天花板，无需多人将吊灯托举着进行安装，体现了技术具有________(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)该吊灯安装辅助装置不仅可以辅助安装吊灯，还可以辅助安装中央空调、投影仪等多种设备，主要考虑了________的因素(在A.人；B.物；C.环境中选择合适的选项，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；
(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸；
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如图所示　(5)C
A.电视机的升降范围0 mm～600 mm；
B.电视机的俯仰角度范围－20°～＋20°；
C.电视机能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请你完成以下任务：
(2)设计装置时，在考虑装置可靠性的同时兼顾外观、成本等，体现了系统分析的________(A.科学性原则；B.整体性原则；C.综合性原则)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，电视机可用简单线条表示，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)C　(3)B　(4)(5)见下图
【变式6】 如图所示是小明的绘画桌，可手动调节角度，高度不可调整。为了满足不同姿势绘画的需要，准备改造支架与桌面之间的连接装置，使连接装置可调节桌面高度和倾斜角度。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.桌面升降范围0 mm～200 mm；
B.桌面倾角调节范围0°～80°；
C.桌面能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请完成以下任务：
(2)设计装置时，先考虑装置整体功能的实现方式，再具体考虑其构件的尺寸和强度，体现了系统分析的________(A.科学性原则；B.整体性原则；C.综合性原则)；
(3)画出装置机械部分的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸；
(5)小明构思好设计方案后，制作缩小比例的模型，来验证构思方案是否可调节高度和调节倾斜角度。小明采用的方法属于________(A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.优选试验法)。
答案　(1)C　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)A
(1)能跟随太阳转动并保持和太阳光线垂直，转动角度0°～90°；
(2)具有一定的稳定性和强度，帆板和转动装置可靠连接；
(3)采用电机驱动，电机轴的直径为1 cm；
(4)材料自选。
请根据描述和设计要求，完成以下任务：
(1)小郑发现问题的途径是________(A.收集与分析信息；B.观察日常生活；C.技术试验)；
(2)小郑提出“能跟随太阳转动并保持和太阳光线垂直，转动角度0°～90°”主要是从______的角度考虑的(A.物；B.人；C.环境)；
(3)小郑构思好设计方案后，想要研究装置的各种性能以及人机关系，同时也分析、检查尺寸干涉情况，构件之间的配合等能否满足要求。小明应制作________(A.草模；B.结构模型；C.功能模型；D.概念模型)；
(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)B　(2)C　(3)C　(4)(5)如图所示
【变式7】 小明同学发现当马路口的红绿灯坏了，交警通常用临时红绿灯替代。这种红绿灯的供电一般采用太阳能充电模式，而且太阳能电池板的角度都是固定的。小明打算带领他的团队，通过所学知识把它改为智能光控(追日一太阳能电池板与阳光尽量垂直)装置，以达到最大化地利用太阳能给太阳能电池充电。请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
(a)太阳能电池板可实现0°～90°范围竖直调节，且可以在任意位置停留；
(b)太阳能电池板可实现0°～90°范围水平旋转，且可以在任意位置停留；
(c)采用减速电机驱动(数量不限)；
(d)主材料3 mm厚钢板，辅助材料自选。
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(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；
A.在支柱上施加一定的作用力，观察临时红绿灯是否会移动
B.太阳能电池板转到任意位置，观察太阳能电池板是否牢固可靠
C.装置安装好后，在太阳能电池板边缘施加一定的力，观察太阳能电池板是否侧翻
答案　(1)(2)如图所示(方案工作过程略)　(3)AC
A.结构可稳固安装在窗台上，且拆装方便；
B.结构能带动擦拭部件上下移动；
C.结构能带动擦拭部件左右移动；
D.采用减速电机驱动，且数量不限；
E.能擦拭到整个外窗玻璃且效果良好；
F.辅助材料自选。
答案　(1)(2)如图所示
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(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；
A.制作传动结构模型，观察能否实现其功能
B.结构制作完成后，反复拆装，观察其是否方便
C.将装备安装在窗台上，检测窗户的抗冲击能力
设计的装置，并不要求测试窗户的抗冲击能力。
(3)C
【变式8】 如图a所示是小明家客厅茶几，小明在使用无线充电功能时，发现充电区域位置固定，使用不方便。小明准备重新设计无线充电功能。其中台板下方有300 mm深的空间。请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
a.手机放在台板上的位置被识别后，装置能将装在台板下方的图b所示无线充电模块自动移动到手机下方，无线充电模块高50 mm；
b.在移动过程中装置运动平稳可靠；
c.无线充电模块能移动到800 mm×500 mm的区域的任意位置；
d.装置安装在茶几的木质侧板的内侧；
e.电机驱动，电机数量不限。
请完成以下任务：
(1)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(装置安装涉及到的茶几侧板用线条表示，电机可用方框表示)；
(2)在草图上标注主要尺寸；
A.明确设计要求后，先设计分析，再收集信息
B.尽量选用标准件
C.绘制完成结构草图后，开始加工制作
D.用软件进行装置的运行仿真，验证能否移动无线充电装置到800 mm×500 mm的区域的任意位置
答案　(1)(2)如图所示　(3)AC
(1)传动结构设计草图题的训练重心需放在设计思维上。多想多总结，积累典型运动的模型，想明白运动的原理。
(2)提高读题能力。审题的过程中快速提取出关键性字词，加连接什么、实现功能、主要材料、尺寸要求等。　　　　
(3)加强对设计题设计要求的分析。传动结构不仅强调功能的实现，同时也注重连接结构的设计。
(4)了解电机、齿轮、螺杆等机械结构，加深对传动结构的认识。
(5)合理使用设计画图小技巧。如：根据不同的功能分成不同的局部图，再表明它们的连接方式，也可以体现设计意图；使用文字说明“零件名＋实现什么功能”，必要时增加放大图，展示功能及连接细节。
随堂达标检测
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1.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 mm；
B.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：
(2)为提高盖章后的清晰度，以下措施合理的是________(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________(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
2.如图1所示是某学校的太阳能路灯，高度位置不能调整，不方便维修人员进行路灯的维护，太阳能板不能自动调节对光角度。图2为太阳能板的结构示意图，请你改进该装置，具体要求如下：
①支架可在立柱上实现升降，范围0 m～1.5 m；
②可调整太阳能板的对光角度，调节范围20°～60°；
③保留太阳能路灯的支架；
④采用减速电机驱动(数量不限)；
⑤整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
⑥其余材料自选。
请你完成以下任务：
(3)画出该装置的设计草图(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；
答案　(1)A 　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)C
3.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：
①装置安装在岩壁上，距离地面的升降范围为
(－1000 mm，0 mm);
②网架升到地面位置时，可自动往内侧翻转90°；
③装置牢固可靠，结构简单；
④装置采用电机驱动(数量不限);
⑤材料可自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________( 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________(A.科学性原则；B.整体性原则；C.综合性原则);
(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。
答案　(1)B　(2)C　(3)B　(4)(5)如图所示
解析　(1)小明是在实际使用中发现的问题，是观察日常生活；(2)有外观、安全性等多个目标的考虑，符合系统分析的综合性原则；(3)先绘制整体结构草图，再绘制机械加工图。
4.大扫除的时候，小明发现黑板和窗户玻璃的高处、天花板、吊扇风叶等卫生死角特别难清理。主要原因是够不到，需要站在凳子或课桌上，打扫时存在安全隐患。请完成下列任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在 A.观察日常生活；B.收集与分析信息；C.技术研究与技术试验中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
A.最大夹持重量 B.夹片最大张开尺寸W
C.夹片在竖直平面可转动角度L D.手持杆长度H
(3)小明决定利用原先如图b所示的电机部分及夹片，设计成电动夹具。请你帮助小明设计电机与夹片之间的传动部分，设计要求如下：
①通过传动结构连接夹片与电机；
②通过电机正反转能实现夹头的开合运动；
③结构简单，与电机连接牢固；
④主材料为2 mm厚的钢板，辅料自选。
请你帮助小明画出设计草图(抄画图a不得分)，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
A.启动电机，观察夹具的夹片是否能正常开合
B.启动电机，测试夹具能否夹紧黑板擦、抹布等
C.启动电机，测试夹具最大夹持尺寸
D.拨动开关，测试电机是否能够实现正转与反转
答案　(1)A　(2)C　(3)(4)如图所示
(5)D
解析　(1)小明在大扫除的过程中发现的是观察日常生活；(2)夹片在竖直平面可转动的角度L对夹具没有具体要求；(5)D选项测试的是电机的转动不是夹具的设计要求。
5.小明看到父母在家里用如图所示的显示屏办公时，显示屏的横竖方向调节操作非常烦琐。为了解决这个问题，将支撑架从显示屏拆除，在桌面上放置一个装置，显示屏通过背面的螺纹孔安装到装置上，装置可带动显示屏运动。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.显示屏可以旋转90°并保持在调节后的位置；
B.显示屏可以升降400 mm并保持在调节后的位置；
C.采用减速电机驱动(数量不限);
D.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
E.其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，显示屏可用简单线条表示，必要时可用文字说明);
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)将显示屏安装到设计好的装置上，需要的连接件和安装工具分别是________和________；
答案　(1)(2)如图所示
A.在显示器上施加一定的力，观察其与装置连接是否牢固
B.旋转显示屏，观察是否可旋转90°并保持在调节后的位置
C.升降显示屏，观察是否可升降400 mm并保持在调节后的位置
D.将显示屏降到最低点，测试稳定性
(3)C　E(顺序不可颠倒)　(4)D
3
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
1.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5 cm×5 cm，设计要求如下：
①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；
②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；
③原有的结构中允许对方钢、长钢条进行钻孔加工；
④连接支撑件自身的结构强度和稳定性都比较好；
⑤材料以钢板为主，其他辅助材料自选。
请完成以下任务：
答案　(1)C　(2)B　(3)B　(4)(5)如图所示
(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________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)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。
①可以与角钢连接
②可以与长钢条连接
③可以实现角度调节
④任意角度固定：蜗轮蜗杆类
⑤45°角度和两个长钢条50 mm间距一分(也可以是其他关键标注，45°必须标注)
2.小明是烧烤爱好者，发现烧烤过程中更换炭火需要搬动烤网，费时费力并且烫手。他利用所学的知识设计了如图a所示的由炉体、烤网组成的烧烤装置(含局部放大图)，图b状态为烤网离炉体最近，烧烤者位于左侧。请在图c中设计一个电机传动装置，实现烤网自动升降。
设计要求：
A.烤网的上下升降的范围是0 mm～120 mm，水平移动范围为0 mm～110 mm，烤网升降过程中始终保持水平，且上升时远离烧烤者(方便更换炭火)；
B.不得在原构件中进行钻孔、锯割等操作；
C.采用双向减速电机驱动，电机安装位置见图a所示；
D.主要材料为宽度30 mm，厚度为3 mm的扁钢或30 mm×30 mm×3 mm(其中3 mm表示厚度)的角钢，材料长度不限，其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)小明提出“烤网上升过程中始终保持水平”，主要是从________的角度考虑的(从A.物；B.人；C.环境中选择一个恰当的选项填入“________”中);
(4)在图c中画出该电动传动装置的设计草图(电机可用方块表示)，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)A　(3)C　(4)(5)如图所示
3.随着快递行业的飞速发展，传统的人力配送受地面交通影响，存在经常延误和配送效率低下的问题。以无人机为技术基础的智能配送无人机能够有效解决小件物品的物流运输问题。在完成其他部分的设计和制作后，小明打算设计一款安装在无人机下底板的抓取装置。设计要求如下：
①装置能抓取长和宽都在100 mm～200 mm范围，高度小于200 mm的方形小件物品；
②采用一台安装于无人机下底板的电机(电机固定在图2的虚线框内)来驱动抓取装置；
③无人机飞行过程中，物品能被抓取装置可靠固定，不至于中途掉落；
④无人机下底板尺寸如图2所示，其中四个M6螺纹孔用于安装该抓取装置；
⑤材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(2)设计抓取装置时，在考虑其可靠性的同时兼顾外观、成本等，体现了系统分析的________(A.科学性原则；B.整体性原则；C.综合性原则)；
(3)画出该抓取装置的设计草图(电机可用方框表示，无人机及下底板可用简单线条表示，必要时可用文字说明)；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)按照设计的一般过程，小明在完成设计草图的绘制后，还需要进行的环节中，不包括________(A.绘制抓取装置与无人机的装配图；B.询问快递公司是否需要智能配送无人机；C.编写无人机及抓取装置的使用说明书)。
答案　(1)B　(2)C　(3)(4)如图所示　(5)B
4.如图所示是方便轮椅上下公交车的翻转踏板。小明发现每次使用时需要司乘人员人工翻下，有所不便，为此小明对踏板重新设计，实现驾驶室一键控制。已知公交车车门打开后净宽为750 mm，车厢地板离地高度为300 mm。设计要求如下：
(a)装置在使用时平稳；
(b)使用后可靠收回，且不影响车门开关；
(c)能供最大宽度为700 mm的轮椅通行；
(d)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(装置安装设计到的车门地板或车底用线条表示，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；
A.准备若干不同质量的重物和一个合适尺寸的轮椅
B.装置安装后观察是否影响车门开关
C.运行装置，测试是否能正常展开收起
D.请一名志愿者站在装置上，测试装置的强度是否符合要求
E.打开装置测试轮椅是否能够正常上下车
F.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示
(3)D
5.小明发现图书馆管理员在整理书籍时，将书斗(图a)从书架的第一层移到第五层较困难且容易被砸伤。小明准备设计一个具有起重功能的装置辅助管理员将书斗从书架的第一层搬运到第五层。已知书架各尺寸如图b所示。装置设计要求如下：
①能将书斗从第一层书架搬运到第五层书架；
②在搬运过程中书斗移动平稳可靠；
③具有一定稳固性，能承载质量为10 kg的书斗(含书籍质量)；
④装置放置在地面上，可根据需要被推到不同的书架前，移动方便；
⑤驱动方式不限。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明准备采用图c中的抓取机构拿取书斗，请你帮助小明设计装置的剩余部分，画出装置机械部分的设计草图(抓取机构可用简单线条表示，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；
A.运行该装置，观察是否可将书斗由书架的第一层搬运至第六层
B.推动并转移装置的位置，观察是否移动方便
C.将抓取书斗后的抓取机构调至最低点，测试该装置的稳定性
答案　(1)(2)如图所示　(3)C
6.如图所示为小明家的衣柜，小红发现上层挂衣杆位置偏高，取放衣服不方便，她想设计一款升降式挂衣杆，衣柜采用木料制作，挂衣杆采用外径为24 mm，厚度为2 mm的铝合金钢管，衣柜进深60 cm。请你帮助小明设计该装置的机械部分，具体设计要求如下：
①机械装置可固定于衣柜内部；
②取衣物时，机械装置能带动挂衣杆下降，
挂衣杆高度能在1000 mm到2100 mm之间调节，
运动时平稳可靠；
③挂衣杆在最高处时，整体结构稳固，能承重
20件以上的衣服；
④该机械装置的驱动方式不限；
⑤材料自选。
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(如果采用电机驱动，电机可用方块表示；如果装置为对称结构，只需画出一侧)，必要时用文字说明；
(2)在草图上标注主要尺寸；
A.准备若干个抽绳口袋，口袋中装入不同质量的砝码(每个口袋质量约等同一件衣服质量)
B.将25个口袋同时挂在挂衣杆上，观察挂衣杆在最高处时的承载能力及装置的稳固情况
C.将10个口袋挂在挂衣杆上，观察挂衣杆在最低处时的承载能力及装置的稳固情况
D.操控装置，测试装置运动是否平稳可靠，并记录测试结果；逐渐添加砝码，重复上述过程，直至挂到25个口袋
E.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示　(3)B
7.小明设计了如图a所示的吊兰支架，一个支架可以悬挂四盆吊兰。现准备将支架安装到阳台。由于阳光照射方位的变化，为增加吊兰的光照时间。小明准备设计一个装置，能够使吊兰支架运动到三个不同的位置(如图b所示)。已知阳台长2000 mm，宽1000 mm。装置设计要求如下：
(a)装置连接吊兰支架，能够承重四盆吊兰并可靠运行；
(b)能将吊兰支架由位置1旋转90度到位置2，并能原路返回；
(c)能将吊兰支架由位置2直线运动到位置3，并能原路返回；
(d)安装在阳台横梁上；
(e)采用减速电机驱动。
请完成以下任务：
(1)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(安装涉及的横梁用线条表示，电机用长方体表示，可以简要说明方案的工作过程)；
(2)在草图上标注主要尺寸；
A.准备四个空花盆、若干不同质量的砝码、挂钩
B.将四个空花盆挂在吊兰支架上，在花盆中逐渐添加一定质量的砝码，直到达到四盆吊兰的重量，观察并记录测试结果
C.接通电机电源，观察吊兰支架能否平稳的由位置1运行到位置2，再由位置2运行到位置3
D.接通电源使电机反转，使吊兰支架由位置3运行回位置1，如果在此过程中装置卡住，应该马上将四个花盆取下，排除故障后重试
E.撰写试验报告
答案　(1)(2)如图所示　(3)D
8.小明在通用技术实践室进行锯割操作时，发现钢锯手动操作费时费力，为此小明想设计一款电动锯割装置。如图a是小明构思的初步方案，请你完善装置，要求如下：
图a
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)锯割时，为了对钢锯下方的工件产生一定下压力，需要在图b所示的位置安装一弹簧，以下弹簧最合适的是________；
答案　(1)C　(2)A　(3)(4) 如图所示
(3)画出该装置的设计草图，简要说明方案的工作过程；
(4)设计草图上标注主要尺寸。
9.如图a所示为校园里的一处台阶，图b为其截面和尺寸图。小明发现该处缺少无障碍通道。他想利用所学知识设计一个自动控制的升降装置，大致安装在图b的虚线框区域，供轮椅进出。轮椅的载重考虑150 kg，尺寸考虑1040 mm×650 mm×
510 mm(长×宽×高)。
装置设计要求如下：
(a)能负载轮椅的升降；
(b)不论在上面还是地面，装置均可供轮椅水平地驶入和驶出；
(c)装置不运行时处于隐藏收纳状态，不影响地面的平整和台阶的正常通行(与图 a 相比)；
(d)允许对地面进行适当改造，但不得破坏台阶和墙体；
(e)驱动装置不限。
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，突出表达整体构思，并简述装置的工作过程；
(2)在草图上标注主要尺寸；
(3)小明在制订好设计方案后，计划在电脑上绘制图样，借用学校的3D 打印机制作功能模型，然后对打印作品进行稳固性测试和功能模拟试验。他了解到与该打印机可能匹配的材料有下列五种。仅从性能判断，最适合的两种材料是(双选)________。
答案　(1)(2)如图所示　(3)BC
10.小明家里有一个如图a所示站立式办公桌，其中立柱、底座是金属钢管，桌板大小为60 cm×52 cm×1 cm。他发现只能手动调节高度和角度(桌板角度调节结构如图b所示)，使用时很不方便。他想通过所学知识把它改为电动控制。请你帮助小明设计该装置的机械部分，不能在原有机构上加工。设计要求如下：
A.立柱的可升降范围为37 cm，且可以在
任意位置停留；
B.桌面可以实现0°～ 45°范围调节，且可
以在任意位置停留；
C.电机数量不限；
D.材料不限。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明发现这个问题的途径是________(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，填入________处)；
答案　(1)B　 (2)A　 (3)A　 (4)(5)如图所示
(4)画出支撑杆升降和桌子角度可调节的连接件，必要时用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
1.小明发现某小学校园门口的人脸识别监视器高度角度固定，低年级的小学生入校要踮起脚尖才能进行人脸识别，高年级的学生入校时要弯腰进行人脸识别，非常不便。且监视器长期风吹日晒，降低了使用寿命。因此小明打算设计一个装置，可以使监视器在不同年级的不同入校时段进行高度角度调整；在周末、暑假、夜间等监视器不使用的时间，监视器可以自动收纳到下方的柜体内，以延长其使用寿命。请你帮助小明设计该装置，具体要求如下：
A.监视器升降高度范围0 mm～500 mm(0 mm时监视器顶端没入下方柜体)；
B.监视器可调仰角范围－40°～＋40°；
C.监视器能保持在所调节位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度；
F.其余材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计装置时，需要考虑的是________(在A.学生的身高；B.人流量；C.监视器的功能中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)设备长期使用灵敏度下降，体现了系统的________(在A.整体性；B.相关性；C.动态性；D.目的性中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
答案　(1)A　(2)C　(3)B　(4)(5)如图所示
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，监视器可用简单线条表示，必要时可用文字说明)；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
①可将工具箱从位置B处移动到位置C处；
②移动过程中工具箱运动平稳可靠；
③采用减速电机驱动(数量不限)；
④整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
⑤其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，工具箱可用简单线条表示)，简要说明方案的工作过程；
(2)在设计草图上标注主要尺寸；
(3)将装置底座安装到水泥地面上时，需要的连接件和安装工具分别是________和________；
A.运行装置，观察是否可将工具箱由位置B移动至位置C
B.运行装置，观察工具箱在移动过程中是否平稳
C.在滚动滑轨A上逐渐添加砝码观察滚动滑轨A的承重能力
答案　(1)(2)如图所示
(3)A　F　(4)C
3.如图所示为汽车模型的转向机构(暂不考虑动力部分)，请帮忙设计方向盘转动到车轮转向的传动装置，设计要求如下：
(a)方向盘转轴顺时针(或逆时针)转动时，两轮向右(或向左)同向转动；
(b)方向盘转轴的可转动范围为－540°～＋540°，转向过程中传动装置不能出现打滑或卡住的情况；
(c)传动装置通过固定孔安装在底盘上；
(d)通过轮架孔控制传动装置控制车轮转向。
请完成以下任务：
(1)构思并画出设计草图(必要时用文字说明)；
(2)在草图上标注主要尺寸；
A.转动方向盘，观察车轮是否同向转动
B.转动方向盘到最大角度，检测方向盘转轴转动范围是否符合要求
C.来回转动方向盘，观察传动装置是否出现打滑或卡住的情况
D.运行一段时间后，检测底盘与轮架之间的连接是否松动
答案　(1)(2) 如图所示
草图参考方案1：齿轮－齿条驱动组合
草图参考方案2：通过齿轮组传动＋摆动
(3)D
4.学校最近在修建地下车库，小明发现户外标准直杆道闸(图a)总长4000 mm，抬起后高度太高，不适用于地下车库。小明上网搜索了市面上销售的折臂道闸(图b)，每个折臂长2000 mm，能够在升起过程中完全折叠，使高度降低。小明准备参照折臂道闸的思路，设计一款具有限高功能的道闸，如图c所示。已知闸箱尺寸为300 mm×300 mm×1000 mm(长×宽×高)，内部可安装电机、传动机构等。道闸装置设计要求如下：
(a)道闸杆总长为4000 mm，可以由2个或多个折臂组装而成；
(b)道闸杆在升起过程中的最高高度距离地面不大于3000 mm；
(c)道闸杆材料为铝合金管，可进行钻孔、铆接等加工，辅助材料自选；
(d)以减速电机为驱动方式，通过电机的正反转，带动装置升起和下降。
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(电机安装在闸箱内，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)如图所示
A.使用软件绘制三维设计图进行虚拟试验，验证道闸杆是否能够升起
B.使用木材制作缩小比例的模型，测量电机驱动道闸杆上升过程的最大高度
C.使用真实材料制作原型，测量道闸杆升起后的限高高度
D.将道闸杆安装完成后，验证汽车冲撞是否会对道闸杆造成损坏
(3)D
5.如图所示为小明家中厨房放置厨余垃圾的脚踏式垃圾桶，小明发现放置在地面上的垃圾桶在倾倒厨余垃圾时，不仅需要低身弯腰，而且容易把垃圾倒出桶外，于是想设计一个电动装置，通过感应能自动将垃圾桶抬升到合适高度并打开桶盖。请你帮助小明设计该装置，设计要求如下：
A.通过电机正反转升降垃圾桶高范围为40 cm；
B.在高度抬升的同时能自动打开桶盖；
C.垃圾桶能保持在所调节高度；
D.采用一个减速电机驱动；
E.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
F.其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(A.观察日常生活； B.收集和分析信息； C.技术研究和技术试验)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，垃圾桶可用简单线条表示，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)A　(2)B　(3)A　(4)(5)如图所示
6.如图所示为某产品生产线的合格品盖章系统中的机械部分，它的任务主要为：当前端检测系统检测到产品为合格产品时，电机就会转动，带动杆件运动，实现盖章块在产品上印上合格标识。但原装置中的传动杆件年久失修，现需在原结构上重新设计传动机构，具体情况如下(如图a，图b所示)：原装置只剩下支撑板以及支撑板中的用于固定杆件的销轴A(要求利用)，导轨D和盖章E(盖章以滑块代替，要求利用)，传动所需的电机可以安装在支撑板上的任意位置。
要求如下：
①电机单向转动能够实现滑块上下运动，完成盖章；
②各连接件连接可靠；
③连接件具有一定的强度和稳定性；
④材料为3 mm厚度的钢板，可自选辅件。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)从设计角度分析，下列不属于设计的限制因素为________(A.原有销轴的直径；B.电机轴的直径；C.导轨的直径；D.滑块中轴的直径)；
(2)画出连接件的设计草图，必要时用文字说明；
(3)在设计草图上标注主要尺寸；
(4)在该检测系统的分析过程中，通过抽象概括建立传送带速度、传动杆件尺寸及电机性能等相互关系，使盖章在正确的区域进行标识，这属于________(A.框图模型；B.数学模型)；
答案　(1)C　(2)(3)如图所示
A.发出合格产品的触发信号，观察电机是否正常转动
B.观察滑块能否上下运动，并在产品上印上标识
C.施加一定的力，观察电机及构件是否连接可靠
(4)B　(5)A
7.如图所示是烧烤店内的手动烧烤架，烧烤架手柄(去除木柄后)轴直径15 mm，手柄至中心轴间距150 mm，中心轴离地高度约为1200 mm。在烤制食物时需要不断的摇动手柄翻动食物防止焦糊。小明想将该装置改为自动翻转，请你帮助小明设计该装置的机械部分，设计要求如下：
①采用减速电机带动该烧烤架；
②电机靠近火源容易引发事故，所以电机安装位置应在烧烤架中心轴线以下至少200 mm处；
③不得对烧烤架主体作改动(木手柄去除)；
④材料自选。
请完成以下任务：
(1)设计该装置机械部分的方案时的限制因素是________(A.烧烤架的木制手柄；B.烧烤网的形状；C.支架间的距离；D.烧烤时的高温)；
(2)小明构思好设计方案后，在Solidworks中建立装置的机械仿真模型，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________(A.模拟试验法；B.虚拟试验法；C.强化试验法)；
(3)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；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
(5)根据设计的一般过程，在设计完毕自动烧烤装置机械部分后，接下来的工作是________(A.设计分析；B.制作模型或原型；C.优化设计方案)。
答案　(1)D　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)B
8.小明通过问卷调查方式获知校话剧社有改进话筒架的需求：通过电机转动实现话筒随着表演者的移动而自动跟随。如图a所示为报告厅上所用的话筒架，由支撑架、支撑杆(直径为30 mm)和底座组成，支撑架的放大图如图b所示，支撑架与支撑杆铰连接，小明已经完成电路部分的设计，通过红外传感器获得演唱者的移动信号，传递给控制器控制电机转动，从而实现话筒左右转动，但与电机连接的机械传动结构还未完成。请你帮助小明设计连接支撑架与支撑杆的机械结构，具体设计要求如下：
A.电机安装在支撑杆上，机械结构与支撑架连接牢固，不能破坏支撑杆和支撑架的结构；
B.采用减速电机驱动，通过电机正反转带动话筒左右转动角度范围－45°～＋45°；
C.整个装置结构简单，具有一定的强度和稳定性；
D.其余材料自选。
请你完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是________(在A.观察日常生活；B.收集与分析信息；C.技术研究与技术试验中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；
(2)关于电路设计部分，控制器根据红外传感器获得演唱者的移动信号控制电机转动，从而实现话筒左右转动，该控制手段的方式是________(在A.人工控制；B.自动控制中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
答案　(1)B　(2)B　(3)C　(4)(5)如图所示
(3)小明设计制作完后进行调试，发现话筒架在使用过程不够稳定，下列提高结构稳定性合理的措施是________(在A.降低支撑杆的高度；B.在支撑杆和底座间安装一个三角板；C.增大底座的重量中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)画出该装置机械部分的设计草图(电机可用方框表示，必要时可用文字说明);
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
9.小明发现学校大门经常由于各种活动挂上横幅，妨碍大门的开闭(如图a所示)。开 门时，需要先取下横幅，再手动开门，关门后重新把横幅挂上。于是他想设计一个能自动升降横幅并同时能将大门打开或关闭的装置。已知大门为双开门，门轴头部为20 mm × 20 mm方头(如图b所示)，下方门轴为圆柱形，可转动；横幅套筒为金属材料，截面 直径如图d所示。(门的开合和横幅上升相互独立，互不干扰)。
请帮助小明设计该装置的机械部分。设计要求如下：
①能带动大门的转动，实现大门的开闭；
②能带动横幅上升或下降180 mm；
③采用小型减速电机(如图c所示)，通过电机正反转同时实现门的开闭和横幅的升降；
④具有一定强度和稳定性；
⑤其他材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(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，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注主要尺寸；
A.启动电机，观察开门关门是否顺畅
B.启动电机，观察横幅升降是否正常
C.用力拉拽横幅，观察是否会从套筒上脱落
答案　(1)B　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)C
10.小明家安装了一个简易家庭影院，投影仪放在桌面上角度调整不方便。为此，小明想设计一个放在桌上的装置，可以调整投影仪角度。投影仪底面有一个M10的螺纹孔。请你帮助小明设计该装置。要求如下：
A.投影仪的左右角度范围－30°～＋30°；
B.投影仪的俯仰角度范围－30°～＋30°；
C.投影仪能保持在所调节的位置；
D.采用减速电机驱动(数量不限)；
E.装置结构简单，稳定可靠；
F.材料自选。
请你完成以下任务：
(5)C
答案　(1)A　(2)B　(3)(4)如图所示

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