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专题14　结构及其设计
【基础巩固篇】
1.如图所示是一款靠墙折叠楼梯，不使用时向上轻推楼梯侧板，楼梯可自动折叠向墙靠拢可节省空间，下列关于该折叠楼梯说法错误的是(　　)
A.扶手与侧板之间为刚连接
B.油压杆与侧板、踏板之间均为铰连接
C.油压杆的主要作用是增强楼梯展开时的强度
D.折叠原理主要利用了平行四边形的不稳定性
2.如图a所示的行李箱，需要时拉开支撑腿，儿童可坐在座位上；把箱体拆下，也可单独作为手推车使用(如图b所示)。下列分析中正确的是(　　)
A.支撑腿能拉开和收拢，是由于支撑腿与箱体之间采用了刚连接
B.推拉行李箱时，推拉杆的受力形式仅受压或仅受拉
C.推拉杆设计成可伸缩结构，是为了提高推拉杆强度
D.横杆的设计，提高了手推车的稳固程度
3.如图所示是一款带木质靠背和金属扶手的Z字椅。扶手通过金属连接件1与靠背相连；背撑通过榫卯连接扶手，并通过金属连接件2连接斜板。下列关于该Z字椅结构的分析中不正确的是(　　)
A.金属连接件1与靠背宜采用自攻螺钉连接
B.背撑与扶手的连接属于刚连接
C.背撑增加了斜板与底板间的连接强度
D.使用时，斜板的主要受力形式为受弯曲
4.如图所示的气动夹持机构，气缸带动活塞杆，再带动其它连杆夹紧工件，以下分析中不正确的是(　　)
A.活塞杆沿箭头方向运动，可夹紧工件
B.工件被夹紧时，各连杆均受拉
C.夹持杆宜采用抗弯曲性能好的材料制作
D.连杆1、3与支架，连杆2、4与夹持杆之间均为铰连接
5.(2023·2月强基联盟)如图所示为某款平口钳的结构示意图，在扳动手柄，夹紧物块的过程中，下列对各个零部件主要受力形式及连接方式的分析中正确的是(　　)
A.手柄受扭转，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是刚连接
B.手柄受弯曲，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是铰连接
C.手柄受弯曲，螺纹杆受扭转受拉，螺纹杆与滑块之间是刚连接
D.手柄受扭转，螺纹杆受扭转受压，螺纹杆与滑块之间是铰连接
6.(2023·3月宁波十校)如图所示为一款压紧装置，图a为自动松开状态，图b为压紧状态。在图示状态下，下列说法正确的是(　　)
A.两滑块与底座都是铰连接
B.手柄在运动过程中受扭转
C.该压紧装置适合用于压紧任意形状的工件
D.无论是压紧还是松开状态，弹簧均受压
7.(2023·4月杭州统测)如图所示是一款折叠式台灯，下列关于该台灯结构分析中合理的是(　　)
A.台灯展开至图示位置时支撑杆1仅受压
B.底板1与底板2为静连接
C.支撑杆2设计成H形主要为了实现折叠功能
D.支撑杆1和支撑杆2可以采用铁钉连接
8.(2023·4月嘉兴二模)如图所示是一种夹持机构的示意图，下列分析合理的是(　　)
A.气缸固定架和基座之间采用刚连接
B.不同大小的工件，夹紧后其中心位置不变
C.齿轮顺时针转动时，工件被夹紧，夹紧后齿轮不受扭转
D.夹紧工件时连杆1受拉，夹持臂1受弯曲
9.如图所示是一种连杆机构。在推力F作用下，推杆1通过连杆和摆杆带动推杆2运动，能克服工作阻力P。图示状态下，连杆2和推杆2在同一直线上，此时下列构件主要受力形式是(　　)
A.推杆1受压和受弯曲，连杆1受拉、摆杆受弯曲、推杆2受压
B.推杆1受压，连杆1受拉、摆杆受弯曲、推杆2受压和受弯曲
C.推杆1受压和受弯曲，连杆1受压、摆杆受弯曲、推杆2受拉
D.推杆1受压，连杆1受压、摆杆受弯曲、推杆2受拉和受弯曲
10.如图所示为气缸夹紧机构，通过气缸伸缩杆的移动带动压板移动，从而实现对工件的夹紧与松开，夹紧工件时，下列关于该机构的受力形式分析中正确的是(　　)
A.连杆1受压，伸缩杆受压，压板受压
B.连杆1受拉，伸缩杆受拉，压板受弯曲
C.连杆2受压，伸缩杆受压，压板受弯曲
D.连杆2受拉，伸缩杆受拉，压板受压
11.如图所示为一传动结构，在电动机带动转动轴旋转，使连杆3在竖直方向进行往复运动。此时连杆3处于最低点，当连杆3竖直向上运动时，连杆1、连杆3与弹簧的受力形式分别是(　　)
A.连杆1受拉，连杆3受压，弹簧受压
B.连杆1受弯曲，连杆3受压，弹簧受压
C.连杆1受拉，连杆3受拉，弹簧受拉
D.连杆1受弯曲，连杆3受拉，弹簧受拉
12.如图所示的机械机构，驱动杆顺时针转动，通过连杆、摆杆1、摆杆2带动推杆克服阻力F。此时处于平衡状态，阻力F和推杆处在一条直线上。驱动杆、连杆和推杆的主要受力形式为(　　)
A.驱动杆受扭转、连杆受压、推杆受拉
B.驱动杆受扭转、连杆受拉、推杆受弯曲
C.驱动杆受弯曲、连杆受压、推杆受压
D.驱动杆受弯曲、连杆受拉、推杆受弯曲
13.如图所示为圆盘锯操作台的延展辅助支撑装置，摇动手柄，可实现支撑高度调节，在支撑梁上有重物负载的图示状态下，下列分析中不正确的是(　　)
A.摇动手柄时，摇臂受扭转、受弯曲
B.传动杆1受弯曲，传动杆2受压
C.螺杆和支架之间既不是刚连接也不是铰连接
D.上调高度时，摆杆受弯曲，支撑杆2受拉
14.如图所示的夹紧机构，在推拉杆的作用下，带动曲柄、螺杆和摆杆实现了对工件的松紧。在图示状态下，下列说法中不正确的是(　　)
A.推拉杆在力F的作用下实现了对工件的夹紧
B.曲柄受弯曲，摆杆受弯曲，螺杆受压
C.螺杆与连接块1设计成螺纹连接，可实现夹持口径的调节
D.曲柄与固定杆采用铰连接，连接块2与螺杆采用铰连接
【能力提升篇】
1.如图所示的塔吊是建筑工地上常用的起重设备，为方便制造和运输，塔身是由一块块“标准节”连接而成，以下关于塔吊稳定性和强度的分析中，说法不正确的是(　　)
A.利用配重箱降低重心，提高了塔吊的稳定性
B.塔吊的底部用高强度的混凝土浇筑，提高了塔吊的稳定性
C.塔身标准节的斜杆采用角钢，提高了塔身的强度
D.塔身标准节的各个构件之间采用焊接，提高了塔吊的强度
2.如图所示为一款机械夹持手，图a为机械手打开状态，图b为机械手夹持状态，电机转动时，机械手处于夹持状态，下列关于该机械手的说法不正确的是(　　)
A.电机逆时针转动时，机械手处于夹持状态
B.电机转轴与摆杆刚连接，连杆2与抓手也是刚连接
C.夹持时，连杆2、摆杆和抓手均存在受弯曲
D.夹持时，连杆1受压、电机转轴受扭转、橡胶垫受弯曲
3.如图所示是一款手摇钻，适用于多种材质。关于该手摇钻说法错误的是(　　)
A.手柄1和齿轮柄之间是刚连接
B.钻孔操作过程中，齿轮柄主要受弯曲，钻头主要受压和受扭转
C.钻夹头钥匙可调节钻头夹持范围，安装不同规格的钻头
D.钻夹头钥匙在夹紧钻头时，钥匙柄主要是受弯曲
4.如图b所示的刹车演示结构，在力F的作用下，上下闸瓦抱住转动盘，使转动盘停止转动。如图a所示，撤去力F后，刹车手柄在配重的作用下，带动连杆1、连杆2取消刹车动作。下列关于该结构的说法中错误的是(　　)
A.刹车时，上闸瓦受弯曲，连杆1受拉，手柄受弯曲，转动轮受扭转
B.连接1，连接2，转动轮与转动轴之间均为铰连接
C.力F撤去后，为了能取消刹车动作，配重应加在A处
D.为提高刹车时的稳定性，演示结构重心应偏右侧
5.如图所示是一夹持机构，气缸活塞杆向前伸出时带动连杆、支撑臂运动，利用夹持臂把工件夹住。其中夹持臂连接在支撑臂上，挡位销防止夹持臂向内闭合。下列分析错误的是(　　)
A.气缸活塞杆后退时，连杆主要受压
B.气缸活塞杆前后运动时，弹簧均受拉
C.工件夹紧后，夹持臂主要受弯曲
D.工件夹紧后，活塞杆继续往前运动，工件被夹持的力不变
6.如图所示是一种手动工件锁紧结构。卡抓勾住工件后，通过转动手柄可使工件被锁紧，下列说法中正确的是(　　)
A.丝杆与支架的连接属于铰连接
B.转动手柄使工件被锁紧的过程中，需要对手柄向下施加压力
C.转动手柄使工件被锁紧的过程中，手柄受弯曲、丝杆受压、支架受压
D.工件被锁紧后(不再转动手柄)，丝杆受压、卡抓受弯曲和受拉
7.如图所示的装修辅助升降支架，下列分析中正确的是(　　)
A.连杆与升降管的连接既不是刚连接，也不是铰连接
B.图示F作用下，支架克服阻力P
C.支架克服阻力P的状态下，连杆受压
D.摆杆1上的腰形孔可以用普通圆孔代替
8.如图所示为手摇发电机的内部结构，转动摇把，通过转轮、皮带、轴带动转子转动，从而发电。当摇把由最高点往最低点转动时，摇把、支架、皮带、轴的主要受力形式是(　　)
A.摇把受弯曲、支架受压和受弯曲、皮带受拉、轴受弯曲
B.摇把受弯曲、支架受压、皮带受拉、轴受弯曲和受扭转
C.摇把受弯曲、支架受压、皮带受拉、轴受弯曲
D.摇把受弯曲、支架受压和受弯曲、皮带受拉、轴受弯曲和受扭转
9.(2022·12月浙江省方向性)如图所示的可调节台灯，可在调节范围内任意高度固定。下列对弹簧、支架1和销轴主要受力形式的分析中正确的是(　　)
A.弹簧受压，支架1受拉，销轴受弯曲
B.弹簧受拉，支架1受压，销轴受剪切
C.弹簧受拉，支架受1弯曲，销轴受剪切
D.弹簧受压，支架受1弯曲，销轴受弯曲
10.如图所示是一种推杆机构，图示状态下逆时针方向回拉手柄时，手柄通过机座上的销轴回转，并通过销钉带动连杆1，连杆1带动连杆2从而使推杆抵抗阻力F。不考虑杆件自重，以下关于该机构分析正确的是(　　)
A.逆时针回拉手柄，推杆一直向右移动
B.当连杆1、连杆2和推杆共线时，放开手柄，连杆1受弯曲
C.机构在阻力F作用下静止时，连杆2一定受拉
D.机构在运作过程中，顺时针推手柄，也可克服阻力F
11.如图所示是一款可升降桌子。电机及齿轮的转动，带动从动齿轮和支撑杆运动，支撑杆通过连杆带动桌面平稳升降。在图示状态下，下列关于该桌子结构的分析中正确的是(　　)
A.连杆、桌脚、支撑杆均受弯曲
B.连杆受压、支撑杆和桌脚受弯曲
C.从动齿轮与支撑杆之间的连接属于铰连接
D.桌脚前端的小弯脚设计主要出于美观考虑
12.如图所示是某机器人的机械手结构示意图，在力F的作用下，传动杆通过U形杆和连杆带动夹头，将工件夹紧。工件夹紧时，传动杆和连杆的主要受力形式是(　　)
A.传动杆受压和受弯曲、连杆1受弯曲、连杆2受拉
B.传动杆受压和受弯曲、连杆1受弯曲、连杆2受压
C.传动杆受压、连杆1受弯曲和受拉、连杆2受压
D.传动杆受压、连杆1受弯曲和受压、连杆2受拉
13.如图所示是一款机械夹持装置，在力F的作用下推杆通过连杆1和连杆3带动压块运动，将工件夹紧。工件夹紧时，下列对各构件主要受力形式的分析中正确的是(　　)
A.推杆和限位箍铰连接　　　　　　　　　　　　
B.连杆1受压、连杆2受压、连杆3受弯曲
C.连杆1受拉、连杆2受拉、连杆3受压
D.连杆1受压、连杆2受拉、连杆3受弯曲
14.如图a所示为一款压紧机构。零件放置后，转动螺纹杆至图b所示状态，旋转螺纹杆，直至压板将零件压紧。压紧时，压板、螺纹杆、销轴2的主要受力形式是(　　)
A.压板受压、螺纹杆受压、销轴2受弯曲
B.压板受弯曲、螺纹杆受拉、销轴2受剪切
C.压板受压、螺纹杆受拉、销轴2受弯曲
D.压板受弯曲、螺纹杆受压、销轴2受剪切
15.如图所示的传动机构，转轴带动曲柄逆时针转过约90°，机构由图1变为图2，其中转动件1 与曲柄铰连接，转动件2与杆2铰连接，曲柄与转轴刚连接。对这个转动过程中的构件受力分析，下列选项中正确的是(　　)
A.杆1先受压后受拉，曲柄受弯曲，杆3先受压后受拉
B.杆1先受拉后受压，曲柄受弯曲，杆3先受压后受拉
C.杆1先受拉后受压，曲柄受扭转，杆3先受拉后受压
D.杆1先受压后受拉，曲柄受扭转，杆3先受压后受拉
16.如图所示是一压紧机构，通过调节伸缩杆的长度可以使压杆压紧或松开工件。当压杆压紧工件时，对伸缩杆、杆 3 和销轴主要的受力形式的分析中，正确的是(　　)
A.伸缩杆受压，杆3受拉，销轴受剪切
B.伸缩杆受压，杆3受弯曲，销轴受剪切
C.伸缩杆受弯曲，杆3受弯曲，销轴受弯曲
D.伸缩杆受弯曲，杆3受拉，销轴受弯曲
17.如图是筒状工件的吊装夹具，由摩擦块、上盘、下盘、压板、弹簧以及连杆等组成。夹装时先托住上盘，下压压板，摩擦块向内收缩后将夹具装入筒内壁，松开压板，弹簧复位，摩擦块向外张开，卡夹在筒内壁. 拉动吊杆，进一步增加摩擦块与筒内壁的压力。下列说法错误的是(　　)
A.吊装过程中弹簧始终受压 B.挡圈与吊杆可能是铰连接
C.连杆1与上盘属于刚连接 D.吊装过程中连杆2受弯曲，连杆3受压
专题14　结构及其设计
基础巩固篇
1.C　[扶手与侧板之间只有刚连接才能提供支撑不变形：由图中踏板、侧板和油压杆之间展开和收拢的图中得到三角形到直线的变化，连接点实现转动，铰连接：油压杆不仅在楼梯展开时提供三角形边的结构支撑，更主要的是提供了伸缩变化，采用铰连接，利用平行四边形的不稳定性实现了楼梯的折叠和展开，选项C错误。]
2.D　[选项A.支撑腿能拉开和收拢，是由于支撑腿与箱体之间采用了铰连接，错。选项B.由于箱体及座位上人的重力向下，因此是至少3点受力，还有受弯曲，错。选项C.推拉杆设计成可伸缩结构，是为减小体积，便于携带。]
3.C　[背撑增加了椅子的整体强度，但与斜板与底板间的连接强度无关，故选C。]
4.B　[本题主要考查结构受力。活塞杆沿箭头方向运动时，各连杆均受压，夹持手受弯曲，将工件夹紧，选项B错误。]
5.B　[因为扳动手柄，手柄受力后一面受压，另一面受拉，所以手柄受弯曲；因为螺纹杆左边受压，夹紧过程中由于转动螺纹杆，还会受扭转，所以螺纹杆受压和受扭转；因为螺纹杆和滑块之间要能转动并带动滑块左移，所以它们之间为铰连接。因此答案选B。]
6.D　[在图示状态，两滑块与底座是滑动连接而不是铰连接。手柄在运动过程中受弯曲而不是受扭转。该压紧装置不适合用于压紧任意形状的工件。无论是压紧还是松开状态，弹簧均受压。所以选D。]
7.C　[支撑杆1受到的力不是沿杆的方向，是受弯曲而不是受压；台灯要折叠，底板1与底板2需要相对转动，是动连接而不是静连接；折叠时，灯头板与支撑杆1需要嵌进支撑杆2，因此，支撑杆2需要设计成H型；支撑杆1和支撑杆2需要转动，不能用铁钉连接。所以选C。]
8.B　[气缸向下运动推动夹持臂向右移动，通过齿轮带动夹持臂1向左移动实现工件的夹紧，连杆1与基座的连接位置固定，气缸向下运动的同时向左移动，因此气缸固定架和基座之间不能采用刚连接；上下齿条同距离反向移动，不同大小的工件，夹紧后其中心位置不变；齿轮顺时针转动时，工件被夹紧，夹紧后齿轮受扭转；夹紧工件时连杆1受压，夹持臂1受弯曲。所以选B。]
9.C　[推力F斜推连杆挤压连杆1推动摆杆，然后带动连杆2使得推杆2往左运动，克服阻力P；力F往左推动，同时左端斜向上，推杆1受压和受弯曲；连杆1被挤压，两端铰连接，受压；摆杆三点受力，受弯曲；连杆2往左拉动推杆2，且在同一直线上，推杆2只受拉，选项C正确。]
10.C　[读题目可知，气缸夹紧机构，通过气缸伸缩杆的移动带动压板移动，从而实现对工件的夹紧与松开，夹紧工件时气缸压着伸缩杆向下运动，对伸缩杆产生压力，伸缩杆将连杆2压到水平位置，压板产生弯曲从而压紧零件，所以伸缩杆受压力，连杆2受压，压板受弯曲，所以答案选C。]
11.B
12.C　[题中驱动杆顺时针转动过程中，带动连杆B端向上运动，进而使得驱动杆与连杆两端距离AC增大，C端向左移动，摆杆1上的D点为固定在基座上的固定转轴，与跷跷板中间的支点类似，C端向左移动，则E端向右移动克服阻力F。驱动杆为曲柄，采用软化法可知驱动杆受弯曲；驱动杆转动过程中对连杆有向左上方的推力，摆杆1对连杆有右下方的阻力，产生挤压的效果，所以连杆受压；摆杆1对推杆有右下方推力，还有向左的阻力F，产生挤压的效果，所以推杆受压，答案C正确。]
13.D　[当重物被撑起时，其运动形式如下图所示。]
14.B　[力F作用下，螺杆向左拉，摆杆向左压紧。螺杆和连接块1、2刚连接，但是连接块1、2是铰接到其他杆上，所以螺杆受拉。曲柄的转动角度是固定的，调节螺杆与连接块的相对位置，可以改变摆杆的摆动角度。选B。]
能力提升篇
1.A　[配重箱的作用，使塔吊的重心落在支撑面内，保持稳定，不是降低重心，故选A。]
2.D　[选项D：连杆1受压、电机转轴受扭转、橡胶垫受压，选项错误。]
3.A　[手柄1和齿轮柄之间，为了方便操作，是铰连接，选项A错误。]
4.B　[选项B：转动轮与转动轴之间应为刚连接，否则无法实现传动和刹车，选项错误。]
5.D　[选项D：气缸活塞杆向后运动时连杆受压向后分开运动，两支撑臂分开，两夹持臂分开，后放开工件，选项错误。]
6.D　[选项A：丝杆与支架的连接既不是铰连接也不是刚连接，选项错误；选项B：不需要施加向下的力，利用丝杠和支架中的螺孔进行上下移动，选项错误；选项C：丝杠受拉，支架受弯曲，选项错误。]
7.C　[选项A：连杆和升降管属于铰连接，选项错误；选项B：图示F作用下升降管下降，支架克服阻力P应向上，选项错误；选项C：支架克服阻力向下说明升降管向上，此时连杆受压，选项正确；选项D：为了实现升降管上下移动摆杆1上必须要腰形孔，选项错误。]
8.D　[本题考查结构的受力分析，摇把受弯曲“支架受压和受弯曲”，皮带受拉“轴受弯曲和受扭转”，故选D。]
9.C
10.D　[逆时针回拉手柄，推杆先向右移动，再向左移动，A错误；当连杆1、连杆2和推杆共线时，放开手柄，连杆1受压，B错误；机构在阻力F作用下静止时，连杆2可以受拉也可以受压，C错误；机构在运作过程中，顺时针推手柄，也可以克服阻力F。]
11.B　[从动齿轮与支撑杆之间的连接属于刚连接；桌脚前端的小弯脚设计主要考虑桌子的稳定性；连杆受压、桌腿受弯曲、支撑杆受弯曲。故选B。]
12.C　[传动杆受两端挤压，连杆1受弯曲和受压，连杆2下端的夹头向下，所以连杆2受拉。]
13.D　[图a为松开时，图b为夹紧；观察从松开到夹紧可知杆1受压，杆2受拉，连杆3受三个力所以受弯曲。]
14.B　[当压板压住零件后，压板以螺纹杆为支点压住零件，为弯曲受力，螺纹杆是通过向下拧螺纹压住压板，所以压板对螺纹杆有反向的拉力，所以螺纹杆受拉力，销轴2受到螺纹杆的向上拉力，所有销轴2有弯曲变形的趋势，所以销轴2受弯曲。]
15.A　[转轴转动时，转动件1先向上再向下运动，所以滑块先向左滑动，再向右滑动。杆1和杆3为二力杆，先受压后受拉，曲柄受弯曲。]
16.B　[当压杆压紧工件时，伸缩杆往上顶杆1，根据作用力和反作用力，伸缩杆受压；杆3属于L形杆，与杆1、杆2、底座均有连接，受到3个及以上的力，因此受弯曲；销轴受到作用线相距很近，且大小、方向相反的一对力，因此受剪切。]
17.C　[A：吊装过程中，下压压板后会使下盘往下挤压弹簧，弹簧处于压缩状态，则松开压板，弹簧会对下盘产生向上的作用力，进而带动摩擦块向外张开。B：在吊装过程中，挡圈用于上盘的限位，与吊杆之间无相对移动，但可以在水平面上有相对转动，故可能是铰连接。C：连杆1与下盘固定在一起为刚连接，在压板向下压的过程中，连杆1会相对上盘向下运动，因此连杆1和上盘之间不是刚连接。D：吊装过程中，连杆2受到连杆3斜向上的作用力，受弯曲，连杆3在下盘作用下，受压。]

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