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专题17　设计题专题(连接件类、整体结构类)
【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)。
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)。
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)。
【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
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
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
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)。
专题17　设计题专题(连接件类、整体结构类)
基础巩固篇
1.(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.(1)①　(2)(3)如图所示　(4)②　⑤
3.(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.(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.(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.(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.(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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