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专题18　设计题专题(电机类)
【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。
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。
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)。
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
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
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
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
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。
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)________。
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。
【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。
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
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
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
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。
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
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)。
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。
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
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)。
专题18　设计题专题(电机类)
基础巩固篇
1.(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.(1)C　(2)A　(3)C　(4)(5)如图所示
3.(1)B　(2)C　(3)(4)如图所示　(5)B
4.(1)(2)如图所示
(3)D
5.(1)(2)如图所示　(3)C
6.(1)(2)如图所示　(3)B
7.(1)(2)如图所示　(3)D
8.(1)C　(2)A　(3)(4)如图所示
9.(1)(2)如图所示　(3)BC
10.(1)B　 (2)A　 (3)A　 (4)(5)如图所示
能力提升篇
1.(1)A　(2)C　(3)B　(4)(5)如图所示
2.(1)(2)如图所示
(3)A　F　(4)C
3.(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.(1)(2)如图所示
(3)D
5.(1)A　(2)B　(3)A　(4)(5)如图所示
6.(1)C　(2)(3)如图所示
(4)B　(5)A
7.(1)D　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)B
8.(1)B　(2)B　(3)C　(4)(5)如图所示
9.(1)B　(2)B　(3)(4)如图所示　(5)C
10.(1)A　(2)B　(3)(4)如图所示
(5)C

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