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课时5　简单结构的设计B
第一章　结构及其设计
目 录
CONTENTS
任务清单与知识构建
01
案例导学厘清重难点
02
随堂达标检测
03
课时分层训练
04
任务清单与知识构建
1
任务　分析结构设计应考虑的主要因素
1.结构设计应以一种或几种______的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的____________。
2.在进行结构设计时，需要考虑的主要因素有：_________、______、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。
功能
基本需求
稳定性
强度
案例导学厘清重难点
2
重难点1　伸缩结构设计
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.平板式伸缩结构典型草图
2.导轨式伸缩结构典型草图
3.套管式伸缩结构典型草图
4.非连续调节的伸缩结构
例1 小明家客厅的40英寸平板电视机之前摆放在电视柜上使用，图a为电视机背面和底面的结构示意图。现在为了节约空间和美观考虑，小明准备移除电视柜，将电视机改为壁挂式安装。小明用2 mm厚钢板设计制作了一对方形卡扣(如图b所示)，已将它们安装到墙上，两卡扣安装高度一致且水平方向中心间距为200 mm。请设计一款连接件，将电视机固定在卡扣上，设计要求如下：
A.挂装方便，且牢固可靠；
B.挂装高度可在50 mm范围内分3挡调节；
C.挂装后电视屏幕平行于墙面；
D.材料限定2 mm厚钢板。
答案　(1)B
(2)满分4分，设计参考如图所示，评分要点(每条加1分)；a)钢板折弯；b)有挂钩；c)有安装孔，能调节；d)有立体感(表现钢板的厚度)；若有其它合理设计方案，酌情给分。
(3)满分2分，酌情给1到2分，评分要点：a)孔距：100；b)宽度；21(或比21略小)；c)挂钩长度：40(30～45都可以)；d)深度；6(和设计要求“挂装后电视屏幕平行于墙面”有关)。
(4)C　(5)A
变式训练1 如图所示是一款木质绣架，绣面及样品架均可调整角度，实现了较好的人机关系。在使用绣架的过程中发现该绣架不能调节高度。已知绣架两侧支撑脚所用的材料为截面为长方形的木条，木条的截面为60 mm×30 mm。请对该绣架支撑脚进行重新设计，使其高度可调节，所用材料为与支撑脚截面相同的方木条，其他配件自选。设计要求如下：
A.支撑脚高度连续可调；
B.支撑脚可调节的高度范围为450 mm～550 mm；
C.支撑脚构件之间只能调节高度，彼此不能相对转动；
D.结构牢固，稳定性好，操作方便。
答案　(1)(2)如图所示。评分标准：支撑架连续可调(2分)；支架强度与稳定性(1分)；支撑架之间不能相对转动(1分)；操作方便(1分)；高度范围尺寸(1分)。
(3)③　(4)③　(5)②
重难点2　折叠结构设计
折叠结构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。
例2 冬季，进出教室后忘记随手关门，扑面而来的刺骨冷风让人受不了，尤其是坐在前排的同学不堪其扰。小明同学想在门、门框(木质)上加一个装置实现推门后能够自动关门的功能。设计要求如下：
A.门打开人离开后，门能够自动关闭，且关门时门不会与门框猛烈碰撞发出巨大响声；
B.不改变原有门框及门的结构，不采用电动等动力装置，增加的装置不影响从外面或者从里面开门、关门；
C.材料为通用技术实践室可以找到，如：弹簧、钢管、钢板等。
请你帮助小明完成该机械装置的设计，完成以下任务：
(1)小明设计的机械装置与门框之间的连接，最适采用的是________；
(3)小明构思好设计方案后，制作了模型，并在家里卧室的门上测试，用不同大小的力反复推门，观察门能否自动关闭。小明采用的方案属于________(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，将序号填入“________”处)；
(4)画出该装置的设计草图，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)D　(3)A
(4)(5)如图所示
变式训练2 为有效防止别人占用自家的车位，小明的爸爸购买了一个车位锁，如图a所示，但是使用一段时间后发现连接两侧立柱与地面的连接件发生破损，连接部位见图b，于是小明想替爸爸重新设计了一个连接件(可对立柱进行适当加工)，已知两侧立柱的直径为5 cm，请你帮助小明设计该连接件，要求如下：
①连接件能与地面可靠连接；
②车位锁不借助螺母调节，以实现
水平翻倒和竖直固定；
③车位锁翻倒后高度不超过8 cm；
④连接件具有一定的强度，结构简单，操作方便；
⑤材料自选。
(5)小明在连接件安装完成后进行试验，观察车位锁翻倒和立起时的可靠性。该试验的方法属于________(在A.模拟试验法；B.移植试验法；C.强化试验法中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)B　(2)C
(3)(4)如图所示
评分标准：①连接件能与地面可靠连接(1分)；②连接件安装后能实现车位锁水平翻倒(1分)；③连接件安装后能实现车位锁竖直方向固定(不借助螺母)(1分)；④立体图清晰，具有一定强度，结构简单(1分)；⑤尺寸标注：宽度标注范围50 mm～55 mm(1分)；翻倒后竖直高度标注范围大于25 mm，小于等于55 mm(1分)；其他合理图形，标注正确的，酌情给分。
(5)A
重难点3　转动结构设计
转动结构指的是两个构件通过活动连接实现相互旋转的构件组合体，其转动中心是一个固定轴线的活动销，这个活动销常称为转轴。在产品设计中，我们可以根据人们的实际需求，改变转轴的位置实现不同的转动结构。
(1)单轴转动
(2)双轴转动
例3 如图所示是一款手机支架，由手机夹、支撑杆和连接件组成。由于连接件损坏，小王想制作新的连接件连接手机夹和支撑杆。请你帮助小王进行设计，满足以下要求：
A.连接后，手机夹能实现距底座上平面180 mm～260 mm的连续调节；
B.连接件可实现手机屏幕上部后倾30°的连续调节；
C.结构简单，操作方便；
D.不能对现有结构进行任何加工，其他材料自选。
请根据描述和设计要求，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)在草图上标注连接件的主要尺寸；
(3)下列标准件中，最适合将连接件与手机夹连接的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小王完成改进后的手机支架制作，让同学们使用体验，然后询问同学们的使用感受。从中，小王发现使用支架进行录像时，脸部光线不足，还需要在手机支架上安装补光LED灯。小王发现该问题的途径________(在A.观察日常生活；B.收集和分析信息；C.技术研究与技术试验中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)连接件完成并安装好后，以下技术试验不需要做的是________。
①装上手机，观察支撑杆是否发生弯曲变形
②调节手机夹角度，观察是否方便
③轻轻拉动手机支架，观察连接处是否牢固可靠
答案　(1)(2)如图所示
(3)A　(4)B　(5)①
①连接件能方便地安装在墙体上，且连接牢固；
②安装好后锅体能上下90°范围内调节角度，并能可靠固定；
③主体材料为5 mm厚、长度足够的钢板，其他辅助材料自选；
④结构简单，易于制作。
(5)在优化设计方案中，为了使接收器能牢固地安装在墙体上，下列措施最合理的是________(在A.选用直径稍大一点的膨胀螺栓；B.适当减轻接收器的整体重量；C.增大金属板与墙体的支撑面积；D.适当降低安装高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)D
草图得分标准：①连接件能方便地安装在墙体上，且连接
牢固(1分)；②连接件与接收器牢固连接(1分)；③锅体能上下90°范围内调节角度(1分)；④锅体能可靠固定在某一角度(1分)；尺寸标注得分：①标注连接孔直径或连接孔孔距(1分)；②可调角度为90°或相关尺寸(1分)。
(4)C　(5)A
随堂达标检测
3
1.如图所示为某款儿童滑板车，使用时发现两脚踏板之间的距离易张开过大。
请在滑板车两支撑杆之间设计一个限位连
接件，已知两支撑杆已加工好两个M8的螺
纹孔，设计要求如下：
A.连接件安装在支撑杆上，和螺纹孔连接；
B.连接件将两支撑上的螺纹孔孔心距限定在100 mm～160 mm之间；
C.连接件安装后，支撑杆开合方便，使用可靠；
D.所用材料为宽40 mm、厚2 mm、长度不限的钢板，其他必要材料可自选。
①将两脚踏板的角度张开到最大，测量张开的距离是否满足要求
②将两脚踏板合拢，测量支撑杆之间的最小间距是否满足要求
③多次来回摆动脚踏板检测其开合是否流畅
④在连接件上逐渐增加压力，测试其牢固程度
(4)设计的连接件与两支撑杆的连接，可使用________(在A.金属膨胀螺栓连接；B.自攻螺丝连接；C.铆钉连接；D.螺栓连接中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)①
(2)如图所示。材料符合设计要求(有图就给分)(1分)；两端有安装孔(1分)；限位连接件能够实现开合限位(1分)；连接件合理，开合方便，使用可靠，有立体感(1分)。
(3)④　(4)C
2.如图所示为一款靠背椅，支架采用外径为2 cm的不锈钢管为材料，靠背是整体尺寸为宽40 cm×高30 cm×厚2 cm的木板。小明想使靠背能处在不同高度，以适合不同身高的人使用。请你设计靠背与支架之间的连接件，设计要求如下：
①要求能够实现0～15 cm范围内高度连接可调，调节到一定高度时要求可靠固定；
②连接件与靠背、支架之间的连接牢固可靠；
③采用2 mm厚钢板为材料，允许适当焊接、两部分构件组合而成，可以在支架上钻孔安装，可以选用适当的标准连接配件。
请完成以下各题。
(1)请画出连接件的设计草图；
(2)在设计草图上标出连接件的关键尺寸；
(3)下列标准件中，比较适合作为靠背椅与连接件之间的连接配件的是________(在A.膨胀螺栓；B.自攻螺钉；C.螺栓螺母中选择合适的选项，填写序号)；
(4)制作完成后，需要检验连接件是否符合设计要求，以下试验不必要的是________(在A.用手上下拉动靠背，看能否顺利调节高度；B.坐在椅子上，观察支架是否弯曲变形；C.将靠背调节到一定高度时，用手在靠背上施加一定的力，观察连接件与靠背、支架之间的连接是否牢固可靠在选择合适的选项中，填写序号)。
答案　(1)(2)如图所示(腰孔孔心距为150 mm，凹槽宽度略大于20 mm)
(3)B　(4)B
4
课时分层训练
基础巩固篇
素养提升篇
1.如图所示为某一阳台简易伸缩晾衣杆支撑架示意图及局部放大图。支撑架采用两个相套的槽钢制作，下面一截槽钢是固定在墙上的，晾衣杆是焊接在上面一截的活动槽钢上的。现需要设计安装两段槽钢的连接和调整结构，使晾衣杆与阳台的水平距离能在一定范围内比较方便地调整。已知条件和设计要求如下：
A.固定槽钢长650 mm，截面高30 mm、宽30 mm，壁厚2 mm。活动槽钢长400 mm，截面高32 mm、宽25 mm，壁厚2 mm。晾衣杆直径20 mm，要求晾衣杆与阳台的水平距离能再调节，大约能调节300 mm；
B.要求调节操作方便，调节好后能固定，还有一定的连接强度。
请根据上述设计要求，完成以下任务：
(1)在给定的设计草图中画出两段槽钢的连接和调整的有关结构，必要时可用文字说明；
(2)在设计草图上标注与两段槽钢的连接和调整有关的主要尺寸；
(3)说明你的设计里晾衣杆的位置是如何调节的；
(4)为了增加固定槽钢与阳台混凝土墙壁之间的连接强度，可以采用的合理措施是________(填下列正确选项前序号)。
①将固定槽钢和阳台墙之间采用焊接方式来连接；②增加斜支架来支撑固定槽钢；
③在固定槽钢和阳台墙之间增加弹簧垫圈。
答案　(1)(2)如图所示
(3)在固定槽钢的两侧开两个腰形孔，穿过里侧的腰形孔在活动槽钢的相应位置固定两个螺丝，另外配两个元宝螺帽，背面由于手不好操作，则可以设计为活铆连接。需要调整位置时，先拧松两个元宝螺帽，然后活动槽钢推到合适的位置，然后再拧紧元宝螺帽。
(4)②
2.李琳发现老人使用马桶如厕时起立艰难，想在如图a所示的马桶右侧墙面上安装一个扶手用于如厕后辅助站立，李琳用方木料制作了如图b所示的扶手，扶手上的安装孔直径为10 mm，请帮助李琳设计一个扶手的安装底座，底座安装在马桶右侧的墙壁上，设计要求如下：
A.底座能可靠地在固定在墙壁上，具有足够的连接强度，且安装方便；
B.扶手只能水平方向旋转90°，当扶手和墙壁垂直时，扶手不能再转动，以确保使用安全，只有当扶手向上抬起20 mm时才能折向墙壁；
C.所用材料为2 mm厚的钢板，其他配件可自选。
图c
请根据上述要求完成以下任务：
(1)制订设计方案前，需要明确设计的限制因素，以下因素中________ 设计的限制因素(在A.扶手安装孔直径；B.安装底座的材料；C.李琳的动手能力；D.扶手的长度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)李琳测得一般老人在正常坐姿状态下的高度如图c所示，当坐立在马桶上的人站立起来时，右手能扶住扶手使力，辅助站立，从人机关系角度分析，扶手最适合安装的高度是________(从图中所示高度h1～h6中选填一项)；
(3)画出安装底座的设计草图，必要时可用文字说明；
(4)在设计草图上标注安装底座的主要尺寸；
(5)下列连接件中适合用于将扶手安装到底座上的是________(从下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)D　(2)h3
(3)(4)如图所示。底座能可靠地固定在墙壁上，具有足够的连接强度，且安装方便(1分)；扶手智能水平方向旋转90°，当扶手和墙壁垂直时，扶手不能再转动(1分)；只有当扶手向上抬起20 mm时才能折向墙壁(1分)；作图整体效果(1分)。
该底座的主要尺寸有与扶手相连的连接孔尺寸直径100 mm，与扶手安装有关的尺寸20 mm等，与墙壁相连的相关尺寸，底座的总体尺寸。
(5)A
3.小明在阶梯教室听讲座时发现放在左手扶手里的桌板展开后，有人路过时无法单手操作收拢。小明想要设计一个连接件能够单手操作展开和收拢。请你帮助小明设计一个连接件，设计要求如下：
A.能够单手展开及收拢；
B.桌面板安装在前排木质椅背上，且桌面板的尺寸为300×200×30；
C.结构能够可靠的收拢，也能够展开90°可靠固定；
D.主要材料采用3 mm厚的钢板。
请根据描述和设计要求，完成以下任务：
(1)设计该结构时，属于设计的限制因素的是________、________(在A.椅面的高度；B.椅面的材料；C.设计连接件所选用的材料；D.使用的时间长短；E.与木板连接的紧固件中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)连接件与木质椅背的连接方式最合理的是________(在A.自攻螺钉；B.紧定螺钉；C.膨胀螺栓中选择合适的选项，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　E　(2)A　(3)(4)如图所示
1.如图所示是一款卫生间用的毛巾架，墙面上已有两个安装膨胀螺栓的孔，孔距100 mm。现要重新设计，实现挂杆长度可调节，不使用时可折叠节省空间，具体设计要求如下：
A.可稳定地固定在墙面上；
B.可折叠，水平方向可调节长度；
C.操作方便，具有一定的强度；
D.材料用钢材。
(4)若要把毛巾架固定在卫生间墙壁瓷砖上，采用的连接件是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)设计并制作完成之后，检验是否达到设计要求，以下试验中，不需要的是________(在①打开毛巾架，在上面挂物体，看是否牢固可靠；②展开毛巾架，看能否进行折叠并稳定地挂在墙上；③对挂杆进行伸缩看是否能实现长度可调；④将毛巾架的金属部分，进行导电能力测试中选择一项，将序号填写在“________”处)。
答案　(1)④
(2)(3)如图所示
(4)①　(5)④
2.小明发现爷爷钓鱼时杆架只能通过地插固定在泥地上(杆架尾端插入地插的套筒中)，如果岸边是水泥或者石头就没有办法使用杆架了。于是他想设计一个连接杆将杆架安装在有水的塑料桶上，以便在各种环境下都能够放鱼竿。请你帮助小明设计该连接件，设计要求如下：
A.能固定在塑料桶侧面(不可破坏塑料桶)，且方便拆卸；
B.杆架尾端能可靠固定在连接件上，且拆卸方便；
C.杆架竖直角度调节范围至少为－30°～＋30°，且可有效固定在某一角度；
D.使用1.7 mm厚的钢板制作，其余材料与零件自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)现从钢板上锯割下一块长方形坯件用于制作连接件。下列对坯件的锉削操作的是_______________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；
A.选用平锉进行锉削
B.握住手柄的右手按压力先大后小
C.推锉加压，回拉不加压
D.使用钢丝刷清除锉刀上的铁屑
(2)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(3)在设计草图上标注主要尺寸；
A.观察水桶整体稳定性与杆架长度是否有关
B.观察水桶整体稳定性与不同角度的鱼竿架法是否有关
C.观察水桶整体稳定性与鱼竿长度是否有关
(5)上述采用的试验方法属于________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)。
A.虚拟试验法 B.模拟试验法 C.强化试验法
答案　(1)B　(2)(3)如图所示
(4)C　(5)B
3.如图1所示是小明卧室床头的壁挂式台灯，他发现台灯与墙面连接的塑料底座损坏，连接不牢固。已知支撑杆连接孔和墙面连接孔分布分别如图2、图3所示。请利用3 mm厚的钢板，尺寸不限，帮助小明设计一个连接件，把台灯固定在墙上，灯头位于前方。设计要求如下：
A.连接件与墙面、支撑杆连接稳固；
B.台灯可以左右旋转，连续调节60°倾角；
C.方便连接固定在墙面，结构简单。
请根据描述和设计要求，完成以下任务：
(1)小明发现塑料底座损坏，连接不牢固，发现该问题的途径是________(在
A.观察日常生活；B.收集和分析信息；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)画出连接件的设计草图，必要时可用文字说明；
(3)在设计草图上标注连接件结构的主要尺寸；
(4)台灯质量大约200 g，选择连接件与墙面的标准件。下列最合理的标准件是________；
(5)为了检验连接件是否达到设计要求，小明进行了如下试验，下列描述
的是________(在下列选项中选出其中不合理的一项，将序号填写在“________”处)。
①观察连接件能否连续调节角度，调节是否方便
②调节台灯照射角度，观察台灯照射范围
③采用模拟试验法：把台灯固定在适当角度，用手推拉支撑杆，观察连接件的连接是否稳固
④把灯头旋转至最高位置固定，在灯头上悬挂重物，观察连接件的承载能力
答案　(1)A
(4)B　(5)④课时5　简单结构的设计B
任务　分析结构设计应考虑的主要因素
1.结构设计应以一种或几种____________的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的____________。
2.在进行结构设计时，需要考虑的主要因素有：________、________、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。
重难点1　伸缩结构设计
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.平板式伸缩结构典型草图
2.导轨式伸缩结构典型草图
3.套管式伸缩结构典型草图
4.非连续调节的伸缩结构
例1 小明家客厅的40英寸平板电视机之前摆放在电视柜上使用，图a为电视机背面和底面的结构示意图。现在为了节约空间和美观考虑，小明准备移除电视柜，将电视机改为壁挂式安装。小明用2 mm厚钢板设计制作了一对方形卡扣(如图b所示)，已将它们安装到墙上，两卡扣安装高度一致且水平方向中心间距为200 mm。请设计一款连接件，将电视机固定在卡扣上，设计要求如下：
A.挂装方便，且牢固可靠；
B.挂装高度可在50 mm范围内分3挡调节；
C.挂装后电视屏幕平行于墙面；
D.材料限定2 mm厚钢板。
请根据描述和设计要求，完成以下任务：
(1)设计该连接件时，不属于设计的限制因素的是________(在A.电视机的重量；B.电视机的屏幕尺寸；C.卡扣的大小中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
(2)画出连接件的设计草图，必要时可用文字说明；
(3)在设计草图上标注连接件的主要尺寸；
(4)方形卡扣与墙壁的连接宜采用________(在A.铆钉；B.紧定螺钉；C.塑料膨胀管＋自攻螺丝中选择合适的一项，将序号填入“________”处)；
(5)在通用技术教室制作该连接件一般不会用到的工具是________(在A.丝锥；B.台虎钳；C.锉刀中选择合适的一项，将序号填入“________”处)。
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练1 如图所示是一款木质绣架，绣面及样品架均可调整角度，实现了较好的人机关系。在使用绣架的过程中发现该绣架不能调节高度。已知绣架两侧支撑脚所用的材料为截面为长方形的木条，木条的截面为60 mm×30 mm。请对该绣架支撑脚进行重新设计，使其高度可调节，所用材料为与支撑脚截面相同的方木条，其他配件自选。设计要求如下：
A.支撑脚高度连续可调；
B.支撑脚可调节的高度范围为450 mm～550 mm；
C.支撑脚构件之间只能调节高度，彼此不能相对转动；
D.结构牢固，稳定性好，操作方便。
请根据上述设计要求，完成以下任务：
(1)画出支撑脚的设计草图，必要时可用文字说明；
(2)在设计草图上标注支撑脚的主要尺寸；
(3)在重新设计支撑脚时不需要考虑的因素是________(在①绣面与支撑脚的连接方式；②支撑脚的调节方式；③绣面的加工工艺；④绣架的稳定性中选择合适的选项，将正确的序号填入“________”处)；
(4)当支撑脚安装好后，对绣架进行技术试验，看是否符合设计要求，则以下技术试验不合理的是________(在①调节绣架高度，测试是否方便；②左右晃动桌子观察支撑脚连接是否容易松动；③用手按压绣面支架，观察支撑脚是否牢固；④用力推绣架，测试是否容易翻倒中选择合适的选项，将正确的序号填入“________”处)；
(5)若要将支撑脚进行手工加工，下列工具用不到的是________。
重难点2　折叠结构设计
折叠结构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。
例2 冬季，进出教室后忘记随手关门，扑面而来的刺骨冷风让人受不了，尤其是坐在前排的同学不堪其扰。小明同学想在门、门框(木质)上加一个装置实现推门后能够自动关门的功能。设计要求如下：
A.门打开人离开后，门能够自动关闭，且关门时门不会与门框猛烈碰撞发出巨大响声；
B.不改变原有门框及门的结构，不采用电动等动力装置，增加的装置不影响从外面或者从里面开门、关门；
C.材料为通用技术实践室可以找到，如：弹簧、钢管、钢板等。
请你帮助小明完成该机械装置的设计，完成以下任务：
(1)小明设计的机械装置与门框之间的连接，最适采用的是________；
(2)构思该装置的方案时，不属于限制因素的是________(在A.小明同学的设计能力；B.小明能够找到的原材料；C.周围同学对小明的帮助及提出的设计要求；D.门的高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明构思好设计方案后，制作了模型，并在家里卧室的门上测试，用不同大小的力反复推门，观察门能否自动关闭。小明采用的方案属于____________(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，将序号填入“________”处)；
(4)画出该装置的设计草图，必要时用文字说明；
(5)在设计草图上标注主要尺寸。
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练2 为有效防止别人占用自家的车位，小明的爸爸购买了一个车位锁，如图a所示，但是使用一段时间后发现连接两侧立柱与地面的连接件发生破损，连接部位见图b，于是小明想替爸爸重新设计了一个连接件(可对立柱进行适当加工)，已知两侧立柱的直径为5 cm，请你帮助小明设计该连接件，要求如下：
①连接件能与地面可靠连接；
②车位锁不借助螺母调节，以实现水平翻倒和竖直固定；
③车位锁翻倒后高度不超过8 cm；
④连接件具有一定的强度，结构简单，操作方便；
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)设计该连接件时，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.车身的高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)画出设计草图，必要时可用文字文明(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)小明在连接件安装完成后进行试验，观察车位锁翻倒和立起时的可靠性。该试验的方法属于________(在A.模拟试验法；B.移植试验法；C.强化试验法中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
重难点3　转动结构设计
转动结构指的是两个构件通过活动连接实现相互旋转的构件组合体，其转动中心是一个固定轴线的活动销，这个活动销常称为转轴。在产品设计中，我们可以根据人们的实际需求，改变转轴的位置实现不同的转动结构。
(1)单轴转动
(2)双轴转动
例3 如图所示是一款手机支架，由手机夹、支撑杆和连接件组成。由于连接件损坏，小王想制作新的连接件连接手机夹和支撑杆。请你帮助小王进行设计，满足以下要求：
A.连接后，手机夹能实现距底座上平面180 mm～260 mm的连续调节；
B.连接件可实现手机屏幕上部后倾30°的连续调节；
C.结构简单，操作方便；
D.不能对现有结构进行任何加工，其他材料自选。
请根据描述和设计要求，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)在草图上标注连接件的主要尺寸；
(3)下列标准件中，最适合将连接件与手机夹连接的是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小王完成改进后的手机支架制作，让同学们使用体验，然后询问同学们的使用感受。从中，小王发现使用支架进行录像时，脸部光线不足，还需要在手机支架上安装补光LED灯。小王发现该问题的途径________(在A.观察日常生活；B.收集和分析信息；C.技术研究与技术试验中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)连接件完成并安装好后，以下技术试验不需要做的是________。
①装上手机，观察支撑杆是否发生弯曲变形
②调节手机夹角度，观察是否方便
③轻轻拉动手机支架，观察连接处是否牢固可靠
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练3 孙宇准备在家外墙上安装如图所示的电视外锅接收器，在安装前发现，如果直接装在墙体上，发现锅体的角度不能上下调节，会影响接收信号。于是孙宇想利用金属钢板制作一个连接件。已知接收器上的4个安装孔直径为8，孔距是100。请你帮助孙宇完成设计该连接件，设计要求如下：
①连接件能方便地安装在墙体上，且连接牢固；
②安装好后锅体能上下90°范围内调节角度，并能可靠固定；
③主体材料为5 mm厚、长度足够的钢板，其他辅助材料自选；
④结构简单，易于制作。
请完成以下任务：
(1)加工安装该连接件时，不属于限制因素的是________(在A.接收器的重量；B.孙宇的操作技能；C.加工的工艺；D.安装的高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)画出设计草图，必要时可用文字说明；
(3)在设计草图上标注主要尺寸；
(4)加工该连接件一定不会用到的工具是________(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)在优化设计方案中，为了使接收器能牢固地安装在墙体上，下列措施最合理的是________(在A.选用直径稍大一点的膨胀螺栓；B.适当减轻接收器的整体重量；C.增大金属板与墙体的支撑面积；D.适当降低安装高度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
1.如图所示为某款儿童滑板车，使用时发现两脚踏板之间的距离易张开过大。
请在滑板车两支撑杆之间设计一个限位连接件，已知两支撑杆已加工好两个M8的螺纹孔，设计要求如下：
A.连接件安装在支撑杆上，和螺纹孔连接；
B.连接件将两支撑上的螺纹孔孔心距限定在100 mm～160 mm之间；
C.连接件安装后，支撑杆开合方便，使用可靠；
D.所用材料为宽40 mm、厚2 mm、长度不限的钢板，其他必要材料可自选。
请根据上述设计要求，完成以下任务：
(1)制订设计方案前，需要明确设计的限制因素，以下因素中，不属于设计限制因素的是________(从①滑板车的重量；②支撑杆上螺纹孔的大小；③制作材料；④踏板车的张开角度范围中选择一项，将序号填入“________”处)；
(2)画出限位连接件的设计草图，必要时可加文字说明；
(3)将限位连接件安装好后，需要对限位连接件进行技术试验，以下试验不合理的有________(从下列选项中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
①将两脚踏板的角度张开到最大，测量张开的距离是否满足要求
②将两脚踏板合拢，测量支撑杆之间的最小间距是否满足要求
③多次来回摆动脚踏板检测其开合是否流畅
④在连接件上逐渐增加压力，测试其牢固程度
(4)设计的连接件与两支撑杆的连接，可使用________(在A.金属膨胀螺栓连接；B.自攻螺丝连接；C.铆钉连接；D.螺栓连接中选择合适的选项，将序号填入“________”处)。
2.如图所示为一款靠背椅，支架采用外径为2 cm的不锈钢管为材料，靠背是整体尺寸为宽40 cm×高30 cm×厚2 cm的木板。小明想使靠背能处在不同高度，以适合不同身高的人使用。请你设计靠背与支架之间的连接件，设计要求如下：
①要求能够实现0～15 cm范围内高度连接可调，调节到一定高度时要求可靠固定；
②连接件与靠背、支架之间的连接牢固可靠；
③采用2 mm厚钢板为材料，允许适当焊接、两部分构件组合而成，可以在支架上钻孔安装，可以选用适当的标准连接配件。
请完成以下各题。
(1)请画出连接件的设计草图；
(2)在设计草图上标出连接件的关键尺寸；
(3)下列标准件中，比较适合作为靠背椅与连接件之间的连接配件的是________(在A.膨胀螺栓；B.自攻螺钉；C.螺栓螺母中选择合适的选项，填写序号)；
(4)制作完成后，需要检验连接件是否符合设计要求，以下试验不必要的是________(在A.用手上下拉动靠背，看能否顺利调节高度；B.坐在椅子上，观察支架是否弯曲变形；C.将靠背调节到一定高度时，用手在靠背上施加一定的力，观察连接件与靠背、支架之间的连接是否牢固可靠在选择合适的选项中，填写序号)。
课时5　简单结构的设计B
任务清单与知识构建
任务
1.功能　基本需求
2.稳定性　强度
案例导学厘清重难点
例1　(1)B
(2)满分4分，设计参考如图所示，评分要点(每条加1分)；a)钢板折弯；b)有挂钩；c)有安装孔，能调节；d)有立体感(表现钢板的厚度)；若有其它合理设计方案，酌情给分。
(3)满分2分，酌情给1到2分，评分要点：a)孔距：100；b)宽度；21(或比21略小)；c)挂钩长度：40(30～45都可以)；d)深度；6(和设计要求“挂装后电视屏幕平行于墙面”有关)。
(4)C　(5)A
变式训练1　(1)(2)如图所示。评分标准：支撑架连续可调(2分)；支架强度与稳定性(1分)；支撑架之间不能相对转动(1分)；操作方便(1分)；高度范围尺寸(1分)。
(3)③　(4)③　(5)②
例2　(1)C　(2)D　(3)A
(4)(5)如图所示
变式训练2　(1)B　(2)C
(3)(4)如图所示
评分标准：①连接件能与地面可靠连接(1分)；②连接件安装后能实现车位锁水平翻倒(1分)；③连接件安装后能实现车位锁竖直方向固定(不借助螺母)(1分)；④立体图清晰，具有一定强度，结构简单(1分)；⑤尺寸标注：宽度标注范围50 mm～55 mm(1分)；翻倒后竖直高度标注范围大于25 mm，小于等于55 mm(1分)；其他合理图形，标注正确的，酌情给分。
(5)A
例3　(1)(2)如图所示
(3)A　(4)B　(5)①
变式训练3　(1)D
(2)(3)参考草图如图所示。与墙的连接孔为8，孔距是100，转轴圆孔16(直径可在10～18变化，槽宽也相应变化)
草图得分标准：①连接件能方便地安装在墙体上，且连接牢固(1分)；②连接件与接收器牢固连接(1分)；③锅体能上下90°范围内调节角度(1分)；④锅体能可靠固定在某一角度(1分)；尺寸标注得分：①标注连接孔直径或连接孔孔距(1分)；②可调角度为90°或相关尺寸(1分)。
(4)C　(5)A
随堂达标检测
1.(1)①
(2)如图所示。材料符合设计要求(有图就给分)(1分)；两端有安装孔(1分)；限位连接件能够实现开合限位(1分)；连接件合理，开合方便，使用可靠，有立体感(1分)。
(3)④　(4)C
2.(1)(2)如图所示(腰孔孔心距为150 mm，凹槽宽度略大于20 mm)
(3)B　(4)B

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