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课时17　稳固结构的探析　功能结构的实现
考点一　结构的稳定性与强度
一、结构的稳定性
1.含义:结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
2.影响结构稳定性的因素
(1)　　　　　　　　　　　　。
(2)　　　　　　　　　　　　。
(3)　　　　　　　　　　　　。
3.对于一个处于静止状态的结构而言,如果重心的垂足落在结构的支撑面内,就是稳定的,不会倾倒。
二、结构的强度
1.含义:结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
2.应力可以作为表示结构构件强度的基本指标(σ＝FN/A)。
3.影响结构强度的因素
(1)　　　　　
在结构设计中,一些结构形状只要稍加改变就可大大提高强度。
(2)　　　　　
不同材料构成的结构,其强度各不相同;不同的材料可能带来结构上的变化。
(3)　　　　　　　
不同的连接方式,结构形式适用于不同强度要求的场合;连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。
三、构件的连接方式
1.　　　　:被连接的构件在连接处不能相对移动,但可相对转动。
2.　　　　:被连接的构件在连接处既不能相对移动,也不能相对转动。
考向1　结构的稳固性
【典例1】 如图所示的木制售货亭,窗台板和三脚架固定在墙板上,窗板向上翻转后用木棍支撑。下列关于该售货亭结构的分析中不正确的是(　　)
A.窗板与墙板之间的连接属于铰连接
B.窗台板与墙板之间的连接属于刚连接
C.木棍和三脚架都是为了提高强度
D.售货亭下方中间的支撑脚主要是为了提高结构的强度
答案　C
解析　本题主要考查稳固探析,窗台架与墙板的连接是刚连接,增加三脚架提高了窗台板的抗弯曲能力,提高了结构的强度;木棍的作用是支撑窗板,选项C错误。
【典例2】 小明采用规格和类型一致的木条(不考虑木纹方向对受力等的影响)设计了四种木屋三角顶方案。从结构的稳固性分析,合理的是(　　)
答案　A
解析　方案A比方案B、C、D多了两根短的支撑杆,承重最大;各杆件间都构成了三角形结构更稳定。
【变式】 自行车的钢圈和花鼓需要通过细长的钢丝连接,钢丝和钢圈采用带内螺纹的钢丝帽固定。从结构的稳固性的角度考虑,以下钢丝和钢圈的连接方式及钢丝与花鼓的编织方式最合理的是(　　)
答案　A
解析　钢丝交叉编织张紧力比平行交叉编织更强,可以适应自行车骑行时带来的扭转力;骑行时候钢丝主要受到向内的拉力,螺丝帽从内向外装容易被拉出。故选A。
考向2　刚连接与铰连接
【典例3】 如图所示是一款千斤顶,其工作原理是:转动丝杆,改变支撑杆间的角度实现升降。下列关于千斤顶结构的说法中,错误的是(　　)
A.支撑杆用钢板制作成“U形”,既保证强度又减轻质量
B.通过丝杆的转动实现千斤顶的升降
C.蝶形底座,既适用于不同地面,又有较大的支撑面积
D.支撑杆之间采用铰连接,主要是为了便于折叠收纳
答案　D
解析　支撑杆之间采用铰连接的结构主要是为了实现升降这一功能。
【变式】 (2023·2月强基联盟)如图所示为某款平口钳的结构示意图,扳动手柄,可以夹紧物块。下列对各个连接方式的分析中正确的是(　　)
A.螺纹杆与底座之间是刚连接,螺纹杆与滑块之间是铰连接
B.螺纹杆与底座之间是铰连接,螺纹杆与滑块之间是铰连接
C.螺纹杆与底座之间不是刚连接也不是铰连接,螺纹杆与滑块之间是铰连接
D.螺纹杆与底座之间是铰连接,螺纹杆与滑块之间不是刚连接也不是铰连接
答案　C
解析　螺纹杆与底座之间可以相对运动,也可以相对转动,因此不是刚连接也不是铰连接;螺纹杆与滑块之间相对转动,属于铰连接。
考点二　结构功能的实现
一、结构与功能的关系
结构决定了功能,改变结构能实现不同的功能;功能的实现需要相应的结构来保证。
二、结构的可靠性
结构在规定的使用期限内和规定的条件下,完成预定功能的可能性,称为可靠性。它是安全性、适用性和耐久性的总称。
1.安全性:结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载。
2.适用性:结构在正常使用时具有良好的工作性能。
3.耐久性:结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内,能保持结构正常使用。
考向　功能结构的实现
【典例】 小明家的木制折叠椅的后椅脚(如图虚线框位置)损坏了,为使修补好后的椅子仍具有折叠功能,以下后椅脚的修复方案合理的是(　　)
答案　C
解析　A.无法翻转,错误;B.凳子摆放时无法形成稳定的三角形,凳脚会向前突出,错误;C.可以实现翻转功能,且有稳定的三角结构,正确;D.虽然可以实现向上翻转,但当凳面坐人的时候,无法稳定,错误。
【变式】 如图所示为阶梯会议室椅背后的可折叠写字板连接结构,下列四种结构中,不能实现水平固定并向上翻折的是(　　)
答案　B
解析　B选项中销轴卡死,无法翻折。
1.结构稳定性
结构的稳定性 指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力
影响结构稳定性的主要因素 ①结构重心位置的高低 ②结构与地面接触所形成的支撑面大小 ③结构的形状
提高结构稳定性的方法 ①降低重心 结构稳定的条件:对于一个处于静止状态的结构而言,重心的垂足落在结构的支撑面内
②增大支撑面(接触点围成的面积,支撑面积通常比接触面积大,支撑面≠接触面)
③改变结构的形状 结构的形状不同,其稳定性也不同
2.结构的强度
结构的强度 指结构具有的抵抗被外力破坏的能力
影响结构强度的主要因素 ①结构的形状 ②结构的材料 ③结构的连接方式
提高结构强度的方法 ①改变结构的形状 对强度的影响有两方面:a.结构的外部形状;b.结构构件的横截面形状。 不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。相同材料,相同截面积,不同截面形状的构件强度不同(由强到弱的顺序如下所示)
②更换使用的材料 选用强度更好的材料
③改变构件之间的连接方式 a.不同的连接方式、结构形式适用于不同强度要求的场合 b.连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。以铆接为例,抽芯铆钉主要用于受载荷不大的铆接场合,而不锈钢铆钉则用在高拉力的场合
自我校对:
考点一
一、2.(1)重心位置的高低　(2)结构与地面接触所形成的支撑面的大小　(3)结构的形状
二、3.(1)结构的形状　(2)结构的材料　(3)结构的连接方式
三、1.铰连接　2.刚连接
1.在结构设计中,一些结构形状只要稍加改变就可以大大提高强度。下列哪种结构设计主要不是为了改变强度(　　)
答案　A
解析　横梁的设计是为了防止在使用过程中,支撑脚张开,主要为了提高稳定性,A错误。
2.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
答案　C
解析　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。
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
答案　C
解析　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.如图所示的压紧机构,旋转手柄,通过螺杆使压板上下移动。下列螺杆与压板的连接方案中最合理的是(　　)
答案　C
解析　要使螺杆能带动压板上下移动,只有方案C能实现。
5.山区的路边经常需要设计挡土墙,挡土墙是一种以抵抗侧向土压力,防止山坡土体变形失稳或路基主体崩塌而设置在路旁的墙体结构物,以混凝土钢筋为主要材料,以下结构从强度角度考虑适合作为挡土墙的是(　　)
答案　B
解析　此题可以类比大坝的设计,泥土越深的地方相对需要承受泥土的自重的力越大,所以底部应加宽,可以依靠墙体自重抵挡泥土压力的作用;其次挡土墙整体受弯曲形变(如图所示),局部来看,右侧面形变主要受拉,因此需要加钢筋提升抗弯曲能力。
6.如图所示为小明家的滚筒式洗衣机,下图分别为洗衣机门打开和关闭两种状态,下列连接件适用于该洗衣机门与机体连接的是(　　)
答案　B
解析　A和C选项洗衣机门无法完全打开,D选项洗衣机门与洗衣机无法安装。洗衣机连接结构如右图所示。综合可以发现只有B满足要求,因此选B。
【基础巩固篇】
1.下列三种梯子的设计中,主要不是从提高稳定性角度考虑的是(　　)
A.图1款的锁扣设计
B.图2款的八字腿设计
C.图2款采用加厚铝合金为主要材料
D.图3款的横梁设计
答案　C
解析　采用加厚铝合金为主要材料主要考虑了结构的强度因素。
2.(2023·绍兴模拟)如图所示是一款手动切糕机,可用于年糕、糖等食物的切片,使用时左手按住食材,右手按压手把即可轻松切片。从稳固性角度分析,下列说法正确的是(　　)
A.刀片间距可调,提高了结构的强度
B.为了使用时能有较好的稳定性,该切糕机的重心垂线最好位于底座几何中心
C.缩短刀把的长度,切糕不仅省力且稳定性更高
D.增加底座的长度可以提高切糕机的稳定性
答案　D
解析　A项,刀片间距可调与功能有关,主要是为了切出不同的厚度,与结构的强度无关;B项,使用中在左侧按下手把,会使切糕机的重心往左偏移,故应使切糕机的重心落在底座几何中心的右侧;C项,根据杠杆原理可知,加长刀把的长度才能省力;D项,增加底座的长度可以增加支撑面的面积从而提高结构的稳定性。
3.如图所示,针对甲图桌子结构的不足之处,现改进成乙图结构。下列关于该结构改进的说法中正确的是(　　)
A.主要目的是通过改变结构形状来提高强度
B.主要目的是通过改变结构形状来提高稳定性
C.主要目的是通过改变与地面接触面来提高强度
D.主要目的是通过改变支撑面大小提高稳定性
答案　A
解析　没有增加支撑面积,但改变了结构的形状,提高了结构的强度,故选A。
4.(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
答案　C
解析　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。
5.如图所示为移动式升降机。下列操作中,不以提高稳定性为目的的是(　　)
A.工作台升高前,支撑脚伸展后放下
B.工作台升降时,两升降臂协同调整,保证重心落在支撑面内
C.移动时,两升降臂放下
D.移动时,支撑脚收起
答案　D
解析　A项,通过增大支撑面来提高稳定性;B项,重心落在支撑面内,结构稳定;C项,通过降低重心位置提高稳定性;D项,收起支撑脚只是为了方便移动。
6.为了方便给同学们上网课,张老师制作了如图所示的手机拍摄支架。其中手机托架用薄铁板制作,其余构件采用未经刨平的木料,各部分用铁钉连接。下列说法中正确的是(　　)
A.用绳子连接A、B处的钉子时,支架整体稳定性比连接A、C处时要好
B.若去掉四颗自攻螺钉,支架的整体稳定性会更好
C.为提高整体稳定性,可将立柱安装位置左移,使支架自身重心投影落在支撑面中心
D.连杆1可用绳子替代
答案　D
解析　A项,用绳子连接A、C处时构成三角形结构,稳定性比连接A、B处好;B项,四颗自攻螺钉增强了支架的稳定性;C项,为提高整体稳定性,可将立柱安装位置左移,使支架自身重心投影落在支撑面中心偏左的位置,而不是支撑面中心;D项,连杆1受拉,故可用绳子替代。
【能力提升篇】
1.(2021·6月浙江选考)如图所示是一款钢索夹紧装置。为了提高夹紧的可靠性,需要增加一个连接件,下列方案中合理的是(　　)
答案　A
解析　本题考查设计方案的比较和权衡。设计方案的比较与权衡要抓住设计的核心与关键,本题中设计的核心是提高夹紧的可靠性,也就是螺纹连接不能松动,要求螺母与连接件间使用平垫圈或弹簧垫圈,且螺栓直径一定。四个方案中A、B具有平垫圈的功能,D是弹簧垫圈,B、D螺栓直径会变化,C方案没有使用垫圈。所以答案为选项A。
2.小明家附近要建一座钢筋混凝土桥(如图所示),他构思了几种混凝土桥板中钢筋放置的方案(截面),圆圈大小表示钢筋粗细。混凝土抗压强度远大于抗拉强度,钢筋抗拉强度大于抗压强度。从结构强度的角度分析,下列方案中最合理的是(　　)
答案　A
解析　A桥板整体受弯曲,上部受压,下部受拉,故需要下部布置粗钢筋抗拉。
3.如图所示为一房子的简易剖面图。下列关于房子挡雨房板的加固方案中最合理的是(　　)
答案　D
解析　挡雨房板在雨水的作用下会产生微小的形变,上表面受拉,下表面受压,如图所示。
分析选项,钢筋抗拉能力较强,故应在挡雨房板上表面铺设钢筋,同时因为房板右侧下表面是悬空着的,随着时间的推移,房板边ab会逐渐变长,故应该在房板右侧铺设相应的钢筋来解决。
4.某支撑横截面相等的钢梁结构中,梁的中间和两端同时受到力F的作用。下列是四种支撑方案,从强度角度考虑,较合理的是(　　)
答案　B
解析　截面形状影响结构强度,一般来说,工字形截面强度最大。
5.如图所示为大型空心钢管,为方便搬运,现要用钢制扎带进行捆扎,为保证强度设计了四种捆扎方法。以下四种捆扎方法最合理的是(　　)
答案　A
解析　运输仓储要求搬运方便、码放节省空间,A选项钢管之间不容易移位且码放节省空间,B选项与D选项类似,题给图形码放占用空间,取件时容易滚动,C选项不容易捆扎,捆扎后搬运容易变形。故选A。
6.如图所示是一款手机抢券装置局部示意图,通过电机的单向转动实现压杆上下移动,从而带动电容笔点击放置于底座上的手机。下列连接电机和压杆的方案中合理的是(　　)
答案　C
解析　由图可知,电机轴与压杆连接孔之间有一定的空间错位,如果以图示的右边为主视图方向,则电机轴在右、压杆在左,因此C选项最合理。
7.小明设计了一款减速装置,要求向右推动推杆可使固定的转轴减速,下列方案中最合理的是(　　)
答案　C
解析　从四种方案的对比中可知,为使滑块能高效地升降,将其底部做成弧面是最合理的,能减小滑块与推杆间的摩擦。(共48张PPT)
必修　技术与设计2
课时17　稳固结构的探析　功能结构的实现
目 录
CONTENTS
考点一
01
考点二
02
课堂检测
03
课后作业
04
考点一　结构的稳定性与强度
1
一、结构的稳定性
1.含义:结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
2.影响结构稳定性的因素
(1)__________________。
(2)____________________________________。
(3)______________。
3.对于一个处于静止状态的结构而言,如果重心的垂足落在结构的支撑面内,就是稳定的,不会倾倒。
重心位置的高低
结构与地面接触所形成的支撑面的大小
结构的形状
二、结构的强度
1.含义:结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
2.应力可以作为表示结构构件强度的基本指标(σ＝FN/A)。
3.影响结构强度的因素
(1)____________
在结构设计中,一些结构形状只要稍加改变就可大大提高强度。
(2)____________
不同材料构成的结构,其强度各不相同;不同的材料可能带来结构上的变化。
(3)_________________
不同的连接方式,结构形式适用于不同强度要求的场合;连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。
结构的形状
结构的材料
结构的连接方式
三、构件的连接方式
1.________:被连接的构件在连接处不能相对移动,但可相对转动。
2.________:被连接的构件在连接处既不能相对移动,也不能相对转动。
铰连接
刚连接
A.窗板与墙板之间的连接属于铰连接
B.窗台板与墙板之间的连接属于刚连接
C.木棍和三脚架都是为了提高强度
D.售货亭下方中间的支撑脚主要是为了提高结构的强度
C
解析　本题主要考查稳固探析,窗台架与墙板的连接是刚连接,增加三脚架提高了窗台板的抗弯曲能力,提高了结构的强度;木棍的作用是支撑窗板,选项C错误。
【典例2】 小明采用规格和类型一致的木条(不考虑木纹方向对受力等的影响)设计了四种木屋三角顶方案。从结构的稳固性分析,合理的是(　　)
A
解析　方案A比方案B、C、D多了两根短的支撑杆,承重最大;各杆件间都构成了三角形结构更稳定。
【变式】 自行车的钢圈和花鼓需要通过细长的钢丝连接,钢丝和钢圈采用带内螺纹的钢丝帽固定。从结构的稳固性的角度考虑,以下钢丝和钢圈的连接方式及钢丝与花鼓的编织方式最合理的是(　　)
A
解析　钢丝交叉编织张紧力比平行交叉编织更强,可以适应自行车骑行时带来的扭转力;骑行时候钢丝主要受到向内的拉力,螺丝帽从内向外装容易被拉出。故选A。
A.支撑杆用钢板制作成“U形”,既保证强度又减轻质量
B.通过丝杆的转动实现千斤顶的升降
C.蝶形底座,既适用于不同地面,又有较大的支撑面积
D.支撑杆之间采用铰连接,主要是为了便于折叠收纳
D
解析　支撑杆之间采用铰连接的结构主要是为了实现升降这一功能。
【变式】 (2023·2月强基联盟)如图所示为某款平口钳的结构示意图,扳动手柄,可以夹紧物块。下列对各个连接方式的分析中正确的是(　　)
C
A.螺纹杆与底座之间是刚连接,螺纹杆与滑块之间是铰连接
B.螺纹杆与底座之间是铰连接,螺纹杆与滑块之间是铰连接
C.螺纹杆与底座之间不是刚连接也不是铰连接,螺纹杆与滑块之间是铰连接
D.螺纹杆与底座之间是铰连接,螺纹杆与滑块之间不是刚连接也不是铰连接
解析　螺纹杆与底座之间可以相对运动,也可以相对转动,因此不是刚连接也不是铰连接;螺纹杆与滑块之间相对转动,属于铰连接。
考点二　结构功能的实现
2
一、结构与功能的关系
结构决定了功能,改变结构能实现不同的功能;功能的实现需要相应的结构来保证。
二、结构的可靠性
结构在规定的使用期限内和规定的条件下,完成预定功能的可能性,称为可靠性。它是安全性、适用性和耐久性的总称。
1.安全性:结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载。
2.适用性:结构在正常使用时具有良好的工作性能。
3.耐久性:结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内,能保持结构正常使用。
考向　功能结构的实现
【典例】 小明家的木制折叠椅的后椅脚(如图虚线框位置)损坏了,为使修补好后的椅子仍具有折叠功能,以下后椅脚的修复方案合理的是(　　)
C
解析　A.无法翻转,错误;B.凳子摆放时无法形成稳定的三角形,凳脚会向前突出,错误;C.可以实现翻转功能,且有稳定的三角结构,正确;D.虽然可以实现向上翻转,但当凳面坐人的时候,无法稳定,错误。
解析　B选项中销轴卡死,无法翻折。
B
1.结构稳定性
结构的稳定性 指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力
影响结构稳定性的主要因素 ①结构重心位置的高低 ②结构与地面接触所形成的支撑面大小 ③结构的形状
提高结构稳定性的方法 ①降低重心 结构稳定的条件:对于一个处于静止状态的结构而言,重心的垂足落在结构的支撑面内
②增大支撑面(接触点围成的面积,支撑面积通常比接触面积大,支撑面≠接触面)
③改变结构的形状 结构的形状不同,其稳定性也不同
2.结构的强度
结构的强度 指结构具有的抵抗被外力破坏的能力
影响结构强度的主要因素 ①结构的形状
②结构的材料
③结构的连接方式
提高结构强度的方法 ①改变结构的形状 对强度的影响有两方面:a.结构的外部形状;b.结构构件的横截面形状。
不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。相同材料,相同截面积,不同截面形状的构件强度不同(由强到弱的顺序如下所示)
②更换使用的材料 选用强度更好的材料
③改变构件之间的连接方式 a.不同的连接方式、结构形式适用于不同强度要求的场合
b.连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。以铆接为例,抽芯铆钉主要用于受载荷不大的铆接场合,而不锈钢铆钉则用在高拉力的场合
课堂检测
3
解析　横梁的设计是为了防止在使用过程中,支撑脚张开,主要为了提高稳定性,A错误。
A
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
C
解析　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。
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
C
解析　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.如图所示的压紧机构,旋转手柄,通过螺杆使压板上下移动。下列螺杆与压板的连接方案中最合理的是(　　)
C
解析　要使螺杆能带动压板上下移动,只有方案C能实现。
5.山区的路边经常需要设计挡土墙,挡土墙是一种以抵抗侧向土压力,防止山坡土体变形失稳或路基主体崩塌而设置在路旁的墙体结构物,以混凝土钢筋为主要材料,以下结构从强度角度考虑适合作为挡土墙的是(　　)
B
解析　此题可以类比大坝的设计,泥土越深的地方相对需要承受泥土的自重的力越大,所以底部应加宽,可以依靠墙体自重抵挡泥土压力的作用;其次挡土墙整体受弯曲形变(如图所示),局部来看,右侧面形变主要受拉,因此需要加钢筋提升抗弯曲能力。
6.如图所示为小明家的滚筒式洗衣机,下图分别为洗衣机门打开和关闭两种状态,下列连接件适用于该洗衣机门与机体连接的是(　　)
B
解析　A和C选项洗衣机门无法完全打开,D选项洗衣机门与洗衣机无法安装。洗衣机连接结构如右图所示。综合可以发现只有B满足要求,因此选B。
4
课后作业
基础巩固篇
能力提升篇
A.图1款的锁扣设计 B.图2款的八字腿设计
C.图2款采用加厚铝合金为主要材料 D.图3款的横梁设计
C
解析　采用加厚铝合金为主要材料主要考虑了结构的强度因素。
2.(2023·绍兴模拟)如图所示是一款手动切糕机,可用于年糕、糖等食物的切片,使用时左手按住食材,右手按压手把即可轻松切片。从稳固性角度分析,下列说法正确的是(　　)
D
A.刀片间距可调,提高了结构的强度
B.为了使用时能有较好的稳定性,该切糕机的重心垂线最好位于底座几何中心
C.缩短刀把的长度,切糕不仅省力且稳定性更高
D.增加底座的长度可以提高切糕机的稳定性
解析　A项,刀片间距可调与功能有关,主要是为了切出不同的厚度,与结构的强度无关;B项,使用中在左侧按下手把,会使切糕机的重心往左偏移,故应使切糕机的重心落在底座几何中心的右侧;C项,根据杠杆原理可知,加长刀把的长度才能省力;D项,增加底座的长度可以增加支撑面的面积从而提高结构的稳定性。
3.如图所示,针对甲图桌子结构的不足之处,现改进成乙图结构。下列关于该结构改进的说法中正确的是(　　)
A
A.主要目的是通过改变结构形状来提高强度
B.主要目的是通过改变结构形状来提高稳定性
C.主要目的是通过改变与地面接触面来提高强度
D.主要目的是通过改变支撑面大小提高稳定性
解析　没有增加支撑面积,但改变了结构的形状,提高了结构的强度,故选A。
4.(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(　　)
C
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
解析　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。
A.工作台升高前,支撑脚伸展后放下
B.工作台升降时,两升降臂协同调整,
保证重心落在支撑面内
C.移动时,两升降臂放下
D.移动时,支撑脚收起
D
解析　A项,通过增大支撑面来提高稳定性;B项,重心落在支撑面内,结构稳定;C项,通过降低重心位置提高稳定性;D项,收起支撑脚只是为了方便移动。
6.为了方便给同学们上网课,张老师制作了如图所示的手机拍摄支架。其中手机托架用薄铁板制作,其余构件采用未经刨平的木料,各部分用铁钉连接。下列说法中正确的是(　　)
D
A.用绳子连接A、B处的钉子时,支架整体稳
定性比连接A、C处时要好
B.若去掉四颗自攻螺钉,支架的整体稳定性会更好
C.为提高整体稳定性,可将立柱安装位置左移,使支架自身重心投影落在支撑面中心
D.连杆1可用绳子替代
解析　A项,用绳子连接A、C处时构成三角形结构,稳定性比连接A、B处好;B项,四颗自攻螺钉增强了支架的稳定性;C项,为提高整体稳定性,可将立柱安装位置左移,使支架自身重心投影落在支撑面中心偏左的位置,而不是支撑面中心;D项,连杆1受拉,故可用绳子替代。
1.(2021·6月浙江选考)如图所示是一款钢索夹紧装置。为了提高夹紧的可靠性,需要增加一个连接件,下列方案中合理的是(　　)
A
解析　本题考查设计方案的比较和权衡。设计方案的比较与权衡要抓住设计的核心与关键,本题中设计的核心是提高夹紧的可靠性,也就是螺纹连接不能松动,要求螺母与连接件间使用平垫圈或弹簧垫圈,且螺栓直径一定。四个方案中A、B具有平垫圈的功能,D是弹簧垫圈,B、D螺栓直径会变化,C方案没有使用垫圈。所以答案为选项A。
2.小明家附近要建一座钢筋混凝土桥(如图所示),他构思了几种混凝土桥板中钢筋放置的方案(截面),圆圈大小表示钢筋粗细。混凝土抗压强度远大于抗拉强度,钢筋抗拉强度大于抗压强度。从结构强度的角度分析,下列方案中最合理的是(　　)
A
解析　A桥板整体受弯曲,上部受压,下部受拉,故需要下部布置粗钢筋抗拉。
3.如图所示为一房子的简易剖面图。下列关于房子挡雨房板的加固方案中最合理的是(　　)
D
解析　挡雨房板在雨水的作用下会产生微小的形变,上表面受拉,下表面受压,如图所示。
分析选项,钢筋抗拉能力较强,故应在挡雨房板上表面铺设钢筋,同时因为房板右侧下表面是悬空着的,随着时间的推移,房板边ab会逐渐变长,故应该在房板右侧铺设相应的钢筋来解决。
4.某支撑横截面相等的钢梁结构中,梁的中间和两端同时受到力F的作用。下列是四种支撑方案,从强度角度考虑,较合理的是(　　)
B
解析　截面形状影响结构强度,一般来说,工字形截面强度最大。
5.如图所示为大型空心钢管,为方便搬运,现要用钢制扎带进行捆扎,为保证强度设计了四种捆扎方法。以下四种捆扎方法最合理的是(　　)
A
解析　运输仓储要求搬运方便、码放节省空间,A选项钢管之间不容易移位且码放节省空间,B选项与D选项类似,题给图形码放占用空间,取件时容易滚动,C选项不容易捆扎,捆扎后搬运容易变形。故选A。
6.如图所示是一款手机抢券装置局部示意图,通过电机的单向转动实现压杆上下移动,从而带动电容笔点击放置于底座上的手机。下列连接电机和压杆的方案中合理的是(　　)
C
解析　由图可知,电机轴与压杆连接孔之间有一定的空间错位,如果以图示的右边为主视图方向,则电机轴在右、压杆在左,因此C选项最合理。
7.小明设计了一款减速装置,要求向右推动推杆可使固定的转轴减速,下列方案中最合理的是(　　)
C
解析　从四种方案的对比中可知,为使滑块能高效地升降,将其底部做成弧面是最合理的,能减小滑块与推杆间的摩擦。

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