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第一单元 结构及其设计
第6节　简单结构的设计（一）
在进行结构设计时，必须明确设计的目标，抓住主要因素展开工作。
（1）结构设计的目标及要求：
①结构设计应以一种或几种 的实现为基本目标。
②应满足_______________。
③满足使用者的_______________。
功能
设计规范
基本需要　
（2）结构设计应考虑的主要因素：
①为实现结构设计的基本目标，进行结构设计时应考虑的主要因素有稳定性、强度、__________、适用性、耐久性和成本控制要求等。
②不同的结构设计应考虑的因素各有侧重，但无论在哪一类用途的结构设计中，___________都是至关重要的因素。
安全性
安全
下图所示为一款可以放书本的凳子，设计该凳子时不需要考虑的因素是
（　　）
A.书本的尺寸 B.房间的大小
C.凳子的成本 D.使用者的重量
B　
例1　B　房间的大小与凳子设计无关。
···
在通用技术课上，老师给同学们布置了一项任务，根据所学知识，设计并制作站立式办公桌，要求人站立和坐下时均可使用，桌面可以升高和下降，且具有一定的稳定性和强度。在站立式办公桌的设计过程中，下列不是设计时应考虑的主要因素的是（　　）
A.桌面的材质
B.支撑构件的选择
C.桌面升降方案的选择
D.使用的场所
··
D　
例2　D　结构设计应考虑的主要因素有稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等，根据题干可知，站立式办公桌的设计与使用场合无关。
下图所示是小明设计的谷仓，下小上大，主要由四面侧板和一面底板组成，其中相邻的侧板通过上、下两个连接块连接，由图分析可知，连接块的结构为
（　　）
D　
例3　D　分析结构时可以尝试在图中补全连接块的形状，由此可发现，连接块的截面应为梯形。
下列设计方案中，没有利用铰连接实现桌面升降的是 （　　）
A　
例4　A　A方案桌面的升降固定仅仅依靠滑轨、限位槽和限位销，存在相对移动，没有采用到铰连接。
··
下图所示为手动换向阀的局部剖视图。手柄插入阀体分别与内部销轴和连接孔相连。操作手柄驱动阀芯，实现流向控制。为方便安装及操作，下列有关虚线框处手柄结构的设计中最合理的是（　　）
B　
例5　B　从方便安装角度考虑，排除A 项；从操作角度，C、D 项与阀芯连接部分的设计不合理，只能带动阀芯单向移动不能实现往复移动。
小明要制作一个木桥模型，用截面为20 mm×10 mm的木条制作两侧的梁。下列是梁的四种支撑方案，从强度角度考虑合理的是 （　　）
A　
例6　A　木桥模型为榫接，从强度角度考虑，当桥面受到向下的力时，B、D方案的榫头容易松开，支撑方案应从A、C方案中选择；沿木条方向开榫孔强度更大，因此选A 项。
小明家里的长木凳凳脚与凳板间的连接处出现了松动，下列加固方法中，既美观又有效的是 （　　）
C　
例7　C　A、D方案在凳子侧面用铁钉固定木条不够美观；凳脚与凳板间松动的主要表现为连接点处容易转动，B方案用铁钉加固并不能解决问题。
小明发现学校展板支架由空心不锈钢管焊接而成（如图所示），在放置较小展板时，能正常放置；但如果展板较大，展板和支架可能会整体后倾，导致支架倾倒。小明准备对底脚进行改造，以提高展板支架的稳定性。从稳定性和强度角度分析，下列方案中最可行的是 （　　）
B　
例8　B　A项，只是提高了结构的环境适应性，没有解决结构后倾的问题；B项延长了底脚且连接牢固，提高了稳定性；C项延长了底脚，但滑槽式连接强度较小；D项采用合页式连接，连接处的强度较小。
下图所示为一款木质把手拖把，上端有一圆头螺钉，用于悬挂拖把。从悬挂时的方便性及悬挂后的可靠性角度考虑，下列用于悬挂拖把的挂钩设计方案最合理的是（　　）
B　
例9　B　A、C、D方案悬挂后﹐拖把稍微晃动就可能导致拖把掉落﹐无法保证悬挂后的可靠性。
［2023浙江选考］为了给窗户安装一个可开关的安全栅栏，小明设计了以下四种方案，其中不能开关的是（　　）
C　
例10　C　C项结构在关门时，栅栏的两根竖杆间距变大，而栅栏上下两点固定，和中间节点的滑块构成了一个稳定的三角形，无法实现栅栏的开关。
····
1．在通用技术实践课上，小明准备为高中生设计一款学习用的台灯，他在设计时进行了以下分析，其中不合理的是 （　　）
A．支撑架决定台灯的高度，需要考虑它对不同身高学生的适应性
B．不同的开关具有不同功能，选择时应满足学生的需要，安全有效地控制台灯的亮度
C．光源的主要功能是照明，一般选择没有频闪或频闪度较低的灯泡
D．灯罩影响台灯的美观和稳定性，设计时主要考虑造型
D
下图所示是小明同学用卡纸设计制作的建筑模型。请完成第2—3题。
2．在进行这项设计时，小明同学应优先考虑的因素是 (　　)
A．功能 B．强度
C．成本 D．使用寿命
B
3．若要提高该结构的强度，可以 (　　)
A．制作一个尺寸更小一点的模型
B．制作一个尺寸更大一点的模型
C．使用小木棍及薄木板等材料重新制作
D．增大建筑模型底部与地面的支撑面积
C
4．下图所示为残运会上篮球运动员使用的篮球轮椅。篮球轮椅应具备一定的强度，下列没有体现强度设计的是 (　　)
A．选用特制的合金材料
B．主体框架采用刚连接
C．增加了轮椅中轴
D．具备较低的重心
D
5．下图所示为一款双层搁物架，中间搁板可以在导轨中抽拉，拉出状态下放置物品时，搁板不会倾翻。搁板的截面为矩形，下列导轨截面结构中合理的是 (　　)
D
6．下列是小板凳的设计方案，制作材料为实木板，其纹理趋向如虚线所示。从强度角度考虑最合理的是 （　　）
A
6．A　木材顺纹方向强度较大，因此加工时应沿顺纹方向加工，A 项正确。
7．小明设计了一款木质相框，从结构稳固性的角度分析，下列设计方案中最合理的是 (　　)
D
7．D　结构的稳固性主要表现为结构的稳定性和强度，从侧面看相框，A、C项没有支撑，稳定性差，排除;相较于B项，D项支撑面更大且双边支撑，强度更大。
8．下图所示是一款可伸缩支架。支架与槽钢连接，通过槽钢安装到墙壁上，使用时支架可以伸缩。现需要在槽钢上设计与支架连接部分的结构，下列结构中最合理的是 （　　）
A
8．A　由题图可知，支架为横向伸缩，因此连接件上应为竖直的腰形孔。
9．[2026浙江选考]如图a所示的方管切断机（为便于观察，已将前夹板拆卸）,在力F1作用下，手柄绕刀架转动，带动刀片竖直向下运动将工件切断。在剪切过程中，工件对刀片产生反作用力F2。图b是摆杆与杆1连接处的局部放大图(图中没有绘制出连接件)。下列尺寸合适的连接件中，不适合用于连接摆杆与杆1的是（　　）
D
√
分析切断机结构可知，摆杆与杆1之间应为铰连接，可以相对转动，不可相对移动。A项为带孔销钉与开口销、垫圈，B项为子母铆钉，C项为销钉配合卡簧，均可通过两端限位实现铰连接；D项为全螺纹的螺栓和螺母及垫圈组合，无法实现铰连接。
10．小明的爸爸用若干60 mm×500 mm×10 mm的木板制作了一个锅盖，发现锅盖强度不够。小明决定采用15 mm×20 mm、长度不限的木条加固，下列方案最合理的是 (　　)
C
10．C　木材具有各向异性，顺纹理方向强度大，垂直纹理方向强度小，故提高木质锅盖强度时需注意纹理的方向，应提高垂直纹理方向的强度。
11．下图所示是小明设计的一款货物升降平台，通过底部液压缸的顶出和收回实现平台的升降，平台要求定位可靠，小明构思了以下的平台结构方案，其中最合理的是 （　　）
A
11．A　平台需要实现升降，观察两图可知右侧连接点存在左右移动，因此需要设计水平腰形孔来适应变化。
12．[2022浙江选考]小明家附近要建一个水库，他构思了四种混凝土拦水坝方案，方案中圆圈大小表示钢筋粗细，虚线表示水。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，下列方案中合理的是 （　　）
C
12．C　拱形坝利用拱的力学特性，将水推力荷载传递到两岸，因此排除A、B项。在水的压力作用下，大坝坝体内部受力如图所示：因此，凸侧需要设置细钢筋，使混凝土占比较高实现抗压；凹侧需设置粗钢筋，使钢筋占比较高实现抗拉。
13．小明要制作一个木质的篮球架模型，构思了下列设计方案，从稳定性角度考虑，其中合理的是 (　　)
B
13．B　通过观察发现，C、D方案的侧面为四边形，故不稳定，排除；B方案模型中的横杆和竖杆之间多了一根木条，构成了三角形的稳定结构，故最合理。
14．小明想要为宿舍浴室设计一个置物架，不用时能够折叠收起节省空间。置物架的一端有两个如图所示的转杆，为了实现其与墙体之间的竖直翻转及固定，小明设计了几个方案，下列连接件中不能实现该功能的是 （　　）
D
15．下图所示是一款活动扶手，扶手与支座之间通过两颗销钉连接。扶手水平放置时(如图甲所示)，扶手与支座之间连接牢固可靠，扶手前端能承受由上至下的力;翻折扶手时，只需将扶手往后方拉动，再向下翻(如图乙所示)。下列扶手的设计方案中最合理的是 (　　)
B
16．小明构思了下列悬吊式抓取机构的方案，其中在力F作用下，不能将工件夹紧的是 (　　)
C
16.C　C项所示的抓取机构，在力F的作用下，夹住工件的两个夹爪会左右松开，不能将工件夹紧。
17．［2025浙江学考］某大型建筑室内拟安装一条悬空走廊，上方供行人行走，下方悬挂装饰灯，其安装截面示意图如图所示。工程软件仿真结果显示螺母连接处最易损坏脱落造成事故，要使螺母受压力最小，装饰灯应悬挂的位置是（ ）
A.①号位
B.②号位
C.③号位
D.④号位
B
装饰灯悬挂在①、③、④号位时，灯自身的重力会增大螺母受到的压力，悬挂位置离螺母越近，螺母所受压力越大；装饰灯悬挂在②号位时，灯自身的重力完全由金属拉杆承担，此时螺母所受压力最小。

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