新教材高二上苏教版通用技术 技术与设计学案课时3 构思设计方案——选择

课时3　构思设计方案——选择

[课时目标]

1.能根据设计要求制订符合一般设计原则和相关设计规范的完整设计方案。

2.通过比较和权衡，制订并呈现符合设计要求的完整设计方案。

1.一般来说，设计需要考虑的主要因素：功能、结构稳定、安全可靠、成本适当等。

2.制作模型时，必须学会选择标准件，这样既可以简化制作过程，又能实现通用互换。

标准件是指经优选、简化、统一并给以标准代号的零件或部件。包括紧固件、连接件、密封件、滚动轴承、滚针轴承、螺孔和型材等七大类。选择标准件，既可以简化制作过程、实现通用通换，又可以降低产品成本——具体的标准件在第六章中展开。

3.方案的构思是指人们在一定的调查研究和设计分析的基础上，通过思考将客观存在的各要素按照一定的规律架构起来，形成一个完整的抽象物，并采用图、模型、语言、文字等方式呈现思维过程。

4.对方案进行比较与权衡的过程是一个综合考虑过程，各个指标并不是独立的，它们相互关联、互相制约。抓住设计的核心与关键是权衡设计方案的必要条件。例如，台灯首先应具备基本的照明功能，并且安全可靠；结构稳定性与安全性密切相关；台灯的耐久性、加工难易度、成本和环保性，也需综合考虑。

下列不属于标准件的是(　　)

答案　D

解析　标准件是指经优选、简化、统一并给以标准代号的零件或部件。故选D。

(2021年1月选考真题)如图a所示的榫卯结构，构件1的结构如图b所示。下列构件2的设计方案中正确的是(　　)

答案　A

解析　观察图A中的榫卯结构，不易竖直分开。构件1的燕尾槽，里侧窄，外侧宽，要求燕尾槽上面窄，下面宽。选项A符合要求。

【变式训练1】 如图所示的连接结构中，构件1和构件2结构相同，下列选项中关于构件1的结构合理的是(　　)

答案　B

解析　从图上看，构件1的榫头在下方，且上方需要空着与构件2匹配，选项B符合要求。

【变式训练2】 (2021年7月学考真题)如图所示的结构由3根相同的木档榫接而成。下列木档结构正确的是(　　)

答案　D

解析　由图可知3根木档结构相同，木档榫眼方向与榫头方向存在一个120度夹角，选项A、B错误；选项C无法在相同厚度木档上开榫眼，选项错误；选项D符合要求。

题型为匹配题，要选出与现有结构匹配的结构。这样的题目需要观察现有结构找出特征点，再在选项中找出对应特征点，找出匹配的选项。

(2021年7月选考真题)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　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。选项B、D的螺栓直径会变化，不符合要求；选项A具有垫圈功能，符合要求。

【变式训练3】 如图所示为一款活动扶手，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)，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，只需将扶手往前方拉动，再向下翻下(如图乙)。以下扶手的设计方案中最合理的是(　　)

答案　B

解析　向前拉，则水平需要腰形槽，选项A和选项D错误；需要向下翻，则选项B正确。

【变式训练4】 小王想设计一个折叠凳，使用时呈水平状态，不用时凳面可翻转靠墙以节省空间。下列在墙面上固定连接件中最合理的是(　　)

答案　A

解析　选项B，上翻时不易固定；选项C和D容易下翻，选项A最合理。

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，其中合理的是(　　)

答案　A

解析　桥梁主要是承受抗弯曲，木条的抗压性能比抗拉性能强，AC结构侧梁木条主要受压，BD结构侧梁主要受拉，所以AC结构强度强于BD结构，首先排除BD；对于相同材质、相同横截面积的材料，形状不同时其强度是不一样的，A(竖放)选项的桥面强度强于C(横放)。所以正确答案选A。

【变式训练5】 (2022年1月学考真题)小明准备在通用技术活动课制作一个如图所示的木梯，从结构稳固程度分析，下列立柱与横档的连接结构中，合理的是(　　)

答案　A

解析　木梯在使用时，脚踩到横档上，选项B、D中的横档会顺着滑槽滑动与立柱分离，所以排除B、D选项；由于人踩在横档上，榫头处的主要受力方向与立柱长度轴线方向平行，且C选项中榫头在该方向上的厚度比选项A在该方向上的厚度薄，所以C选项排除。选项A正确。

【变式训练6】 小明尝试设计一款可折叠餐桌，从结构强度和稳定性的角度分析，下列设计方案中最合理的是(　　)

答案　C

解析　选项C：支撑面积大，稳定，两边各有2个支撑柱，强度好，选项符合要求。

题型为稳固探析题，要选出稳定性和强度最好的结构。需要从稳定性和强度概念出发，结合影响稳固性的因素做出判断。保持结构的稳定包括整体的站立稳定和造型稳定，最近的重点是造型稳定。

如图所示的机械装置，要求带轮顺时针转动时，滑块能左右做往复运动，图中1、2、3为连接点，以下连接机构的设计中合理的是(　　)

答案　A

解析　将转动转换为平动，带轮带动滑块运动，2点做圆周运动，使用腰形槽连接2点可在腰形槽中上下移动，将圆周运动转换为滑块平动，选项A符合要求。

【变式训练7】 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(　　)

答案　C

解析　选项A结构采用铰连接，在力F的作用下，构件上端绕支点往左、右(内)转动，使得构件的下端往相反(右、左)方向运动，从而夹紧工件，起到抓取的目的；选项B采用铰连接，抓取构件受弯，夹紧工件；选项C所示的抓取机构，在力F的作用下，夹持工件的两个夹爪会左右松开，作用在工件两边的构件不能有效的往内夹持；选项D在力F的作用下，横向构件可以往上运动，横向构件受拉，使得夹持工件的构件往内夹持，受弯。

题型为传动结构，利用受力分析，分析机构运行方式，最后得到结果。

1.如图所示为安全防卫门，厂家制作时会尽量多的使用一些标准件。下列有关厂家使用标准件的目的不正确的是(　　)

A.实现通用通换

B.简化制作的过程

C.降低制作的成本

D.提高美观度

答案　D

解析　提高美观度，不是使用标准件的目的。故选D。

2.(2021年8月Z20第一次联考)构件1和构件2形成如图a所示的榫卯结构，构件1的结构如图b所示。下列构件2的设计方案中正确的是(　　)

答案　D

解析　榫接方案的题目关键在于抓住结构细节，比如榫头、榫眼的结构。如下图，D选项中的阴影区域刚好和构件1给出的阴影区域形状匹配。连接时，只需要将构件1转到合适方位，然后按图示箭头方向插入至构件2。

3.(2021年8月百校联考)如图所示的立柱放入底座后会晃动，小明构思了下列设计方案，要求推杆在力F作用下，立柱才可放入底座，撤销F后立柱被夹紧。弹簧均可在推杆上移动。下列方案中合理的是(　　)

答案　D

解析　由于弹簧套在推杆上，应安装在外侧才符合力F作用下可放入立柱，撤销力F后夹住。B、D方案中，推杆偏向一侧才可容纳立柱大小，选项D正确。

4.如图所示是使用15 mm厚的多层板设计的便携式木质小凳的方案(侧面图1)，经再三研究发现该方案在收纳时，无法达到预想的效果(侧面图2)。于是提出了如下四种改进方案，合理的是(　　)

答案　D

解析　关键需要收拢后重叠在一起，选项D符合要求。

5.小明为高铁椅背小桌面设计的小桌板跟连接件，以下四个结构中，不能实现使用时旋转至水平固定，不用时向上旋转与椅背平行的是(　　)

答案　B

解析　选项B既不能垂直固定，也不能水平固定，也不能旋转。

6.小明想用方木条制作两个相同的俯卧撑支架，木条间采用榫卯连接。下列是其中一个支架的四种设计方案，从强度角度考虑，其中最合理的是(　　)

答案　A

解析　从强度角度考虑，最合理的为A选项。

7.如图所示为某运动结构部件1，电动机通过轴带动整个部件1绕轴心做单向低速圆周转动，部件1同时带动部件2运动。要实

现部件2进行连续不断的左右运动，小明构思的下列方案中合理的是(　　)

答案　C

解析　在轴转动的过程中需要将转动转化为水平运动，利用垂直腰形槽将上下分力去除，保留水平分力，选项C符合要求。

1.小刘设计了如图甲所示的可折叠木质挂钩，安装在墙上使用，最大可展开至如图乙所示位置。活动木条连接处的结构示意图应当是(　　)

答案　C

解析　孔需要在圆弧的圆心处，方可以转动；翻到一定角度需要固定，两者相结合选项C符合要求。

2.(2021年9月名校协作体)如图甲所示的支架不可折叠，该支架的结构组成如图乙所示，其中构件1由方形铝条制作，构件2安装在墙壁上。已知构件1取下后，斜支撑杆可转动。现需要对构件1进行改进设计，要求改进后支架不使用时构件1能向下转动从而使支架实现折叠，而使用时构件1能保持水平稳定，其他构件均不变。下列关于构件1的结构方案中合理的是(　　)

答案　B

解析　C和D转轴处端部为方形，无法旋转。A选项限位处为可滑动的凹槽，构件1无法保持水平稳定。因此选B。

3.如图所示的木窗，外框由网格木条连接而成，边条A末端的结构如图所示，则边条B末端的结构应该是(　　)

答案　A

解析　翻转后相匹配。选项A正确。

4.(2020年7月选考真题)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(　　)

答案　B

解析　本题考查了稳定性(几何稳定性)，从选项中可知，每个选项的立柱位置向右偏移，利用平时重心的偏移提高使用时的稳定，普通稳定性基本一样。选项B与其他结构相比多构成了一个三角形结构，几何稳定性好，选项B合理。

5.如图所示毛巾架(两边各缺一个与墙面连接的转动底座)，现要实现90度转动，不使用时能翻转靠在竖直墙面上，使用时能水平牢固放置，下列转动底座方案最合理的是(　　)

答案　B

解析　A不能水平牢固放置，B不使用时能翻转靠在竖直墙面上，使用时能水平牢固放置，C不能水平牢固放置，D不能水平牢固放置。故选B。

6.下列不属于标准件的是(　　)

答案　D

解析　标准件是指经优选、简化、统一并给以标准代号的零件或部件，包括紧固件、连接件、密封件、滚动轴承、滚针轴承、螺孔、型材七大类。锁的种类很多，应根据不同人群的需求进行不同的结构、功能的设计，不符合标准件的定义，因此D项符合题意。

7.(2020年10月浙江五校联考)小明尝试设计一款通用技术教室指示牌，从结构强度和稳定性的角度分析，下列设计方案中最合理的是(　　)

答案　B

解析　本题主要考查结构的形状对结构稳定性和强度的影响，选项B中的三角形结构强度和稳定性都较好。

8.如图所示是一个马克杯，小明同学想在他的木质课桌的侧面设计一个不锈钢材质制作的杯托。下列有关杯托的方案中最合理的是(　　)

答案　B

解析　B的强度好，又和杯子的外形相配。故选B。

9.如图所示为我国传统木桌中常采用的粽角榫，已知构件1和构件2的结构，下列关于构件3的结构草图中合理的是(　　)

答案　B

解析　构件1上表面的榫眼可见，说明榫眼上下是通的，因此，构件3上面与之对应的榫头应该较长；构件2下表面的榫眼可见，上表面的不可见，说明榫眼上下是不通的，因此，构件3上面与之对应的榫头应该较短；再结合榫眼的方位来看，B符合题目的要求。故选B。

10.某商场安全通道双开门，推开任意一扇门，另一扇门也会同时打开。门的轴与连杆为刚连接，连杆与连杆之间为铰连接。下列方案中能实现双开门功能的是(　　)

答案　C

解析　门的轴与连杆为刚连接，当某一扇门打开时会带动连杆同步运动，另一扇门同步打开，选项C符合要求。

11.如图甲所示的榫卯结构，它由三根加工过的木条组成，其中木条③的结构如图乙所示，从结构强度和稳定性的角度分析，下列关于木条①的设计方案中，最合理的是(　　)

答案　C

解析　从图上可知木条①和②结构相同，安装方向相同，结合木条③，选项C符合要求。

12.如图所示是一种可伸缩的支架，支架与槽钢连接，通过槽钢安装到墙壁上，使用时支架的伸缩可以连续调节。现需要在槽钢侧边上设计与支架连接部分的结构，下列侧边(只画出其中一侧)的设计中，方案最合理的是(　　)

答案　B

解析　可伸缩，要求一端固定，另一端沿着腰形槽滑动，选项B正确。

13.小明构思了下列插接式小凳子方案，其中结构强度和稳定性最好的是(　　)

答案　A

解析　从选项可知，采用头肩结构＋插接的连接方式稳固性最好，故选A方案。方案构思题型需要在现实生活中多观察、多动手、多思考，注意结构之间的区别，结构不同功能不同。

14.如图甲所示的榫卯结构，它由两根木条构成，其中一根木条的结构如图乙所示，下列关于另一根木条的设计方案中，最合理的是(　　)

答案　A

解析　与原有结构相匹配需要是燕尾榫结构，榫头没有到边缘，选项A符合要求。

15.如图所示的两木板连接结构中，宜采用的结构是(　　)

答案　B

解析　选项B采用燕尾榫，强度最大。

16.(2021年10月浙江五校联考)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　记上端连杆为连杆1，下端连杆为连杆2，选项A连杆2在电机转动时会卡在电机转轴的螺钉处；选项B连杆2在电机转动时会卡在电机的转轴处；选项C连杆1向外弯折了一段距离，可以保证连杆1、2绕电机轴单向、连续转动；选项D连杆1向内侧弯折一段距离，结果与B方案类似，连杆2会卡在电机的转轴处；选项C正确。

17.(2021年10月十校联盟考)如图所示的拉货装置，能够实现折叠且方便爬楼梯的功能，下列方案中最合理的是(　　)

答案　D

解析　后轮采用三角翻转轮使其方便爬楼梯，支架处采用元宝螺母使其方便手动调节实现折叠，因此选D。

18.(2021年10月浙南名校联考)如图所示是木料抗弯强度试验。木条在悬挂重物后向下弯曲，测得M木料下弯距离为5 mm，N木料下弯距离为8 mm。从结构稳固角度考虑，下列板凳设计方案合理的是(　　)

答案　A

解析　相同重物下，下弯距离越小，材料强度越大。板凳应用木料M制作，且A选项中构成三角形结构，有利于结构稳固。

19.小明要在固定杆与凳板之间设计一个连接件，使用时定位在水平位置，不使用时可以翻折节省空间，以下方案不合理的是(　　)

答案　A

解析　选项A在使用过程中，容易自动下翻，不符合要求。

20.如图所示为小明用长度足够的角钢设计制作的空调支架，为能和大部分市售空调匹配，需对空调支架改进，以下结构方案中，最合理的是(　　)

答案　A

解析　本题考查方案的构思与筛选。只有A的方案可以实现向外调整。

21.如图所示是小明设计的一种简易冲压机模型。电机转轴带动驱动轮，驱动轮带动连杆(图中连杆未画出，连杆分别与销轴1、销轴2、销轴3连接)，使冲压杆在冲压槽中做上下往复运动。下列冲压机连杆设计合理的是(　　)

答案　B

解析　销轴2是固定转轴，销轴3做圆周运动，通过腰形槽将圆周运动转换为冲压杆的上下运动，选项B正确。

22.小明在家中搞卫生，搞完卫生后发现木质把手拖把不能悬挂起来，于是他在家中找了圆头木螺钉，用螺丝刀把螺钉拧到了把手上方(如图1所示)，用于悬挂拖把，螺钉的相关尺寸如图2所示。小明设计一个连接件，用来把拖把悬挂在墙上，以下方案最合理的是(　　)

答案　B

解析　选项B最不容易掉落。

23.(2020年6月Z20联盟考)如图所示是某传动机构。主动轴由电动机提供动力带动圆轮甲转动，通过连接件带动条状构件乙在水平方向做往返运动，下列有关连接件设计方案中最合理的是(　　)

答案　A

解析　将甲的转动转换为乙的移动，中间轴为固定转轴，甲中的轴需要使用腰形槽将上下分力去除，选项A符合要求。

24.(2020年9月嘉兴基础测试)如图为储物柜盖板打开和合上时的示意图，右侧板上的连接件正确的是(　　)

答案　D

解析　两个轴一个转轴，一个限位轴，选项D符合要求。

25.(2020年11月湖丽衢三地卷)如图所示是一传动机构，曲柄与传动杆1、传动杆2之间通过一个连杆(虚线框处)连接。转动手柄，曲柄通过连杆带动传动杆1、传动杆2运动，从而带动转盘小幅来回转动。下列关于连杆的设计方案中合理的是(　　)

答案　B

解析　利用垂直腰形槽，将上下分力去除，留下水平分力，选项B正确。

26.(2020年11月温州选考适应性考试)如图所示为热熔胶枪，按动扳机可使滑块前移，松开扳机后，在拉簧的拉力作用下滑块后移，扳机复位。下列胶枪内部结构方案最合理的是(　　)

答案　C

解析　拉簧在拉力作用下滑块后移，选项A和选项D可以排除，选项B滑块和扳机用拉簧连接，拉簧不能提供滑块和扳机复位的力。

27.(2021年11月湖丽衢三地卷)如图a所示的榫卯结构，构件1的结构如图b所示。下列构件2的设计方案中正确的是(　　)

答案　B

解析　根据图a构件1和构件2的连接方式，可在图b中描绘出构件2的大致结构，根据此形状再翻转到选项位置，即可选出正确选项B。