資源簡介

素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
工程思維 運用人、物、環境三要素進行分析，具有與他人交流設計想法、討論問題的意識；能合理地選擇并使用標準件 2 選擇題或第13題中的1問 2
考點一　設計分析
【知識梳理】
任何產品的設計分析都要綜合考慮物、人、環境三個要素。
物：由產品本身的特點決定的，主要考慮的因素包括：功能、結構(穩定及強度)、安全可靠、材料、成本、加工難易等；
人：產品的設計要以人為本，為人服務；從人機關系角度分析。
環境：環保及環境適應性；為哪些物品提供支持。
【典例突破】
【典例1】 (2019·4月選考真題)如圖所示是一款具有殺菌功能的床鋪除塵機器人。下列關于該機器人的設計分析和評價中不正確的是(　　)
A.操作簡單，使用方便，主要考慮了人的因素
B.有殺菌除塵功能，符合設計的實用原則
C.因在床鋪上使用，設計時機器人的機身高度不受限制
D.能識別床鋪的邊沿，不會掉落，考慮到了環境的因素
答案　C
解析　選項A：人在操作使用，考慮了人的因素，選項正確；選項B：功能作用，體現了設計的實用原則，選項正確；選項C：機身高度會影響產品本身的結構穩定性，屬于設計分析的“物”的因素，選項錯誤；選項D：在床鋪上使用的，床鋪是其工作場所，考慮了使用環境，選項正確。
【變式1】 如圖所示是一款迷你手持無葉小風扇，質量輕，方便攜帶，三擋調風，持續使用8小時，沒有扇葉，可以隨意觸碰，下列關于對該風扇分析評價中不正確的是(　　)
A.使用過程中，可以隨意觸碰，實現人機關系的安全目標
B.360度空氣流入及排出，模擬自然風，考慮了人的生理需求與心理需求
C.風扇的充電狀態會通過指示燈提示，考慮了“人”的因素
D.底部裝有防滑底墊，考慮了“物”的因素
答案　D
解析　本題考查了人機關系、設計分析。選項A：使用過程中不對使用者造成危險，實現了安全目標，選項正確；選項B：模擬自然風，考慮了人的需要，選項正確；選項C：指示燈具有具體含義，使人清楚，選項正確；選項D：考慮了放置地方的要求，從“環境”角度考慮，選項錯誤。
【變式2】 美國First Wave提出了一個全新的杯子清洗方案：Glass Rinser。Glass Rinser洗杯子原理很簡單，就是通過壓力將水噴射出來，達到360°清洗杯子內部污漬的效果。下列說法中正確的是(　　)
A.適合清洗各種造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，主要從“物”的因素考慮
B.清洗時水流會直接流向水槽，方便快捷，體現了技術的高效性
C.使用非常簡單，把杯子放在底座上面輕輕一按，Glass Rinser就會自動開啟高壓水柱沖洗內壁，主要從“人”的因素考慮
D.360°無死角清洗，杯子洗的超干凈，實現了人機關系安全目標
答案　C
解析　選項A：適合清洗各種造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，物品與物品之間的關系，環境角度，選項錯誤；選項B：技術沒有高效性這樣的說法，選項錯誤；選項D：安全目標是指人不受生理上的傷害，選項錯誤。考點二　標準件
【知識梳理】
1.標準件的定義
標準件是指按照國家標準或行業標準的技術要求批量生產的具有通用性的零部件，如螺紋連接件、鍵、銷、滾動軸承等。主要類別包括緊固件、連接件、傳動件、密封件、液壓元件、氣動元件、軸承、彈簧等機械零件。
2.常見的標準件
(1)螺紋連接件
螺紋連接是一種廣泛使用的可拆卸的固定連接，具有結構簡單、連接可靠、裝拆方便等優點。具體如下圖所示：
螺紋連接件 圖示 作用
六角螺栓、螺母 用于緊固連接兩個帶有通孔的零件
元寶螺栓、螺母 方便手擰操作，常用于需要經常拆卸的場合
手擰螺栓 常用于需頻繁調整松緊、拆卸的場合
膨 脹 螺栓 塑料膨 脹螺栓 常用于較輕物體與水泥、磚等材料上的緊固
金屬膨脹螺栓 用于較重、較大物體與墻、水泥、天花板等的連接，連接強度比塑料膨脹螺栓大
自攻螺釘 用于非金屬或薄、軟鋼板之間的連接，常用于物體與木板之間的連接
緊定螺釘 專供固定機件相對位置的螺釘，常用于固定輪子或軸
(2)墊圈
墊圈指墊在被連接件與螺母之間的零件。如下圖所示：
墊圈 圖示 作用
平墊圈 配合螺栓和螺母使用，使連接處受力均勻分布，防止連接件受到損壞
彈簧墊圈 防止螺母松動，用于易受振動的場合
(3)鍵、銷滾動軸承彈簧等
標準件 圖示 作用
平鍵 依靠兩個側面作為工作面，靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩
銷軸 銷軸通常用開口銷鎖定，工作可靠，拆卸方便。既可以實現鉸連接，又可實現剛連接
滾動軸承 支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度
彈簧 在外力作用下發生彈性形變，撤去外力后恢復原狀
3.標準件的作用
可以簡化制作過程，又能實現通用通換。
【典例突破】
【典例2】 如圖a所示為支柱固定夾，主要用于管材之間框架的搭建(如圖b所示)。固定夾結構，上下對稱，由螺栓緊固，簡單輕便、操作性強。螺栓緊固處適合的標準件是(　　)
答案　D
解析　支柱固定夾應用于框架的搭建，對連接強度要求高，緊定螺釘一般用于固定輪或軸，排除；手擰螺釘不合適；相較于外六角螺釘，內六角螺釘承受載荷更大、安裝方便(適合更多的裝配場合，特別是狹窄的場合)，故內六角螺釘更加合適。
【變式3】 如圖所示為一款洗臉盆掛鉤，使用時把洗臉盆扣掛在掛鉤上。下列緊固件中，最適宜用于將該掛鉤安裝在家中的松木柱子上的是(　　)
答案　B
解析　掛鉤安裝在松木柱子上，金屬與木材連接應選擇自攻螺釘。
常見標準件使用場合及具體應用，如下表：
標準件 應用場合 關鍵詞
膨脹螺栓 墻體、地面等 水泥、磚
緊定螺釘 固定輪子或軸 軸
自攻螺釘 非金屬或較軟的金屬 木材
元寶螺母 經常拆卸 手擰、調節方便
1.如圖所示是物流機器人，它能在復雜的場景中穩妥避障，順滑處理轉彎、急停、會車、倒車等情況，自動駕駛率99.9999%。機器人識別數量上百的行人、車輛的意圖只需0.01秒；遇到危險需要急停時，只需0.1 s大腦就能完成決策、規劃并下發控制指令。下列說法不正確的是(　　)
A.反應速度是人類的7倍，判別上百的行人車輛只需0.01秒，體現了人機關系的高效目標
B.雷暴閃電，高溫雨雪都不怕，主要從“環境”方面考慮
C.采用高能電池提升續航能力，主要從“物”方面考慮
D.該機器人采用了最前沿的人工智能、自動駕駛技術等，體現了技術的綜合性
答案　A
解析　選項A：物流機器人能快速判別行人車輛，體現了機器人的性能，并不是使用者和機器人的相互關系，選項錯誤。
2.(多選)(2023·4月紹興市改編)小明準備為妹妹設計制作一款黑白豬“蹺蹺板”玩具，構思并繪制了如圖a所示的設計方案。打開電源開關后，蹺板兩側通過電磁鐵芯(控制電路板和電池組需置于底座盒內部)和小磁鐵間的作用實現蹺上蹺下。如圖b所示為小明構思的蹺板外形和尺寸，蹺板采用木板制作。考慮安裝和功能，適合用作蹺板和支架間轉軸的是(　　)
答案　AC
3.(多選)小明家裝修房子后剩余一些實木板料和實木塊。他想把木料加工成如圖所示的兒童益智玩具，小明準備把玩具的上面木板改成可以打開的門。下列連接件中，可以選用實現該功能要求的是(　　)
答案　AD
4.(2022·12月浙江省方向性改編)如圖為小明設計的防倒器，為了將該防倒器與墻壁之間連接，下列標準件中合適的是(　　)
答案　B
5.(2023·5月臨新兩地改編)小明想設計一個用于網課學習的手機支架， 利用大小合適的鋁板和木板分別制作構件1和構件2，下列選項中適合連接構件1和構件2的是(　　)
答案　D
【基礎鞏固篇】
1.如圖是一款竹制的廚房組合刀架，可以將廚房常用的刀具集中放置在一起，便于分類存放和保潔，竹材料又不易霉爛。下列對組合刀架的設計分析和評價中，不恰當的是(　　)
A.傾斜一定的角度，便于存取，主要考慮了“人”的因素
B.選擇使用竹材料主要考慮了“環境”的因素
C.采用通風設計，易清洗，體現人機關系的高效目標
D.常用的刀具集中放置在一起，體現人機關系的安全目標
答案　D
解析　D與人機關系安全目標無關。
2.如圖所示是一款平衡輪玩具，使用者雙腳分離踩在兩個平衡輪上便可輕松實現操控，下列關于平衡輪的設計分析和評價中不正確的是(　　)
A.骨架采用鋁鎂合金，質量輕但又堅固，主要考慮了“物”的因素
B.采用雙腳分離踩立式的駕馭模式，主要考慮了“人”的因素
C.使用者能夠實現單腳玩、雙腳玩、自由變換多種動作，符合設計的實用原則
D.承受能力非常強悍，單輪必須通過高達2000 kg的靜壓測試，符合設計的技術規范原則
答案　D
解析　單輪能承受的壓力沒有要求的標準，不能體現設計的技術規范原則，選項D錯誤。
3.如圖所示是一款旅行箱式折疊電動自行車。下列評價中不正確的是(　　)
A.三輪設計，符合設計的技術規范原則
B.展開后車的高度、寬度，主要考慮了人的因素
C.箱包和電動自行車組合設計，符合設計的創新原則
D.采用鉸連接實現折疊和展開，主要考慮了物的因素
答案　A
解析　三輪設計不是一種技術上的規范。故選A。
4.下列關于該產品的分析，說法不正確的是(　　)
A.可以用手機APP進行刷牙模式的設置體現人機關系的“高效”
B.采用無銹無金屬體現人機關系的“健康”目標
C.全機防水，無懼進水考慮了“物”的因素
D.刷牙模式可以個性化定制體現設計的實用原則
答案　C
解析　選項C：全機防水，考慮了使用環境，考慮了“環境”的因素，選項錯誤。
5.如圖所示的馬桶墊腳踏器，下列關于該腳踏器的設計分析和評價不合理的是(　　)
A.用腳一踩就可使馬桶墊升起，操作方便，主要考慮人的因素
B.高度符合衛浴市場上普通馬桶的高度，主要考慮環境的因素
C.腳踏器功能單一，售價偏高，符合設計的經濟原則
D.無論是提起還是放下都無需彎腰，體現設計的實用原則
答案　C
解析　選項C：經濟原則主要根據功能成本比＝功能/成本，功能單一且售價高，必然導致功能成本比增大，不符合經濟原則，選項錯誤。
6.(多選)假期里，小明到快遞公司裝卸貨物，如圖1所示，工作時，需要將小車通過斜坡推上車廂，時間長了很累，所以決定設計一個使用電動機為動力的自動傳送小車的裝置。為了連接上述方案中圖2所示的連桿和電機軸，以下方案合理的是(　　)
答案　AB
7.(多選)(2023·4月金華十校改編)如圖所示，電機軸轉動會帶動絲桿轉動，為了連接電機軸和絲桿，以下方案合理的有(　　)
答案　AC
8.(2022·12月杭州改編)如圖所示是風扇旋轉軸結構示意圖。滾動軸承安裝在軸上，其裝入的一側安裝卡簧。齒輪通過平鍵與軸連接，風扇通用緊定螺釘安裝在軸端。下列連接件中，不屬于標準件的是(　　)
A.軸承 B.軸
C.平鍵 D.緊定螺釘
答案　B
9.(多選)(2023·3月寧波十校改編)如圖所示是一款實木升降課桌，可以根據需要實現桌面高度升降和仰角調節。課桌組裝過程中，可能用到的連接件是(　　)
答案　BCD
10.(2022·12月浙江省某重點中學改編)小明發現自己平時辦公時老是脖子不舒服，出現了如圖1所示的姿勢，原因是顯示器太低，而原廠自帶的顯示器支架又不能升降，小明發現顯示器背面預留有4個標準螺紋孔，于是小明在網上買了一個顯示器支架如圖2所示， 請完成以下任務：
(1)圖3是支架與電腦的連接處，這些連接孔設計主要考慮了(單選)(　　)
A.物 B.人 C.環境
(2)連接到電腦時需要用到的是(單選)(　　)
答案　(1)C　(2)C
【能力提升篇】
1.如圖所示，是一款手持式氣溶膠滅火器，下列關于該滅火器設計分析和評價中不正確的是(　　)
A.4年免維護，噴射遠，符合實用原則
B.無壓力儲存，電鍍金屬外殼，主要考慮了物的因素
C.造型獨特，多種顏色可供選擇，主要從環境角度考慮
D.體積小，便于手持，主要考慮了人的因素
答案　C
解析　造型獨特，多種顏色可供選擇，考慮了人的心理需求，選項C正確。
2.小李觀察到汽車在烈日下停放，車內溫度很高或消耗較多的電能來降溫。于是，他計劃設計一個車用的遮陽傘。以下是對遮陽傘的分析，其中不正確的是(　　)
A.根據不同車型的形狀來設計該產品的大小，符合技術規范原則
B.裝在車頂上，不占用周圍空間，主要考慮了“環境”的因素
C.為汽車提供了擋光、擋雨，使汽車得到了更好的保護，符合設計的實用原則
D.傘面采用了防水、防紫外線的材料，主要考慮了“物”的因素
答案　A
解析　選項A：技術規范原則是指遵守一定的規則，不同車型的形狀來設計該產品的大小，不屬于技術規范原則范疇，選項錯誤。
3.(2023·慈溪模擬)如圖所示的過濾網，可夾持于大小不一的鍋具邊沿，主要用于煮熟的食物快速濾水。從設計分析的角度考慮，下列說法中不正確的是(　　)
A.食品級材質，無毒無味，主要考慮了人的因素
B.可任意變形以適應不同大小的鍋具，主要考慮了物的因素
C.材料耐高溫，主要考慮了環境的因素
D.主要用于煮熟的食物快速濾水，主要考慮了物的因素
答案　B
4.如圖為一款LED創意卡片燈，只有銀行卡大小，采用高容量可充電鋰電池，采用LED作為發光源。可放在錢包中隨身攜帶，內部有一個燈泡形狀的鏤空，當需要照明的時候可以將這個“燈泡”豎起來，即可點亮，合上LED燈會自動關閉。下列對該產品評價中不恰當的是(　　)
A.選用LED燈，降低了能耗，符合了設計的可持續發展原則
B.銀行卡大小，便于攜帶，主要是從“人”的角度考慮的
C.采用高容量、高性能可充電鋰電池，降低產品價格
D.“燈泡”與鏤空卡片的連接應采用鉸連接
答案　C
解析　選項C：采用高容量、高性能可充電鋰電池，提高了產品價格，選項錯誤。
5.如圖所示是一款家庭使用的可折疊人字梯。下列關于該人字梯的設計分析和評價的說法中，不正確的是(　　)
A.設計成可折疊結構，能夠貯存在狹小空間，主要考慮了“物”的因素
B.塑料防滑套的設計，主要考慮“環境”的因素
C.梯腳1與梯腳2之間采用鉸連接
D.能夠滿足家庭存取物品的需求，符合設計的實用原則
答案　A
解析　設計成可折疊結構，主要考慮了“環境”的因素。故選A。
6.(2022·杭州某校改編)小明因久坐想要設計一款可以坐站兩用的可升降桌面。為方便使用，小明設想可以用電機通過類似下圖的傳動裝置驅動桌面升降。連桿連接需要用到的連接件是(單選)________，與放置的木桌板的連接需要用到的連接件是(單選)________。
答案　D　A
7.(2022·5月杭州某校改編)小明家里的書桌物品擺放雜亂，于是想利用通用實踐操作室里1 cm厚的木板仿照下方購物網站上的圖片加工一個置物架。請根據圖片及其描述完成以下任務：
(1)置物橫板間的間距要適宜，主要是從(單選)________的角度考慮的(A.物；B.人；C.環境)。
(2)小明打算利用角鋼做一個“L”型支架把木板余料做成置物擱板掛到墻面上，用于放置小玩偶。墻體總厚度為20 cm，剖面圖如圖所示，兩側是9 mm厚石膏板，中間是隔音海綿，則以下連接件中最適宜連接角鋼支架與墻體的是(單選)________ (已知連接件長度均約為5 cm)。
答案　(1)C　(2)D
8.(2022·8月Z20名校聯盟改編)(單選)如圖a所示是一種平衡車車輪固定結構， 圖b所示是收納后的結構。平衡車收納時，空心轉軸內選用的標準件最好是________。
答案　C
9.(改編題)小明發現家里人用完吹風機喜歡把線繞在機身上，這樣線容易出現斷裂。小明想設計一個吹風機置物架，安裝在墻上，既方便放置吹風機，又可以把線垂下來。請根據圖片及其描述完成以下任務：
(1)小明在A處安裝了橡膠軟墊主要是從(單選)________的角度考慮(A.人； B.物；C.環境)；
(2)要將此置物架安裝至墻上，需要的連接件為(單選)________。
答案　(1)C　(2)C
10.(2022·9月嘉興基礎測試改編)如圖所示是一種工件檢測和分揀自動化流水線。注塑成型后的工件(顏色不同)進入送料缸，送料缸將工件推送到傳送帶上。尺寸傳感器、姿態傳感器、顏色傳感器檢測工件的信息并傳輸給PLC，PLC將信息進行分類處理，控制相應機構按順序動作，尺寸不合格的工件由推料機械手推入物料盒，反向放置的工件由翻轉機械手完成翻轉，最終由吸盤式機械手按工件顏色放入相應的物料盒。請根據示意圖和描述，完成以下任務。
(1)為實現驅動桿轉動后能帶動支架在導軌上移動，下列驅動桿結構中合適的是(單選)________；
(2)可用于支撐驅動桿轉動的標準件是(單選)________。
答案　(1)B　(2)A
11.(改編題)如圖a所示為自動埋弧電焊控制系統示意圖，焊接電源的兩極分別接至導電嘴與焊件。焊接時，顆粒狀焊劑由焊劑漏斗均勻地送至待焊處并堆敷到焊件的待焊處，焊絲由焊絲盤經送絲機構和導電嘴送入焊接區，電弧在焊劑下面的焊絲與母材之間燃燒，從而完成焊接；如圖b所示為被焊母材移動機構，將焊件置于移動平臺上能夠帶動未焊接部分向導電嘴移動。傳動桿支座2與傳動桿的連接方式合理的為(多選)________。
答案　BC
12.(改編題)如圖所示是一款靠墻折疊樓梯，不使用時向上輕推樓梯側板，樓梯可自動折疊向墻靠攏可節省空間。油壓桿與踏板和側板連接選用的連接件合理的是(單選)________。
答案　C素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
工程思維 運用人、物、環境三要素進行分析，具有與他人交流設計想法、討論問題的意識；能合理地選擇并使用標準件 2 選擇題或第13題中的1問 2
考點一　設計分析
【知識梳理】
任何產品的設計分析都要綜合考慮________、________、________三個要素。
物：由產品本身的特點決定的，主要考慮的因素包括：________、結構(穩定及強度)、安全可靠、________、________、加工難易等；
人：產品的設計要以人為本，為人服務；從________角度分析。
環境：環保及環境適應性；為哪些物品提供支持。
【典例突破】
【典例1】 (2019·4月選考真題)如圖所示是一款具有殺菌功能的床鋪除塵機器人。下列關于該機器人的設計分析和評價中不正確的是(　　)
A.操作簡單，使用方便，主要考慮了人的因素
B.有殺菌除塵功能，符合設計的實用原則
C.因在床鋪上使用，設計時機器人的機身高度不受限制
D.能識別床鋪的邊沿，不會掉落，考慮到了環境的因素
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式1】 如圖所示是一款迷你手持無葉小風扇，質量輕，方便攜帶，三擋調風，持續使用8小時，沒有扇葉，可以隨意觸碰，下列關于對該風扇分析評價中不正確的是(　　)
A.使用過程中，可以隨意觸碰，實現人機關系的安全目標
B.360度空氣流入及排出，模擬自然風，考慮了人的生理需求與心理需求
C.風扇的充電狀態會通過指示燈提示，考慮了“人”的因素
D.底部裝有防滑底墊，考慮了“物”的因素
【變式2】 美國First Wave提出了一個全新的杯子清洗方案：Glass Rinser。Glass Rinser洗杯子原理很簡單，就是通過壓力將水噴射出來，達到360°清洗杯子內部污漬的效果。下列說法中正確的是(　　)
A.適合清洗各種造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，主要從“物”的因素考慮
B.清洗時水流會直接流向水槽，方便快捷，體現了技術的高效性
C.使用非常簡單，把杯子放在底座上面輕輕一按，Glass Rinser就會自動開啟高壓水柱沖洗內壁，主要從“人”的因素考慮
D.360°無死角清洗，杯子洗的超干凈，實現了人機關系安全目標
考點二　標準件
【知識梳理】
1.標準件的定義
標準件是指按照國家標準或行業標準的技術要求批量生產的具有通用性的零部件，如螺紋連接件、鍵、銷、滾動軸承等。主要類別包括緊固件、________、________、________、液壓元件、氣動元件、________、彈簧等機械零件。
2.常見的標準件
(1)螺紋連接件
螺紋連接是一種廣泛使用的可拆卸的固定連接，具有結構簡單、連接可靠、裝拆方便等優點。具體如下圖所示：
螺紋連接件 圖示 作用
六角螺栓、螺母 用于緊固連接兩個帶有通孔的零件
元寶螺栓、螺母 方便手擰操作，常用于需要經常拆卸的場合
______ 常用于需頻繁調整松緊、拆卸的場合
膨脹螺栓 ______ 常用于較輕物體與水泥、磚等材料上的緊固
______ 用于較重、較大物體與墻、水泥、天花板等的連接，連接強度比塑料膨脹螺栓大
________ 用于非金屬或薄、軟鋼板之間的連接，常用于物體與木板之間的連接
________ 專供固定機件相對位置的螺釘，常用于固定輪子或軸
(2)墊圈
墊圈指墊在被連接件與螺母之間的零件。如下圖所示：
墊圈 圖示 作用
________ 配合螺栓和螺母使用，使連接處受力均勻分布，防止連接件受到損壞
________ 防止螺母松動，用于易受振動的場合
(3)鍵、銷滾動軸承彈簧等
標準件 圖示 作用
________ 依靠兩個側面作為工作面，靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩
________ 銷軸通常用開口銷鎖定，工作可靠，拆卸方便。既可以實現鉸連接，又可實現剛連接
滾動軸承 支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度
彈簧 在外力作用下發生彈性形變，撤去外力后恢復原狀
3.標準件的作用
可以________制作過程，又能實現________。
【典例突破】
【典例2】 如圖a所示為支柱固定夾，主要用于管材之間框架的搭建(如圖b所示)。固定夾結構，上下對稱，由螺栓緊固，簡單輕便、操作性強。螺栓緊固處適合的標準件是(　　)
聽課筆記：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【變式3】 如圖所示為一款洗臉盆掛鉤，使用時把洗臉盆扣掛在掛鉤上。下列緊固件中，最適宜用于將該掛鉤安裝在家中的松木柱子上的是(　　)
常見標準件使用場合及具體應用，如下表：
標準件 應用場合 關鍵詞
膨脹螺栓 墻體、地面等 水泥、磚
緊定螺釘 固定輪子或軸 軸
自攻螺釘 非金屬或較軟的金屬 木材
元寶螺母 經常拆卸 手擰、調節方便
1.如圖所示是物流機器人，它能在復雜的場景中穩妥避障，順滑處理轉彎、急停、會車、倒車等情況，自動駕駛率99.9999%。機器人識別數量上百的行人、車輛的意圖只需0.01秒；遇到危險需要急停時，只需0.1 s大腦就能完成決策、規劃并下發控制指令。下列說法不正確的是(　　)
A.反應速度是人類的7倍，判別上百的行人車輛只需0.01秒，體現了人機關系的高效目標
B.雷暴閃電，高溫雨雪都不怕，主要從“環境”方面考慮
C.采用高能電池提升續航能力，主要從“物”方面考慮
D.該機器人采用了最前沿的人工智能、自動駕駛技術等，體現了技術的綜合性
2.(多選)(2023·4月紹興市改編)小明準備為妹妹設計制作一款黑白豬“蹺蹺板”玩具，構思并繪制了如圖a所示的設計方案。打開電源開關后，蹺板兩側通過電磁鐵芯(控制電路板和電池組需置于底座盒內部)和小磁鐵間的作用實現蹺上蹺下。如圖b所示為小明構思的蹺板外形和尺寸，蹺板采用木板制作。考慮安裝和功能，適合用作蹺板和支架間轉軸的是(　　)
3.(多選)小明家裝修房子后剩余一些實木板料和實木塊。他想把木料加工成如圖所示的兒童益智玩具，小明準備把玩具的上面木板改成可以打開的門。下列連接件中，可以選用實現該功能要求的是(　　)
4.(2022·12月浙江省方向性改編)如圖為小明設計的防倒器，為了將該防倒器與墻壁之間連接，下列標準件中合適的是(　　)
5.(2023·5月臨新兩地改編)小明想設計一個用于網課學習的手機支架， 利用大小合適的鋁板和木板分別制作構件1和構件2，下列選項中適合連接構件1和構件2的是(　　)
：課后完成《專題分層精練》　專題7(共52張PPT)
第一部分　技術與設計1
專題7 設計分析及標準件
素養呈現·明要求
核心素養 表現要點 水平等級 考試題型 分值
工程思維 運用人、物、環境三要素進行分析，具有與他人交流設計想法、討論問題的意識；能合理地選擇并使用標準件 2 選擇題或第13題中的1問 2
目 錄
CONTENTS
考點一
01
考點二
02
隨堂達標檢測
03
課時分層演練
04
考點一　設計分析
1
任何產品的設計分析都要綜合考慮____、____、______三個要素。
物：由產品本身的特點決定的，主要考慮的因素包括：______、結構(穩定及強度)、安全可靠、______、______、加工難易等；
人：產品的設計要以人為本，為人服務；從__________角度分析。
環境：環保及環境適應性；為哪些物品提供支持。
物
人
環境
功能
材料
成本
人機關系
A.操作簡單，使用方便，主要考慮了人的因素
B.有殺菌除塵功能，符合設計的實用原則
C.因在床鋪上使用，設計時機器人的機身高度不受限制
D.能識別床鋪的邊沿，不會掉落，考慮到了環境的因素
解析　選項A：人在操作使用，考慮了人的因素，選項正確；選項B：功能作用，體現了設計的實用原則，選項正確；選項C：機身高度會影響產品本身的結構穩定性，屬于設計分析的“物”的因素，選項錯誤；選項D：在床鋪上使用的，床鋪是其工作場所，考慮了使用環境，選項正確。
C
A.使用過程中，可以隨意觸碰，實現人機關系的安全目標
B.360度空氣流入及排出，模擬自然風，考慮了人的生理需求
與心理需求
C.風扇的充電狀態會通過指示燈提示，考慮了“人”的因素
D.底部裝有防滑底墊，考慮了“物”的因素
D
解析　本題考查了人機關系、設計分析。選項A：使用過程中不對使用者造成危險，實現了安全目標，選項正確；選項B：模擬自然風，考慮了人的需要，選項正確；選項C：指示燈具有具體含義，使人清楚，選項正確；選項D：考慮了放置地方的要求，從“環境”角度考慮，選項錯誤。
【變式2】 美國First Wave提出了一個全新的杯子清洗方案：Glass Rinser。Glass Rinser洗杯子原理很簡單，就是通過壓力將水噴射出來，達到360°清洗杯子內部污漬的效果。下列說法中正確的是(　　)
C
解析　選項A：適合清洗各種造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，物品與物品之間的關系，環境角度，選項錯誤；選項B：技術沒有高效性這樣的說法，選項錯誤；選項D：安全目標是指人不受生理上的傷害，選項錯誤。
A.適合清洗各種造型的玻璃杯、塑料杯、酒杯，主要從“物”的因素考慮
B.清洗時水流會直接流向水槽，方便快捷，體現了技術的高效性
C.使用非常簡單，把杯子放在底座上面輕輕一按，Glass Rinser就會自動開啟高壓水柱沖洗內壁，主要從“人”的因素考慮
D.360°無死角清洗，杯子洗的超干凈，實現了人機關系安全目標
考點二　標準件
2
1.標準件的定義
標準件是指按照國家標準或行業標準的技術要求批量生產的具有通用性的零部件，如螺紋連接件、鍵、銷、滾動軸承等。主要類別包括緊固件、________、________、________、液壓元件、氣動元件、______、彈簧等機械零件。
連接件
傳動件
密封件
軸承
2.常見的標準件
(1)螺紋連接件
螺紋連接是一種廣泛使用的可拆卸的固定連接，具有結構簡單、連接可靠、裝拆方便等優點。具體如下圖所示：
螺紋連接件 圖示 作用
六角螺栓、螺母 用于緊固連接兩個帶有通孔的零件
元寶螺栓、螺母 方便手擰操作，常用于需要經常拆卸的場合
__________ 常用于需頻繁調整松緊、拆卸的場合
手擰螺栓
膨 脹 螺栓 ________________ 常用于較輕物體與水泥、磚等材料上的緊固
________________ 用于較重、較大物體與墻、水泥、天花板等的連接，連接強度比塑料膨脹螺栓大
__________ 用于非金屬或薄、軟鋼板之間的連接，常用于物體與木板之間的連接
__________ 專供固定機件相對位置的螺釘，常用于固定輪子或軸
塑料膨
脹螺栓
金屬膨脹
螺栓
自攻螺釘
緊定螺釘
(2)墊圈
墊圈指墊在被連接件與螺母之間的零件。如下圖所示：
墊圈 圖示 作用
________ 配合螺栓和螺母使用，使連接處受力均勻分布，防止連接件受到損壞
__________ 防止螺母松動，用于易受振動的場合
平墊圈
彈簧墊圈
(3)鍵、銷滾動軸承彈簧等
標準件 圖示 作用
______ 依靠兩個側面作為工作面，靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩
______ 銷軸通常用開口銷鎖定，工作可靠，拆卸方便。既可以實現鉸連接，又可實現剛連接
滾動軸承 支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度
彈簧 在外力作用下發生彈性形變，撤去外力后恢復原狀
平鍵
銷軸
3.標準件的作用
可以______制作過程，又能實現__________。
簡化
通用通換
【典例2】 如圖a所示為支柱固定夾，主要用于管材之間框架的搭建(如圖b所示)。固定夾結構，上下對稱，由螺栓緊固，簡單輕便、操作性強。螺栓緊固處適合的標準件是(　　)
解析　支柱固定夾應用于框架的搭建，對連接強度要求高，緊定螺釘一般用于固定輪或軸，排除；手擰螺釘不合適；相較于外六角螺釘，內六角螺釘承受載荷更大、安裝方便(適合更多的裝配場合，特別是狹窄的場合)，故內六角螺釘更加合適。
D
【變式3】 如圖所示為一款洗臉盆掛鉤，使用時把洗臉盆扣掛在掛鉤上。下列緊固件中，最適宜用于將該掛鉤安裝在家中的松木柱子上的是(　　)
B
解析　掛鉤安裝在松木柱子上，金屬與木材連接應選擇自攻螺釘。
常見標準件使用場合及具體應用，如下表：
標準件 應用場合 關鍵詞
膨脹螺栓 墻體、地面等 水泥、磚
緊定螺釘 固定輪子或軸 軸
自攻螺釘 非金屬或較軟的金屬 木材
元寶螺母 經常拆卸 手擰、調節方便
隨堂達標檢測
3
A.反應速度是人類的7倍，判別上百的行人車輛只需0.01秒，
體現了人機關系的高效目標
B.雷暴閃電，高溫雨雪都不怕，主要從“環境”方面考慮
C.采用高能電池提升續航能力，主要從“物”方面考慮
D.該機器人采用了最前沿的人工智能、自動駕駛技術等，體現了技術的綜合性
A
解析　選項A：物流機器人能快速判別行人車輛，體現了機器人的性能，并不是使用者和機器人的相互關系，選項錯誤。
2.(多選)(2023·4月紹興市改編)小明準備為妹妹設計制作一款黑白豬“蹺蹺板”玩具，構思并繪制了如圖a所示的設計方案。打開電源開關后，蹺板兩側通過電磁鐵芯(控制電路板和電池組需置于底座盒內部)和小磁鐵間的作用實現蹺上蹺下。如圖b所示為小明構思的蹺板外形和尺寸，蹺板采用木板制作。考慮安裝和功能，適合用作蹺板和支架間轉軸的是(　　)
AC
3.(多選)小明家裝修房子后剩余一些實木板料和實木塊。他想把木料加工成如圖所示的兒童益智玩具，小明準備把玩具的上面木板改成可以打開的門。下列連接件中，可以選用實現該功能要求的是(　　)
AD
4.(2022·12月浙江省方向性改編)如圖為小明設計的防倒器，為了將該防倒器與墻壁之間連接，下列標準件中合適的是(　　)
B
5.(2023·5月臨新兩地改編)小明想設計一個用于網課學習的手機支架， 利用大小合適的鋁板和木板分別制作構件1和構件2，下列選項中適合連接構件1和構件2的是(　　)
D
4
課時分層演練
基礎鞏固篇
能力提升篇
A.傾斜一定的角度，便于存取，主要考慮了“人”的因素
B.選擇使用竹材料主要考慮了“環境”的因素
C.采用通風設計，易清洗，體現人機關系的高效目標
D.常用的刀具集中放置在一起，體現人機關系的安全目標
D
解析　D與人機關系安全目標無關。
A.骨架采用鋁鎂合金，質量輕但又堅固，主要考慮了“物”
的因素
B.采用雙腳分離踩立式的駕馭模式，主要考慮了“人”的因素
C.使用者能夠實現單腳玩、雙腳玩、自由變換多種動作，符合設計的實用原則
D.承受能力非常強悍，單輪必須通過高達2000 kg的靜壓測試，符合設計的技術規范原則
D
解析　單輪能承受的壓力沒有要求的標準，不能體現設計的技術規范原則，選項D錯誤。
A.三輪設計，符合設計的技術規范原則
B.展開后車的高度、寬度，主要考慮了人的因素
C.箱包和電動自行車組合設計，符合設計的創新原則
D.采用鉸連接實現折疊和展開，主要考慮了物的因素
A
解析　三輪設計不是一種技術上的規范。故選A。
A.可以用手機APP進行刷牙模式的設置體現人機關系的“高效”
B.采用無銹無金屬體現人機關系的“健康”目標
C.全機防水，無懼進水考慮了“物”的因素
D.刷牙模式可以個性化定制體現設計的實用原則
C
解析　選項C：全機防水，考慮了使用環境，考慮了“環境”的因素，選項錯誤。
A.用腳一踩就可使馬桶墊升起，操作方便，主要考慮人的因素
B.高度符合衛浴市場上普通馬桶的高度，主要考慮環境的因素
C.腳踏器功能單一，售價偏高，符合設計的經濟原則
D.無論是提起還是放下都無需彎腰，體現設計的實用原則
C
解析　選項C：經濟原則主要根據功能成本比＝功能/成本，功能單一且售價高，必然導致功能成本比增大，不符合經濟原則，選項錯誤。
6.(多選)假期里，小明到快遞公司裝卸貨物，如圖1所示，工作時，需要將小車通過斜坡推上車廂，時間長了很累，所以決定設計一個使用電動機為動力的自動傳送小車的裝置。為了連接上述方案中圖2所示的連桿和電機軸，以下方案合理的是(　　)
AB
7.(多選)(2023·4月金華十校改編)如圖所示，電機軸轉動會帶動絲桿轉動，為了連接電機軸和絲桿，以下方案合理的有(　　)
AC
A.軸承 B.軸
C.平鍵 D.緊定螺釘
B
9.(多選)(2023·3月寧波十校改編)如圖所示是一款實木升降課桌，可以根據需要實現桌面高度升降和仰角調節。課桌組裝過程中，可能用到的連接件是(　 　)
BCD
10.(2022·12月浙江省某重點中學改編)小明發現自己平時辦公時老是脖子不舒服，出現了如圖1所示的姿勢，原因是顯示器太低，而原廠自帶的顯示器支架又不能升降，小明發現顯示器背面預留有4個標準螺紋孔，于是小明在網上買了一個顯示器支架如圖2所示， 請完成以下任務：
(1)圖3是支架與電腦的連接處，這些連接孔設計主要考慮了(單選)(　　)
A.物 B.人 C.環境
(2)連接到電腦時需要用到的是(單選)(　　)
C
C
A.4年免維護，噴射遠，符合實用原則
B.無壓力儲存，電鍍金屬外殼，主要考慮了物的因素
C.造型獨特，多種顏色可供選擇，主要從環境角度考慮
D.體積小，便于手持，主要考慮了人的因素
C
解析　造型獨特，多種顏色可供選擇，考慮了人的心理需求，選項C正確。
A.根據不同車型的形狀來設計該產品的大小，符合技術規范原則
B.裝在車頂上，不占用周圍空間，主要考慮了“環境”的因素
C.為汽車提供了擋光、擋雨，使汽車得到了更好的保護，符合設計的實用原則
D.傘面采用了防水、防紫外線的材料，主要考慮了“物”的因素
A
解析　選項A：技術規范原則是指遵守一定的規則，不同車型的形狀來設計該產品的大小，不屬于技術規范原則范疇，選項錯誤。
A.食品級材質，無毒無味，主要考慮了人的因素
B.可任意變形以適應不同大小的鍋具，主要考慮了物的因素
C.材料耐高溫，主要考慮了環境的因素
D.主要用于煮熟的食物快速濾水，主要考慮了物的因素
B
A.選用LED燈，降低了能耗，符合了設計的可持續發展原則
B.銀行卡大小，便于攜帶，主要是從“人”的角度考慮的
C.采用高容量、高性能可充電鋰電池，降低產品價格
D.“燈泡”與鏤空卡片的連接應采用鉸連接
C
解析　選項C：采用高容量、高性能可充電鋰電池，提高了產品價格，選項錯誤。
A.設計成可折疊結構，能夠貯存在狹小空間，主要考慮了
“物”的因素
B.塑料防滑套的設計，主要考慮“環境”的因素
C.梯腳1與梯腳2之間采用鉸連接
D.能夠滿足家庭存取物品的需求，符合設計的實用原則
A
解析　設計成可折疊結構，主要考慮了“環境”的因素。故選A。
6.(2022·杭州某校改編)小明因久坐想要設計一款可以坐站兩用的可升降桌面。為方便使用，小明設想可以用電機通過類似下圖的傳動裝置驅動桌面升降。連桿連接需要用到的連接件是(單選)________，與放置的木桌板的連接需要用到的連接件是(單選)________。
D
A
7.(2022·5月杭州某校改編)小明家里的書桌物品擺放雜亂，于是想利用通用實踐操作室里1 cm厚的木板仿照下方購物網站上的圖片加工一個置物架。請根據圖片及其描述完成以下任務：
C
(1)置物橫板間的間距要適宜，主要是從(單選)________的角度考慮的(A.物；B.人；C.環境)。
(2)小明打算利用角鋼做一個“L”型支架把木板余料做成置物擱板掛到墻面上，用于放置小玩偶。墻體總厚度為20 cm，剖面圖如圖所示，兩側是9 mm厚石膏板，中間是隔音海綿，則以下連接件中最適宜連接角鋼支架與墻體的是(單選)________ (已知連接件長度均約為5 cm)。
D
8.(2022·8月Z20名校聯盟改編)(單選)如圖a所示是一種平衡車車輪固定結構， 圖b所示是收納后的結構。平衡車收納時，空心轉軸內選用的標準件最好是________。
C
9.(改編題)小明發現家里人用完吹風機喜歡把線繞在機身上，這樣線容易出現斷裂。小明想設計一個吹風機置物架，安裝在墻上，既方便放置吹風機，又可以把線垂下來。請根據圖片及其描述完成以下任務：
C
(1)小明在A處安裝了橡膠軟墊主要是從(單選)________的角度考慮(A.人； B.物；C.環境)；
(2)要將此置物架安裝至墻上，需要的連接件為(單選)________。
C
10.(2022·9月嘉興基礎測試改編)如圖所示是一種工件檢測和分揀自動化流水線。注塑成型后的工件(顏色不同)進入送料缸，送料缸將工件推送到傳送帶上。尺寸傳感器、姿態傳感器、顏色傳感器檢測工件的信息并傳輸給PLC，PLC將信息進行分類處理，控制相應機構按順序動作，尺寸不合格的工件由推料機械手推入物料盒，反向放置的工件由翻轉機械手完成翻轉，最終由吸盤式機械手按工件顏色放入相應的物料盒。請根據示意圖和描述，完成以下任務。
(1)為實現驅動桿轉動后能帶動支架在導軌上移動，下列驅動桿結構中合適的是(單選)________；
(2)可用于支撐驅動桿轉動的標準件是(單選)________。
B
A
11.(改編題)如圖a所示為自動埋弧電焊控制系統示意圖，焊接電源的兩極分別接至導電嘴與焊件。焊接時，顆粒狀焊劑由焊劑漏斗均勻地送至待焊處并堆敷到焊件的待焊處，焊絲由焊絲盤經送絲機構和導電嘴送入焊接區，電弧在焊劑下面的焊絲與母材之間燃燒，從而完成焊接；如圖b所示為被焊母材移動機構，將焊件置于移動平臺上能夠帶動未焊接部分向導電嘴移動。傳動桿支座2與傳動桿的連接方式合理的為(多選)________。
BC
12.(改編題)如圖所示是一款靠墻折疊樓梯，不使用時向上輕推樓梯側板，樓梯可自動折疊向墻靠攏可節省空間。油壓桿與踏板和側板連接選用的連接件合理的是(單選)________。
C

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