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專題18　設計題專題(電機類)
【基礎鞏固篇】
1.圖1是啞鈴凳，圖2是啞鈴凳的背面結構示意圖，為了能實現平躺、斜躺訓練模式間的快速轉換功能，小明決定重新設計啞鈴凳背面中的連接支撐件，其中方鋼的截面尺寸為5 cm×5 cm，設計要求如下：
①可實現啞鈴凳靠背0°至45°之間的連續調節，靠背角度可以任意固定；
②采用小型減速電機驅動，通過電機的正反轉實現靠背的轉動；
③原有的結構中允許對方鋼、長鋼條進行鉆孔加工；
④連接支撐件自身的結構強度和穩定性都比較好；
⑤材料以鋼板為主，其他輔助材料自選。
請完成以下任務：
(1)如圖1所示啞鈴凳的尺寸中，不是從人機關系角度考慮的是________(在A.300；B.400；C.500；D.1 300中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)構思該裝置的設計方案時，不需要考慮的是________(在A.裝置與方鋼、長鋼條的連接方式；B.凳面的寬度；C.方鋼的尺寸中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(3)設計要求中提出可實現啞鈴凳靠背0°至45°之間的連續調節，主要考慮了________的因素(在A.物；B.人；C.環境中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)畫出該裝置機械部分的設計草圖，必要時用文字說明；
(5)在設計草圖上標注主要尺寸。
2.小明是燒烤愛好者，發現燒烤過程中更換炭火需要搬動烤網，費時費力并且燙手。他利用所學的知識設計了如圖a所示的由爐體、烤網組成的燒烤裝置(含局部放大圖)，圖b狀態為烤網離爐體最近，燒烤者位于左側。請在圖c中設計一個電機傳動裝置，實現烤網自動升降。
設計要求：
A.烤網的上下升降的范圍是0 mm～120 mm，水平移動范圍為0 mm～110 mm，烤網升降過程中始終保持水平，且上升時遠離燒烤者(方便更換炭火)；
B.不得在原構件中進行鉆孔、鋸割等操作；
C.采用雙向減速電機驅動，電機安裝位置見圖a所示；
D.主要材料為寬度30 mm，厚度為3 mm的扁鋼或30 mm×30 mm×3 mm(其中3 mm表示厚度)的角鋼，材料長度不限，其余材料自選。
請你完成以下任務：
(1)小明提出“烤網上升過程中始終保持水平”，主要是從________的角度考慮的(從A.物；B.人；C.環境中選擇一個恰當的選項填入“________”中);
(2)若兩鋼板之間采用鉸連接實現轉動功能，以下連接件選用中不合適的是________；
(3)小明制作完成后，進行了以下測試，其中不必要的是________(A.傳動裝置工作時，觀察電機的轉動是否順暢；B.傳動裝置工作時，觀察烤網在升降過程中是否傾斜抖動；C.傳動裝置工作時，觀察烤網的升降是否勻速)；
(4)在圖c中畫出該電動傳動裝置的設計草圖(電機可用方塊表示)，必要時可用文字說明；
(5)在設計草圖上標注主要尺寸。
3.隨著快遞行業的飛速發展，傳統的人力配送受地面交通影響，存在經常延誤和配送效率低下的問題。以無人機為技術基礎的智能配送無人機能夠有效解決小件物品的物流運輸問題。在完成其他部分的設計和制作后，小明打算設計一款安裝在無人機下底板的抓取裝置。設計要求如下：
①裝置能抓取長和寬都在100 mm～200 mm范圍，高度小于200 mm的方形小件物品；
②采用一臺安裝于無人機下底板的電機(電機固定在圖2的虛線框內)來驅動抓取裝置；
③無人機飛行過程中，物品能被抓取裝置可靠固定，不至于中途掉落；
④無人機下底板尺寸如圖2所示，其中四個M6螺紋孔用于安裝該抓取裝置；
⑤材料自選。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)設計抓取裝置時，可以不考慮的是________(A.無人機最大載重量；B.無人機旋翼的尺寸；C.無人機下底板的尺寸)；
(2)設計抓取裝置時，在考慮其可靠性的同時兼顧外觀、成本等，體現了系統分析的________(A.科學性原則；B.整體性原則；C.綜合性原則)；
(3)畫出該抓取裝置的設計草圖(電機可用方框表示，無人機及下底板可用簡單線條表示，必要時可用文字說明)；
(4)在設計草圖上標注主要尺寸；
(5)按照設計的一般過程，小明在完成設計草圖的繪制后，還需要進行的環節中，不包括________(A.繪制抓取裝置與無人機的裝配圖；B.詢問快遞公司是否需要智能配送無人機；C.編寫無人機及抓取裝置的使用說明書)。
4.如圖所示是方便輪椅上下公交車的翻轉踏板。小明發現每次使用時需要司乘人員人工翻下，有所不便，為此小明對踏板重新設計，實現駕駛室一鍵控制。已知公交車車門打開后凈寬為750 mm，車廂地板離地高度為300 mm。設計要求如下：
(a)裝置在使用時平穩；
(b)使用后可靠收回，且不影響車門開關；
(c)能供最大寬度為700 mm的輪椅通行；
(d)驅動方式不限。
請完成以下任務：
(1)在頭腦中構思符合設計要求的多個方案，畫出其中最優方案的設計草圖(裝置安裝設計到的車門地板或車底用線條表示，如果采用電機驅動，電機可用方框表示)，簡要說明方案的工作過程；
(2)在草圖上標注主要尺寸；
(3)小明準備在裝置安裝后進行技術試驗，并設計了試驗方案。以下試驗步驟中做法不合理的是(單選)________。
A.準備若干不同質量的重物和一個合適尺寸的輪椅
B.裝置安裝后觀察是否影響車門開關
C.運行裝置，測試是否能正常展開收起
D.請一名志愿者站在裝置上，測試裝置的強度是否符合要求
E.打開裝置測試輪椅是否能夠正常上下車
F.撰寫試驗報告
5.小明發現圖書館管理員在整理書籍時，將書斗(圖a)從書架的第一層移到第五層較困難且容易被砸傷。小明準備設計一個具有起重功能的裝置輔助管理員將書斗從書架的第一層搬運到第五層。已知書架各尺寸如圖b所示。裝置設計要求如下：
①能將書斗從第一層書架搬運到第五層書架；
②在搬運過程中書斗移動平穩可靠；
③具有一定穩固性，能承載質量為10 kg的書斗(含書籍質量)；
④裝置放置在地面上，可根據需要被推到不同的書架前，移動方便；
⑤驅動方式不限。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)小明準備采用圖c中的抓取機構拿取書斗，請你幫助小明設計裝置的剩余部分，畫出裝置機械部分的設計草圖(抓取機構可用簡單線條表示，如果采用電機驅動，電機可用方框表示)，簡要說明方案的工作過程；
(2)在草圖上標注主要尺寸；
(3)小明準備將抓取機構安裝在設計好的裝置上進行試驗，其中不合理的是(單選)________。
A.運行該裝置，觀察是否可將書斗由書架的第一層搬運至第六層
B.推動并轉移裝置的位置，觀察是否移動方便
C.將抓取書斗后的抓取機構調至最低點，測試該裝置的穩定性
6.如圖所示為小明家的衣柜，小紅發現上層掛衣桿位置偏高，取放衣服不方便，她想設計一款升降式掛衣桿，衣柜采用木料制作，掛衣桿采用外徑為24 mm，厚度為2 mm的鋁合金鋼管，衣柜進深60 cm。請你幫助小明設計該裝置的機械部分，具體設計要求如下：
①機械裝置可固定于衣柜內部；
②取衣物時，機械裝置能帶動掛衣桿下降，掛衣桿高度能在1000 mm到2100 mm之間調節，運動時平穩可靠；
③掛衣桿在最高處時，整體結構穩固，能承重20件以上的衣服；
④該機械裝置的驅動方式不限；
⑤材料自選。
請完成以下任務：
(1)在頭腦中構思符合設計要求的多個方案，畫出其中最優方案的設計草圖(如果采用電機驅動，電機可用方塊表示；如果裝置為對稱結構，只需畫出一側)，必要時用文字說明；
(2)在草圖上標注主要尺寸；
(3)小紅準備在裝置安裝后進行技術試驗，并設計了試驗方案。以下試驗步驟中做法不合理的是(單選)________。
A.準備若干個抽繩口袋，口袋中裝入不同質量的砝碼(每個口袋質量約等同一件衣服質量)
B.將25個口袋同時掛在掛衣桿上，觀察掛衣桿在最高處時的承載能力及裝置的穩固情況
C.將10個口袋掛在掛衣桿上，觀察掛衣桿在最低處時的承載能力及裝置的穩固情況
D.操控裝置，測試裝置運動是否平穩可靠，并記錄測試結果；逐漸添加砝碼，重復上述過程，直至掛到25個口袋
E.撰寫試驗報告
7.小明設計了如圖a所示的吊蘭支架，一個支架可以懸掛四盆吊蘭。現準備將支架安裝到陽臺。由于陽光照射方位的變化，為增加吊蘭的光照時間。小明準備設計一個裝置，能夠使吊蘭支架運動到三個不同的位置(如圖b所示)。已知陽臺長2000 mm，寬1000 mm。裝置設計要求如下：
(a)裝置連接吊蘭支架，能夠承重四盆吊蘭并可靠運行；
(b)能將吊蘭支架由位置1旋轉90度到位置2，并能原路返回；
(c)能將吊蘭支架由位置2直線運動到位置3，并能原路返回；
(d)安裝在陽臺橫梁上；
(e)采用減速電機驅動。
請完成以下任務：
(1)構思符合設計要求的多個方案，畫出其中最優方案的設計草圖(安裝涉及的橫梁用線條表示，電機用長方體表示，可以簡要說明方案的工作過程)；
(2)在草圖上標注主要尺寸；
(3)小明準備在裝置安裝后進行技術試驗，并設計了試驗方案。以下試驗步驟中做法不合理的是________。
A.準備四個空花盆、若干不同質量的砝碼、掛鉤
B.將四個空花盆掛在吊蘭支架上，在花盆中逐漸添加一定質量的砝碼，直到達到四盆吊蘭的重量，觀察并記錄測試結果
C.接通電機電源，觀察吊蘭支架能否平穩的由位置1運行到位置2，再由位置2運行到位置3
D.接通電源使電機反轉，使吊蘭支架由位置3運行回位置1，如果在此過程中裝置卡住，應該馬上將四個花盆取下，排除故障后重試
E.撰寫試驗報告
8.小明在通用技術實踐室進行鋸割操作時，發現鋼鋸手動操作費時費力，為此小明想設計一款電動鋸割裝置。如圖a是小明構思的初步方案，請你完善裝置，要求如下：
圖a
①電機單向轉動時，鋼鋸能在滑塊和導軌的約束下左右往復運動鋸割工件；
②鋼鋸上兩個5的孔用于連接電動裝置；
③材料不限，底板和立柱可適當加工。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)鋸割時，為了對鋼鋸下方的工件產生一定下壓力，需要在圖b所示的位置安裝一彈簧，以下彈簧最合適的是________；
(2)設計制造該裝置時，以下不需要考慮的是________(A.鋸條的尺寸；B.導軌的長度；C.底板的材料及厚度)；
(3)畫出該裝置的設計草圖，簡要說明方案的工作過程；
(4)設計草圖上標注主要尺寸。
9.如圖a所示為校園里的一處臺階，圖b為其截面和尺寸圖。小明發現該處缺少無障礙通道。他想利用所學知識設計一個自動控制的升降裝置，大致安裝在圖b的虛線框區域，供輪椅進出。輪椅的載重考慮150 kg，尺寸考慮1040 mm×650 mm×510 mm(長×寬×高)。
裝置設計要求如下：
(a)能負載輪椅的升降；
(b)不論在上面還是地面，裝置均可供輪椅水平地駛入和駛出；
(c)裝置不運行時處于隱藏收納狀態，不影響地面的平整和臺階的正常通行(與圖 a 相比)；
(d)允許對地面進行適當改造，但不得破壞臺階和墻體；
(e)驅動裝置不限。
請完成以下任務：
(1)在頭腦中構思符合設計要求的多個方案，畫出其中最優方案的設計草圖，突出表達整體構思，并簡述裝置的工作過程；
(2)在草圖上標注主要尺寸；
(3)小明在制訂好設計方案后，計劃在電腦上繪制圖樣，借用學校的3D 打印機制作功能模型，然后對打印作品進行穩固性測試和功能模擬試驗。他了解到與該打印機可能匹配的材料有下列五種。僅從性能判斷，最適合的兩種材料是(雙選)________。
10.小明家里有一個如圖a所示站立式辦公桌，其中立柱、底座是金屬鋼管，桌板大小為60 cm×52 cm×1 cm。他發現只能手動調節高度和角度(桌板角度調節結構如圖b所示)，使用時很不方便。他想通過所學知識把它改為電動控制。請你幫助小明設計該裝置的機械部分，不能在原有機構上加工。設計要求如下：
A.立柱的可升降范圍為37 cm，且可以在任意位置停留；
B.桌面可以實現0°～ 45°范圍調節，且可以在任意位置停留；
C.電機數量不限；
D.材料不限。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)小明發現這個問題的途徑是________(在A.收集和分析信息；B.觀察日常生活；C.技術研究與技術試驗中選擇合適的選項，填入________處)；
(2)設計該連接件時，可以不考慮的因素有________(在A.桌板的安裝位置；B.立柱的高度；C.設計者的加工能力中選擇合適的選項，填入________處)；
(3)小明準備在裝置安裝完成后進行以下技術試驗，其中不合理的是________(在A.在桌面邊緣施加一定的力看桌子是否側翻；B.電機轉到任意位置看連接件是否牢固可靠；C.桌面升到一定高度，在桌面上施加一定的力看桌子是否會下降中選擇合適的選項，填入________處)；
(4)畫出支撐桿升降和桌子角度可調節的連接件，必要時用文字說明；
(5)在設計草圖上標注主要尺寸。
【能力提升篇】
1.小明發現某小學校園門口的人臉識別監視器高度角度固定，低年級的小學生入校要踮起腳尖才能進行人臉識別，高年級的學生入校時要彎腰進行人臉識別，非常不便。且監視器長期風吹日曬，降低了使用壽命。因此小明打算設計一個裝置，可以使監視器在不同年級的不同入校時段進行高度角度調整；在周末、暑假、夜間等監視器不使用的時間，監視器可以自動收納到下方的柜體內，以延長其使用壽命。請你幫助小明設計該裝置，具體要求如下：
A.監視器升降高度范圍0 mm～500 mm(0 mm時監視器頂端沒入下方柜體)；
B.監視器可調仰角范圍－40°～＋40°；
C.監視器能保持在所調節位置；
D.采用減速電機驅動(數量不限)；
E.整個裝置結構簡單，具有一定的強度；
F.其余材料自選。
請完成以下任務：
(1)設計裝置時，需要考慮的是________(在A.學生的身高；B.人流量；C.監視器的功能中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)設備長期使用靈敏度下降，體現了系統的________(在A.整體性；B.相關性；C.動態性；D.目的性中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(3)設計過程中，不合理的做法是________(在A.盡量多選標準件；B.確定好標準件后繪制標準件的機械加工圖；C.模型制作完成后，要進行技術試驗中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)畫出該裝置機械部分的設計草圖(電機可用方框表示，監視器可用簡單線條表示，必要時可用文字說明)；
(5)在設計草圖上標注主要尺寸。
2.如圖所示是小明為某場地運送工具箱而設計的傳送系統。滾動滑軌A和滾動滑軌B通過支撐板與水泥地面剛連接；滾動滑軌1和滾動滑軌2由多個30 mm間距30 mm的滾軸組成，可將工具箱由位置A(位置C)送到位置B(位置D)；工具箱的大小為長180 mm、寬150 mm、高120 mm；裝置底座上的安裝孔均為12的光孔。工具箱由位置B移動到位置C的裝置未設計。請你幫助小明設計該裝置，具體要求如下：
①可將工具箱從位置B處移動到位置C處；
②移動過程中工具箱運動平穩可靠；
③采用減速電機驅動(數量不限)；
④整個裝置結構簡單，具有一定的強度和穩定性；
⑤其余材料自選。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)畫出該裝置機械部分的設計草圖(電機可用方框表示，工具箱可用簡單線條表示)，簡要說明方案的工作過程；
(2)在設計草圖上標注主要尺寸；
(3)將裝置底座安裝到水泥地面上時，需要的連接件和安裝工具分別是________和________；
(4)將設計好的裝置安裝完成后進行試驗，其中不合理的是(單選)________。
A.運行裝置，觀察是否可將工具箱由位置B移動至位置C
B.運行裝置，觀察工具箱在移動過程中是否平穩
C.在滾動滑軌A上逐漸添加砝碼觀察滾動滑軌A的承重能力
3.如圖所示為汽車模型的轉向機構(暫不考慮動力部分)，請幫忙設計方向盤轉動到車輪轉向的傳動裝置，設計要求如下：
(a)方向盤轉軸順時針(或逆時針)轉動時，兩輪向右(或向左)同向轉動；
(b)方向盤轉軸的可轉動范圍為－540°～＋540°，轉向過程中傳動裝置不能出現打滑或卡住的情況；
(c)傳動裝置通過固定孔安裝在底盤上；
(d)通過輪架孔控制傳動裝置控制車輪轉向。
請完成以下任務：
(1)構思并畫出設計草圖(必要時用文字說明)；
(2)在草圖上標注主要尺寸；
(3)在裝置安裝后進行試驗，以下試驗中做法不合理的是(單選)________。
A.轉動方向盤，觀察車輪是否同向轉動
B.轉動方向盤到最大角度，檢測方向盤轉軸轉動范圍是否符合要求
C.來回轉動方向盤，觀察傳動裝置是否出現打滑或卡住的情況
D.運行一段時間后，檢測底盤與輪架之間的連接是否松動
4.學校最近在修建地下車庫，小明發現戶外標準直桿道閘(圖a)總長4000 mm，抬起后高度太高，不適用于地下車庫。小明上網搜索了市面上銷售的折臂道閘(圖b)，每個折臂長2000 mm，能夠在升起過程中完全折疊，使高度降低。小明準備參照折臂道閘的思路，設計一款具有限高功能的道閘，如圖c所示。已知閘箱尺寸為300 mm×300 mm×1000 mm(長×寬×高)，內部可安裝電機、傳動機構等。道閘裝置設計要求如下：
(a)道閘桿總長為4000 mm，可以由2個或多個折臂組裝而成；
(b)道閘桿在升起過程中的最高高度距離地面不大于3000 mm；
(c)道閘桿材料為鋁合金管，可進行鉆孔、鉚接等加工，輔助材料自選；
(d)以減速電機為驅動方式，通過電機的正反轉，帶動裝置升起和下降。
請完成以下任務：
(1)在頭腦中構思符合設計要求的多個方案，畫出其中最優方案的設計草圖(電機安裝在閘箱內，可用方框表示)，簡要說明方案的工作過程；
(2)在草圖上標注主要尺寸；
(3)小明想通過試驗驗證方案是否可行，以下做法不合理的是(單選)________。
A.使用軟件繪制三維設計圖進行虛擬試驗，驗證道閘桿是否能夠升起
B.使用木材制作縮小比例的模型，測量電機驅動道閘桿上升過程的最大高度
C.使用真實材料制作原型，測量道閘桿升起后的限高高度
D.將道閘桿安裝完成后，驗證汽車沖撞是否會對道閘桿造成損壞
5.如圖所示為小明家中廚房放置廚余垃圾的腳踏式垃圾桶，小明發現放置在地面上的垃圾桶在傾倒廚余垃圾時，不僅需要低身彎腰，而且容易把垃圾倒出桶外，于是想設計一個電動裝置，通過感應能自動將垃圾桶抬升到合適高度并打開桶蓋。請你幫助小明設計該裝置，設計要求如下：
A.通過電機正反轉升降垃圾桶高范圍為40 cm；
B.在高度抬升的同時能自動打開桶蓋；
C.垃圾桶能保持在所調節高度；
D.采用一個減速電機驅動；
E.整個裝置結構簡單，具有一定的強度和穩定性；
F.其余材料自選。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)小明發現問題的途徑是________(A.觀察日常生活； B.收集和分析信息； C.技術研究和技術試驗)；
(2)設計裝置時可以不考慮的是________(A.垃圾桶的重量；B.地面的材質；C.垃圾桶的寬度)；
(3)設計過程中，下列做法不正確的是________(A.在發現該問題之后直接進行設計分析；B.盡量選用標準件；C.用軟件進行裝置的運動仿真，驗證能否實現功能)；
(4)畫出該裝置機械部分的設計草圖(電機可用方框表示，垃圾桶可用簡單線條表示，必要時可用文字說明)；
(5)在設計草圖上標注主要尺寸。
6.如圖所示為某產品生產線的合格品蓋章系統中的機械部分，它的任務主要為：當前端檢測系統檢測到產品為合格產品時，電機就會轉動，帶動桿件運動，實現蓋章塊在產品上印上合格標識。但原裝置中的傳動桿件年久失修，現需在原結構上重新設計傳動機構，具體情況如下(如圖a，圖b所示)：原裝置只剩下支撐板以及支撐板中的用于固定桿件的銷軸A(要求利用)，導軌D和蓋章E(蓋章以滑塊代替，要求利用)，傳動所需的電機可以安裝在支撐板上的任意位置。
要求如下：
①電機單向轉動能夠實現滑塊上下運動，完成蓋章；
②各連接件連接可靠；
③連接件具有一定的強度和穩定性；
④材料為3 mm厚度的鋼板，可自選輔件。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)從設計角度分析，下列不屬于設計的限制因素為________(A.原有銷軸的直徑；B.電機軸的直徑；C.導軌的直徑；D.滑塊中軸的直徑)；
(2)畫出連接件的設計草圖，必要時用文字說明；
(3)在設計草圖上標注主要尺寸；
(4)在該檢測系統的分析過程中，通過抽象概括建立傳送帶速度、傳動桿件尺寸及電機性能等相互關系，使蓋章在正確的區域進行標識，這屬于________(A.框圖模型；B.數學模型)；
(5)在設計和制作完成后需對連接件進行試驗，其中不合理的是________。
A.發出合格產品的觸發信號，觀察電機是否正常轉動
B.觀察滑塊能否上下運動，并在產品上印上標識
C.施加一定的力，觀察電機及構件是否連接可靠
7.如圖所示是燒烤店內的手動燒烤架，燒烤架手柄(去除木柄后)軸直徑15 mm，手柄至中心軸間距150 mm，中心軸離地高度約為1200 mm。在烤制食物時需要不斷的搖動手柄翻動食物防止焦糊。小明想將該裝置改為自動翻轉，請你幫助小明設計該裝置的機械部分，設計要求如下：
①采用減速電機帶動該燒烤架；
②電機靠近火源容易引發事故，所以電機安裝位置應在燒烤架中心軸線以下至少200 mm處；
③不得對燒烤架主體作改動(木手柄去除)；
④材料自選。
請完成以下任務：
(1)設計該裝置機械部分的方案時的限制因素是________(A.燒烤架的木制手柄；B.燒烤網的形狀；C.支架間的距離；D.燒烤時的高溫)；
(2)小明構思好設計方案后，在Solidworks中建立裝置的機械仿真模型，模擬實際工作狀態，讓模型連續反復運動，觀察設計能否滿足要求。小明采用的方法屬于________(A.模擬試驗法；B.虛擬試驗法；C.強化試驗法)；
(3)畫出該裝置機械部分的設計草圖(對稱機構只需畫出一側，電機用方框表示)，必要時用文字說明；
(4)在設計草圖上標注主要尺寸；
(5)根據設計的一般過程，在設計完畢自動燒烤裝置機械部分后，接下來的工作是________(A.設計分析；B.制作模型或原型；C.優化設計方案)。
8.小明通過問卷調查方式獲知校話劇社有改進話筒架的需求：通過電機轉動實現話筒隨著表演者的移動而自動跟隨。如圖a所示為報告廳上所用的話筒架，由支撐架、支撐桿(直徑為30 mm)和底座組成，支撐架的放大圖如圖b所示，支撐架與支撐桿鉸連接，小明已經完成電路部分的設計，通過紅外傳感器獲得演唱者的移動信號，傳遞給控制器控制電機轉動，從而實現話筒左右轉動，但與電機連接的機械傳動結構還未完成。請你幫助小明設計連接支撐架與支撐桿的機械結構，具體設計要求如下：
A.電機安裝在支撐桿上，機械結構與支撐架連接牢固，不能破壞支撐桿和支撐架的結構；
B.采用減速電機驅動，通過電機正反轉帶動話筒左右轉動角度范圍－45°～＋45°；
C.整個裝置結構簡單，具有一定的強度和穩定性；
D.其余材料自選。
請你完成以下任務：
(1)小明發現問題的途徑是________(在A.觀察日常生活；B.收集與分析信息；C.技術研究與技術試驗中選擇合適的選項，將序號填寫在“________”處)；
(2)關于電路設計部分，控制器根據紅外傳感器獲得演唱者的移動信號控制電機轉動，從而實現話筒左右轉動，該控制手段的方式是________(在A.人工控制；B.自動控制中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(3)小明設計制作完后進行調試，發現話筒架在使用過程不夠穩定，下列提高結構穩定性合理的措施是________(在A.降低支撐桿的高度；B.在支撐桿和底座間安裝一個三角板；C.增大底座的重量中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)畫出該裝置機械部分的設計草圖(電機可用方框表示，必要時可用文字說明);
(5)在設計草圖上標注主要尺寸。
9.小明發現學校大門經常由于各種活動掛上橫幅，妨礙大門的開閉(如圖a所示)。開 門時，需要先取下橫幅，再手動開門，關門后重新把橫幅掛上。于是他想設計一個能自動升降橫幅并同時能將大門打開或關閉的裝置。已知大門為雙開門，門軸頭部為20 mm × 20 mm方頭(如圖b所示)，下方門軸為圓柱形，可轉動；橫幅套筒為金屬材料，截面 直徑如圖d所示。(門的開合和橫幅上升相互獨立，互不干擾)。
請幫助小明設計該裝置的機械部分。設計要求如下：
①能帶動大門的轉動，實現大門的開閉；
②能帶動橫幅上升或下降180 mm；
③采用小型減速電機(如圖c所示)，通過電機正反轉同時實現門的開閉和橫幅的升降；
④具有一定強度和穩定性；
⑤其他材料自選。
請根據描述和設計要求完成以下任務：
(1)小明發現問題的途徑是________(在A.收集和分析信息；B.觀察日常生活；C.技術研究與技術試驗中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)設計該裝置時，下列因素中不屬于限制因素的是________(在A.通用技術實踐室提供的設備；B.大門的高度；C.橫幅套筒的直徑；D.小明的設計與加工能力中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(3)畫出傳動機構的設計草圖，必要時可用文字說明；
(4)在設計草圖上標注主要尺寸；
(5)小明在傳動機構安裝完成后準備進行測試，其中不合理的是________。
A.啟動電機，觀察開門關門是否順暢
B.啟動電機，觀察橫幅升降是否正常
C.用力拉拽橫幅，觀察是否會從套筒上脫落
10.小明家安裝了一個簡易家庭影院，投影儀放在桌面上角度調整不方便。為此，小明想設計一個放在桌上的裝置，可以調整投影儀角度。投影儀底面有一個M10的螺紋孔。請你幫助小明設計該裝置。要求如下：
A.投影儀的左右角度范圍－30°～＋30°；
B.投影儀的俯仰角度范圍－30°～＋30°；
C.投影儀能保持在所調節的位置；
D.采用減速電機驅動(數量不限)；
E.裝置結構簡單，穩定可靠；
F.材料自選。
請你完成以下任務：
(1)構思方案時可以不考慮的因素是________(A.投影儀的投影清晰度；B.與投影儀的連接方式；C.投影儀的重量)；
(2)下列不屬于小明在制訂設計方案環節完成的任務是________(A.將構思過程中產生的想法用草圖呈現；B.詢問家人是否需要這個能調整角度的裝置；C.在網絡上搜索能實現角度可調的結構)；
(3)畫出該裝置的設計草圖(電機可用方塊表示，必要時可用文字說明)；
(4)在設計草圖上標注主要尺寸；
(5)裝置制作完成后，小明準備進行以下技術試驗，其中不合理的是________(A.啟動電機，觀察投影儀的角度能否調節；B.測試裝置是否牢固；C.在投影儀上放置適當質量的重物，觀察該裝置是否變形)。
專題18　設計題專題(電機類)
基礎鞏固篇
1.(1)C　(2)B　(3)B　(4)(5)如圖所示
①可以與角鋼連接
②可以與長鋼條連接
③可以實現角度調節
④任意角度固定：蝸輪蝸桿類
⑤45°角度和兩個長鋼條50 mm間距一分(也可以是其他關鍵標注，45°必須標注)
2.(1)C　(2)A　(3)C　(4)(5)如圖所示
3.(1)B　(2)C　(3)(4)如圖所示　(5)B
4.(1)(2)如圖所示
(3)D
5.(1)(2)如圖所示　(3)C
6.(1)(2)如圖所示　(3)B
7.(1)(2)如圖所示　(3)D
8.(1)C　(2)A　(3)(4)如圖所示
9.(1)(2)如圖所示　(3)BC
10.(1)B　 (2)A　 (3)A　 (4)(5)如圖所示
能力提升篇
1.(1)A　(2)C　(3)B　(4)(5)如圖所示
2.(1)(2)如圖所示
(3)A　F　(4)C
3.(1)(2)如圖所示
草圖參考方案1：齒輪－齒條驅動組合
草圖參考方案2：通過齒輪組傳動＋擺動
(3)D
4.(1)(2)如圖所示
(3)D
5.(1)A　(2)B　(3)A　(4)(5)如圖所示
6.(1)C　(2)(3)如圖所示
(4)B　(5)A
7.(1)D　(2)B　(3)(4)如圖所示　(5)B
8.(1)B　(2)B　(3)C　(4)(5)如圖所示
9.(1)B　(2)B　(3)(4)如圖所示　(5)C
10.(1)A　(2)B　(3)(4)如圖所示
(5)C

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