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課時3　方案的構思過程——比較、權衡設計方案
任務　比較、權衡設計方案
對方案進行比較與權衡的過程是一個綜合考慮的過程，各個指標并不是獨立的，它們相互關聯(lián)、互相制約。抓住設計的核心與關鍵是權衡設計方案的必要條件。
1.方案的比較
在構思形成多個方案之后，往往要對這些方案進行評判和比較，同時要從設計的目的和原則出發(fā)，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最后選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點進行改進。
2.方案的權衡
通過比較，明確各個方案對設計指標的符合程度。但是，要制訂出最佳方案，還必須根據(jù)設計要求與設計原則對各個方案進行權衡。
3.方案的細化
設計方案的細化是一個相對專業(yè)化的設計步驟。針對方案的細化應該從產(chǎn)品到制造、使用、維護等各個環(huán)節(jié)進行綜合考慮，以完善方案的構思。
重難點　方案的比較與權衡
在多個方案經(jīng)構思形成之后，我們往往要對這些方案進行評價和比較，同時要從設計的目的出發(fā)，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最后選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點進行改進。
題目一般針對結構的穩(wěn)定性、強度，連接方式。方案篩選時，一般要尋找不同方案之間的不同點。
例1 (2021年1月選考真題)如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
答案　A
解析　觀察圖A中的榫卯結構，不易豎直分開。構件1的燕尾槽，里側窄，外側寬，要求燕尾槽上面窄，下面寬。選項A符合要求。
變式訓練1 如圖所示的連接結構中，構件1和構件2結構相同，下列選項中關于構件1的結構合理的是(　　)
答案　B
解析　從圖上看，構件1的榫頭在下方，且上方需要空著與構件2匹配，選項B符合要求。
變式訓練2 (2021年7月學考真題)如圖所示的結構由3根相同的木檔榫接而成。下列木檔結構正確的是(　　)
答案　D
解析　由圖可知3根木檔結構相同，木檔榫眼方向與榫頭方向存在一個120度夾角，選項A、B錯誤；選項C無法在相同厚度木檔上開榫眼，選項錯誤；選項D符合要求。
例2 (2021年7月選考真題)如圖所示是一款鋼索夾緊裝置。為了提高夾緊的可靠性，需要增加一個連接件，下列方案中合理的是(　　)
答案　A
解析　提高夾緊的可靠性，也就是螺紋連接不能松動，要求螺母與連接件間使用平墊圈或彈簧墊圈，且螺栓直徑一定。選項B、D的螺栓直徑會變化，不符合要求；選項A具有墊圈功能，符合要求。
變式訓練3 如圖所示為一款活動扶手，扶手與支座之間通過兩顆銷釘連接。扶手水平放置時(如圖甲)，扶手與支座之間連接牢固可靠，扶手前端能承受由上至下的力；翻折扶手時，只需將扶手往前方拉動，再向下翻下(如圖乙)。以下扶手的設計方案中最合理的是(　　)
答案　B
解析　向前拉，則水平需要腰形槽，選項A和選項D錯誤；需要向下翻，則選項B正確。
變式訓練4 小王想設計一個折疊凳，使用時呈水平狀態(tài)，不用時凳面可翻轉靠墻以節(jié)省空間。下列在墻面上固定連接件中最合理的是(　　)
答案　A
解析　選項B，上翻時不易固定；選項C和D容易下翻，選項A最合理。
例3 如圖所示的太師椅，月牙扶手需要多根弧形圓木連接而成。小明準備在通用技術活動課制作一個如圖所示的月牙扶手，連接處如圖所示。從結構穩(wěn)固角度分析，下列兩根圓木連接結構中，合理的是(　　)
答案　B
解析　結構要穩(wěn)固，圓木連接從結構定位的可靠性方面分析可排除C，D，從結構強度的可靠性方面分析，選項A的強度差，選項B的強度更好。所以選B。
變式訓練5 (2022年1月學考真題)小明準備在通用技術活動課制作一個如圖所示的木梯，從結構穩(wěn)固程度分析，下列立柱與橫檔的連接結構中，合理的是(　　)
答案　A
解析　木梯在使用時，腳踩到橫檔上，選項B、D中的橫檔會順著滑槽滑動與立柱分離，所以排除B、D選項；由于人踩在橫檔上，榫頭處的主要受力方向與立柱長度軸線方向平行，且C選項中榫頭在該方向上的厚度比選項A在該方向上的厚度薄，所以C選項排除。選項A正確。例4 如圖所示的機械裝置，要求帶輪順時針轉動時，滑塊能左右做往復運動，圖中1、2、3為連接點，以下連接機構的設計中合理的是(　　)
答案　A
解析　將轉動轉換為平動，帶輪帶動滑塊運動，2點做圓周運動，使用腰形槽連接2點可在腰形槽中上下移動，將圓周運動轉換為滑塊平動，選項A符合要求。
變式訓練6 小明構思了下列懸吊式抓取機構的方案，其中在力F作用下，不能將工件夾緊的是(　　)
答案　C
解析　選項A結構采用鉸連接，在力F的作用下，構件上端繞支點往左、右(內(nèi))轉動，使得構件的下端往相反(右、左)方向運動，從而夾緊工件，起到抓取的目的；選項B采用鉸連接，抓取構件受彎，夾緊工件；選項C所示的抓取機構，在力F的作用下，夾持工件的兩個夾爪會左右松開，作用在工件兩邊的構件不能有效的往內(nèi)夾持；選項D在力F的作用下，橫向構件可以往上運動，橫向構件受拉，使得夾持工件的構件往內(nèi)夾持，受彎。
例5 (2022年6月選考真題)小明在通用技術實踐課中設計了一把如圖所示的平口手鉗。鉗把之間鉸連接，鉗口與鉗把通過銷軸相連，四個銷軸孔到鉸連接孔的距離相等。當松開與夾緊鉗把時鉗口平行開合。下列四種鉗口結構方案中，合理的是(　　)
答案　A
解析　鉗口只沿y軸移動，而鉗把轉動時，銷軸1、2是沿xy兩個方向移動，所以要在x方向上做出補償，把x方向的移動抵消掉，因此用A就可以(銷軸2可以在腰形槽里滑動，就是沿x方向移動)。
變式訓練7 小紅想給小區(qū)的車庫門口設計一個欄桿，由電機帶動桿1和桿2運動，小紅想實現(xiàn)桿2在上升和下降過程中都呈水平狀態(tài)，以下四個方案中合理的有(　　)
A.②④ B.②③
C.①③ D.②③④
答案　B
解析　關鍵是構成平行四邊形。
變式訓練8 如圖所示的沖壓裝置，電機軸帶動曲柄轉動，并通過連桿1、擺桿、連桿2帶動壓桿反復沖壓，沖壓過程中壓桿受到阻力P并始終保持豎直。下列連桿2(虛線框處)的設計方案中最合理的是(　　)
答案　A
解析　要保持壓桿豎直，因此連接處要形成一個平行四邊形結構，A滿足條件。
1.下列抽屜側板的連接方式中，最不牢固的是(　　)
答案　A
解析　A.鐵釘連接木材，縱向連接力最差。
2.構件1和構件2形成如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
答案　D
解析　榫接方案的題目關鍵在于抓住結構細節(jié)，比如榫頭、榫眼的結構。如下圖，D選項中的陰影區(qū)域剛好和構件1給出的陰影區(qū)域形狀匹配。連接時，只需要將構件1轉到合適方位，然后按圖示箭頭方向插入至構件2。
3.小明參加了賽車模型制作比賽，發(fā)現(xiàn)電機只能驅動后輪。為了實現(xiàn)前后輪同步轉動的功能，設計了以下四種方案，其中不能實現(xiàn)該功能的是(　　)
答案　D
解析　D項兩圓盤的轉動方向相反。
4.如圖所示是使用15 mm厚的多層板設計的便攜式木質小凳的方案(側面圖1)，經(jīng)再三研究發(fā)現(xiàn)該方案在收納時，無法達到預想的效果(側面圖2)。于是提出了如下四種改進方案，合理的是(　　)
答案　D
解析　關鍵需要收攏后重疊在一起，選項D符合要求。
5.小明想用方木條制作兩個相同的俯臥撐支架，木條間采用榫卯連接。下列是其中一個支架的四種設計方案，從強度角度考慮，其中最合理的是(　　)
答案　A
解析　從強度角度考慮，最合理的為A選項。
6.如圖所示的杠鈴，為了方便增減杠鈴片，下列設計方案中最合理的是(　　)
答案　C
解析　A、C方案中杠鈴片有三孔設計，增減杠鈴片時，能夠更方便抓取杠鈴片。B、D方案中沒有三孔抓取設計，可排除。B方案用六角螺栓連接，在增減杠鈴片時需要使用扳手，不方便徒手操作。A方案在操作時，由于螺桿較長，需要轉動手擰螺母圈數(shù)多，則不方便。而C方案利用手擰緊定螺釘固定 操作更快捷。(本題雖然選的C方案，但從現(xiàn)實使用情況來看，A方案使用的較多，所以設計時應該還會考慮其他更多因素)。
一、基礎鞏固篇
1.小劉設計了如圖甲所示的可折疊木質掛鉤，安裝在墻上使用，最大可展開至如圖乙所示位置?；顒幽緱l連接處的結構示意圖應當是(　　)
答案　C
解析　孔需要在圓弧的圓心處，方可以轉動；翻到一定角度需要固定，兩者相結合選項C符合要求。
2.小明構思了下列高腳椅方案，從結構強度和方便疊放的角度考慮，最合理的是(　　)
答案　A
解析　BD不方便疊放。左右加強桿下面已經(jīng)有了，上方需要加強，椅面和支架一般是螺栓連接，不能作為支架的加強部分，所以選A。
3.如圖所示的木窗，外框由網(wǎng)格木條連接而成，邊條A末端的結構如圖所示，則邊條B末端的結構應該是(　　)
答案　A
解析　翻轉后相匹配。選項A正確。
4.如圖所示毛巾架(兩邊各缺一個與墻面連接的轉動底座)，現(xiàn)要實現(xiàn)90度轉動，不使用時能翻轉靠在豎直墻面上，使用時能水平牢固放置，下列轉動底座方案最合理的是(　　)
答案　B
解析　A不能水平牢固放置，B不使用時能翻轉靠在豎直墻面上，使用時能水平牢固放置，C不能水平牢固放置，D不能水平牢固放置。故選B。
5.為了夾持圓柱形管件，小明設計了以下四種方案，其中可實現(xiàn)可靠夾持的是(　　)
答案　C
解析　C方案手柄處開一個孔方便加持處開合，又能實現(xiàn)功能。
6.如圖所示為我國傳統(tǒng)木桌中常采用的粽角榫，已知構件1和構件2的結構，下列關于構件3的結構草圖中合理的是(　　)
答案　B
解析　構件1上表面的榫眼可見，說明榫眼上下是通的，因此，構件3上面與之對應的榫頭應該較長；構件2下表面的榫眼可見，上表面的不可見，說明榫眼上下是不通的，因此，構件3上面與之對應的榫頭應該較短；再結合榫眼的方位來看，B符合題目的要求。故選B。
7.某商場安全通道雙開門，推開任意一扇門，另一扇門也會同時打開。門的軸與連桿為剛連接，連桿與連桿之間為鉸連接。下列方案中能實現(xiàn)雙開門功能的是(　　)
答案　C
解析　門的軸與連桿為剛連接，當某一扇門打開時會帶動連桿同步運動，另一扇門同步打開，選項C符合要求。
8.如圖甲所示的榫卯結構，它由三根加工過的木條組成，其中木條③的結構如圖乙所示，從結構強度和穩(wěn)定性的角度分析，下列關于木條①的設計方案中，最合理的是(　　)
答案　C
解析　從圖上可知木條①和②結構相同，安裝方向相同，結合木條③，選項C符合要求。
9.如圖所示是一種可伸縮的支架，支架與槽鋼連接，通過槽鋼安裝到墻壁上，使用時支架的伸縮可以連續(xù)調節(jié)。現(xiàn)需要在槽鋼側邊上設計與支架連接部分的結構，下列側邊(只畫出其中一側)的設計中，方案最合理的是(　　)
答案　B
解析　可伸縮，要求一端固定，另一端沿著腰形槽滑動，選項B正確。
10.小明構思了下列插接式小凳子方案，其中結構強度和穩(wěn)定性最好的是(　　)
答案　A
解析　從選項可知，采用頭肩結構＋插接的連接方式穩(wěn)固性最好，故選A方案。方案構思題型需要在現(xiàn)實生活中多觀察、多動手、多思考，注意結構之間的區(qū)別，結構不同功能不同。
11.如圖所示的兩木板連接結構中，宜采用的結構是(　　)
答案　B
解析　選項B采用燕尾榫，強度最大。
12.小明準備將一木質廣告牌固定安裝到立柱上，廣告牌正面要保持平整，廣告牌背面長方形區(qū)域為連接件安裝區(qū)域，以下連接件的設計不能實現(xiàn)安裝要求的是(　　)
答案　B
解析　B選項，螺栓無法裝入腰形孔，所以無法安裝。
13.如圖是小明設計的一把手鉗，為了實現(xiàn)夾緊或松開左右手柄時，兩個鉗口能平行開合。a處和b處還需要一個連接件，以下連接件最合理的是(　　)
答案　A
解析　當ab之間距離不變時能實現(xiàn)兩個鉗口平行開合。
14.小明設計了以下四種壓緊機構的方案，通過操作手柄升降壓桿，合理的是(　　)
答案　C
解析　A和B選項，裝置會卡死；D選項，壓桿壓不下去；所以選C。
15.如圖所示是小明設計的一種簡易沖壓機模型。電機轉軸帶動驅動輪，驅動輪帶動連桿(圖中連桿未畫出，連桿分別與銷軸1、銷軸2、銷軸3連接)，使沖壓桿在沖壓槽中做上下往復運動。下列沖壓機連桿設計合理的是(　　)
答案　B
解析　銷軸2是固定轉軸，銷軸3做圓周運動，通過腰形槽將圓周運動轉換為沖壓桿的上下運動，選項B正確。
16.小明在家中搞衛(wèi)生，搞完衛(wèi)生后發(fā)現(xiàn)木質把手拖把不能懸掛起來，于是他在家中找了圓頭木螺釘，用螺絲刀把螺釘擰到了把手上方(如圖1所示)，用于懸掛拖把，螺釘?shù)南嚓P尺寸如圖2所示。小明設計一個連接件，用來把拖把懸掛在墻上，以下方案最合理的是(　　)
答案　B
解析　選項B最不容易掉落。
17.如圖所示是某傳動機構。主動軸由電動機提供動力帶動圓輪甲轉動，通過連接件帶動條狀構件乙在水平方向做往返運動，下列有關連接件設計方案中最合理的是(　　)
答案　A
解析　將甲的轉動轉換為乙的移動，中間軸為固定轉軸，甲中的軸需要使用腰形槽將上下分力去除，選項A符合要求。
18.如圖為儲物柜蓋板打開和合上時的示意圖，右側板上的連接件正確的是(　　)
答案　D
解析　兩個軸一個轉軸，一個限位軸，選項D符合要求。
二、素養(yǎng)提升篇
1.如圖所示是一傳動機構，曲柄與傳動桿1、傳動桿2之間通過一個連桿(虛線框處)連接。轉動手柄，曲柄通過連桿帶動傳動桿1、傳動桿2運動，從而帶動轉盤小幅來回轉動。下列關于連桿的設計方案中合理的是(　　)
答案　B
解析　利用垂直腰形槽，將上下分力去除，留下水平分力，選項B正確。
2.如圖所示為熱熔膠槍，按動扳機可使滑塊前移，松開扳機后，在拉簧的拉力作用下滑塊后移，扳機復位。下列膠槍內(nèi)部結構方案最合理的是(　　)
答案　C
解析　拉簧在拉力作用下滑塊后移，選項A和選項D可以排除，選項B滑塊和扳機用拉簧連接，拉簧不能提供滑塊和扳機復位的力。
3.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
答案　B
解析　根據(jù)題圖a構件1和構件2的連接方式，可在圖b中描繪出構件2的大致結構，根據(jù)此形狀再翻轉到選項位置，即可選出正確選項B。
4.如圖a所示是安全瓶蓋的結構示意圖。安全瓶蓋由內(nèi)蓋和外蓋構成，內(nèi)蓋和外蓋之間設有棘齒。只有在外蓋上加較大的壓力旋轉時，才能打開瓶蓋；蓋緊瓶蓋時，僅需施加較小的力。如圖b所示是外蓋的內(nèi)部結構圖。小明構思了下列內(nèi)蓋結構的設計方案，其中合理的是(　　)
答案　A
解析　觀察題圖b中的結構，外蓋內(nèi)部中間有彈性體，不施加外力時，內(nèi)蓋與外蓋棘齒之間不接觸。觀察選項BD，棘齒之間沒有重疊，無法打開瓶蓋。AC選項加壓后，棘齒可以解除。觀察瓶口螺紋的方向，可以看出順時針方向旋轉是旋緊瓶蓋的。題設要求“只有在外蓋上加較大的壓力旋轉時，才能打開瓶蓋。”而旋緊瓶蓋時，本身就需要施加一定的壓緊的力，故旋開的方向需要一定的傾斜度，才能在施加較大壓力的情況下開蓋。再關聯(lián)瓶口螺紋的方向，可以得出選項。
5.小明同學在設計賽車模型時，被轉彎控制難住了。如圖1是賽車底盤，遙控器可以控制舵機的舵盤順時針或逆時針轉動。車輪固定在支架上，支架通過銷軸1與連桿連接并通過銷軸2固定在底盤上。詳細結構如圖2所示。要求舵盤正轉或反轉時能帶動兩個前輪均繞著銷軸2同步正轉或反轉，從而實現(xiàn)轉彎功能。小明設計了以下四種舵盤和連桿的連接裝置，下列設計合理的是(　　)
答案　A
解析　要求舵盤正轉或反轉時能帶動兩個前輪均繞著銷軸2同步正轉或反轉，連接裝置與連桿的連接應為圓孔，與舵盤傳動桿的連接應為豎向長孔。
6.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
答案　C
解析　主要抓住構件1頂部a平面與構件2的空隙部分的匹配性。
7.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
答案　B
解析　先根據(jù)a處長方形大小排除A選項，再根據(jù)b處八字形排除C、D選項，B正確。
8.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示，下列構件2的方案中正確的是(　　)
答案　C
解析　本題考查方案篩選。由題圖可見，構件1榫接處上面部分有卯孔(凹槽)，故構件2榫接處上面是榫(凸起)。又因榫接部分靠近邊界，故選C。
9.如圖所示，下列4個零件中，能與零件甲和零件乙、插銷丙榫接成一個整體的是(　　)
答案　A
解析　根據(jù)甲結構判斷出B、D結構是錯誤的，觀察插銷丙與甲的連接結構可判斷出C是錯誤的。故選A。
10.要制作如圖所示三根一樣的構件榫接而成的連接結構，合理的是(　　)
答案　A
11.如圖所示按鈕的內(nèi)部結構方案中，可實現(xiàn)按下按鈕接通電路，松開按鈕斷開電路的是(　　)
答案　B
解析　A和D的結構按下斷開電路，松開接通電路；C的結構按下與下面觸點接通，松開與上面觸點接通；B的結構按下接通電路，松開斷開電路，與題意相符合。故答案選B。
12.小明構思了下列木質插接式電腦顯示器增高底座，其中結構強度和穩(wěn)定性最好的是(　　)
答案　C
解析　中間的木板豎放比橫放強度大，板上制作榫眼的同時也要保證強度，綜合考慮C方案最合理。
13.小明要安裝一扇大的鐵門，他用三片合頁與門框相連接，下列四種合頁安裝的方案中，你認為最合理的是(　　)
答案　B
解析　門上部合頁受的力比下部合頁受的力要大，所以上部裝的合頁數(shù)量比下部多。故選B。
14.學校準備在大門外磚墻上裝飾國旗(如圖所示)。旗桿尾部無通孔，要求旗桿與墻壁形成一定角度，易于安裝，連接可靠，且不破壞旗桿。下列設計方案最合理的是(　　)
答案　D
解析　D中不同方向的腰形槽方便調節(jié)水平位置，螺紋孔固定旗桿方便。故選D。
15.安全鉗是箱式電梯的重要部件，小明對其主體結構構思了下列四種方案，其中導軌均與墻體固定。當轎廂下行速度太快時，傳動機構縱向拉拽兩根黑色桿，將轎廂急停在導軌上。最合理的是(　　)
答案　A
解析　B，C選項的操作都會讓轎廂的左右鉗體與導軌之間間隙更加寬裕，不利于急停；D選項，拉動黑色桿雖然會加大轎廂與導軌間的壓力，增大摩擦，但是因為用力方向和運動方向下行方向相同，效果上肯定沒有A選項好，故選A。
16.小明制作了海豹頂球模型，如圖甲所示是該同學制作的模型正面及背部示意圖，其中海豹圖形已和展示木板粘接，模型板上已鉆好6通孔，背面的頂球桿限位導軌裝置也已完成，球桿可以上下活動頂球，小明接下來要構思頂球模型和搖柄(如圖乙所示)的連接件，通過搖動手柄實現(xiàn)球桿上下動作，下列方案中可行的是(　　)
答案　A
解析　根據(jù)圖乙搖柄上缺口的形狀，應與A、B的孔匹配；要使球上下運動，則輪子應采用凸輪外形，故選A。
17.如圖所示是一抓取機構，曲柄在電機的帶動下連續(xù)旋轉?，F(xiàn)請你設計一個滑塊，使滑塊在連桿的帶動下在滑槽上左右滑動，滑塊左右滑動帶動針腳按滑槽上的L形槽來回移動。下列滑塊設計方案中最合理的是(　　)
答案　C
解析　根據(jù)抓取機構結構圖，可推斷出C方案，故選C。
18.如圖所示的榫卯結構由甲、乙兩部分構成，其中甲的結構如圖所示，則乙的結構是下列哪個(　　)
答案　D
19.某支撐橫截面相等的鋼梁結構中，梁的中間和兩端同時受到力F的作用，下列是四種支撐方案，從強度角度考慮，較合理的是(　　)
答案　B
解析　從強度考慮，B中的梁采用“工”字型的結構強度最大。故選B。
20.如圖所示為某傳動機構的示意圖，電機通過D字形轉軸帶動主動輪逆時針轉動，主動輪帶動鏈條、鏈條帶動從動輪逆時針轉動。使用一段時間后，鏈條會變長，容易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，從而影響傳動性能。小明設計了以下四種方案，能實現(xiàn)鏈條變長后自動張緊功能的是(　　)
答案　D
解析　因為D字形轉軸帶動主動輪轉動，所以D字形轉軸和主動輪為剛連接，若轉軸轉動，A、B、C的張緊輪都會隨著擺臂甩動，損壞整個傳動裝置。
21.如圖所示的卡扣式燈泡與螺紋式燈座無法匹配，需要通過螺紋轉卡口轉換器解決問題。為防止順時針(如圖)握住燈泡擰緊時造成轉換器從螺紋式燈座中旋出，以及轉換器與燈泡之間裝配的可靠性，以下方案最合理的是(　　)
答案　B
解析　轉換器方案的要求是防止順時針握住燈泡擰緊時造成轉換器從螺紋式燈座中旋出，以及轉換器與燈泡之間裝配的可靠性。燈泡逆時針旋入，排除C，D。燈座有彈簧片，燈泡旋入后在彈簧作用下向下。所以選B。(共72張PPT)
第四章　方案的構思及方法
課時3　方案的構思過程——比較、權衡設計方案
目 錄
CONTENTS
任務清單與知識構建
01
案例導學厘清重難點
02
隨堂達標檢測
03
課時分層訓練
04
任務清單與知識構建
1
任務　比較、權衡設計方案
對方案進行比較與權衡的過程是一個綜合考慮的過程，各個指標并不是獨立的，它們相互關聯(lián)、互相制約。抓住設計的核心與關鍵是權衡設計方案的必要條件。
1.方案的比較
在構思形成多個方案之后，往往要對這些方案進行評判和比較，同時要從設計的目的和原則出發(fā)，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最后選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點進行改進。
2.方案的權衡
通過比較，明確各個方案對設計指標的符合程度。但是，要制訂出最佳方案，還必須根據(jù)設計要求與設計原則對各個方案進行權衡。
3.方案的細化
設計方案的細化是一個相對專業(yè)化的設計步驟。針對方案的細化應該從產(chǎn)品到制造、使用、維護等各個環(huán)節(jié)進行綜合考慮，以完善方案的構思。
案例導學厘清重難點
2
重難點　方案的比較與權衡
在多個方案經(jīng)構思形成之后，我們往往要對這些方案進行評價和比較，同時要從設計的目的出發(fā)，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最后選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點進行改進。
題目一般針對結構的穩(wěn)定性、強度，連接方式。方案篩選時，一般要尋找不同方案之間的不同點。
例1 (2021年1月選考真題)如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
解析　觀察圖A中的榫卯結構，不易豎直分開。構件1的燕尾槽，里側窄，外側寬，要求燕尾槽上面窄，下面寬。選項A符合要求。
A
變式訓練1 如圖所示的連接結構中，構件1和構件2結構相同，下列選項中關于構件1的結構合理的是(　　)
解析　從圖上看，構件1的榫頭在下方，且上方需要空著與構件2匹配，選項B符合要求。
B
變式訓練2 (2021年7月學考真題)如圖所示的結構由3根相同的木檔榫接而成。下列木檔結構正確的是(　　)
解析　由圖可知3根木檔結構相同，木檔榫眼方向與榫頭方向存在一個120度夾角，選項A、B錯誤；選項C無法在相同厚度木檔上開榫眼，選項錯誤；選項D符合要求。
D
例2 (2021年7月選考真題)如圖所示是一款鋼索夾緊裝置。為了提高夾緊的可靠性，需要增加一個連接件，下列方案中合理的是(　　)
解析　提高夾緊的可靠性，也就是螺紋連接不能松動，要求螺母與連接件間使用平墊圈或彈簧墊圈，且螺栓直徑一定。選項B、D的螺栓直徑會變化，不符合要求；選項A具有墊圈功能，符合要求。
A
變式訓練3 如圖所示為一款活動扶手，扶手與支座之間通過兩顆銷釘連接。扶手水平放置時(如圖甲)，扶手與支座之間連接牢固可靠，扶手前端能承受由上至下的力；翻折扶手時，只需將扶手往前方拉動，再向下翻下(如圖乙)。以下扶手的設計方案中最合理的是(　　)
解析　向前拉，則水平需要腰形槽，選項A和選項D錯誤；需要向下翻，則選項B正確。
B
變式訓練4 小王想設計一個折疊凳，使用時呈水平狀態(tài)，不用時凳面可翻轉靠墻以節(jié)省空間。下列在墻面上固定連接件中最合理的是(　　)
解析　選項B，上翻時不易固定；選項C和D容易下翻，選項A最合理。
A
例3 如圖所示的太師椅，月牙扶手需要多根弧形圓木連接而成。小明準備在通用技術活動課制作一個如圖所示的月牙扶手，連接處如圖所示。從結構穩(wěn)固角度分析，下列兩根圓木連接結構中，合理的是(　　)
解析　結構要穩(wěn)固，圓木連接從結構定位的可靠性方面分析可排除C，D，從結構強度的可靠性方面分析，選項A的強度差，選項B的強度更好。所以選B。
B
變式訓練5 (2022年1月學考真題)小明準備在通用技術活動課制作一個如圖所示的木梯，從結構穩(wěn)固程度分析，下列立柱與橫檔的連接結構中，合理的是(　　)
解析　木梯在使用時，腳踩到橫檔上，選項B、D中的橫檔會順著滑槽滑動與立柱分離，所以排除B、D選項；由于人踩在橫檔上，榫頭處的主要受力方向與立柱長度軸線方向平行，且C選項中榫頭在該方向上的厚度比選項A在該方向上的厚度薄，所以C選項排除。選項A正確。
A
例4 如圖所示的機械裝置，要求帶輪順時針轉動時，滑塊能左右做往復運動，圖中1、2、3為連接點，以下連接機構的設計中合理的是(　　)
解析　將轉動轉換為平動，帶輪帶動滑塊運動，2點做圓周運動，使用腰形槽連接2點可在腰形槽中上下移動，將圓周運動轉換為滑塊平動，選項A符合要求。
A
C
解析　選項A結構采用鉸連接，在力F的作用下，構件上端繞支點往左、右(內(nèi))轉動，使得構件的下端往相反(右、左)方向運動，從而夾緊工件，起到抓取的目的；選項B采用鉸連接，抓取構件受彎，夾緊工件；選項C所示的抓取機構，在力F的作用下，夾持工件的兩個夾爪會左右松開，作用在工件兩邊的構件不能有效的往內(nèi)夾持；選項D在力F的作用下，橫向構件可以往上運動，橫向構件受拉，使得夾持工件的構件往內(nèi)夾持，受彎。
例5 (2022年6月選考真題)小明在通用技術實踐課中設計了一把如圖所示的平口手鉗。鉗把之間鉸連接，鉗口與鉗把通過銷軸相連，四個銷軸孔到鉸連接孔的距離相等。當松開與夾緊鉗把時鉗口平行開合。下列四種鉗口結構方案中，合理的是(　　)
A
解析　鉗口只沿y軸移動，而鉗把轉動時，銷軸1、2是沿xy兩個方向移動，所以要在x方向上做出補償，把x方向的移動抵消掉，因此用A就可以(銷軸2可以在腰形槽里滑動，就是沿x方向移動)。
變式訓練7 小紅想給小區(qū)的車庫門口設計一個欄桿，由電機帶動桿1和桿2運動，小紅想實現(xiàn)桿2在上升和下降過程中都呈水平狀態(tài)，以下四個方案中合理的有(　　)
解析　關鍵是構成平行四邊形。
B
A.②④ B.②③
C.①③ D.②③④
變式訓練8 如圖所示的沖壓裝置，電機軸帶動曲柄轉動，并通過連桿1、擺桿、連桿2帶動壓桿反復沖壓，沖壓過程中壓桿受到阻力P并始終保持豎直。下列連桿2(虛線框處)的設計方案中最合理的是(　　)
解析　要保持壓桿豎直，因此連接處要形成一個平行四邊形結構，A滿足條件。
A
隨堂達標檢測
3
A
解析　A.鐵釘連接木材，縱向連接力最差。
2.構件1和構件2形成如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
D
解析　榫接方案的題目關鍵在于抓住結構細節(jié)，比如榫頭、榫眼的結構。如下圖，D選項中的陰影區(qū)域剛好和構件1給出的陰影區(qū)域形狀匹配。連接時，只需要將構件1轉到合適方位，然后按圖示箭頭方向插入至構件2。
D
解析　D項兩圓盤的轉動方向相反。
4.如圖所示是使用15 mm厚的多層板設計的便攜式木質小凳的方案(側面圖1)，經(jīng)再三研究發(fā)現(xiàn)該方案在收納時，無法達到預想的效果(側面圖2)。于是提出了如下四種改進方案，合理的是(　　)
D
解析　關鍵需要收攏后重疊在一起，選項D符合要求。
5.小明想用方木條制作兩個相同的俯臥撐支架，木條間采用榫卯連接。下列是其中一個支架的四種設計方案，從強度角度考慮，其中最合理的是(　　)
A
解析　從強度角度考慮，最合理的為A選項。
6.如圖所示的杠鈴，為了方便增減杠鈴片，下列設計方案中最合理的是(　　)
C
解析　A、C方案中杠鈴片有三孔設計，增減杠鈴片時，能夠更方便抓取杠鈴片。B、D方案中沒有三孔抓取設計，可排除。B方案用六角螺栓連接，在增減杠鈴片時需要使用扳手，不方便徒手操作。A方案在操作時，由于螺桿較長，需要轉動手擰螺母圈數(shù)多，則不方便。而C方案利用手擰緊定螺釘固定 操作更快捷。(本題雖然選的C方案，但從現(xiàn)實使用情況來看，A方案使用的較多，所以設計時應該還會考慮其他更多因素)。
4
課時分層訓練
基礎鞏固篇
素養(yǎng)提升篇
1.小劉設計了如圖甲所示的可折疊木質掛鉤，安裝在墻上使用，最大可展開至如圖乙所示位置?；顒幽緱l連接處的結構示意圖應當是(　　)
C
解析　孔需要在圓弧的圓心處，方可以轉動；翻到一定角度需要固定，兩者相結合選項C符合要求。
2.小明構思了下列高腳椅方案，從結構強度和方便疊放的角度考慮，最合理的是(　　)
A
解析　BD不方便疊放。左右加強桿下面已經(jīng)有了，上方需要加強，椅面和支架一般是螺栓連接，不能作為支架的加強部分，所以選A。
3.如圖所示的木窗，外框由網(wǎng)格木條連接而成，邊條A末端的結構如圖所示，則邊條B末端的結構應該是(　　)
A
解析　翻轉后相匹配。選項A正確。
4.如圖所示毛巾架(兩邊各缺一個與墻面連接的轉動底座)，現(xiàn)要實現(xiàn)90度轉動，不使用時能翻轉靠在豎直墻面上，使用時能水平牢固放置，下列轉動底座方案最合理的是(　　)
B
解析　A不能水平牢固放置，B不使用時能翻轉靠在豎直墻面上，使用時能水平牢固放置，C不能水平牢固放置，D不能水平牢固放置。故選B。
5.為了夾持圓柱形管件，小明設計了以下四種方案，其中可實現(xiàn)可靠夾持的是(　　)
C
解析　C方案手柄處開一個孔方便加持處開合，又能實現(xiàn)功能。
6.如圖所示為我國傳統(tǒng)木桌中常采用的粽角榫，已知構件1和構件2的結構，下列關于構件3的結構草圖中合理的是(　　)
B
解析　構件1上表面的榫眼可見，說明榫眼上下是通的，因此，構件3上面與之對應的榫頭應該較長；構件2下表面的榫眼可見，上表面的不可見，說明榫眼上下是不通的，因此，構件3上面與之對應的榫頭應該較短；再結合榫眼的方位來看，B符合題目的要求。故選B。
7.某商場安全通道雙開門，推開任意一扇門，另一扇門也會同時打開。門的軸與連桿為剛連接，連桿與連桿之間為鉸連接。下列方案中能實現(xiàn)雙開門功能的是(　　)
C
解析　門的軸與連桿為剛連接，當某一扇門打開時會帶動連桿同步運動，另一扇門同步打開，選項C符合要求。
8.如圖甲所示的榫卯結構，它由三根加工過的木條組成，其中木條③的結構如圖乙所示，從結構強度和穩(wěn)定性的角度分析，下列關于木條①的設計方案中，最合理的是(　　)
C
解析　從圖上可知木條①和②結構相同，安裝方向相同，結合木條③，選項C符合要求。
9.如圖所示是一種可伸縮的支架，支架與槽鋼連接，通過槽鋼安裝到墻壁上，使用時支架的伸縮可以連續(xù)調節(jié)?，F(xiàn)需要在槽鋼側邊上設計與支架連接部分的結構，下列側邊(只畫出其中一側)的設計中，方案最合理的是(　　)
B
解析　可伸縮，要求一端固定，另一端沿著腰形槽滑動，選項B正確。
10.小明構思了下列插接式小凳子方案，其中結構強度和穩(wěn)定性最好的是(　　)
A
解析　從選項可知，采用頭肩結構＋插接的連接方式穩(wěn)固性最好，故選A方案。方案構思題型需要在現(xiàn)實生活中多觀察、多動手、多思考，注意結構之間的區(qū)別，結構不同功能不同。
11.如圖所示的兩木板連接結構中，宜采用的結構是(　　)
B
解析　選項B采用燕尾榫，強度最大。
12.小明準備將一木質廣告牌固定安裝到立柱上，廣告牌正面要保持平整，廣告牌背面長方形區(qū)域為連接件安裝區(qū)域，以下連接件的設計不能實現(xiàn)安裝要求的是(　　)
B
解析　B選項，螺栓無法裝入腰形孔，所以無法安裝。
A
13.如圖是小明設計的一把手鉗，為了實現(xiàn)夾緊或松開左右手柄時，兩個鉗口能平行開合。a處和b處還需要一個連接件，以下連接件最合理的是(　　)
解析　當ab之間距離不變時能實現(xiàn)兩個鉗口平行開合。
14.小明設計了以下四種壓緊機構的方案，通過操作手柄升降壓桿，合理的是(　　)
C
解析　A和B選項，裝置會卡死；D選項，壓桿壓不下去；所以選C。
15.如圖所示是小明設計的一種簡易沖壓機模型。電機轉軸帶動驅動輪，驅動輪帶動連桿(圖中連桿未畫出，連桿分別與銷軸1、銷軸2、銷軸3連接)，使沖壓桿在沖壓槽中做上下往復運動。下列沖壓機連桿設計合理的是(　　)
B
解析　銷軸2是固定轉軸，銷軸3做圓周運動，通過腰形槽將圓周運動轉換為沖壓桿的上下運動，選項B正確。
16.小明在家中搞衛(wèi)生，搞完衛(wèi)生后發(fā)現(xiàn)木質把手拖把不能懸掛起來，于是他在家中找了圓頭木螺釘，用螺絲刀把螺釘擰到了把手上方(如圖1所示)，用于懸掛拖把，螺釘?shù)南嚓P尺寸如圖2所示。小明設計一個連接件，用來把拖把懸掛在墻上，以下方案最合理的是(　　)
B
解析　選項B最不容易掉落。
A
17.如圖所示是某傳動機構。主動軸由電動機提供動力帶動圓輪甲轉動，通過連接件帶動條狀構件乙在水平方向做往返運動，下列有關連接件設計方案中最合理的是(　　)
解析　將甲的轉動轉換為乙的移動，中間軸為固定轉軸，甲中的軸需要使用腰形槽將上下分力去除，選項A符合要求。
D
18.如圖為儲物柜蓋板打開和合上時的示意圖，右側板上的連接件正確的是(　　)
解析　兩個軸一個轉軸，一個限位軸，選項D符合要求。
1.如圖所示是一傳動機構，曲柄與傳動桿1、傳動桿2之間通過一個連桿(虛線框處)連接。轉動手柄，曲柄通過連桿帶動傳動桿1、傳動桿2運動，從而帶動轉盤小幅來回轉動。下列關于連桿的設計方案中合理的是(　　)
B
解析　利用垂直腰形槽，將上下分力去除，留下水平分力，選項B正確。
C
2.如圖所示為熱熔膠槍，按動扳機可使滑塊前移，松開扳機后，在拉簧的拉力作用下滑塊后移，扳機復位。下列膠槍內(nèi)部結構方案最合理的是(　　)
解析　拉簧在拉力作用下滑塊后移，選項A和選項D可以排除，選項B滑塊和扳機用拉簧連接，拉簧不能提供滑塊和扳機復位的力。
B
3.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
解析　根據(jù)題圖a構件1和構件2的連接方式，可在圖b中描繪出構件2的大致結構，根據(jù)此形狀再翻轉到選項位置，即可選出正確選項B。
A
4.如圖a所示是安全瓶蓋的結構示意圖。安全瓶蓋由內(nèi)蓋和外蓋構成，內(nèi)蓋和外蓋之間設有棘齒。只有在外蓋上加較大的壓力旋轉時，才能打開瓶蓋；蓋緊瓶蓋時，僅需施加較小的力。如圖b所示是外蓋的內(nèi)部結構圖。小明構思了下列內(nèi)蓋結構的設計方案，其中合理的是(　　)
解析　觀察題圖b中的結構，外蓋內(nèi)部中間有彈性體，不施加外力時，內(nèi)蓋與外蓋棘齒之間不接觸。觀察選項BD，棘齒之間沒有重疊，無法打開瓶蓋。AC選項加壓后，棘齒可以解除。觀察瓶口螺紋的方向，可以看出順時針方向旋轉是旋緊瓶蓋的。題設要求“只有在外蓋上加較大的壓力旋轉時，才能打開瓶蓋?！倍o瓶蓋時，本身就需要施加一定的壓緊的力，故旋開的方向需要一定的傾斜度，才能在施加較大壓力的情況下開蓋。再關聯(lián)瓶口螺紋的方向，可以得出選項。
A
5.小明同學在設計賽車模型時，被轉彎控制難住了。如圖1是賽車底盤，遙控器可以控制舵機的舵盤順時針或逆時針轉動。車輪固定在支架上，支架通過銷軸1與連桿連接并通過銷軸2固定在底盤上。詳細結構如圖2所示。要求舵盤正轉或反轉時能帶動兩個前輪均繞著銷軸2同步正轉或反轉，從而實現(xiàn)轉彎功能。小明設計了以下四種舵盤和連桿的連接裝置，下列設計合理的是(　　)
解析　要求舵盤正轉或反轉時能帶動兩個前輪均繞著銷軸2同步正轉或反轉，連接裝置與連桿的連接應為圓孔，與舵盤傳動桿的連接應為豎向長孔。
C
6.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
解析　主要抓住構件1頂部a平面與構件2的空隙部分的匹配性。
B
7.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
解析　先根據(jù)a處長方形大小排除A選項，再根據(jù)b處八字形排除C、D選項，B正確。
C
8.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示，下列構件2的方案中正確的是(　　)
解析　本題考查方案篩選。由題圖可見，構件1榫接處上面部分有卯孔(凹槽)，故構件2榫接處上面是榫(凸起)。又因榫接部分靠近邊界，故選C。
A
9.如圖所示，下列4個零件中，能與零件甲和零件乙、插銷丙榫接成一個整體的是(　　)
解析　根據(jù)甲結構判斷出B、D結構是錯誤的，觀察插銷丙與甲的連接結構可判斷出C是錯誤的。故選A。
A
10.要制作如圖所示三根一樣的構件榫接而成的連接結構，合理的是(　　)
B
11.如圖所示按鈕的內(nèi)部結構方案中，可實現(xiàn)按下按鈕接通電路，松開按鈕斷開電路的是(　　)
解析　A和D的結構按下斷開電路，松開接通電路；C的結構按下與下面觸點接通，松開與上面觸點接通；B的結構按下接通電路，松開斷開電路，與題意相符合。故答案選B。
C
12.小明構思了下列木質插接式電腦顯示器增高底座，其中結構強度和穩(wěn)定性最好的是(　　)
解析　中間的木板豎放比橫放強度大，板上制作榫眼的同時也要保證強度，綜合考慮C方案最合理。
B
13.小明要安裝一扇大的鐵門，他用三片合頁與門框相連接，下列四種合頁安裝的方案中，你認為最合理的是(　　)
解析　門上部合頁受的力比下部合頁受的力要大，所以上部裝的合頁數(shù)量比下部多。故選B。
D
14.學校準備在大門外磚墻上裝飾國旗(如圖所示)。旗桿尾部無通孔，要求旗桿與墻壁形成一定角度，易于安裝，連接可靠，且不破壞旗桿。下列設計方案最合理的是(　　)
解析　D中不同方向的腰形槽方便調節(jié)水平位置，螺紋孔固定旗桿方便。故選D。
A
15.安全鉗是箱式電梯的重要部件，小明對其主體結構構思了下列四種方案，其中導軌均與墻體固定。當轎廂下行速度太快時，傳動機構縱向拉拽兩根黑色桿，將轎廂急停在導軌上。最合理的是(　　)
解析　B，C選項的操作都會讓轎廂的左右鉗體與導軌之間間隙更加寬裕，不利于急停；D選項，拉動黑色桿雖然會加大轎廂與導軌間的壓力，增大摩擦，但是因為用力方向和運動方向下行方向相同，效果上肯定沒有A選項好，故選A。
A
解析　根據(jù)圖乙搖柄上缺口的形狀，應與A、B的孔匹配；要使球上下運動，則輪子應采用凸輪外形，故選A。
C
17.如圖所示是一抓取機構，曲柄在電機的帶動下連續(xù)旋轉?，F(xiàn)請你設計一個滑塊，使滑塊在連桿的帶動下在滑槽上左右滑動，滑塊左右滑動帶動針腳按滑槽上的L形槽來回移動。下列滑塊設計方案中最合理的是(　　)
解析　根據(jù)抓取機構結構圖，可推斷出C方案，故選C。
D
18.如圖所示的榫卯結構由甲、乙兩部分構成，其中甲的結構如圖所示，則乙的結構是下列哪個(　　)
B
19.某支撐橫截面相等的鋼梁結構中，梁的中間和兩端同時受到力F的作用，下列是四種支撐方案，從強度角度考慮，較合理的是(　　)
解析　從強度考慮，B中的梁采用“工”字型的結構強度最大。故選B。
D
20.如圖所示為某傳動機構的示意圖，電機通過D字形轉軸帶動主動輪逆時針轉動，主動輪帶動鏈條、鏈條帶動從動輪逆時針轉動。使用一段時間后，鏈條會變長，容易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，從而影響傳動性能。小明設計了以下四種方案，能實現(xiàn)鏈條變長后自動張緊功能的是(　　)
解析　因為D字形轉軸帶動主動輪轉動，所以D字形轉軸和主動輪為剛連接，若轉軸轉動，A、B、C的張緊輪都會隨著擺臂甩動，損壞整個傳動裝置。
B
21.如圖所示的卡扣式燈泡與螺紋式燈座無法匹配，需要通過螺紋轉卡口轉換器解決問題。為防止順時針(如圖)握住燈泡擰緊時造成轉換器從螺紋式燈座中旋出，以及轉換器與燈泡之間裝配的可靠性，以下方案最合理的是(　　)
解析　轉換器方案的要求是防止順時針握住燈泡擰緊時造成轉換器從螺紋式燈座中旋出，以及轉換器與燈泡之間裝配的可靠性。燈泡逆時針旋入，排除C，D。燈座有彈簧片，燈泡旋入后在彈簧作用下向下。所以選B。課時3　方案的構思過程——比較、權衡設計方案
任務　比較、權衡設計方案
對方案進行比較與權衡的過程是一個綜合考慮的過程，各個指標并不是獨立的，它們相互關聯(lián)、互相制約。抓住設計的核心與關鍵是權衡設計方案的必要條件。
1.方案的比較
在構思形成多個方案之后，往往要對這些方案進行評判和比較，同時要從設計的目的和原則出發(fā)，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最后選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點進行改進。
2.方案的權衡
通過比較，明確各個方案對設計指標的符合程度。但是，要制訂出最佳方案，還必須根據(jù)設計要求與設計原則對各個方案進行權衡。
3.方案的細化
設計方案的細化是一個相對專業(yè)化的設計步驟。針對方案的細化應該從產(chǎn)品到制造、使用、維護等各個環(huán)節(jié)進行綜合考慮，以完善方案的構思。
重難點　方案的比較與權衡
在多個方案經(jīng)構思形成之后，我們往往要對這些方案進行評價和比較，同時要從設計的目的出發(fā)，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，最后選出較為滿意的方案或集中各方案的優(yōu)點進行改進。
題目一般針對結構的穩(wěn)定性、強度，連接方式。方案篩選時，一般要尋找不同方案之間的不同點。
例1 (2021年1月選考真題)如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
變式訓練1 如圖所示的連接結構中，構件1和構件2結構相同，下列選項中關于構件1的結構合理的是(　　)
變式訓練2 (2021年7月學考真題)如圖所示的結構由3根相同的木檔榫接而成。下列木檔結構正確的是(　　)
例2 (2021年7月選考真題)如圖所示是一款鋼索夾緊裝置。為了提高夾緊的可靠性，需要增加一個連接件，下列方案中合理的是(　　)
變式訓練3 如圖所示為一款活動扶手，扶手與支座之間通過兩顆銷釘連接。扶手水平放置時(如圖甲)，扶手與支座之間連接牢固可靠，扶手前端能承受由上至下的力；翻折扶手時，只需將扶手往前方拉動，再向下翻下(如圖乙)。以下扶手的設計方案中最合理的是(　　)
變式訓練4 小王想設計一個折疊凳，使用時呈水平狀態(tài)，不用時凳面可翻轉靠墻以節(jié)省空間。下列在墻面上固定連接件中最合理的是(　　)
例3 如圖所示的太師椅，月牙扶手需要多根弧形圓木連接而成。小明準備在通用技術活動課制作一個如圖所示的月牙扶手，連接處如圖所示。從結構穩(wěn)固角度分析，下列兩根圓木連接結構中，合理的是(　　)
變式訓練5 (2022年1月學考真題)小明準備在通用技術活動課制作一個如圖所示的木梯，從結構穩(wěn)固程度分析，下列立柱與橫檔的連接結構中，合理的是(　　)
例4 如圖所示的機械裝置，要求帶輪順時針轉動時，滑塊能左右做往復運動，圖中1、2、3為連接點，以下連接機構的設計中合理的是(　　)
變式訓練6 小明構思了下列懸吊式抓取機構的方案，其中在力F作用下，不能將工件夾緊的是(　　)
例5 (2022年6月選考真題)小明在通用技術實踐課中設計了一把如圖所示的平口手鉗。鉗把之間鉸連接，鉗口與鉗把通過銷軸相連，四個銷軸孔到鉸連接孔的距離相等。當松開與夾緊鉗把時鉗口平行開合。下列四種鉗口結構方案中，合理的是(　　)
變式訓練7 小紅想給小區(qū)的車庫門口設計一個欄桿，由電機帶動桿1和桿2運動，小紅想實現(xiàn)桿2在上升和下降過程中都呈水平狀態(tài)，以下四個方案中合理的有(　　)
A.②④ B.②③
C.①③ D.②③④
變式訓練8 如圖所示的沖壓裝置，電機軸帶動曲柄轉動，并通過連桿1、擺桿、連桿2帶動壓桿反復沖壓，沖壓過程中壓桿受到阻力P并始終保持豎直。下列連桿2(虛線框處)的設計方案中最合理的是(　　)
1.下列抽屜側板的連接方式中，最不牢固的是(　　)
2.構件1和構件2形成如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
3.小明參加了賽車模型制作比賽，發(fā)現(xiàn)電機只能驅動后輪。為了實現(xiàn)前后輪同步轉動的功能，設計了以下四種方案，其中不能實現(xiàn)該功能的是(　　)
4.如圖所示是使用15 mm厚的多層板設計的便攜式木質小凳的方案(側面圖1)，經(jīng)再三研究發(fā)現(xiàn)該方案在收納時，無法達到預想的效果(側面圖2)。于是提出了如下四種改進方案，合理的是(　　)
5.小明想用方木條制作兩個相同的俯臥撐支架，木條間采用榫卯連接。下列是其中一個支架的四種設計方案，從強度角度考慮，其中最合理的是(　　)
6.如圖所示的杠鈴，為了方便增減杠鈴片，下列設計方案中最合理的是(　　)
：完成《課時精練》　第四章　課時3課時3　方案的構思過程——比較、權衡設計方案
一、基礎鞏固篇
1.小劉設計了如圖甲所示的可折疊木質掛鉤，安裝在墻上使用，最大可展開至如圖乙所示位置?；顒幽緱l連接處的結構示意圖應當是(　　)
2.小明構思了下列高腳椅方案，從結構強度和方便疊放的角度考慮，最合理的是(　　)
3.如圖所示的木窗，外框由網(wǎng)格木條連接而成，邊條A末端的結構如圖所示，則邊條B末端的結構應該是(　　)
4.如圖所示毛巾架(兩邊各缺一個與墻面連接的轉動底座)，現(xiàn)要實現(xiàn)90度轉動，不使用時能翻轉靠在豎直墻面上，使用時能水平牢固放置，下列轉動底座方案最合理的是(　　)
5.為了夾持圓柱形管件，小明設計了以下四種方案，其中可實現(xiàn)可靠夾持的是(　　)
6.如圖所示為我國傳統(tǒng)木桌中常采用的粽角榫，已知構件1和構件2的結構，下列關于構件3的結構草圖中合理的是(　　)
7.某商場安全通道雙開門，推開任意一扇門，另一扇門也會同時打開。門的軸與連桿為剛連接，連桿與連桿之間為鉸連接。下列方案中能實現(xiàn)雙開門功能的是(　　)
8.如圖甲所示的榫卯結構，它由三根加工過的木條組成，其中木條③的結構如圖乙所示，從結構強度和穩(wěn)定性的角度分析，下列關于木條①的設計方案中，最合理的是(　　)
9.如圖所示是一種可伸縮的支架，支架與槽鋼連接，通過槽鋼安裝到墻壁上，使用時支架的伸縮可以連續(xù)調節(jié)。現(xiàn)需要在槽鋼側邊上設計與支架連接部分的結構，下列側邊(只畫出其中一側)的設計中，方案最合理的是(　　)
10.小明構思了下列插接式小凳子方案，其中結構強度和穩(wěn)定性最好的是(　　)
11.如圖所示的兩木板連接結構中，宜采用的結構是(　　)
12.小明準備將一木質廣告牌固定安裝到立柱上，廣告牌正面要保持平整，廣告牌背面長方形區(qū)域為連接件安裝區(qū)域，以下連接件的設計不能實現(xiàn)安裝要求的是(　　)
13.如圖是小明設計的一把手鉗，為了實現(xiàn)夾緊或松開左右手柄時，兩個鉗口能平行開合。a處和b處還需要一個連接件，以下連接件最合理的是(　　)
14.小明設計了以下四種壓緊機構的方案，通過操作手柄升降壓桿，合理的是(　　)
15.如圖所示是小明設計的一種簡易沖壓機模型。電機轉軸帶動驅動輪，驅動輪帶動連桿(圖中連桿未畫出，連桿分別與銷軸1、銷軸2、銷軸3連接)，使沖壓桿在沖壓槽中做上下往復運動。下列沖壓機連桿設計合理的是(　　)
16.小明在家中搞衛(wèi)生，搞完衛(wèi)生后發(fā)現(xiàn)木質把手拖把不能懸掛起來，于是他在家中找了圓頭木螺釘，用螺絲刀把螺釘擰到了把手上方(如圖1所示)，用于懸掛拖把，螺釘?shù)南嚓P尺寸如圖2所示。小明設計一個連接件，用來把拖把懸掛在墻上，以下方案最合理的是(　　)
17.如圖所示是某傳動機構。主動軸由電動機提供動力帶動圓輪甲轉動，通過連接件帶動條狀構件乙在水平方向做往返運動，下列有關連接件設計方案中最合理的是(　　)
18.如圖為儲物柜蓋板打開和合上時的示意圖，右側板上的連接件正確的是(　　)
二、素養(yǎng)提升篇
1.如圖所示是一傳動機構，曲柄與傳動桿1、傳動桿2之間通過一個連桿(虛線框處)連接。轉動手柄，曲柄通過連桿帶動傳動桿1、傳動桿2運動，從而帶動轉盤小幅來回轉動。下列關于連桿的設計方案中合理的是(　　)
2.如圖所示為熱熔膠槍，按動扳機可使滑塊前移，松開扳機后，在拉簧的拉力作用下滑塊后移，扳機復位。下列膠槍內(nèi)部結構方案最合理的是(　　)
3.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
4.如圖a所示是安全瓶蓋的結構示意圖。安全瓶蓋由內(nèi)蓋和外蓋構成，內(nèi)蓋和外蓋之間設有棘齒。只有在外蓋上加較大的壓力旋轉時，才能打開瓶蓋；蓋緊瓶蓋時，僅需施加較小的力。如圖b所示是外蓋的內(nèi)部結構圖。小明構思了下列內(nèi)蓋結構的設計方案，其中合理的是(　　)
5.小明同學在設計賽車模型時，被轉彎控制難住了。如圖1是賽車底盤，遙控器可以控制舵機的舵盤順時針或逆時針轉動。車輪固定在支架上，支架通過銷軸1與連桿連接并通過銷軸2固定在底盤上。詳細結構如圖2所示。要求舵盤正轉或反轉時能帶動兩個前輪均繞著銷軸2同步正轉或反轉，從而實現(xiàn)轉彎功能。小明設計了以下四種舵盤和連桿的連接裝置，下列設計合理的是(　　)
6.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
7.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示。下列構件2的設計方案中正確的是(　　)
8.如圖a所示的榫卯結構，構件1的結構如圖b所示，下列構件2的方案中正確的是(　　)
9.如圖所示，下列4個零件中，能與零件甲和零件乙、插銷丙榫接成一個整體的是(　　)
10.要制作如圖所示三根一樣的構件榫接而成的連接結構，合理的是(　　)
11.如圖所示按鈕的內(nèi)部結構方案中，可實現(xiàn)按下按鈕接通電路，松開按鈕斷開電路的是(　　)
12.小明構思了下列木質插接式電腦顯示器增高底座，其中結構強度和穩(wěn)定性最好的是(　　)
13.小明要安裝一扇大的鐵門，他用三片合頁與門框相連接，下列四種合頁安裝的方案中，你認為最合理的是(　　)
14.學校準備在大門外磚墻上裝飾國旗(如圖所示)。旗桿尾部無通孔，要求旗桿與墻壁形成一定角度，易于安裝，連接可靠，且不破壞旗桿。下列設計方案最合理的是(　　)
15.安全鉗是箱式電梯的重要部件，小明對其主體結構構思了下列四種方案，其中導軌均與墻體固定。當轎廂下行速度太快時，傳動機構縱向拉拽兩根黑色桿，將轎廂急停在導軌上。最合理的是(　　)
16.小明制作了海豹頂球模型，如圖甲所示是該同學制作的模型正面及背部示意圖，其中海豹圖形已和展示木板粘接，模型板上已鉆好6通孔，背面的頂球桿限位導軌裝置也已完成，球桿可以上下活動頂球，小明接下來要構思頂球模型和搖柄(如圖乙所示)的連接件，通過搖動手柄實現(xiàn)球桿上下動作，下列方案中可行的是(　　)
17.如圖所示是一抓取機構，曲柄在電機的帶動下連續(xù)旋轉。現(xiàn)請你設計一個滑塊，使滑塊在連桿的帶動下在滑槽上左右滑動，滑塊左右滑動帶動針腳按滑槽上的L形槽來回移動。下列滑塊設計方案中最合理的是(　　)
18.如圖所示的榫卯結構由甲、乙兩部分構成，其中甲的結構如圖所示，則乙的結構是下列哪個(　　)
19.某支撐橫截面相等的鋼梁結構中，梁的中間和兩端同時受到力F的作用，下列是四種支撐方案，從強度角度考慮，較合理的是(　　)
20.如圖所示為某傳動機構的示意圖，電機通過D字形轉軸帶動主動輪逆時針轉動，主動輪帶動鏈條、鏈條帶動從動輪逆時針轉動。使用一段時間后，鏈條會變長，容易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，從而影響傳動性能。小明設計了以下四種方案，能實現(xiàn)鏈條變長后自動張緊功能的是(　　)
21.如圖所示的卡扣式燈泡與螺紋式燈座無法匹配，需要通過螺紋轉卡口轉換器解決問題。為防止順時針(如圖)握住燈泡擰緊時造成轉換器從螺紋式燈座中旋出，以及轉換器與燈泡之間裝配的可靠性，以下方案最合理的是(　　)
一、基礎鞏固篇
1．C　[孔需要在圓弧的圓心處，方可以轉動；翻到一定角度需要固定，兩者相結合選項C符合要求。]
2．A　[BD不方便疊放。左右加強桿下面已經(jīng)有了，上方需要加強，椅面和支架一般是螺栓連接，不能作為支架的加強部分，所以選A。]
3．A　[翻轉后相匹配。選項A正確。]
4．B　[A不能水平牢固放置，B不使用時能翻轉靠在豎直墻面上，使用時能水平牢固放置，C不能水平牢固放置，D不能水平牢固放置。故選B。]
5．C　[C方案手柄處開一個孔方便加持處開合，又能實現(xiàn)功能。]
6．B　[構件1上表面的榫眼可見，說明榫眼上下是通的，因此，構件3上面與之對應的榫頭應該較長；構件2下表面的榫眼可見，上表面的不可見，說明榫眼上下是不通的，因此，構件3上面與之對應的榫頭應該較短；再結合榫眼的方位來看，B符合題目的要求。故選B。]
7．C　[門的軸與連桿為剛連接，當某一扇門打開時會帶動連桿同步運動，另一扇門同步打開，選項C符合要求。]
8．C　[從圖上可知木條①和②結構相同，安裝方向相同，結合木條③，選項C符合要求。]
9．B　[可伸縮，要求一端固定，另一端沿著腰形槽滑動，選項B正確。]
10．A　[從選項可知，采用頭肩結構＋插接的連接方式穩(wěn)固性最好，故選A方案。方案構思題型需要在現(xiàn)實生活中多觀察、多動手、多思考，注意結構之間的區(qū)別，結構不同功能不同。]
11．B　[選項B采用燕尾榫，強度最大。]
12．B　[B選項，螺栓無法裝入腰形孔，所以無法安裝。]
13．A　[當ab之間距離不變時能實現(xiàn)兩個鉗口平行開合。]
14．C　[A和B選項，裝置會卡死；D選項，壓桿壓不下去；所以選C。]
15．B　[銷軸2是固定轉軸，銷軸3做圓周運動，通過腰形槽將圓周運動轉換為沖壓桿的上下運動，選項B正確。]
16．B　[選項B最不容易掉落。]
17．A　[將甲的轉動轉換為乙的移動，中間軸為固定轉軸，甲中的軸需要使用腰形槽將上下分力去除，選項A符合要求。]
18．D　[兩個軸一個轉軸，一個限位軸，選項D符合要求。]
二、素養(yǎng)提升篇
1．B　[利用垂直腰形槽，將上下分力去除，留下水平分力，選項B正確。]
2．C　[拉簧在拉力作用下滑塊后移，選項A和選項D可以排除，選項B滑塊和扳機用拉簧連接，拉簧不能提供滑塊和扳機復位的力。]
3．B　[根據(jù)題圖a構件1和構件2的連接方式，可在圖b中描繪出構件2的大致結構，根據(jù)此形狀再翻轉到選項位置，即可選出正確選項B。]
4．A　[觀察題圖b中的結構，外蓋內(nèi)部中間有彈性體，不施加外力時，內(nèi)蓋與外蓋棘齒之間不接觸。觀察選項BD，棘齒之間沒有重疊，無法打開瓶蓋。AC選項加壓后，棘齒可以解除。觀察瓶口螺紋的方向，可以看出順時針方向旋轉是旋緊瓶蓋的。題設要求“只有在外蓋上加較大的壓力旋轉時，才能打開瓶蓋?！倍o瓶蓋時，本身就需要施加一定的壓緊的力，故旋開的方向需要一定的傾斜度，才能在施加較大壓力的情況下開蓋。再關聯(lián)瓶口螺紋的方向，可以得出選項。]
5．A　[要求舵盤正轉或反轉時能帶動兩個前輪均繞著銷軸2同步正轉或反轉，連接裝置與連桿的連接應為圓孔，與舵盤傳動桿的連接應為豎向長孔。]
6．C　[主要抓住構件1頂部a平面與構件2的空隙部分的匹配性。]
7．B　[先根據(jù)a處長方形大小排除A選項，再根據(jù)b處八字形排除C、D選項，B正確。]
8．C　[本題考查方案篩選。由題圖可見，構件1榫接處上面部分有卯孔(凹槽)，故構件2榫接處上面是榫(凸起)。又因榫接部分靠近邊界，故選C。]
9．A　[根據(jù)甲結構判斷出B、D結構是錯誤的，觀察插銷丙與甲的連接結構可判斷出C是錯誤的。故選A。]
10．A
11．B　[A和D的結構按下斷開電路，松開接通電路；C的結構按下與下面觸點接通，松開與上面觸點接通；B的結構按下接通電路，松開斷開電路，與題意相符合。故答案選B。]
12．C　[中間的木板豎放比橫放強度大，板上制作榫眼的同時也要保證強度，綜合考慮C方案最合理。]
13．B　[門上部合頁受的力比下部合頁受的力要大，所以上部裝的合頁數(shù)量比下部多。故選B。]
14．D　[D中不同方向的腰形槽方便調節(jié)水平位置，螺紋孔固定旗桿方便。故選D。]
15．A　[B，C選項的操作都會讓轎廂的左右鉗體與導軌之間間隙更加寬裕，不利于急停；D選項，拉動黑色桿雖然會加大轎廂與導軌間的壓力，增大摩擦，但是因為用力方向和運動方向下行方向相同，效果上肯定沒有A選項好，故選A。]
16．A　[根據(jù)圖乙搖柄上缺口的形狀，應與A、B的孔匹配；要使球上下運動，則輪子應采用凸輪外形，故選A。]
17．C　[根據(jù)抓取機構結構圖，可推斷出C方案，故選C。]
18．D
19．B　[從強度考慮，B中的梁采用“工”字型的結構強度最大。故選B。]
20．D　[因為D字形轉軸帶動主動輪轉動，所以D字形轉軸和主動輪為剛連接，若轉軸轉動，A、B、C的張緊輪都會隨著擺臂甩動，損壞整個傳動裝置。]
21．B　[轉換器方案的要求是防止順時針握住燈泡擰緊時造成轉換器從螺紋式燈座中旋出，以及轉換器與燈泡之間裝配的可靠性。燈泡逆時針旋入，排除C，D。燈座有彈簧片，燈泡旋入后在彈簧作用下向下。所以選B。]

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