第四章 放飞设计创意 知识点题库

传说伞是公元前1 000年由鲁班的妻子云氏发明的，伞被称作“能移动的房屋”。鲁班的妻子云氏看到在荷塘边玩耍的小孩子顶着荷叶遮晒时，受到启发，发明并制作了可以随身携带遮阳挡雨的工具——雨伞，这是运用了方案构思法中的（   ）

如图所示的电脑桌，实木多层板桌面,尺寸为1000×500×20(mm)，为了增加桌面放置物品的数量，要在离桌面250mm高的位置安装一块350×200×20(mm)的木托板，请设计连接桌面与托板的金属支架。设计要求如下：

①支架与托板连接采用M4的自攻螺钉连接；

②支架与桌面之间采用可拆卸连接，拆卸无需借助任何工具，连接后牢固可靠；

③支架与桌面安装时无需对桌面钻孔等损坏桌面的操作。

根据设计要求，完成以下任务：

如图所示是高铁座椅后面的活动小桌，不用时桌板和支撑杆一起向上收起，固定在座椅靠背上，使用时放下支撑杆，放平桌板，而且小桌的位置不受座椅靠背角度调节的影响。根据上述功能要求，请你设计桌板与支撑杆的连接结构。设计要求如下：

A．桌板能相对于支撑杆运动，在两个极限位置处，桌板与支撑杆成120°和180°（或0°）；

B．连接可靠，桌板能承受一定压力；

C．结构简单，操作方便。

请根据上述设计要求，完成以下任务：

如左图所示是某校实验室安装在天花板上的吊扇挂钩，右图是学校吊扇的悬吊部分和转盘。请你给吊扇设计一个连接部件，设计要求为：

 

A．能实现挂勾与吊扇悬吊部分的牢固连接（不得改动悬吊部分），使用时不松动；

B．可以调节吊扇安装的高度，范围为0~20mm。

C．连接部件的安装操作方便。

根据上述设计要求，完成以下任务：

小明着手设计制作电动升旗台模型，其中旗杆和旗台均采用木料制作。他又购买了一个小马达，用于电动升旗，其中小马达上的两个螺纹孔直径为4mm（图中未标出），孔间距25mm。其它相关尺寸如下图所示。请你帮他设计马达安装到旗台上的底座支架。设计要求如下：

⑴底座支架应安装在旗台预留位置内，安装方便；

⑵底座支架结构简单，加工方便，与马达连接时牢固可靠；

⑶安装固定后，马达轴端朝向旗杆，后期拧松即可适当调整底座左右位置；

请根据描述和设计要求完成以下任务：

小明同学在数学课上，发现数学老师用木质三角板(如图a所示)画图形只有固定的45度和90度角度，有时要画其他角度时，就不能精确地画出，他想在三角板的45度边上增加一条如图b所示的宽60 mm，长200 mm的平行四边形木条实现角度可调，请你设计一片连接片，将木条连接到三角板的45度角所对的边上，设计要求如下：

A.能实现45度到90度之间任意角度的连续调节；

B.调节到任意角度时，能够紧固；

C.不能在木质三角板上进行开槽；

D.使用3 mm厚的钢板进行设计(其他辅料自选)。

请根据上述设计要求，完成以下任务：

小明发现他爸爸去钓鱼时每次要撑很久的鱼竿，手臂很容易疲劳，于是找来一个钓鱼竿支架，想把鱼竿放置在支架上钓鱼，以解放双手。该支架（如图所示）由三部分组成：地插、圆柱形支杆和圆柱形撑杆（φ16）。由于支架的使用时间太久，支杆与撑杆之间的连接件已损坏，导致支杆与撑杆分离，无法支撑鱼竿。现请你帮助小明设计一个连接件用来连接支杆和撑杆，设计要求如下：

A.连接件安装方便，牢固可靠；

B.支杆和撑杆之间可以实现45°角度可调，并且具有锁紧功能；

C.支杆和撑杆上不允许进行任何加工；

D.主要材料选用薄钢板，其他配件自选。

请根据描述和设计要求完成以下任务：

如图所示为动车站的自动检票机，当乘客刷过合法的车票或身份证时，单片机会向电机发送开门指令，延时后自动关闭。用单片机、电机代替人体某些器官功能的为 （  ）

如图（a）所示是一款缩放式晾衣架，展开时用于晾晒衣服，不用时可收缩节省空间。现有如图（b）所示的支撑杆与斜拉杆，支撑杆是外径为30mm的铝合金圆管，斜拉杆是宽度为25mm、厚度为5mm的铝合金材料。请你设计支撑杆与斜拉杆之间的连接件[见图（b）中圆圈部分]。设计要求如下：

A.连接件能可靠地连接支撑杆与斜拉杆，并能实现晾衣架的缩放功能；

B.连接件与支撑件能可靠固定，并作为晾衣架的支撑脚；

C.连接件结构简单安装方便。

请根据上述设计要求，完成以下任务：

如图a所示某墙面上有一个内嵌式储物格，其底部距离地面的高度为200 cm。储物格下方有一个为小孩子练习走路而设计的圆柱形扶手，能承受普通成人的重量。扶手直径为30 mm，距离墙面距离L1为30 mm，距离地面高度L2为50cm(具体如图b、c所示)。为方便在储物格内取放东西，小明决定设计一个折叠踏板，设计要求如下：

A.踏板安装在扶手上，材料主要选用厚度为15mm的钢板，其他自选；

B.短时间不用时，可向上折叠节约空间，长时间不用时方便拆卸；

C.不能在扶手上钻孔；

D.具有一定的承重能力。

如图甲所示是生活中常见的床用小书桌，小明买来书桌后觉得桌面较低，决定自己重新设计支架连接木质桌面与金属桌脚（如图乙所示），使桌面高度上下可调。请画出设计草图（不可对原桌脚加工）。具体设计要求如下：

A. 支架能与桌面、桌腿稳定连接；

B. 桌面的高度上下可调范围为100mm；

C. 连接支架采用5mm厚的钢板为材料；

D. 桌面高度调节方便，请注明调节处用何种连接件；

E. 请在设计草图上标注该连接支架的主要尺寸（已知原桌脚有两个安装孔，直径均为4mm）。

“绿水青山就是金山银山。生态净则文明兴，垃圾分类，功在当代，利在千秋”，小明所在的社区开始执行垃圾分类，但是居民对垃圾的分类并没有非常精准。作为志愿者的小明发现经常会有各种饮料瓶被投入到其他垃圾桶中，如果直接用手去捡非常不卫生，于是小明想制作一个专门捡各种饮料瓶的夹持手。小明找来一个已经损坏的机械夹持手如图，两夹持手通过销轴与底座铰链接，拉杆可在底座的圆孔中移动，请你帮助小明重新设计夹持手的连接结构，设计要求如下：

①施加如图力F后能将饮料罐夹紧，施加反方向力后能松开；

②连接机构结构简单且要具有一定的强度；

③不能在夹持手上做任何加工，拉杆直径Ø8mm，长度足够，可对其进行加工；

④材料为3mm厚的钢板，其他辅料自选；

小明的脚崴了，医生给他配了根拐杖，他用了一段时间，发现撑拐时有明显震动，于是

他想将拐杖改进。请你帮助小明设计该减震拐杖，设计要求如下：

1）仅允许对支撑杆进行改造；

2）改造后的拐杖长度不变，应有明显的减震功能；

3）连接可靠，具有一定的强度；

4）主材采用弹簧、直径大小合适的实心钢柱，辅材自选；

5）实心钢柱可采用焊接，需考虑组装的可行性 ；

请完成下列任务：

请完成下列任务：

小明打算在自行车车把上安装手机支架如图1所示。现搜到一款铝制支架如图2所示，该支架可通过车把紧固件与车把连接，右侧固定爪表面有软性材料，车把紧固件完好，但手机支架左侧没有固定爪，不适合用来夹持不同宽度的手机。现有长度和大小合适的∅4铝棒、8mm厚铝板及M5螺栓，请你选用上述材料帮助小明将图2中的支架改造成具有可调节夹持结构的手机支架，其它辅助材料自选。设计要求如下：

A．夹持结构能夹持手机的宽度范围为60mm～100mm，且调节方便；

B．能有效夹紧手机，手机不易掉落；

C．为完成夹持功能，允许对原有手机支架进行适当的改造。

小明发现很多快餐厅是手动推拉门，疫情防控期间容易造成交叉感染，于是想设计一个自动开关门的装置，在不改变门原有结构的基础上，通过减速电机实现自动开闭。电机安装位置已设计完成，电机相关尺寸如图所示，请你帮助小明设计该装置的机械部分，具体要求如下：

A．通过电机正反转实现门的自动开闭；

B．不能在门上做任何加工；

C．装置连接稳定可靠；

D．材料自选；

请完成以下任务：

破冰船最初都是依靠自身重量向下压破冰的，这时船头需要做得很厚重，后来人们改为从冰下向上破冰，效率大大提高，请问这个设计利用了什么思维(     )

常见联想思维的训练方向有（     ）

小明在测试新买的床头夹式护眼灯时，发现台灯夹板与床立杆夹持不牢固，灯头角度调节也不方便，打算重新设计灯头部分与床立杆间的连接件。已知床立杆横截面为边长20mm的方形，灯头部分金属杆直径为10mm。请你帮助小明设计该连接装置。设计要求如下：

A．不能对灯头部分和床立杆加工；

B．连接装置与床立杆能可靠连接，灯头高度能在1m-1.1m之间连续调节；

C．灯头在竖直面内角度可调；

D．主材为2mm的钢板，辅料自选。

请根据描述和设计要求完成以下任务。

小明给学校设计了一种木制讲台桌，桌面上可嵌入触控式电脑，如图 a 所示。当不用电脑时，可将其转动放倒成图 b 模式，这样不会遮挡前排同学，也能当桌板用。学校按小明的设计定制了一批讲台，使用一段时间后，小明经过调查了解到老师在使用中遇到一些问题：如使用电脑要先转动，当桌板了又要放倒，比较麻烦；电脑角度不可调，没法满足不同老师的需求；手动调整不太方便等等。

图 a

图 b

图 c

请你帮助小明根据老师提出的需求进行机械部分的改进设计。已知可嵌入电脑的翻转面板尺寸结构如图d所示，其底部两侧有一对Ф20的转动轴，讲台内部空间足够。设计要求如下：

图d

①通过电机驱动，可实现电脑位置从图a直接至图c的变化；

②可实现触控式电脑水平到立起的不同角度的调节；

③翻转面板在不同角度下具有一定的强度和稳定性；

④材料自选，可适当对讲台进行改造。

请完成以下任务：

小明为了道路安全和通行效率，准备以钢板为主要材料，设计如图所示的可升降道路减速带， 设计要求如下：

①板1、板2、板3间采用铰连接；

②减速带不使用时与地面齐平，板2升起时最高高度为60mm，与板1和板3呈等腰梯形；

③在可调范围内能保持在任意位置，且有较高的稳固性；

④采用电机驱动，其它材料自选。

请根据描述和设计要求完成以下任务：