标(地质版)高中通用技术《技术与设计2...

第一章：结构与设计

（一）、常见的结构的认识：

一、结构（structure)是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。

1、自然界：天体结构、植物的结构、动物的结构例：生产生活中还有哪些

产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？如：锯子（植物的叶）潜水艇（鱼）雷达（蝙蝠）等

2、技术领域：汽车的结构、微机的结构、数字控床的结构（案例：魁北克大桥的坍塌P4）

3、社会领域：教育管理系统的结构、通用技术的学科结构、课堂教学结构

二、结构与力

1、内力：当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生

改变，产生一种抵抗的力，称为内力。应力：是构件的单位横截面上所产生的内力。用公式表示应力为：σ= F/s , 其中 ,F 是内力 ,S 是受力面积 , σ是应力。

2、构件的基本受力形式：

①拉力：物体所承受的拉拽力②压力：挤压物体的力

③剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行的力

④扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力

⑤弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力

三、结构的分类

物体结构形态在受力时承受和传递力的方式差别分为：实体结构，框架结构，壳体结构

1、实体结构-----通常是指结构体本身是实心的结构。

受力特点：外力分布在整个体积中。主要承受压力如墙壁、柱子、实心球等2、框架结构-----通常是指结构体本身由细长的构件组成，支撑空间却不充满空间。如窗户、画框、房子的架构等等

受力特点：实体结构是通过条状物的连接来承受荷载，可以承受压力和拉力3、壳体结构-----通常是指层状的结构。如贝壳、头盔、汽车飞机的外壳等壳形结构受力特点：外力作用在结构体的表面上（壳形结构是通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散）。（二）、稳定结构的探析

一、结构的稳定性

结构的稳定性—结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。

影响结构稳定性的因素有多种，主要有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。

1、结构的重心（独脚茶几为重心降低，以提高稳定性）。

2、结构的底座（建筑、桥梁这类大型的固定结构，底座越大越坚实，稳定性越好）。

3、结构的形状（照相机的支撑架常使用三角架而不用其他形状）

二、结构的强度

结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。

1、影响结构强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。

2、三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所有材料最少。

结构构件的连接通常有以下两类：

a、铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动，具

体有松螺栓、松铆等，如折叠伞伞骨间的连接、门与门框的连接等。

b、刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动，

具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床架的连接、不可移动的桌腿与桌面

的连接等。

不同的材料有不同的连接方式。构件的连接方式不同，结构的强度也不同。

3、结构与功能（案例：自行车的结构与功能P21）

三、简单结构的设计

1、结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度

要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计

对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。（教材P25）

2、设计简单的案例要求（参考：如：设计相框P26）：

①设计项目②设计要求③设计分析④设计方案⑤呈现草图

四、精典结构欣赏

赏析结构设计作品，可从技术与文化两个角度进行。

技术的角度主要有：结构的使用功能的实现，结构的稳固耐用，结构造

型设计的创意和表现力，材料使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。

文化的角度主要有：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反

映的时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。

第二单元：流程与设计

一、流程的涵义：

1、流程的概念：

流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序。任何流

程都反映了一定的时序，体现出一定的环节。

⑴环节：活动或事件在其发展的过程中，依据某种特征或方式，可将该

过程分解为若干个小过程，称这些小过程为环节。如：切种、布种、掩种环

节，冲片和印片环节等。

⑴时序：过程的经历中，各环节按照一定的时间顺序先后出现、完成。

这种时间顺序关系，称为时序。时序体现了具体活动内容的先后关系，在这

种先后关系中，有些步骤之间的时序是可以颠倒的，不些不可颠倒。

2、流程的表达（流程图）：

依据流程的性质及人们的表达习惯，流程图有文字表达、表格表达、图

示表达、模型表达、动画演示等。

二、流程的分析：

1、生活与流程：

科学合理的流程，可以指导我们正确地做事，提高工作和学习的效率，

是我们的生活变得有序、合理，为我们的安全提供保障（例洗衣、煮饭与烧

菜的流程安排，碘盐和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等）。

2、生产与流程：

运用科学合理的流程可以有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质

量、保证安全生产、保护环境等。

流程中工序的作业方式——串行和并行。上一道工序完成之后才能进入

下一道工序——串行。几项工作同时进行——并行。

3、简单流程图的识读：

识读流程图的要点：⑴找流程的环节，明确每个环节的功能和作用；⑵

弄清流程中时序的体现与特征；⑶流程是技术的核心概念之一。不同的流

程，产生的效益往往不同，“理解流程就是质量”、“流程就是效益”等。

三、流程的设计：

1、流程设计的基本要求：

⑴提高效率。⑵提高质量。⑶节省资源。⑷安全生产。⑸提高经济效益。

⑹提高管理水平。

2、流程设计中的基本因素：

生产活动中的流程设计的基本因素主要有材料、工艺、设备、人员、资

金和环境等。

不同行业的流程设计中考虑的基本因素各有差异。

流程设计要依据事物内在属性和客观的变化规律，科学地设计时序和环

节，以达到设计目标。

3、流程设计的步骤：

第一步：首先要明确设计的目的和任务，明确流程所应遵循的内在变化

规律。第二步：要分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境等因素。

第三步：列出流程涉及的主要事项，并进行初步的排列。第四步：分析各事

项（步骤）之间的先后顺序，合理地安排流程的时序和环节。第五步：选择

一个合适的表达方式画出流程图，对于有严格时间的时序，要标注时间。注

意：流程设计的基本要素是环节和时序。

4、学画流程设计的框图：

画流程设计框图的一般方法：⑴根据对事物的内在属性和规律的分析，

以及有关的考虑，将流程的全过程，按每个阶段的功能、作用的不同，分解

为若干小过程——环节，并用方框表示环节。⑵按照每个小过程应该经历的

时间顺序，将各环节依次排开，并用箭头线连接起来。

四、流程的优化：

1、流程的优化及目的：

在设计和实施流程的过程中，经常需要进行不断的修改和完善，这种对

流程修改的过程，叫做流程的优化。

目的：提高工作效率、降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境

污染、保证安全生产等。

2、流程优化的内容：

一般流程优化的主要内容有：工期优化、工艺优化、成本优化、技术优

化、质量优化等。

对一个流程的优化，可以是整体的全面优化，也可以是对某一个指标进

行优化。经常会有这样的情况发生：某一个指标得到了优化，而使另外的指

标下降了。比如，技术优化，可能使成本提高。成本优化了，也可能使质量

下降。因此，在进行流程优化时，要综合平衡，以取得整体优化的成效。

3、流程优化的条件：

流程的改进和优化需要一定的条件，它建立在设备和工艺水平提高的基

础上，建立在对流程内在机理进一步研究的基础上。流程与材料、设备、工

艺有着密切的关系，在优化流程时，需要充分考虑到这些条件。