資源簡(jiǎn)介

(共30張PPT)
技術(shù)與設(shè)計(jì)2
教材p01-p10
第一章結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)技術(shù),體驗(yàn)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程,欣賞結(jié)構(gòu)的精美、和諧與經(jīng)典，有助于我們處理簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題,解決現(xiàn)實(shí)中有關(guān)結(jié)構(gòu)的問題,拓寬思維和想象空間。
學(xué)前沙龍：欣賞典型結(jié)構(gòu)，學(xué)做簡(jiǎn)易衣帽架
讓我們先從欣賞三組圖片（圖1-1）開始，走進(jìn)結(jié)構(gòu)的大千世界，探索結(jié)構(gòu)的奧秘。
上面圖片中的建筑物、交通工具及生活、學(xué)習(xí)和體育器材等，都具有結(jié)構(gòu)的新奇特色。如港珠澳大橋采用深達(dá)40多米的海底沉管隧道，滴水不漏。從趙州橋到港珠澳大橋，先進(jìn)的結(jié)構(gòu)技術(shù)為中國(guó)橋文化鑄就了不朽的輝煌!
上述三組圖片示物的技術(shù)核心是結(jié)構(gòu)，它們的共同特點(diǎn)是都要承受和抵抗各種各樣的作用力，抵抗可能由此引起的變形或損傷。它們都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成果。
本次沙龍，極大地激發(fā)了同學(xué)們對(duì)結(jié)構(gòu)探究的興趣。有同學(xué)提議，為改善宿舍的環(huán)境，我們自行設(shè)計(jì)、制作一個(gè)簡(jiǎn)易衣帽架吧!這個(gè)想法一提出，即刻得到了大家的一致贊同。
制作出的衣帽架，應(yīng)當(dāng)能承受相應(yīng)的重量，達(dá)到結(jié)實(shí)、不易變形、經(jīng)濟(jì)、美觀等要求。那么,選用什么架構(gòu)、什么材料、什么幾何形狀與尺寸,采用怎樣的連接、裝配與安裝方式等，需要科學(xué)地設(shè)計(jì)。為了解決這些技術(shù)問題，我們應(yīng)先學(xué)好結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)。
第一節(jié)初始結(jié)構(gòu)
問題思考
無論是衣帽架還是椅子或凳子，都要承受掛在或壓在其上的物體產(chǎn)生的壓力或其他力。設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮它們作為結(jié)構(gòu)是否能夠承受這些力。同樣，設(shè)計(jì)火箭時(shí)，也要考慮火箭的外殼與內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否能承受相應(yīng)的力。總之，進(jìn)行每項(xiàng)設(shè)計(jì)，都會(huì)遇到設(shè)計(jì)對(duì)象承受力的問題。
那么，如何使設(shè)計(jì)的衣帽架既牢固又方便使用，外形還美觀
一、結(jié)構(gòu)實(shí)例展示
問題思考
生活中常見的凳子大多是什么樣的 人坐在凳子上時(shí)，會(huì)給凳子施加什么樣的力 在你教室所坐的凳子上感受一下。
實(shí)例1傳統(tǒng)的板凳———種經(jīng)典的力學(xué)結(jié)構(gòu)
圖1-2中的板凳都由凳面和凳腿兩個(gè)基本部分組成。凳面和凳腿是怎樣搭配和組合(架構(gòu))的呢 3種板凳有什么不同 我們先從“怎樣架構(gòu)”的角度進(jìn)行討論。
板凳（ a)有4條腿，凳腿之間略呈“八”字形態(tài)，兩根橫掌（ cheng )分別將左端兩條凳腿和右端兩條凳腿連接在一起。
板凳(b）在板凳（a）的基礎(chǔ)上去掉了兩根橫穿。
板凳(c）在板凳(a)的基礎(chǔ)上加了1根長(zhǎng)賞，將左端兩條凳腿和右端兩條凳腿之間的橫棠連接在了一起。
技術(shù)探究
如果板凳(b)斷了1條腿，或者將其4條腿都做成直上直下的形狀，那么人坐在上面還能像原來那樣穩(wěn)當(dāng)（穩(wěn)定)嗎 板凳（a)的兩條短穿起了什么作用 板凳(c）的那條長(zhǎng)掌又起了什么作用
注意:3種板凳的凳腿和凳面之間、凳腿與橫掌之間、長(zhǎng)掌和兩根小橫掌之間的連接，都采用了榫卯連接。
比較3種板凳:(b)的架構(gòu)最簡(jiǎn)單,( a)的架構(gòu)居中，(c)的架構(gòu)最復(fù)雜也最結(jié)實(shí)。
從實(shí)例1可知，初識(shí)結(jié)構(gòu)要把握結(jié)構(gòu)的三要素，即架構(gòu)、構(gòu)件和連接。不同的要素，將會(huì)給結(jié)構(gòu)帶來不同的特性。
開眼界
榫卯結(jié)構(gòu)及聯(lián)想
榫卯結(jié)構(gòu)采用的是在兩個(gè)木構(gòu)件上制作的凹凸（陰陽(yáng)）體結(jié)構(gòu)相互緊密結(jié)合的一種連接方式。凸出部分叫榫〔或榫頭)，凹進(jìn)部分叫卯（或榫眼、榫槽)，榫和卯完全咬合，起到連接作用。中國(guó)古代建筑、家具及其他木制器械中常采用榫卯結(jié)構(gòu)。榫卯結(jié)構(gòu)是極為精巧的發(fā)明，榫卯結(jié)合成一體后，不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形。榫卵結(jié)構(gòu)應(yīng)用于房屋建筑后，雖然每個(gè)構(gòu)件都比較單薄，但是整體上卻能承受巨大的外力。這種結(jié)構(gòu)不在于個(gè)體的強(qiáng)大，而在于互相結(jié)合、互相支撐的整體的強(qiáng)大。
試想，要做到榫卯連接“嚴(yán)絲合縫”非常不容易，需要工匠高度的敬業(yè)精神和高超的技術(shù)水平來保證。
實(shí)例2吊車與轆轤
工廠車間里的龍門吊、工地現(xiàn)場(chǎng)的汽車吊及傳統(tǒng)的轆瀘都是吊運(yùn)設(shè)備，如圖1-3所示。
車間里、工地上的許多重物，從一個(gè)地方搬運(yùn)到另一個(gè)地方，需要用吊車;從深井里打水，需要用轆瘺。滿足這些功能需求的吊車、轆鏟是怎樣構(gòu)造的呢
吊車的各組成部分之間的搭配與連接采用了吊繩，轆岐也是一樣。這是此類設(shè)備在構(gòu)成上的一個(gè)共同點(diǎn)。吊車吊運(yùn)工件或重物，轆逼提取井水，盡管用途、操作方式不一樣，但它們都是利用吊車上的電動(dòng)機(jī)或轆瘺的牽拉力,并借助吊繩（如鋼絲繩)來實(shí)現(xiàn)吊的功能，完成吊的過程。
作為部件的吊繩，其架構(gòu)形態(tài)是多樣的，使用的材料也是多種的，如圖1-4所示。
技術(shù)探究
從“怎樣裝配組合”的角度，分析吊車、轆護(hù)的搭配與連接。
實(shí)例3蛇皮管燈具
學(xué)習(xí)或工作時(shí),大家都希望案頭的臺(tái)燈具有方便調(diào)節(jié)高度的功能。蛇皮管臺(tái)燈(圖1-5)可以滿足這種功能需求。只要適當(dāng)?shù)貜澢咂す?就可以獲得理想的光照效果。蛇皮管作為這種臺(tái)燈中的一個(gè)主要部件，起到支撐燈頭、燈罩的作用。如果用一根能方便彎曲的彈性軟管去支撐臺(tái)燈燈頭，會(huì)是什么結(jié)果呢 在用手施加的外力作用下，軟管可以彎曲到人們所期望的程度，可是，當(dāng)手松開的時(shí)候,軟管將會(huì)反彈，彎曲的效果不盡如人意。
技術(shù)探究
查找蛇皮管的構(gòu)造資料，研究它為什么能停留在任何位置，還能起到支撐作用。
閱讀材料
跳水賽場(chǎng)里的跳板
跳水賽場(chǎng)里，水池上方懸空伸出來的跳板上無人時(shí)，它是平直的。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在板端起跳時(shí)，跳板因受到很強(qiáng)的外力作用，產(chǎn)生明顯的彎曲變形（圖1-6)。跳板是懸臂梁受力變形的典型實(shí)例。
二、結(jié)構(gòu)的含義、功能與分類
前面的三個(gè)實(shí)例留下了許多問題:板凳、吊車與轆護(hù)、蛇皮管臺(tái)燈的功能是什么 凳腿與凳面、吊車與吊繩，以及臺(tái)燈座、燈頭與蛇皮管之間是怎樣搭配和排列的 它們?cè)谑褂弥懈魇艿侥男┩饬Φ淖饔?
(一）結(jié)構(gòu)的含義與功能
板凳，采用榫卯或釘子連接、凳腿之間加掌或不加掌、用4條腿或是3條腿、結(jié)實(shí)或不結(jié)實(shí)、穩(wěn)定或不穩(wěn)定,這些形態(tài)和性質(zhì)都是由結(jié)構(gòu)決定的。
結(jié)構(gòu)是指組成某體系的各部分單元之間的搭配和排列(布局安排)，確定的搭配和排列決定了該體系的性質(zhì)和形態(tài)。結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。如建筑結(jié)構(gòu)是由若干構(gòu)件組成，即由組成這類結(jié)構(gòu)的單元連接起來而構(gòu)成的能承受荷載和發(fā)揮功能的一類體系。
結(jié)構(gòu)會(huì)受到各種各樣的力或力矩。例如，人坐在板凳上，板凳承受了人體自身向下的壓力;吊車吊起重物時(shí)，吊繩承受了沿繩長(zhǎng)方向的拉力;調(diào)整蛇皮管臺(tái)燈到合適的位置，蛇皮管受到與其軸線相垂直的外力。因此，結(jié)構(gòu)是可承受一定力或力矩的架構(gòu)形態(tài)，抵抗變形或產(chǎn)生需要的變形是結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。
(二）常見結(jié)構(gòu)的類型
板凳應(yīng)既牢固，又穩(wěn)定;蛇皮管臺(tái)燈應(yīng)便于調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)后不會(huì)反彈。這說明結(jié)構(gòu)是由它的功能和需要決定的，結(jié)構(gòu)具有確定的性質(zhì)和形態(tài)。結(jié)構(gòu)是多種多樣的，其分類也是多種多樣的。從力學(xué)的架構(gòu)與形態(tài)考慮，結(jié)構(gòu)一般有如下分類:
1.實(shí)心結(jié)構(gòu)
水庫(kù)的大壩、房屋的墻體、城墻等都屬于實(shí)心結(jié)構(gòu)(圖1-7)。它的特點(diǎn)是能承受較大的壓力。
這類結(jié)構(gòu)的特征是幾何外形簡(jiǎn)單，通常有桿(柱)、板、體等之分。
閱讀材料
實(shí)心結(jié)構(gòu)實(shí)例
木制板凳的凳面和凳腿都是實(shí)心的。人坐上去的時(shí)候，凳面承受壓力，這個(gè)壓力分解傳遞到4條凳腿上。凳面只要具備足夠的厚度，凳腿具備合適的粗細(xì)，它們就能承受住壓力，而不會(huì)產(chǎn)生明顯的變形或損壞。
水庫(kù)大壩屬于實(shí)心結(jié)構(gòu)。大壩除了受自身的重力作用之外，主要承受庫(kù)內(nèi)存水作用于壩體上的巨大且持久的壓力，還要承受大風(fēng)作用于大壩的側(cè)力等。大壩的結(jié)實(shí)與穩(wěn)定，是確保水庫(kù)安全的根本。因此，大壩壩體的寬度與坡度、采用的材料、修筑工藝等方面，都需經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的施工。
2框架結(jié)構(gòu)
房屋的門、窗常用木框架，如圖1-8所示。現(xiàn)在有了鐵框架、塑鋼框架和斷橋鋁框架。塑料大棚的棚體，可以是鋼鐵框架，也可以是竹木框架。自行車車體是鋼管析架式框架，輸電鐵塔是鐵質(zhì)榆架式框架，等等，都是框架結(jié)構(gòu)。
框架結(jié)構(gòu)的幾何外形多種多樣，自身質(zhì)量較小，能承受各種荷載，依據(jù)功能和使用條件的不同,可以設(shè)置成不同框架的組合。框架結(jié)構(gòu)通常由桿件組成。這里的桿，可以是實(shí)心的，也可以用管材。由于框架結(jié)構(gòu)的制作較為方便，又能節(jié)省用料,在實(shí)際生產(chǎn)、生活中被廣泛采用，如圖1-9所示。
3.殼體結(jié)構(gòu)
殼體結(jié)構(gòu)是指由曲面形板與邊緣構(gòu)件（梁、拱或榆架)組成的空間結(jié)構(gòu)。
日常使用的各式各樣的水杯、水壺、文具盒、存錢罐,用鋼板制成的坦克，用于太空飛行的艙體，液化石油氣儲(chǔ)罐,運(yùn)油的圓柱形車載大油罐,航道標(biāo)志用的浮標(biāo)，等等，從架構(gòu)與形態(tài)上看，都屬于殼體結(jié)構(gòu)（圖1-10 ).
殼體結(jié)構(gòu)由于存在原始曲度，具有很好的空間傳力性能，受力與結(jié)構(gòu)性能不同于平板(見下面的技術(shù)探究)殼體結(jié)構(gòu)是一種強(qiáng)度高、省材料的結(jié)構(gòu)形式,廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。殼體的幾何形狀有折線式(方形、長(zhǎng)方形、多邊形)、圓弧形和拱形等。
技術(shù)探究
摩托車駕乘人員的頭盔，常見的都是圓弧形結(jié)構(gòu)。為什么這樣做呢 當(dāng)這種頭盔受到外力沖擊時(shí)，外力將由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。如果將頭盔做成長(zhǎng)方體形或多面體形，受外力沖擊時(shí)，外力將主要由接觸點(diǎn)所在的小平面承受，易使殼體變形。聯(lián)系實(shí)際生活，找出一些圓弧形殼體結(jié)構(gòu)、多面體形殼體結(jié)構(gòu)的實(shí)例，指出它們的應(yīng)用場(chǎng)合。
閱讀材料
自然界中的殼體結(jié)構(gòu)何其多
自然界中的椰子、桂圓、西瓜、貝類、蛋、龜?shù)龋紝儆跉んw結(jié)構(gòu)。它們遵循著適者生存的法則，經(jīng)過漫長(zhǎng)歲月的演變，選擇了最合理的外形。它們以較薄的外殼，獲得了較大的承受外力的卓越性能。這一事實(shí)，給人類帶來了發(fā)明創(chuàng)造的寶貴靈感!
技術(shù)探究
對(duì)我們周圍常見的結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行歸類，指出它們的應(yīng)用場(chǎng)合，并分別填入表1-1，試畫出草圖。
開眼界
結(jié)構(gòu)分類種種
按不同的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)可有多種分類方式。而且，現(xiàn)實(shí)中的結(jié)構(gòu)往往是多種結(jié)構(gòu)類型的組合。從結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)來分，可有以下幾種。
1.纜索結(jié)構(gòu)
有位名人說:纜索結(jié)構(gòu)之美，在于它既好看又符合機(jī)能。
纜索可以是線、繩索、細(xì)管等。纜索的形式有:在單線上掛一荷載﹔兩端有支撐點(diǎn)，在其中間處掛荷載，纜索呈“V”字形。第二種纜索上的張力大小，需視纜索上的角度與荷載大小而定。如帆船上的纜索與桅桿，纜索的作用是防止桅桿傾倒及挫曲，如圖1-11所示。又如拉索橋由纜索、塔墩和主梁組成，其中纜索固定于塔墩之上，用于吊住主梁，支撐橋面及其荷載。拉索橋橋身高度小，橋下凈空大，用料較省，便于施工，如圖1-12所示。
2.桁架結(jié)構(gòu)
桁架是一種將桿件彼此在兩端通過焊接、鉚接或螺栓連接而成的支撐橫梁結(jié)構(gòu)。大跨度建筑物的屋頂、大型橋梁等常采用析架結(jié)構(gòu)，如圖1-13所示。
3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
網(wǎng)架是板的格構(gòu)化形式。3邊金字塔形和4邊金字塔形較為普遍。許多加油站的頂棚，都采用不銹鋼材料的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，精美實(shí)用，如圖1-14所示。
4.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)
網(wǎng)殼是殼的格構(gòu)化形式，又稱網(wǎng)穹。它有4面體、6面體、8面體、12面體、24面體等多種幾何形狀，如圖1-15所示。
技術(shù)探究
鋼筆結(jié)構(gòu)探秘
鋼筆是一種書寫工具，在很多重要場(chǎng)合都會(huì)使用鋼筆。
探究方法:拆卸一支鋼筆,探究之后再將其裝配好。
探究?jī)?nèi)容:
(1）鋼筆作為一個(gè)完整結(jié)構(gòu)，它由幾個(gè)構(gòu)件構(gòu)成 各構(gòu)件的功用是什么
(2）各構(gòu)件之間是如何連接的 連接可靠性好嗎
(3）筆尖為什么用金屬制成 鋼筆墨囊為什么用橡膠制成
(4）鋼筆水為什么能從墨囊內(nèi)源源不斷地流至鋼筆尖而保證書寫流暢 從結(jié)構(gòu)上采取了什么關(guān)鍵措施
探究方式:分組進(jìn)行，人人動(dòng)手且動(dòng)腦;各小組寫出探究記錄，全班交流。
重點(diǎn)問題:作為探秘，秘的關(guān)鍵部位在哪 作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其匠心何在
提示:仔細(xì)觀察鋼筆尖及其下面的筆舌。
技術(shù)實(shí)踐
衣帽架的種類多種多樣。請(qǐng)用《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》中學(xué)過的知識(shí)和技能分小組為班級(jí)設(shè)計(jì)衣帽架，畫出設(shè)計(jì)草圖，并說說每組設(shè)計(jì)的衣帽架屬于什么結(jié)構(gòu)類型。

展開更多......

收起↑