資源簡介

(共94張PPT)
結構及其設計
流程及其設計
系統及其設計
控制及其設計
§1.1常見結構的認識
感知豐富的結構 | 認識結構的受力 | 辨析結構的類型
通用技術
必修二
無處不在的結構
無處不在的結構
無處不在的結構
結構就是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
房孔有序地排列在一起構成了蜂窩的結構
實用、節省材料、
密合度高、空間大
承受力強……
蜂窩結構有什么特點？
蜂窩結構應用
尼龍搭扣
蒼耳子
仿生設計
仿生設計
野草
鋸條
仿生設計
鳥類飛行
直升機飛行
生活生產中還有哪些產品的結構是受到自然界事物結構的啟發而產生的呢？
自然界
技術領域
蜘蛛網、蜂窩、大樹、貝殼、雪花、動物的身體與器官……
汽車、橋、房子、鐵錘、臺燈、家具、飛機、動車、潛水艇、書架……
社會領域
文章結構、人員結構、城鄉結構……
關于結構
世界上任何事物都存在結構
結構影響著產品的性質和功能
魁北克大橋
合理的結構是事物存在的基礎，卓越的結構是設計者和制造者的重要追求。
從力學角度來說, 結構是指可承受一定力的架構形態,
它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
其次要清楚在這些力的作用下，構件能否安全、可靠地工作，也就是對構件進行承載能力的分析。
分析結構的受力情況時，首先要清楚組成結構的構件受到哪些力的作用。
一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構件。
結構與力
結構與力
技術學關注的是一種力，是多個力量形成的合力展現的效果，即狀態變化。
受剪切
受壓
受扭轉
受彎曲
受拉
結構的受力特點
拉力
壓力
剪切力
扭轉力
拉 力
構件兩端承受沿軸線方向的拉力
結構的受力特點
拉力
壓力
剪切力
扭轉力
彎曲力
構件兩端承受沿軸線方向的壓力
結構的受力特點
拉力
壓力
剪切力
扭轉力
彎曲力
剪 力
切
構件承受兩個作用線相距很近、
大小相等、方向相反的力
結構的受力特點
拉力
壓力
剪切力
扭轉力
彎曲力
彎 力
曲
在通過構件軸線的平面內，
承受垂直于構件軸線的外力或外力偶的作用。
力偶是大小相等、方向相反，但作用線不在同一直線上的一對力
結構的受力特點
拉力
壓力
剪切力
扭轉力
彎曲力
扭 力
轉
構件兩端受到兩個在垂直于軸線平面內的力偶作用，兩力偶大小相等，轉向相反。
馬上行動
拉 力 物體所承受的拉拽力 （狀態是膨脹）
壓 力 物體受到擠壓的力 （狀態是收縮）
剪切力 兩個距離很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力 （狀態是斷裂趨勢）
扭轉力 反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生扭轉形變的力 （狀態是扭轉）
彎曲力 作用于物體 ,使它產生彎曲的力 （狀態是彎曲）
如圖所示為鋼筋混凝土橫梁的受力變形示意圖。由于混凝土擅長抗壓力,而鋼筋擅長抗拉力。為了合理利用鋼筋,下列對橫梁的分析中正確的是（ ）
A.上部彎曲的程度比下部大,應在上部布置粗鋼筋,下部布置細鋼筋
B.上、下都受彎曲,應在上部和下部布置相同的鋼筋
C.上部受壓,下部受拉,應在上部布置細鋼筋,下部布置粗鋼筋
D.上部受拉,下部受壓,應在上部布置粗鋼筋,下部布置細鋼筋
C
下圖中，平臺和陽臺的加固鋼筋位置安裝合理的是（ ）
A
瓶蓋扭矩測試儀
抗壓測試儀
螺釘扭斷力測試儀
各種儀器
從力學構架與形態方面考慮，結構可分為實體結構、框架結構和殼體結構。
結構的類型
實體結構是指結構體本身是實心的結構。
受力特點：外力分布在整個體積中
從力學構架與形態方面考慮，結構可分為實體結構、框架結構和殼體結構。
結構的類型
框架結構是指結構體由細長的構件組成的結構。
受力特點：既能承受豎向重力荷載，也能承受水平方向的荷載。
從力學構架與形態方面考慮，結構可分為實體結構、框架結構和殼體結構。
結構的類型
殼體結構通常是指層狀的結構。
受力特點：外力分布在結構體的表面上
在生產和生活實際中，很多物體的結構是由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成的。
結構的類型
C
★小結
B
五種受力形式
C
結構的分類
A
什么是結構？
指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。從力學的角度來說，結構是指可承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力
主要分為受拉、受壓、受剪切、受彎曲、受扭轉這五種基本形式
框架結構、實體結構、殼體結構、組合結構
1、某結構的受力特點是，外力均勻作用在結構體的表面，這種結構屬于（ ）
A.實體結構 B.框架結構
C.混合結構 D.殼體結構
2、用打氣筒給自行車打氣時，打氣筒活塞桿的受力形式是（ ）
A.始終為拉力 B.始終為壓力
C.下壓時為壓力 D.上提時為壓力
D
C
練一練
3、下列四個椅子，其中桿件受拉的是(　　)
D
練一練
4、如圖所示的汽車舉升機，其升降臂可托住汽車底盤，并提升汽車，以便汽車底部的檢查維護。升降臂的主要受力形式是(　　)
A．受拉
B．受彎曲
C．受扭轉
D．受壓
B
b6
練一練
5、如圖所示是一款鈑金剪的結構示意圖。在加力桿上施加力F時，以下構件的主要受力形式是(　　)
A．連桿受拉、加力桿受彎曲
B．連桿受壓、加力桿受彎曲
C．連桿受拉、加力桿受壓
D．連桿受壓、加力桿受壓
A
練一練
6、如圖所示為一款機械手。在力F作用下，拉桿通過連桿帶動夾持手繞著銷軸轉動，將工件夾緊。連桿和夾持手的主要受力形式是(　　)
A．連桿受拉、夾持手受彎曲
B．連桿受壓、夾持手受壓
C．連桿受壓、夾持手受彎曲
D．連桿受彎曲、夾持手受彎曲
C
練一練
7.如圖所示的千斤頂，轉動螺桿能夠把汽車頂起。在放下過程中，螺桿的主要受力形式為(　　)
A．受拉、受剪切
B．受壓、受彎曲
C．受拉、受扭轉
D．受壓、受剪切
C
練一練
頂起
8.如圖所示是一款平衡吊，吊臂為平行四邊形結構，能在鉛垂面內運動。在圖示位置，構件1、構件2的主要受力形式是(　　)
A．構件1受拉，構件2受彎曲
B．構件1受拉，構件2受拉
C．構件1受彎曲，構件2受拉
D．構件1受彎曲，構件2受壓
D
練一練
9.如圖所示為一款壁燈。當桿1與桿2成90°時，桿1與桿2的主要受力形式是(　　)
A．桿1受彎曲，桿2受彎曲、受扭轉
B．桿1受壓，桿2受壓、受拉
C．桿1受壓，桿2受壓、受扭轉
D．桿1受彎曲，桿2受彎曲、受拉
A
練一練
10.如圖所示的創意書架，兩端的支承柱固定在墻上，彈性織帶套在兩支承柱上，中間用一塊木板撐起。下列受力分析中正確的是(　　)
A．支承柱受拉、織帶受拉、木板受扭轉
B．支承柱受彎曲、織帶受壓、木板受彎曲
C．支承柱受壓、織帶受拉、木板受剪切
D．支承柱受彎曲、織帶受拉、木板受壓
D
練一練
11.空調外機通過三角架和膨脹螺絲固定在墻面上，如圖所示，上面的這一顆膨脹螺絲的受力形式為（ ）
A．受拉、受壓 B. 受壓、受彎曲
C．受拉、受剪切 D. 受扭轉、受彎曲
C
練一練
12.如下圖所示為起重機上吊鉤的受力示意圖，其中銷釘和連桿的主要受力形式是(　　)
A．受拉；受剪切
B．受剪切；受拉
C．受壓；受彎曲
D．受扭轉；受拉
B
練一練
13.如圖所示的上肢牽引健身器，由拉環、鐵索、連桿、立柱等組成，可進行多方向牽引運動。當使用者雙手向下拉動拉環時，鐵索、連桿的主要受力形式為(　　)
A．受拉、受彎曲
B．受壓、受彎曲
C．受扭轉、受彎曲
D．受壓、受扭轉
A
練一練
14.如圖吊車中所示構件的主要受力形式是(　　)
A．構件1受拉、構件2受彎曲、構件3受壓
B．構件1受壓、構件2受彎曲、構件3受拉
C．構件1受拉、構件2受壓、構件3受彎曲
D．構件1受彎曲、構件2受拉、構件3受壓
A
練一練
15.如圖所示的手搖式晾衣架，通過順時針搖動手柄升高晾衣架的高度。在順時針搖動時，下列針對各部件的受力形式分析中正確的是(　　)
A．鋼絲受壓、轉軸受扭轉、直柄受剪切
B．鋼絲受彎曲、轉軸受扭轉、直柄受壓
C．鋼絲受拉、轉軸受扭轉、直柄受彎曲
D．鋼絲受拉、轉軸受壓、直柄受彎曲
C
練一練
16.如圖所示為移動投影機支架，支撐結構類似于傘骨。以下對構件主要受力形式分析正確的是(　　)
A．豎桿受壓、支撐腳受彎曲、連桿受彎曲
B．豎桿受扭轉、支撐腳受壓、連桿受壓
C．豎桿受剪切、支撐腳受拉、連桿受彎曲
D．豎桿受壓、支撐腳受彎曲、連桿受拉
D
練一練
17.如圖所示為一款路燈，其橫桿與立柱之間采用鉸連接，一段懸掛路燈，另一段由斜桿加以固定，此時橫桿與斜桿的受力形變形式分別為(　　)
A．橫桿受彎曲， 斜桿受拉
B．橫桿受彎曲 ，斜桿受壓
C．橫桿受拉 ，斜桿受拉
D．橫桿受拉 ，斜桿受壓
A
練一練
受力形式 特點
受拉 方向背向，在同一直線的為受拉
受壓 方向相向：
（1）在同一直線的為受壓
（2）不在同一直線且錯開距離較大的為受彎曲
（3）不在同一直線，稍微錯開一點的為受剪切
受彎曲 受剪切 受扭轉 有360°旋轉的為受扭轉
整體思路 1.先確定研究對象，從物理的角度分析它受到哪些力作用，再看它在這些力的作用下發生怎樣的形變，然后根據形變確定受力形式
2.受力分析看構件的變化效果，首先從最好確定的構件受力形式入手進行判斷，結合排除法多次判斷
3.根據題干推測結構的運動方式，在腦中形成動態圖
解題方法 去除法 去掉某個構件，先分析其他構件的受力形式變化，然后再確定該構件的受力形式
對比法 利用時間跨度上的兩個不同狀態進行對比，分析構件的變化趨勢，從而確定受力形式
模型法 整合常見的結構與結論，多作用點且有垂直分力受彎曲，二力桿只能受拉或受壓，繩模型只能受拉
§1.2穩固結構的探析
探析結構的穩定性 | 探析結構強度
通用技術
必修二
結構的穩定性是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
結構的穩定性
真實情境
探析結構穩定性的影響因素
重心
起重機為什么能保持穩定？
結構重心的位置影響著結構的穩定性
起重機的質量達幾百噸，且重心很低，所以在較大的荷載作用下也能保持穩定。
通過降低重心以提高穩定性的實例？
有些產品在使用過程中重心很高，這些產品怎樣保持穩定的呢？
重心
結構重心的位置高低影響結構穩定性的結論成立是有條件的，條件是：
結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在底面范圍內就是穩定的，反之就會不穩定。
重心
真實情境
如果重心的垂足落在結構的支撐面內，就是穩定的，不會傾倒。
對于一個處于靜止狀態的結構而言，
不倒翁的原理
探析結構穩定性的影響因素
兩個紙杯平放在桌上，哪個紙杯更穩定？為什么？
結構與地面接觸所形成的支撐面影響著結構的穩定性
右側紙杯穩定性更好
這與結構底座有關，底座支撐面積越大，結構越穩定
探析結構穩定性的影響因素
哪種形狀更穩定？
結構的形狀不同，其穩定性也不同。
試分析A字形梯載人時能穩定的原因以及橫梁的作用
重心高低
支撐面大小
結構形狀
重心落在支撐面內
探析結構穩定性的影響因素
D
C
B
如圖所示，自行車在單腳支撐桿的支撐下保持穩定，如果不斷地擴大支撐桿與自行車之間的夾角θ，結果是（ ）
例題
A . 支撐面越來越大，結構越來越穩定
B . 重心越來越低，結構越來越穩定
C . 穩定性從差逐漸變好，又從好逐漸變差
D . 穩定性從好逐漸變差，又從差逐漸變好
C
懸臂結構
桁架結構
桁架：一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結構，一般具有三角形的平面或空間結構。
結構的強度指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
結構的強度
內力與應力
內力：
一種抵抗外力與形變的力。
受力面積
應力：
構件在單位截面積上所產生的內力。
應力可以作為表示結構構件強度的基本指標。
△內力與應力
應力與應變曲線
真應力與應變曲線
△內力與應力
探究結構強度的影響因素
結構的形狀影響結構的強度
懸臂梁強度與截面形狀試驗
△工字形結構
探究結構強度的影響因素
結構的材料影響結構的強度
廣島椅
懸臂椅
潘頓椅
材料與結構強度具有密切的關系，因此在設計過程中應注意挖掘材料特性所帶來的新結構的可能
探究結構強度的影響因素
結構的連接方式影響結構的強度
按構件間能否轉動
鉸連接
剛連接
結構的連接方式
動連接
靜連接
連接的零部件有相對運動
連接的零部件不允許產生相對運動
可拆連接
不可拆連接
無需毀壞任一零件就可拆開
至少要毀壞連接中的某一部分才能拆開
探析結構強度的影響因素
形狀
材料
連接方式
注意與穩定性形狀的區分
C
C
§1.3結構功能的實現
感悟結構與功能的關系 | 欣賞經典結構的案例
通用技術
必修二
你們用的傘具有什么功能？
擋雨
遮陽
為什么會有這些功能？
各種各樣的傘
除了防淋濕和防曬外，人還有什么需求？
需求
方便攜帶
折疊
功能
高效
自動開合
防打濕
反向折疊
大
雙人撐傘
……
……
功能是需求的體現
——活動一：研究傘骨折疊結構
需求 功能 結構
方便攜帶 折疊 傘骨
微折雨傘，用線條代替傘骨，簡單繪制傘骨結構草圖，并討論以下問題。
問題①:分析撐傘時傘骨結構中黑色桿件和銀色桿件的結構區別及其受力情況。
問題②:根據正向折疊結構，設計反向折疊結構。
功能實現需要相應的結構
思考：如圖所示，折疊結構中桿件上卡扣的功能是什么？
——活動二：研究自動開合結構
功能 結構
自動收傘 傘骨
手柄開關
外部彈簧
1.觀察傘的結構，針對自動收傘功能討論以下問題。
問題①:自動收傘功能涉及到哪些結構？
問題②:上題中的這些結構在功能實現中起著什么作用？
功能實現需要相應的結構
思考：分析彈簧結構的受力形式及其功能
功能 結構
自動開傘 傘骨
手柄開關
繩子
……
——活動二：研究自動開合結構
問題①:自動開傘功能涉及到哪些結構？
2.觀察傘的結構，針對自動開傘功能討論以下問題。
功能實現需要相應的結構
請大家在傘打開的情況下拉動滑塊，并仔細觀察繩子的運動。
問題②：如何實現開傘時滑塊上移？
結構與功能的關系
安全性：結構在正常使用時能承受可能出現的各種荷載。
適用性：結構在正常使用時具有良好的工作性能
耐久性：結構在規定環境條件下和預定的設計使用年限內，能保持結構正常使用
練一練
D
經典結構賞析
飛檐
技術角度：飛檐由斗拱承托，純木結構，沒用一釘一鉚，具有擴大了采光面，有利于排泄雨水的功能。
文化角度：飛檐向外伸和向上的屋角，使十分龐大、高聳的屋頂顯得格外生動而輕巧。
§1.4簡單功能的設計
分析結構設計應考慮的主要因素
通用技術
必修二
結構設計的目標和要求
單元小結

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