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通 用 技 術(shù) 第 二 冊(cè)
知 識(shí) 點(diǎn) 梳 理
第一章 結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
知識(shí)框架
第三章 系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)
第四章 控制及其設(shè)計(jì)
第二章 流程及其設(shè)計(jì)
第一章 結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
第一節(jié) 初識(shí)結(jié)構(gòu)
一、結(jié)構(gòu)的含義與功能：
1、結(jié)構(gòu)是指物體的各組成部分之間的搭配和排列，確定的搭配和排列決定了物體的性質(zhì)和形態(tài)。結(jié)構(gòu)本質(zhì)是為了承受力和抵抗變形的。
2、結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件;物體的主體框架與構(gòu)造形式稱為架構(gòu)。
二、常見的結(jié)構(gòu)類型
1、實(shí)心結(jié)構(gòu)（大壩、墻體、城墻）
特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中,能承受較大的壓力。
2、框架結(jié)構(gòu)（房屋的門、窗）通常由桿件組成。
特點(diǎn)：有支撐空間而不充滿空間。
3、殼體結(jié)構(gòu)（梁、拱、桁架）由曲面形板與邊緣構(gòu)件組成的空間結(jié)構(gòu)。
特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上。
第二節(jié) 典型結(jié)構(gòu)分析
一、單杠結(jié)構(gòu)分析
1、單杠的構(gòu)件有杠體、立柱和拉桿。杠體是
器械的主體，立柱和拉桿共同支撐杠體并承受荷載。
2、拉伸、壓縮與彎曲
（1）構(gòu)件受到外力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生形狀或大小的改變，
這種改變稱為變形。
拉力產(chǎn)生的變形為拉伸。壓力產(chǎn)生的變形為壓縮。
（2）當(dāng)桿件受到與桿軸線相垂直的外力作用時(shí)，
桿件產(chǎn)生的變形為彎曲。
發(fā)生彎曲變形的桿件，稱作梁。
二、棚室屋架結(jié)構(gòu)分析
1、荷載：梁、立柱、和墻共同組成荷載的主要支撐系統(tǒng)。分為靜載與動(dòng)載。
靜載（是不隨時(shí)間變化而變化的永久性荷載）：屋面、 梁、檀條的重量。
動(dòng)載（根據(jù)承受情況變化而變化的可變性荷載）：帶有偶然性，如風(fēng)載、雪載。
2、梁的受力：梁的上部受壓力材料被 擠壓；
下部受張力材料被拉伸。防止過分彎曲的最簡(jiǎn)單方法
是在梁的下面增加支撐點(diǎn)，這樣壓力就被分?jǐn)偭恕?br/>中性層：在上部和下部之間既不受拉也不受壓。
3、棚室結(jié)構(gòu)一般多采用拱結(jié)構(gòu)
（即中間高四周低呈弧形的曲面）
既美觀又利于承載。
三、鋼箱梁橋結(jié)構(gòu)分析
鋼箱梁，又叫鋼板箱形梁，是橋梁工程中梁的一種。
內(nèi)部為空心狀，外形像一個(gè)大箱子，
是大跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)模式。
具有質(zhì)量小、節(jié)省鋼板、抗彎和抗扭剛度大、
安裝迅速、美觀等特點(diǎn)。
第三節(jié) 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性
（一）強(qiáng)度是物體結(jié)構(gòu)抵抗破壞的能力
1．強(qiáng)度用應(yīng)力（作用在單位面積上的內(nèi)力）來(lái)衡量。σ＝FN/S (FN為內(nèi)力，S為截面積)
如粗繩比細(xì)繩受力面積大，承受的應(yīng)力小變形就小，即粗繩的抗拉強(qiáng)度就大。
內(nèi)力：在外力作用下發(fā)生形變時(shí)，內(nèi)部分子產(chǎn)生的一種抵抗變形的力。
2、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度因素：
（1）形狀、(三角形、鉆石結(jié)構(gòu))
（2）材料：混凝土(抗壓)、鋼筋(抗拉)等
（3）材料的連接方式：
不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)剛連接（榫接、膠接、焊接、鉚接等，連接牢固）
可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的鉸連接（折疊傘傘骨間的連接、門與門框的連接，方便靈活）
榫連接
鉚接
（二）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
1、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：能傳遞（或承受）任意形式的荷載。
3、穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)具有阻礙翻倒或移動(dòng)的特性。
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：
（1）重心的位置(越低穩(wěn)定性越好) (不倒翁)
（2）結(jié)構(gòu)支撐的面積（越大穩(wěn)定性越好）
（3）結(jié)構(gòu)的幾何形狀（上端小下端大穩(wěn)定性好）(三角形、金字塔)
可用以下方法來(lái)增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：
增大結(jié)構(gòu)的底面面積(利用三角形構(gòu)架及其組合結(jié)構(gòu))；
降低結(jié)構(gòu)整體重心位置；減小長(zhǎng)細(xì)比(縱向長(zhǎng)度/橫向長(zhǎng)度)。
第一節(jié) 了解流程
1、若干環(huán)節(jié)隨著時(shí)間的變化，依序完成的進(jìn)程流稱為流程。
2、流程的兩大關(guān)鍵點(diǎn)：環(huán)節(jié)(可分解的若干小過程)和時(shí)序(各環(huán)節(jié)按一定的時(shí)間順序先后出現(xiàn)、完成)。
有的流程時(shí)序不可顛倒，有的流程時(shí)序可顛倒。
乘坐火車的流程：
購(gòu)票——安檢（進(jìn)站）——候車——檢票（入站臺(tái)）——上車——下車——出站（不可顛倒）
做飯的流程：
點(diǎn)火——開油煙機(jī)——做飯——關(guān)油煙機(jī)——閉火（可顛倒、可優(yōu)化）
3、流程單元要經(jīng)歷流程中多個(gè)環(huán)節(jié)，帶有時(shí)序的各個(gè)環(huán)節(jié)稱為工序。
工序分為串行工序（從頭到尾依先后順序完成）和并行工序（可同時(shí)進(jìn)行）。
第二章 流程及其設(shè)計(jì)
第二節(jié) 流程分析
1、表述流程的圖形，稱為流程圖。
2、學(xué)畫流程設(shè)計(jì)框圖
(1)流程的全過程分解為若干個(gè)小過程----環(huán)節(jié)(用方框表示)；
(2)按時(shí)間順序，將各環(huán)節(jié)依次排開，用箭頭連接起來(lái)；
(3)對(duì)某環(huán)節(jié)，必要時(shí)按需要在方框中或方框外作簡(jiǎn)要注釋。
第四節(jié) 流程優(yōu)化
作為一個(gè)流程，在設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，通常會(huì)有很多問題，經(jīng)常需要進(jìn)行不斷的修改和完善，這種對(duì)流程修改的過程，這種對(duì)流程修改的過程叫流程的優(yōu)化。
（1）流程優(yōu)化的目的：提高工作效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能耗、保護(hù)環(huán)境、提高學(xué)習(xí)工作自覺性、提高辦事效率。
（2）流程優(yōu)化的內(nèi)容：
工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化、質(zhì)量?jī)?yōu)化、技術(shù)優(yōu)化
（3）流程優(yōu)化的條件：
①?gòu)耐獠織l件看，要建立在設(shè)備或工藝水平的提高或完善的基礎(chǔ)上。
②從內(nèi)部條件看，要建立在對(duì)流程內(nèi)在機(jī)理的進(jìn)一步研究和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上。
（4）大部分趨向簡(jiǎn)化，有時(shí)增加環(huán)節(jié)也是優(yōu)化。
（5）優(yōu)化可以是環(huán)節(jié)的改變，也可以是時(shí)序的改變。
第一節(jié) 揭開系統(tǒng)的面紗
一、系統(tǒng)的含義與分類：
1、系統(tǒng)的含義：系統(tǒng)是由相互依存的若干個(gè)部分組成的、具有特定功能的有機(jī)整體。
系統(tǒng)中最小的單元是元素。
2、系統(tǒng)按不同的標(biāo)準(zhǔn)和需要分類：
（1）自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)
自然系統(tǒng)：由自然力而非人力所形成（人體系統(tǒng)）
人造系統(tǒng)（人工系統(tǒng)）：由人工建造、加工而成（衛(wèi)星、橋梁、房舍）
第三章 系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)
（2）實(shí)體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)
實(shí)體系統(tǒng)（硬系統(tǒng)）：看得見、摸得著的具體實(shí)體為元素構(gòu)成（加溫系統(tǒng)）
抽象系統(tǒng)（概念系統(tǒng)、軟系統(tǒng)）：由一些概念、原理、方法、制度、程序構(gòu)成（智力競(jìng)賽軟件）
（3）靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)
靜態(tài)系統(tǒng)：不隨時(shí)間推移而變化（棚室環(huán)境系統(tǒng)）
動(dòng)態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)具有產(chǎn)生、變化與發(fā)展、消亡的過程（城市系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)）
（4）開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)
開放系統(tǒng)：與環(huán)境相互發(fā)生聯(lián)系、交換（人體系統(tǒng)）
封閉系統(tǒng)：不與環(huán)境相互發(fā)生聯(lián)系、交換（封閉容器中的化學(xué)反應(yīng)）
第二節(jié) 系統(tǒng)的基本特性分析
一、系統(tǒng)分析：
系統(tǒng)分析的基本方法：是運(yùn)用系統(tǒng)的思想和定性定量相結(jié)合的方法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。還應(yīng)遵循科學(xué)性原則、整體性原則和綜合性原則。
二、構(gòu)成系統(tǒng)要具備的三個(gè)條件：
(1)至少要有兩個(gè)或兩個(gè)以上的組成要素；
(2)要素間相互聯(lián)系、相互作用，按一定方式形成一個(gè)整體；
(3)這個(gè)整體具有的功能是各個(gè)要素的功能中所沒有的。
三、系統(tǒng)的基本特征：
1．整體性（集合性）：是系統(tǒng)最基本屬性，要求局部服從整體。
如：龍舟；丟卒保車；一招不慎，全盤皆輸；
2．相關(guān)性：各元素間相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴、相互影響 （并不是各元素簡(jiǎn)單相加）如禁止捕殺野狼來(lái)保持生態(tài)平衡。
3．目的性（功能性）：每個(gè)系統(tǒng)都有特殊的功能，如洗衣機(jī)用于洗滌。
4．環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化。如：春捂秋凍。
以上特性構(gòu)成了系統(tǒng)的基本思想。
運(yùn)用系統(tǒng)的思想和定性、定量相結(jié)合的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，就是系統(tǒng)的基本分析方法。
第一節(jié) 什么是控制
一、控制的概念：
1、控制：人們根據(jù)自己的目的，通過一定的手段，使事物沿著某一確定的方向發(fā)展，就形成了控制。(這里所說的手段就是控制技術(shù))
2、控制實(shí)例：汽車駕駛、十字路口紅綠燈控制、冰箱內(nèi)溫度的控制、聲光控樓梯燈、自動(dòng)門控制等。
3、控制技術(shù)的應(yīng)用：
(1)生產(chǎn)過程中，對(duì)壓力、溫度、濕度和流量的控制；
(2)機(jī)器制造業(yè)，機(jī)器零件加工、處理和裝配中；
(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)大棚中溫度、濕度和光照的控制；
(4)現(xiàn)代化的生活用品，冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)都采用了先進(jìn)的控制技術(shù)。
第四章 控制及其設(shè)計(jì)
一、（1）信息流經(jīng)一個(gè)閉合環(huán)路，這類系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)中，將輸出信息反傳給比較環(huán)節(jié)以增強(qiáng)或減弱輸入信號(hào)的效應(yīng)，稱為反饋 。分為正反饋“+”和負(fù)反饋“—”
代表輸入信號(hào)與與反饋信號(hào)比較，稱為比較環(huán)節(jié)。
沒有反饋，不存在閉環(huán)，這類系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。
（2）控制系統(tǒng)由兩部分組成：被控對(duì)象和控制裝置（傳感器、控制器、執(zhí)行器等）
二、兩種控制方式的比較
開環(huán)：
閉環(huán):
閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比：有無(wú)反饋即信息流的傳遞方式是不同的。
不同系統(tǒng) 路 徑 特 點(diǎn)
開環(huán)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的輸出量?jī)H受輸入量控制，輸入端到輸出端之間的信號(hào)是單向傳遞 。(信息從輸入端傳到輸出端，僅一條路徑)
輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，（控制精度不高）
閉環(huán)控制系統(tǒng) 在系統(tǒng)的輸入端和輸出端之間，還有一條從輸出量返回到輸入端的反饋環(huán)節(jié)，它們形成了一條閉合回路，反饋環(huán)節(jié)使得輸出量的改變對(duì)控制的過程產(chǎn)生直接影響。(即有兩條路徑：一條自輸入端傳至輸出端；另一條是輸出端信息反傳到輸入端的比較環(huán)節(jié))
把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對(duì)控制過程產(chǎn)生影響較高控制精度和較強(qiáng)的抗干擾性能
第三節(jié) 控制系統(tǒng)框圖
一、1、系統(tǒng)框圖是系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的圖形描述，它能清楚地表述控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
2、信息流經(jīng)的路徑叫作通道。
前向通道：信息流自系統(tǒng)輸入，經(jīng)比較環(huán)節(jié)、執(zhí)行器到被控對(duì)象。
閉環(huán)控制
反饋通道：信息流采自被控環(huán)節(jié)的輸出流經(jīng)反饋環(huán)節(jié)，再反饋到系統(tǒng)的輸入端
兩條通道構(gòu)成閉合回路，即閉環(huán)，也稱回路。
二、控制系統(tǒng)是由多種環(huán)節(jié)構(gòu)成的。
三、控制系統(tǒng)框圖的繪制方法
1、開環(huán)系統(tǒng)
2、閉環(huán)系統(tǒng)
給定量=輸入量 被控量=輸出量
帶箭頭的直線表示信息在系統(tǒng)中的流動(dòng)、傳遞的方向。
+正反饋（信號(hào)加強(qiáng)），- 負(fù)反饋（信號(hào)減弱）
↑
第四節(jié) 控制系統(tǒng)的干擾
一、干擾就是控制系統(tǒng)的外部環(huán)境或條件對(duì)系統(tǒng)工作準(zhǔn)確性產(chǎn)生的影響，即除給定量外，引起被控量量值變化的各種因素，這種因素就叫干擾因素(越小越好)，這類影響稱作干擾作用。
例如：戰(zhàn)士在大風(fēng)大雨中進(jìn)行射擊練習(xí)，風(fēng)和雨都是子彈命中準(zhǔn)確度的干擾因素；雨天交通、病毒攻擊人體、陣風(fēng)干擾飛機(jī)和外界溫度對(duì)體溫的影響等。
在控制系統(tǒng)框圖中，干擾作用一般體現(xiàn)在被控對(duì)象上。
二、抗干擾性
如果一個(gè)控制系統(tǒng)弄夠很好地避開或抑制干擾，使干擾對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響很小，我們就說這個(gè)系統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)。
系統(tǒng)本身沒有自動(dòng)糾正能力，要進(jìn)行糾正，必須借助與人工，所以開環(huán)控制系統(tǒng)的控制精確度相對(duì)較低，抗干擾能力較低。閉環(huán)控制系統(tǒng)可以將控制的結(jié)果反饋回來(lái)與希望值比較，并根據(jù)它們的誤差調(diào)整控制作用的系統(tǒng)，所以閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精確度相對(duì)較高，抗干擾能力較高。

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