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《技術與設計2》會考知識要點
桐鄉第一中學 技術組 2010.5
班級： 高二（ ）班 姓名：
第一單元 結構與設計
一、常見結構的認識
1、結構的概念：a
結構是指事物的各個組成部分之間的 。結構決定著事物存在的性質。
（結構的五種受力形式：受拉、受壓、受剪切、受彎曲、受扭轉）
2、結構的分類：b
根據物體的結構形態，結構分為 、 、 三種基本類型。
實體結構是指結構體本身是實心的結構。其受力特點是：
如實心墻、大壩、實心橋墩等。
框架結構是指結構體由細長的構件組成的結構。其受力特點是：
如鐵架塔、腳手架，廠房的框架等。
殼體結構是指層狀的結構。其受力特點是：
如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、雞蛋、貝殼等。
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，稱為組合結構，如圣彼得大教堂。
二、穩固結構的探析
1、結構的穩定性：b
結構的穩定性是指結構在 的作用下維持其原有 的能力。
2、影響結構穩定性的主要因素：b
① ②結構與地面接觸所形成的支撐面積的大小③ 。
3、影響結構強度的主要因素：c
（結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力）
① 、② 、③構件之間的連接方式
結構構件的連接通常有兩類： 和 。
鉸連接：被連接的構件在連接外不能相對移動，但可相對轉動。如：門與門框的連接
剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動也不能相對轉動。如：榫接、膠接、焊接
4、結構與功能的關系：b
結構決定著事物的性質，也直接影響事物的功能。結構的改變可能導致功能的變化。例如：不同結構的自行車可以實現不同的功能。
三、結構的設計
1、結構設計應考慮的主要因素：a
符合使用者對設計對象的 和 要求， 因素，公眾和使用者的 ，使用者的 ，對設計對象的 控制要求和一定的 等。
2、簡單結構的設計：c
①設計項目——②設計要求——③設計分析——④設計方案——⑤呈現草圖
（如：設計相框、雨傘架、垃圾桶、鞋柜、衣架、筆桶等）
四、結構的欣賞：
1、結構的實用性：b
優秀的結構設計不僅表現在結構的實用功能上，也表現在形式上，特別是功能與形式的統一上。
2、經典結構設計的欣賞與評價：c
—— 與 兩個角度進行。
技術角度：使用功能、穩固耐用、造型設計的創意和表現力、材料合理性、工藝精湛程度等。
文化角度：文化寓意與傳達，美學原則，反映時代、民族、習俗方面特征，個性特征等。
第二單元 流程與設計
一、生活和生產中的流程
1、流程的含義：a
是一項活動或一系列連續有規律的事項或行為進行的程序。包含環節與時序。
2、流程對生活工作、生產的意義：b
對生活工作：提高工作和學習的效率，使我們生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障。（例：洗衣、煮飯與燒菜的流程安排、碘鹽和味精佐料的加放流程、青霉素注射流程等）
對生產：運用科學合理的流程可以有效地組織生產、提高生產效率、保證產品質量、
保證安全生產、保護環境等。
例：自動流水生產線的發明、農業莊稼的種植流程）
流程中工序的作業方式——串行和并行。
上一道工序完成之后才能進入下一道工序——串行。幾項工作同時進行——并行。
3、時序與環節：a
⑴各環節按照一定的時間順序先后出現、完成。這種時間順序關系，稱為 。 （例：買票→ 候車→檢票→上車。）
⑵活動或事件在其發展的過程中，依據某種特征或方式，可將該過程分解為若干個小過程，稱這些小過程為 。
4、常見的流程表達方式（流程圖）：a
流程圖有文字表達、 、 、 、動畫演示等。
5、流程圖的識讀和分析：c
識讀流程圖的要點： ⑴找流程的環節，明確每個環節的功能和作用； ⑵弄清流程中時序的體現與特征； ⑶流程是技術的核心概念之一。不同的流程，產生的效益往往不同，合理的流程可以提高質量、保證安全等。流程中時序有的是可以改變，有的是不能改變的。
二、流程的設計
1、流程設計應考慮的基本因素：c
總體上：流程設計應該要研究內在屬性和客觀的變化規律。
具體的：流程設計的基本因素主要有 、 、 、 、環境等。
材料：不同的材料有不同的加工處理方法。
工藝：不同產品的工藝要求各異，流程設計也不同。
設備：生產設備的水平往往決定了流程的自動化水平。
人員和資金：不同的技術水平和必要的資金影響生產的過程、質量和周期。
環境：關注生產過程對環境的污染以及環境對生產的反作用。
農業生產的流程設計還應考慮氣候、季節、自然災害、生態平衡等環境方面因素
2、流程設計的基本步驟：a——見下圖
流程設計，首先要明確目標和任務，明確流程所應遵循的內在變化規律。其次，要分析現有的材料、設備、資金、人員、工藝和環境。
注：流程設計的基本要素是環節和時序；對于有嚴格時間的時序，要標注時間。
3、簡單流程的設計：c
畫流程設計框圖的一般方法：⑴根據對事物的內在屬性和規律的分析，以及有關的考慮，將流程的全過程，按每個階段的功能、作用的不同，分解為若干小過程——環節，并用方框表示環節。⑵按照每個小過程應該經歷的時間順序，將各環節依次排開，并用箭頭線連接起來。P52
例：小鐵錘的錘頭加工流程圖：下料→劃線→鋸削→銼削→劃螺孔中心線→鉆孔→攻絲→倒角→淬火→電鍍。
小鐵錘的錘柄加工流程圖：下料→磨削圓頭→板牙套絲→電鍍。
三、流程的優化
1、流程的優化的意義及主要內容：b
流程優化可以提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節約能耗、減少環境污染、保證安全生產等。
流程優化涉及 、 、 、 等
工期優化：例——書本P55（制作臺燈的工期優化）
工藝優化：例——書本P55（法蘭加工工藝優化）
成本優化：例——書本P56（配送路線安排的成本優化）
質量優化：例——書本P58（洗衣流程的優化）
注：工期優化目的是為了縮短加工時間。主要手段是在不改變工藝的條件下，將某些環節的串行改為并行。
2、流程優化與設備、材料之間的關系：b
流程的優化需要一定的條件，它建立在 的基礎上，建立在對流程內在機理進一步研究的基礎上。
流程與材料、設備、工藝有著密切的聯系。例如：零件加工材料的改變、會導致設備和工藝改變，從而加工流程也要改變。
3、流程優化過程所應考慮的主要問題：c
對一個流程的優化，可以是整體的全面優化，也可以是對某一個指標進行優化。經常會有這樣的情況發生：某一個指標得到了優化，而使另外的指標下降了。比如，成本優化了，也可能使質量下降。因此，在進行流程優化時，要綜合平衡，以取得整體優化的成效。
第三單元 系統與設計
一、系統的結構
1、系統的含義：b
概念：系統是由相互聯系、相互作用、相互以來和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體。
構成系統必須具備的三個條件：
（1） ；
（2）要素（部分）之間互相聯系、互相作用，按照一定方式形成一個整體；
（3）整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。
例：自行車的結構
2、系統的分類：a
（1）自然系統和人造系統。 例：生態系統屬于自然系統；飛船、房舍等屬于人造系統。
（2）實體系統和抽象系統。 例：計算機硬件屬于實體系統；軟件屬于抽象系統。
3、系統的基本特性：b
系統的基本特性： 、 、 、 、
(1)整體性（全局、集合）：——側重于“部分影響整體”。是系統的最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。
系統是一個整體，它不是各個要素（部分）的簡單相加，系統的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態下所沒有的。
系統的整體功能大于組成系統的各部分的功能之和。
例：巴爾扎克的塑像、“木桶理論”、一招不慎全盤皆輸、棄卒保車、“阿波羅”登月飛船上的零件
(2)相關性（匹配、關聯）：——側重于“部分與部分之間的關聯”
構成系統的各元素之間是相互聯系、相互作用、相互依賴、相互影響的關系，是彼此相關的。
例：古代建筑的“梁柱結構”、合金鋼材料各種性能的相互影響、家庭裝修工程
(3)目的性（功能）：
任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能，這是區別不同系統的主要標志。
(4)動態性（更新）：
物質都是不斷變化，因此系統是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。
(5)環境適應性（自適應）：
系統都存在于一定的環境之中，并不斷的與外界環境進行物質的能量的和信息的交換，系統必須適應外部環境的變化。
例：“春捂秋凍”、電冰箱不能緊貼墻放置
二、系統的分析
1、系統分析及其一般步驟：c
（1）什么是系統分析？
系統分析一般是從系統的整體功能出發，全面地思考與解決問題。
系統分析的目標：發揮系統的功能，實現系統的目標。
系統分析采用的方法：運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗。
系統分析產生的結果：擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原系統提出改進方案。
例：王選漢字激光照排系統
（2）系統分析的一般步驟？
2、系統分析的主要原則：a（和系統的基本特性相區分）
（1）
系統分析首先要著眼于子系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。
例：田忌賽馬、丁謂修復皇宮、街道各部門施工
（2） （側重于定量分析）
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具用說服力。
例：種稻“三三進九不如二五一十”
（3）
系統分析時還要注重綜合性原則，要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
例：孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水壩
3、分析影響系統的優化的因素：c
系統優化——在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
對系統起限制作用的，并且是不可人為調節的，稱為 例：生長特性、氣候
是指對系統的目標產生顯著影響，并且可以人為調節的因素，稱為
例：農作物種植系統的優化——農業間作套種、利潤問題P81
三、系統的設計
——系統設計是在系統分析的基礎上，設計出滿足預定目標的系統的過程。它包含對某個系統進行技術設計，同時需要運用系統的思想和方法對其設計過程進行分析、設計。
（一）簡單系統的設計的方法：c
①系統設計應考慮的主要問題
1、
要從整體出發，以系統整體功能的最優為目的。
2、
運用系統的思想綜合考慮各部分之間的關聯、沖突問題，注重各部分的橫向、縱向聯系。
3、
先從整體考慮優化，統籌兼顧，再在此基礎上完善各部分的設計。
②系統設計的步驟
根據系統設計的目標，(Ⅰ) ，(Ⅱ)確定各個子系統的目標、功能及其相互關系，(Ⅲ) ，(Ⅳ)對系統進行總體技術設計和評價。
（二）系統的設計：c
舉例：手電筒照明供電部分的設計。P87
第四單元 控制與設計
一、控制的手段與應用
1、控制的含義：b
人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發展，這就是控制。
2、控制的手段和方法：a
控制系統按人工干預來分： （例：普通門鈴） （例：學校打鈴系統）
按執行部件來可分為分： 、 、 、
注意：區分機械控制和電子控制
3、控制的應用：b
（1）生活：控制應用到生活中，提高了人們的生活質量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環境，使之滿足人們的需要。
（2）生產：生產中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進行控制，控制在生產中得到了極為廣泛的應用。
（3）軍事國防：控制在軍事、國防等領域也有著廣泛的應用。
二、控制系統的工作過程與方式
1、簡單開環控制系統的基本組成和工作過程：c
開環控制系統概念：控制系統的 不對系統的控制產生任何影響的控制系統。
例：紅綠燈定時控制系統、防盜報警控制系統、火災自動報警系統、公園的音樂噴泉自動控制系統
紅外線自動門控制系統、普通電風扇風速控制系統、可調光臺燈控制系統等。
特征：系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。
開環控制系統方框圖：
例如：游泳池定時注水系統
輸入量：控制系統的給定量。
控制器：對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件。
執行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件
控制量：執行器的輸出信號。
被控對象：控制系統中所要控制的裝置或生產過程。
輸出量：控制系統所要控制的量。
2、閉環控制系統的基本組成：b
概念：系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統。
例：供水水箱的水位自動控制系統、加熱爐的溫度自動控制系統、花房溫度控制系統、投籃、
家用電飯鍋保溫控制系統、家用電冰箱溫度控制系統等。
基本組成：與開環控制系統相比，閉環控制系統多了檢測裝置、比較器。
3、閉環控制系統的方框圖： c★★★
例如：游泳池水位自動控制系統
4、控制器和執行器的作用：c
比較器：將給定量與檢測的被控量進行比較，求出偏差值
控制器：對輸入信號（偏差值）進行運算處理，并發出控制命令。
執行器：根據控制器的指令對被控對象直接控制，使被控量穩定。
三、閉環控制系統的干擾與反饋
1、反饋的含義：b
控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置，返回到輸入并與輸入量進行比較的過程，稱為 。
2、簡單控制系統運行的主要干擾因素：c
在控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為 。
有的干擾因素是環境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風等；
有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。
在控制系統中干擾因素可能有一個，也可能有多個。干擾因素可能作用于控制系統的各個環節上，最終影響被控量。
例如：電冰箱溫度控制系統主要干擾因素有：電冰箱門的開啟、外部環境溫度升高、熱菜放入電冰箱等
3、閉環控制系統中反饋環節的作用：b
通過將輸出量通過適當的檢測裝置，返回到輸入并與輸入量進行比較，從而減少輸出量的偏差，穩定被控量。
4、閉環控制系統的工作過程：b
（1）閉環控制系統的核心是 。
（2）工作過程：
由于干擾因素的存在，系統的被控量偏離給定值時；閉環控制系統中的反饋環節能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較；控制器根據比較得到的偏差信號進行調節，從而是系統的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。
例：供水水箱的水位自動控制系統、加熱爐的溫度自動控制系統P112
5、功能模擬方法和黑箱方法：a
以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，被稱為 。
例：機器人模擬歌手拉吉他、機器人模擬廚師做菜、計算機模擬人腦下棋等
黑箱方法
把將要研究的系統作為黑箱，通過對系統輸入與輸出關系的研究，進而推斷出系統內部結構及其功能的方法，稱為 。
例：通過敲擊西瓜判斷生熟、醫生通過聽筒判斷患者心臟是否有病變等。
6、開環控制系統與閉環控制系統的比較：
開環控制系統一般結構簡單，適用于控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩定的場合。
閉環控制系統設計比較麻煩，結構相對復雜，構成控制系統的成本較高。閉環控制系統是自動控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。
四、控制系統的設計 P118 c
1、控制系統設計的一般思路：
系統要達到的目標？控制的對象？被控對象的特性？被控量和控制量？外界的主要干擾因素？怎樣的方案既達到目的、又經濟、易于實現？設備和元件？
2、開環控制系統的設計(書本P119案例分析：電吹風控制系統的設計)
開環控制系統的設計相對比較簡單，在明確設計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統的方案。
3、閉環控制系統的設計(書本P120案例分析：抽水馬桶水箱的自動控制系統的設計)
基本要求：
第一、一個閉環控制系統要正常工作，首先必須是穩定的。
第二、控制系統的控制精度必須符合要求，即系統的輸出量與給定值之差應控制
在允許的范圍之內。
第三、閉環控制系統應有較好的抗干擾性能。
在進行閉環控制系統的設計時，幾項控制要求之間往往會產生矛盾，需要結合具體問題全面解決或有所側重地解決。
明確問題,
設立目標
收集資料,
制定方案
分析計算,
評價比較
檢驗核實,
作出決策
定時器
定時器
進水閥門
游泳池
設定注水時間
游泳池的水位
水流量
控制器
＋
－
比較器
游泳池水位
控制器
進水閥門
游泳池
設定水位
水流量
檢測裝置
＋
－

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