資源簡介

《通用技術》知識點
技術與設計1
第一單元 技術及其性質
一、技術的價值
1、技術對人類的價值：技術是人類為滿足自身的需求和愿望對大自然進行的改造。它具有保護人、解放人和發展人的作用
[保護人]（例：原始人隨身拾磨制好的石器，現代人對瘧疾、天花、肺結核等疾病不再恐慌）
[解放人]（例：體力解放：自行車、內燃動力、電力，手機——信息傳遞）
[發展人]（例：愛迪生、袁隆平）
2、技術對生活、生產、文化等方面的影響：技術促進社會的發展。技術豐富社會文化內容。技術改變社會生活方式。是推動社會發展和文明進步的主要動力之一。具體為：
⑴ 技術是社會財富積累的一種形式，對社會生產具有直接的經濟意義。
⑵ 隨著技術的發展，勞動力結構也發了較大的變化，第一第二產業從業者數量減少，第三產業從業者數量大幅度增加。如因為農業技術的發展與勞作方式的變革使農業從業人口減少。
⑶ 技術不僅為生產提供了先進的手段和工具，提高了生產效率和經濟效益，而且豐富了人們的社會生活，使人們衣、食、住、行、交往、娛樂、教育等方面都發生了改變。
⑷ 技術進步不僅帶動社會生產的發展和社會活動的變化，而且滲透到軍事、政治、文化各領域。
3、技術對自然的價值：
（1）依靠技術，人類得以利用自然和改造，并與自然保持和諧共處的友好關系。（例：都江堰）
（2）人類利用技術開發、改造自然時，應把握合理的尺度，要注意對自然的保護，不能忽視技術或產品對環境可能造成的負面影響。
（3）技術的發展給自然環境帶來了問題，但也給解決這些問題提供了可能（例：物料的再循環工藝）
二、技術的性質
1．技術的發展與發明和革新關系：
技術的基本特性：目的性、創新性、綜合性、兩面性、專利性。
創新是技術發展的核心。每一項技術的問世都是創新的結果。
技術的發展需要創新，技術創新表現為技術革新和技術發明。技術創新是一個艱難而曲折的歷程。（例：瓦特蒸汽機與第一次技術革命。顯示器的革新和電視機的創新，陰極射線管(CRT)）
2．技術的兩面性：
任何事物客觀上都有兩面性，技術也不例外。它既可以給人們帶來福音，也可能給人們帶來危害。（例：電池可以帶來光明和動力，也可以帶來嚴重的環境污染。網絡技術 方便人們交流溝通，但也有人利用網絡犯罪。B超技術 可以用于醫療，但也有人進行胎兒鑒別）
3．技術與科學的區別與聯系：
科學是對各種事實和現象進行觀察、分類、歸納、演繹、分析、推理、計算和實驗，從而發現規律，并予以驗證和公式化的知識體系
技術則是人類為了滿足自身的需要和愿望對大自然進行的改造
科學側重認識自然，力求有所發現 技術側重利用和合理地改造自然，力求有所發明
科學回答“是什么”“為什么”的問題 技術則更多地回答“怎么辦”的問題
科學通過實驗驗證假設，形成結論 技術則通過試驗，驗證方案的可行性與合理性，并實現優化
科學促進了技術的發展,技術推動了科學的進步。
4．知識產權在技術領域的重要作用：知識產權是人們基于自己的智力活動創造的成果和經營活動的標記、信譽而依法享有的權利。狹義的知識產權包括著作權、專利權、商標權三部分。
專利在產權保護制度下對技術活動的重要性知識產權制度允許專利所有權人對專利技術具有一定的性，使其專利技術和產品在一定時間內獨占市場，從而得到豐厚的回報，保持發明創造的積極性，使技術創新活動趨向良性循環
專利的特性:獨占性、時間性、地域性
專利申請步驟：提交申請階段→受理階段→初審階段→公布階段→實審階段→授權階段
三、技術的未來
技術的發展趨勢，對技術的情感和理性態度：
對“技術的未來”的追思和憧憬，既不需要技術迷惘中的曠世悲愴，也不需要技術崇拜中盲目樂觀。理性地看待技術，應以負責、更有遠見、更有具道德的方式使用技術。技術的未來既充滿希望，也隱含威脅，理性地看待技術的未來，才不至于迷失在技術的世界里。
四、技術與設計的關系
1．設計的內涵：
設計是基于一定設想的、有目的的規劃及創造活動。（例：書寫工具的發展、電動剃須刀的發展。）
2．技術與設計的關系：
①設計是技術成果轉化的橋梁和紐帶。（例：白色污染和可降解餐具）
②設計促進技術的革新。（例：移動通信系統的發展歷程）
3、技術設計和藝術設計的區別：
技術設計側重于功能、結構、材料、程序、工藝等,圍繞技術的目的而展開,如電飯煲、臺燈的設計
藝術設計側重于欣賞、審美，更強調感覺的需要，如雕像的設計、裝飾鐘的設計。
五、設計中的人機關系
1．人機關系的含義：當我們使用物品時，物品就與人產生了一種相互關系。這種相互的關系就稱為人機關系。當人們身處某一環境的時候，這時的人機關系就體現為人與環境的相互關系。
“機”是指計算機、機器、工具、儀器、儀表、設備、設施、家具、交通車輛以及勞動保護用具等等。在人機關系中，往往存在復雜的多方面關系。不一定要有接觸。（例：開門、乘電梯）
2．人機關系在設計中要實現的目標：
①高效 例:“科學管理之父”泰勒“鐵鍬作業試驗”
②健康　例：高跟靴、設計不合理的椅子
③舒適　例：培土小工具手把處理
④安全　如：安全帽、安全帶、課桌角等
3．在設計中如何合理運用人機關系：如何實現合理的人機關系，首先應明確設計涉及哪些人機關系，其次要考慮這些人機關系涉及哪些因素和技術指標，此外還要注意處理以下方面的關系：
① 考慮到普通人群和特殊人群（例：要考慮到殘疾人的需求、考慮不同人種的身體差異）
② 考慮靜態的人與動態的人的關系
③ 滿足人的心理需求和生理需求
例：辦公空間一般應以冷色調為主，空間處理要簡潔明快，以求產生嚴謹、高效的工作氛圍。
④信息的交互（例：電話機的無液晶屏顯示、有液晶屏顯示、可以視屏通話。案例：汽車的顏色）
六、技術試驗及其方法
1．技術試驗的重要性：我們通常將技術活動中為了某種目的所進行的嘗試、檢驗、優化等探索性實踐活動稱為技術實驗。（例：技術試驗衛星）
重要性：技術試驗是技術活動中的一項重要內容；技術試驗不僅是對技術成功與否的驗證，更是發現問題、探究規律、優化技術的關鍵；技術試驗是技術研究不可缺少的基本方法和手段，對技術應用的實現起到了有力的保障作用；技術試驗可以使設計得以改進和完善，將設計的風險和失誤降到最低。（例：阿什塔比拉河橋的垮塌、青霉素皮試試驗）
2、技術試驗的分類：
①按專業分，如按物理專業分為力學試驗、電學試驗、光學試驗等等。
②按行業來分，可分為工業試驗、農業試驗、醫藥試驗和武器試驗等等。
③從試驗的目的來分,可分為功能、性能試驗，優化、老化試驗,環境適應性試驗破壞性試驗等等。
④從測試對象來分，可分為材料試驗、結構試驗、元件試驗、整機試驗等等。
⑤按試驗階段分，可分為小試、中試、應用（用戶）試驗等等。
3．技術試驗的常用方法：
①優選試驗法：例：不同品種水稻的對比試驗等。
②模擬試驗法:例:汽車碰撞試驗,大壩水利試驗等
③虛擬試驗法：例：計算機虛擬火星探測器模擬登陸動畫等。
④強化試驗法：例：磚塊等施工材料的抗壓試驗、耐火試驗
⑤移植試驗法：如：橘子從長江以南移植到長江以北的種植試驗。許多生物領域的試驗。
4．簡單的技術試驗：
技術試驗的實施與報告的寫作
技術試驗的實施步驟：制定試驗計劃、抽取樣本、進行試驗、分析數據、得出結論
技術試驗試驗報告：試驗項目、試驗目的、試驗準備、試驗步驟、試驗記錄、試驗總結
技術試驗在設計中的作用
通過試驗可以發現問題、深化認識、推動技術設計的發展。特別是在設計的后期，對設計進行綜合性的整體試驗，可以為設計的評價提供準確、客觀的數據。
第二單元 設計過程、原則及評價
一、設計的基本方法和基礎科知識
（一）設計的一般過程
1．設計的一般過程：
發現與明確問題，制定設計方案，制作模型或原型，測試、評估及優化，產品的使用和維護
2．方案構思的主要環節：收集信息、設計分析、方案構思、方案呈現、方案篩選。
3．設計過程的設計要求和設計方案：
發現和明確問題：設計是技術發展的關鍵，從本質上說，設計是一個問題求解的過程。
（二）設計的一般原則
1．設計的一般原則：
①創新原則 ②實用原則 ③經濟原則 ④美觀原則
⑤道德原則 ⑥技術規范原則 ⑦可持續發展原則
2．設計一般原則的相互關系：各種原則并不是各自獨立的，它們之間往往相互聯系、相互制約、相互促進、相互影響、相互滲透。具有一定的開放性。
（三）設計表現圖
1．技術語言的種類及其應用：技術語言是一種在技術活動中進行信息交流的特有的語言形式。（常見的有：圖樣、圖表、模型等）
按照專業類型來分：計算機程序語言、工程圖學語言等；
依照人的感覺類型的不同來分：視覺語言、聽覺語言和觸覺語言等；
依據人的視覺形式的不同來分：有圖形符號語言、文字符號語言等
[技術語言的特征]：言簡意賅、通俗直觀、
[口頭語言]：較多適用于面對面的、規范要求并不過于嚴格的場合，其特點是簡潔、方便。
[技術圖樣]：采用某種規范形式將設計用圖樣的形式表達出來。特點：易于把握技術特征，最具技術特征。呈現較復雜產品的設計方案及對設計進行詳細說明陳述時，比較合適。（克服了語言障礙，直接明了地進行表達與交流。）
[模型]：具有感性、直觀的特點，特點：容易吸引觀眾或讀者的注意
[圖表]：交流方式相對比較正式，具有一定技術要求的交流，其特點：較為規范，可以反復查閱、核對。是表達設計思想的一種十分有效的手段。圖表包括：表格、草圖、效果 圖等。
[計算機演示、網頁]：使各組成部分具體情況、結構和運作方式一目了然，比較生動、形象等
[網絡語言]：幫助人們實現了遠程的設計交流的需要。
2．簡單的草圖：草圖（方案草圖或設計速寫）：它能迅速捕捉和記錄設計者轉瞬即逝的創作靈感，表達設計創意,是把設計構思轉化為現實圖形的有效手段之一。可分為構思草圖和設計草圖。
3．簡單的效果圖：在識圖時要注意從整體上把握產品的形態、功能和特征，要注意從中了解產品外觀上的實際比例關系和色彩搭配及材質感，了解產品內部結構和色彩裝飾效果。
4．基本幾何體的正等軸測圖的畫法：軸間角：120°，軸向變形系數：1
切割法要領：1.先畫軸線，2.再畫出整體的軸測圖，3.然后再切割，4.可見輪廓線加粗
（四）常見的技術圖樣
1．一般技術圖樣所采用的投影方法：正投影法就是假設投影光線與投影平面垂直，在投影平面上求取物體的投影的方法。為了確定物體的結構形狀，需要采用多面正投影
2．簡單形體的三視圖：
三視圖：物體的正面投影，即物體由前向后投影所得的圖形，通常反映物體的主要形狀特征，稱為主視圖；物體的水平投影，即物體由上向下投影所得的圖形，稱為俯視圖；物體的側面投影，即物體由左向右投影所得的圖形，稱為左視圖。
三視圖投影規律：主視圖反映物體的長和高，俯視圖反映物體的長和寬，左視圖反映物體的高和寬。長對正，高平齊，寬相等。
3． 一般的機械加工圖：
尺寸三要素：①尺寸界線 ②尺寸線 ③尺寸數字
以三視圖的形式來表達機械加工方法的一種技術圖樣，是完成產品機械加工的主要依據。它通常由三視圖及其尺寸標注，必要的其他視圖、標題欄和文字說明幾部分組成。標題欄通常包括：設計的名稱、材料、圖的比例、設計者、設計單位、設計日期、審核等。（A4圖紙：210×297）
讀圖：首先要了解它的組成部分，其次要了解各個部分給我們提供了什么樣的信息
二、發現與明確問題
（一）發現問題
1．發現問題的重要性：從技術角度看,人類進步與發展的過程就是不斷地發現問題,不斷地進行設計,從而解決問題的過程。問題是如何產生的？
第一種：人類生存活動中必然會遇到的問題。來源于生活
第二種：由別人給出問題，設計者必須針對問題尋求解決方案。來源于需要
第三種：基于一定的目的由設計者自己主動發現，并試圖解決。來源于你的主動積極發現
發現問題的重要性：第一、第二種問題的提出往往比較明確，主要是針對一般的和已有的問題提出的，而第三種問題卻是全新的，它需要我們積極主動的思考，需要我們細致入微的工作，需要我們獨具慧眼的發現。這類問題的發展，一方面可以挑戰和拓展我們的能力，另一方面也有可能更好地滿足人們的需要,推進技術的發展和創新。
2．發現問題的一般方法：
A.觀察日常生活（包括有意識觀察和無意注意）
B.收集和分析信息（文獻法，問卷調查法，詢問法）
C.技術研究與技術試驗
3．設計產品相關信息的收集與處理：
我們通過對信息的收集、檢索和分析，往往可以發現有些有價值的問題；通過問卷調查、詢問訪談等方式進行信息的收集，也會有驚人的發現。我們把對已有文獻信息進行收集、分析的方法稱為文獻法；把問卷的方式進行實際調查，獲取信息、發現問題的方法稱為問卷調查法；把以詢問的方式收集和獲取信息、發現問題的方法稱為詢問法。其中，詢問法包括直接詢問法、間接詢問法、集體詢問法、家庭走訪詢問法、個別詢問法。
4．技術研究與技術試驗的重要性：
技術研究、技術試驗是重要的技術活動，也是發現問題的途徑與方法。通過技術研究、 技術試驗，我們有可能從對已有技術問題的研究中發現與之相聯系的問題，從已有的研究結論中發現新的問題，也有可能在技術研究、技術試驗的過程中獲得靈感、體悟，進而發現新的問題。
（二）明確問題
1．明確問題的重要性：
問題表述本身是否明確、問題產生的原因是否明確、提出問題的目的是否明確，等
2．判斷問題價值的方法：判斷一個問題是否有價值，必須從以下問題著手：
① 所提出的問題是否遵循了基本的科學原理。
② 迄今為止,能否確認該問題尚未得到充分解決。
③ 在調查的范圍內，該問題是否有普遍意義，在更廣的范圍內，該問題是否有意義？
④ 在多個問題同時發生時，該問題是否是主要問題？
⑤ 現有的技術條件能否解決這個問題？技術發展以后呢？
⑥ 解決該問題所需要的投入是多少？投入與產出的比是否理想？
3．設計要求、標準和限制：
4．制定一般的設計計劃表：制定周密的設計計劃對確保設計有目的、有計劃地進行也有著重要的意義。
三、制定設計方案
方案的構思方法
1．產品設計分析的三個要素：物、人、環境
設計需要考慮的主要因素： 功能、結構穩定、安全可靠、成本適當、易于制作等
2．設計方案的常用構思方法：
方案的構思是指人們在一定的調查研究和設計分析的基礎上，通過思考將客觀存在的各要素按照一定的規律架構起來，形成一個完成的抽象物，并采用圖、模型、語言、文字等方式呈現思維過程。
①草圖法、②模仿法（例：仿生技術）、③聯想法、④奇特性構思法。
3．設計方案的制定：
4．對產品設計分析，根據設計要求選擇合適的材料和標準件：
標準件：采購方便；直接使用，簡化制作過程；相對便宜，從而降低產品成本；實現通用通換，易維護
5．對設計方案進行比較和權衡：
對方案進行評判和比較，要從設計的目的出發，針對一些相互制約的問題進行權衡和決策，選出較為滿意的方案或集中各方案的優點進行改進。考慮的方面：實用、美觀、創新、穩定性、安全性、環保性、加工難易程度、經濟成本，等
四、模型或原型的制作
（一）模型
1．模型及其功能：
模型是根據實物、設計圖樣或構思，按比例、生態或其他特征制成的與實物相似的一種物體。
模型在設計的過程中，具有以下兩個功能：
①使設計對象具體化。
②幫助分析設計的可能性（設計復雜的產品，例：大東方號）
2．模型制作在產品設計的不同階段的作用：
草模：產品造型設計的初期階段，可以采用立體模型將設計構思簡單地表示出來，供設計人員深入探討時使用。
概念模型：用于設計構思初步完成之后，在草模的基礎上，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排，以及產品與人、環境的關系等，從整體上表現產品造型的整體概念。
結構模型：用于研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的機構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗等。
功能模型：主要用于研究產品的各種性能以及人機關系，同時也用于分析檢查設計對象各部分組件尺寸與機體的相互配合關系，并在一定條件下用于試驗。
展示模型：展示模型是在 結構模型和功能模型的基礎上，采用真實材料，按照準確的尺寸，做成的與實際產品幾乎一致的模型（樣品）。
（二）工藝
1．工藝的含義和常用工藝的種類：
工藝是利用工具和設備對原材料、半成品進行技術處理，使之成為產品的方法。
工藝的種類：有加工工藝、裝配工藝、檢測工藝、 鑄造工藝、表面處理工藝等。
工藝的作用：保證產品質量，提高生產效率；影響產品的功能、強度、外觀
2．金工常用的工具和設備：
金工工藝： 包括劃線、鋸割、銼削、鉆孔、連接和表面處理，等等。
[劃線]：就是在待加工的材料上用相應的工具劃出加工部件的輪廓線或基準點或基準線。
一般步驟為：①劃出基準②劃尺寸線③劃輪廓線④沖眼。工具一般有：劃針、鋼直尺、角尺、劃規和樣沖。
[鉆孔]：常用的鉆頭是麻花鉆。鉆孔的操作步驟：①劃線定位 ②裝夾工件③裝夾鉆頭④鉆孔。安全操作警示：二要（操作時要集中注意力；要戴防護眼睛；）二不（不準帶手套操作；不能用手直接扶持小工件、薄工件，以免造成傷害事故。）
[連接]：通過固定連接和半固定連接的方法可以實現金屬件之間的連接。
[表面處理]：為防止金屬制品表面生銹腐蝕，提高產品的美觀程度，通常需要對金屬表面進行處理，覺的金屬表面處理方法有：表面刷光、噴涂油漆、鍍層等。
[表面刷光工序]：準備（清除毛刺和鐵屑）→粗處理（用細銼銼平金屬表面）→細處理（用精細級金剛砂紙打磨）
[噴涂油漆]：一般先檢驗所選用的油漆對金屬表面的適用性，然后涂防銹漆，再油漆噴涂。
鍍層：可以在金屬表面涂上一層塑料，也可以采用電鍍的方面
3．金屬材料的鋸割、銼削2種加工方法：
[鋸割]：操作要領：1.站位和握鋸姿勢要正確，2.推鋸加壓，回拉不加壓，3.鋸程要長，4.推拉要有節奏
[銼削]：操作要領：1.銼削時要注意身體和手臂動作的協調，2.在推銼過程中，左手的施壓要由大變小，右手的施壓要由小變大，使銼刀平衡而不上下擺動。
（三）制作模型
1．加工工藝的選擇：
2．簡單產品的模型或原型的制作：
模型制作的一般步驟：
①選擇合適的材料 ②準備適當的工具和加工設備。 ③按設計圖樣劃線 ④對材料進行加工
⑤裝配 ⑥進行表面處理 ⑦對產品進行評價 ⑧對設計方案進行修改，做成展示模型。
在模型或原型制作完成之后，根據審美的需要，一般要對產品的外觀加以一定的潤色，以使產品更美觀，更符合人們的心理需求。
五、產品的使用說明
1、產品使用書或用戶手冊的作用、結構
（1）產品使用說明書的作用：產品使用書或用戶手冊是設計者與用戶交流的渠道。
（2）產品使用說明書或用戶手冊一般就包括如下的內容：
①產品特點介紹。
②主要規格、性能、技術指標。
③產品整體結構以及各組成部分的名稱和作用（附圖）。
④安裝指導（附圖）。
⑤使用操作方法、功能設置說明。
⑥案例注意事項和特殊要求。
⑦常見故障的處理及維護保養。
⑧附件/配件清單。
⑨其他有關的技術圖表資料。
2、產品的維護方法和服務途徑
（1）產品的生產者通常會提供下面一些維護服務：
①一定時期仙的產品或零部件的免費保修和包換。
②一定地域內產品的免費或低價上門送貨。
③通過生產者（廠家）電話咨詢指導維護。
④定期或在產品發生故障時的上門檢查和維修服務。
（2）提供的服務通常通過銷售商的聯系，維修站點代理，專人上門維修或定期檢修，廠、商家的售后跟蹤調查等來實現。
第三單元 設計的交流及評價
一、設計的交流
1、設計的交流
通過交流，找到設計中的不足，使設計得以改進；通過交流，發現設計中存在的隱患，并盡早消除；通過交流，在多種方案中選出最佳的設計方案。
2、技術語言的種類及其應用
（1）設計的技術語言包括口頭語言、文本語言、技術符號、技術圖紙、圖樣、圖表、模型、網頁和計算機演示等。
（2）技術語言的內容包括設計項目名稱、設計的目的、解決的關鍵技術問題、依據的標準規范、達到的功能和主要技術指標，以及零件圖、裝配圖、裝備調試工藝等。
（3）效果圖是用來呈現效果的圖紙或照片。滿足審美要求，具有準確性和真實性，不帶任何主觀隨意性。
（4）機械加工圖：①草圖、②三視圖
二、設計的評價
1、設計過程的評價，質量管理意識
（1）設計過程的一般階段及評價要求
序號 ① ② ③
設計過程的階段 方案構思 結構方式 總體設計
階段評價的特點、要求 評價項目應包含技術、經濟、安全可靠等方面，并考慮成本。 可能出現多種結構方案，由于同一原理方案可以用不同的結構設計來實現，或者可能存在不止一種原理方案。 設計方案的總評價
說 明 將不太重要的性能參量先忽略，集中考慮重要的和基本的要求，評價標準可以較粗。 可能要進行幾次方案評價和比較。例如：在形成粗結構以后要評價，在結構細化之后還要再評價。 評價目標數目增加許多，評價的要求也更高。可以進行細化的評價。
（2）設計的多方面、多角度評價:技術性評價、使用性評價、社會性評價、創造性評價。
對最終產品評價的依據：一是參照設計的一般原則，二是事先制定的設計要求進行評價。在實際評價中，這兩個方面也可以結合起來。
2、簡單的技術試驗,技術試驗的評價、試驗報告
（1）技術試驗：從技術的角度對材料、元器件及整機（產品）進行測試和檢驗。
（2）技術試驗的作用：技術試驗所得到的性能、數據、曲線、圖表等信息材料，是開展技術設計及進行設計優化的重要依據；技術試驗是進行技術革新、技術發明、科學探究的重要途徑，它更是揭露問題的關鍵；技術試驗可將技術設計的失誤降到最低程度，財同時使技術設計得以改進、完善和優化。
（3）技術試驗的方法有實物試驗、對比試驗、模擬（模型）試驗、計算機仿真試驗等等。
（4）技術試驗的種類：
①按專業分，如按物理專業分為力學試驗、電學試驗、光學試驗等等。
②按行業來分，可分為工業試驗、農業試驗、醫藥試驗和武器試驗等等。
③從試驗的目的來分，可分為功能、性能試驗，優化、老化試驗,環境適應性試驗破壞性試驗等等
④從測試對象來分，可分為材料試驗、結構試驗、元件試驗、整機試驗等等。
⑤按試驗階段分，可分為小試、中試、應用（用戶）試驗等等。
3、評價報告要求：能根據設計要求對設計過程和最終產品進行多方面的評價；能用評價表和坐標圖對產品進行評價。
技術與設計2
一、結構與設計
1、結構：
（1）結構的含義
①從力學角度講：結構是指可承受一定應力的物體形態，結構可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
②從理解上講，結構普遍存在于自然界和人類創造的物體中，不能用某一具體的物體來描述。
③從廣義的上講:結構是指各個組成部分之間的搭配和排列。結構決定物體的性質和形態。
（2）兩個概念
①構件(member)：工程中把組成結構的部件和零件稱為構件。
②變形(deformation)：工程中把結構的形狀和大小的改變稱為變形，又叫形變。
（3）五種不同的力：①拉力、②壓力、③扭曲力、④彎曲力、⑤剪切力。
（4）結構的分類及其特點：
①實體結構：利用自身來承受自身的荷載，主要承受壓力。
②框架結構：通過條狀物的連接來承受荷載，既可承受壓力又能夠承受拉力。
③殼形結構：通過殼形來傳遞力和承受荷載，特別是當殼頂受到壓力時，它能將力均勻擴散。
2、結構的穩定性：結構在載荷的作用下維持其原有的平衡形式的能力。
決定結構穩定性的因素：結構的穩定性與幾何形狀、支撐面積的大小和重心位置密切相關。
一個結構要穩定，它的幾何形狀科學、支撐面積大和重心位置低。
3、結構的強度：構件和材料具有的抵抗破壞的能力。結構的強度是通過構件和材料來體現的。
構件的強度與構件的橫截面積、材料和材料的形狀有關。
（1）應力
①內力：構件在外力的作用下會變形，同時構件內部各質點之間的相互作用力發生改變，這種作用力的改變稱為內力。內力是構件由于要抵抗外力的破壞而產生的力。
強度越大，構件能承載的外力就越大，構件能產生的內力就越大。
③應力：構件單位面積所受的內力稱為構件的應力。用符號σ表示。
a.計算公式：，其中N表示內力，A表示橫截面積。
b.單位：帕（Pa）。
c.應力與壓強：應力是屬于壓強。指單位面積上受到的力的大小；應力具體指構件橫截面上受到內力產生的作用效果。
d.常見的應力：正應力或反應力,與截面垂直的應力; 剪應力或切應力,與截面相切的應力。
e.理解：在內力不變的情況下，構件的截面越大，應力就越小。構件就越不容易被破壞，強度就越大。
④應力應用例子：a、建筑物的支柱是怎樣承受壓力的？
越往底部，支柱承受的壓力越大，利用增大橫截面積的方法減小應力，以保證支柱不被破壞。
b、紐絞的繩子為什么不容易拉斷？
在繩子產生的內力（稱為“張力”）一定時，增加橫截面積，減小應力。
（2）結構的強度與哪些因素有關：材料、材料本身的形狀、結構的連接。
①結構的強度與材料有關：混凝土加入鋼筋以后既能承受壓力，又耐拉力。
②結構的強度與材料本身的形狀有關：“工”型結構、薄板通過折疊改變結構來加固。
剛度：指構件抵抗變形的能力。
相同的力的作用下，剛度大的構件變形小，剛度小的構件變形大。
③結構的強度與結構的連接有關：
結構的連接：通過一定的連接物將構件組成整體結構。
構件連接處的強度是影響整個結構強度和穩定性的重要因素，而構件連接處的強度取決于它的連接方式、連接技術和連接處的牢固程度等。
a.常見的連接方式：榫接、螺栓連接、膠接、繩系、焊接、鉚接等。
b.構件的結點：鉸結點（不能相對滑動但能轉動）、剛結點（既不能相對移動也不能轉動）
（3）結構的強度和穩定性試驗
①技術試驗有多種作用：
a對不同材料進行強度試驗，目的在于選擇符合設計要求的材料
b對結構進行加載模擬試驗，目的在于檢測或改進結構的強度。
②技術試驗有多種方式：撞擊試驗、承載試驗和模擬試驗等。
4、結構設計
結構設計是屬于設計中的一種類型，它必須遵循一般的設計方法和過程。
結構設計必須考慮它的受力情況、穩定性、強度、連接方式和材料的選用等。并能對結構設計進行基本的描述（圖紙等）。還要從功能、實用、安全、經濟、美觀和人性化等角度綜合考慮，以保證結構設計的目的和要求。
結構設計：
（1）明確設計目的及要求：①設計目的及要求②材料與連接方式
（2）形成初步設計方案
①收集和整理信息
②發現問題
③結構類型的選擇
橋梁的結構有：拱架橋、梁架橋、鋼索斜拉橋、懸梁橋、懸索橋、弓形拱橋等六種。
④繪制草圖
（3）模型制作
（4）檢測、優化和改進設計：①試驗檢測 ②優化和改進設計
（5）評價
5、典型結構的欣賞
（1）建筑與文化
①故宮：漢族文化的經典之作，世界上最大的木結構建筑。體現皇帝的至高無上：
a所有工程建筑都要滿足皇帝的生活享受，因此采用木結構（取材容易，運輸便捷，加工簡單，建造速度快）。
b建筑色彩以朱墻黃頂為主，以周邊環繞的眾多灰墻黛瓦的民宅，形成強烈的對比，充分表現了皇帝的威嚴。
②圣彼得大教堂：意大利文藝復興建筑盛期的代表作品，世界上最大的天主教堂。體現追求神的永恒：
a強調建筑的不朽，采用了巨大的石材結構。
b為了建筑的不朽和永恒，幾代人前赴后繼完成的偉大作品。拉斐爾、米開朗琪羅等6位建筑師。
③客家土樓：體現客家人對家族和諧完整的追求以及抵御外來勢力的強烈意識。
④薩伏伊別墅：體現擯棄繁瑣，追求簡潔，強調機械及技術美。
地域差別、民族差異、文化背景不同在建筑上的反映：傣家竹樓、藏族建筑、陜北窯洞、蒙古包等。
（2）建筑與技術：建筑之美，依技術而成。每一次工程技術上的進步均推動了建筑的革命：
①古羅馬人的火山灰水泥：建造了巨大的斗獸場
②古哥特人的飛券結構：古哥特建筑高聳向上
③東方的榫卯結構：具有東方神韻的木結構體系
④鋼和玻璃的應用：產生了鋼骨架的現代建筑
二、流程與設計
1、什么是流程
（1）流程是一系列連續有規律的活動，這些活動以確定的方式發生或執行，導致特定結果的實現。
（2）流程的分類：工作流程與工藝流程
①工作流程反映了完成一件事情、一項任務而進行的一系列有序的工作或活動的全過程。
②工藝流程：反映了從原材料投入到成品產出，通過一系列工藝或加工環節，順序地進行生產或制造某種產品的全過程。
相同點 不同點（結果）
工作流程 1、一系列連續有規律的活動；2、以確定的方式發生或執行；3、導致特定的結果。 完成一件事情或一項任務。
工藝流程 生產或制造某種產品。
任何一種產品的生產都需要經過從設計到制作的過程，這個過程往往既包括工作流程又含有工藝流程。
產品的生產或制造，必須由一定的工作來完成。
2、流程的組成：任何流程都包含具體的環節(link)和時序(time sequence)關系.
3、流程的描述：流程的描述可以用文字表述,也可用流程圖來表述.
繪制流程圖：方框流程圖的部分圖形與符號示例
環節(工作,活動,工藝環節,加工環節,子程序等) 檢測點或決策點
開始/停止 時序(先后順序,流向)
4、流程的設計
（1）流程設計應考慮的基本因素：事物的內在性質、規律和相關因素。
①對于工作流程，應根據工作目標的不同而綜合考慮工作效率、工作質量和工作規范的問題。
②對于工藝流程，應綜合考慮設備條件和工藝水平，并以安全生產、節約資源、提高產品質量、保護環境等為目標進行設計。
（2）流程設計的步驟
①了解設計的目的，明確設計目標；
②分析流程的各種因素，確定流程的各個環節和時序，初步畫出流程圖；
③模擬或測試流程的運行情況并進行修改調整；
④寫出說明書。
5、流程的改進設計
（1）流程改進的目的：提高生產效率、產品質量和經濟效益。
（2）流程改進的步驟：①分析流程現狀；②確定改進的目標和要求；③確定改進方案。
（3）流程改進的方法：
①對環節進行改進（如合并、刪減等）；②對時序進行調整改進；③對環節和時序進行調整改進。
三、系統與設計
1、系統：系統是指由兩個或者兩個以上相互聯系、相互作用的元素所組成的，具有一定結構和功能的有機整體。
（1）系統的涵義
第一、任何系統都是由兩個或者兩個以上的元素所組成的統一體。
第二、系統的元素與元素、元素與整體以及整體與環境之間，存在著一定的有機聯系，形成了特定的結構與秩序。
第三、系統的整體具有不同于各個組成元素獨自功能的新功能。
（2）元素和子系統 ——系統與元素的概念是相對的。
①元素和子系統是系統的組分
②我們把最小的不需要再細分的組分稱為系統的元素。元素是構成系統的基本組分。
③在很多情況下，系統的元素本身也是構成次一級系統的小系統，稱為子系統。
（3）系統的分類
①按系統組成元素的性質分：自然系統、人工系統和復合系統
②按系統組成元素的存在形態分：實體系統和概念系統
③按系統的運動狀態分：動態系統和靜態系統
④從系統與外部環境的關系分：開放系統與封閉系統
2、系統的基本特性：
（1）系統具有整體性：系統的組分（元素）是構成系統整體的前提和基礎，沒有部份就沒有整體，但系統的整體功能是各組分（元素）在孤立狀態下所沒有的。
系統不是各個組分（元素）的簡單相加，系統內部的協調和配合狀況，直接影響系統整體功能的實現。
（2）系統具有目的性：系統都是以實現某種功能為目的的，這正是區別不同系統的標志。
系統的目的一般通過更具體的目標來體現，系統的多個目標有時不完全一致，甚至互相矛盾，這就需要協調，尋求平衡或折中的辦法，從而收到整體最佳的效果。
（3）系統具有相關性：系統內部各組分（元素）之間存在著相互依賴和相互制約的特定關系，某一組分（元素）的變化，會影響其他組分（元素）實現其功能。
（4）系統具有環境適應性：任何系統都存在于一定的環境之中，必然與外界進行物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會相應地引起系統功能和內部組分（元素）的變化。系統具有適應環境的變化，保持原有功能的特性。
（5）系統具有層次性：系統無論大小，都可以分解為一系列的子系統，并存在一定的層次結構。系統各個層次具有獨自的功能，它們通過相互聯系、相互作用共同完成系統的整體功能。
3、系統分析
(1)涵義：為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統提出改進方案的過程．
(2) 系統分析的的基本思想：
①系統是一個整體，不是各個要素的簡單相加。
②系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的。
③任何一個要素發生變化或出現故障，都會影響整體功能的發揮。
④系統的整體功能大于組成系統的各部分功能之和，即通常所說的：“2 > 1+1”或“1+1>2”。
⑤不能離開整體去分析系統的任何一個組成部分。
⑥系統的各要素之間或系統與部分之間的相互作用、相互聯系。
⑦任何系統都具有特定的功能。
⑧任何系統都是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。
⑨一個系統與其所處的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會引起系統特性的改變，并相應地引起系統功能和系統內各部分相互關系的變化。
（3）系統分析的基本方法:運用系統的思想和定性定量相結合的方法，對系統進行分析。
（4）系統分析的主要原則：整體性原則、科學性原則、綜合性原則
（5）系統分析的一般步驟：闡明問題，確定目標；分析研究，制定方案；評價比較，確定最佳方案。
4、系統優化：
（1）系統優化的意義
系統的優化就是在給定的條件下，通過一定的手段和方法，使系統獲得更佳功能和更佳效益的過程。實現系統的最優化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、財力達到最小。
（2）系統優化的思想：
①系統的整體最優，不一定各元素都優；反之，系統各元素都優，系統整體未必最優。
②系統優化過程，受一定條件影響和約束，會造成系統與環境、系統與組分之間、組分與整體之間的矛盾，只有合理解決這些矛盾沖突，才能實現系統的優化。
③必須注意系統各組分之間、組分與整體之間的合理連接和協調，才能提高系統的有序性和整體的運行效果。
④系統的優化是一個不斷驗證、完善的過程。
（3）系統優化的方法：
①定量方法：數學中的利用函數關系求最值。
②定性方法：在一定條件下分析和控制系統的特性，使系統達到更理想、更加效果。
（4）影響系統優化的因素：對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
5、系統設計：在系統分析的基礎上，設計出滿足預定目標的系統的過程。它既包含了對某個系統進行技術設計本身的內容，同時又需要運用系統的思想和方法對其設計過程進行分析、設計。
（1）系統設計的原則
①以實現系統整體效果最優為目的。
②設計好系統的每個元素和子系統。
③綜合考慮系統各個元素和子系統之間的聯系，合理解決它們之間的矛盾沖突。
（2）系統設計的步驟
①提出設計問題，明確設計總體目的要求。
②調查研究，收集相關資料，進行基本的設計分析。
③系統設計
④對設計的改進、完善、優化。
6、系統評價
①費用與效果比是系統評價的基本手段。
②追求并實現系統最優化目標是系統設計區別于一般設計的重要標志。
四、控制與設計
1、控制的含義：根據自己的目的，通過一定的方法（對其干預）使事物沿著某一確定的方向發展，就形成了控制。
任何一個控制系統都有控制器，沒有控制器就不構成控制系統。
2、控制系統各環節的作用：
（1）控制器，控制指令的發出者，是有決策功能的裝置（發號施令）。
（2）執行器，控制指令的執行者，執行控制器的決策。
（3）被控對象：控制系統所要控制的裝置或生產過程；
（4）反饋環節：將控制結果反饋回來的部分。
（5）比較器：它將給定量與所檢測的被控量進行比較，求出偏差值；
3、給定值、控制量與被控量的概念：
（1）給定值：控制系統的給定量，也是控制系統的輸入信號；
（2）控制量：能對被控對象產生作用，從而使被控量發生變化的量，即執行器的輸出信號。
（3）被控量：控制系統所要控制的量（目的），也是控制系統的輸出信號；
控制系統結構的例子：
系統名稱 給定量 控制器 執行器 控制量 被控量 反饋環節 被控對象 環的性質
電冰箱(空調) 溫度 控制電路 壓縮機 工質溫度 箱體內溫度 溫度傳感器 箱體內空間 閉環
十字路口紅綠燈控制(按車流量) 車流量 智能電路(CPU) 控制電路 時間 燈亮時長 流量檢測器(如記數器等) 紅綠燈 開環
可伸縮晾衣裝置 搖動否 滑輪結構等 繩桿架等 搖速 衣架伸縮 無 晾衣架 開環
農用噴霧器 動力 杠桿傳動結構 壓縮機 壓縮氣壓 噴灑速度 無 噴霧器箱體內空間 開環
4、開環控制系統與閉環控制系統
（1）開環控制系統：不將控制的結果反饋回來影響控制作用的系統。基本組成：控制器、執行器和被控對象。
特征：不管控制的結果（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）。
開環控制系統結構框圖:
（2）閉環控制系統（反饋控制系統）：能將控制的結果反饋回來與希望值進行比較，并根據它們的誤差及時調整控制作用的系統。基本組成：控制器、執行器、被控對象和反饋環節。
特征：根據控制結果做出決策（也就是輸出量對控制有影響），反饋環節是重要特征。
閉環控制系統結構框圖：
（3）控制系統的選擇：一般情況下，開環控制系統比閉環控制系統簡單、成本低。所以，開環控制能滿足要求的就選擇開環控制系統；開環控制不能滿足的，就看“將開環控制與閉環控制結合在一起”能否滿足要求。只有當存在著無法預計的擾動和系統中元件的參數存在著無法預計的變化時，閉環控制系統才具有優越性。
5、手動控制與自動控制
（1）手動控制：控制系統必有在人的直接干預下才能完成控制任務的控制系統（人發號施令）。
（2）自動控制：系統中不需要人的干預就可按期望規律或預定程序進行的控制系統（機器發號施令）。
閉環控制系統不一定是自動控制系統，自動控制系統不一定是閉環控制系統。開環控制系統也可能是自動控制系統，手動控制系統也可能是閉環控制系統。
6、控制系統運行的主要干擾因素：在控制系統中，除輸入量（給定量）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
（1）反饋：在控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸出量進行比較的過程。
（2）閉環控制系統克服干擾：
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。
7、控制系統的設計
（1）開環控制系統的設計
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。
（2）閉環控制系統的設計
第一、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。
高一（ ）班 姓名：__________
外力
變形
內力
引起
產生
抵抗
控制器
執行器
被控對象
給定值
控制量
被控量
給定值
反饋環節
比較器
控制器
執行器
被控對象
控制量
被控量

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