高二通用技术总结

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工艺与设计第二册1 ~ 4单元复习大纲(精)

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技术与设计复习大纲2

第一章:结构和设计

(一)、对常见结构的理解:

一、结构是指事物各组成部分之间的有序搭配和排列。

1，自然:天体的结构，植物的结构，动物的结构。比如生产生活中还有哪些受自然事物结构启发的产品？如锯(植物的叶子)、潜艇(鱼)、雷达(蝙蝠)等。

2.技术领域:汽车结构、微机结构、数字床控制结构(案例:P4魁北克大桥坍塌)。

3.社会领域:教育管理体系结构、通用技术学科结构和课堂教学结构。

二、结构和受力

1.内力:当一个结构受到外力时，内部质点之间的相互作用会发生变化，产生一种抵抗力，称为内力。应力:是构件单位截面上产生的内力。公式表示的应力为σ= F/s，其中F为内力，S为应力面积，σ为应力。

2、构件的基本受力形式:

①拉力:物体所承受的拉力。

②压力:挤压物体的力。

③剪切力:作用在同一物体上的两个距离相近、大小相等、方向相反的平行力。

(4)扭转力:均匀地向物体两端施加相反方向的力，使物体扭曲变形的力。

⑤弯曲力:作用于物体使其弯曲的力。

第三，结构的分类

物体的结构形式受力时承受和传递力的方式的不同，分为实体结构、框架结构和壳体结构。

1，固体结构——通常指结构本身是固体结构。

受力特点:外力分布在整个体积内。主要承受墙壁、柱子、实心球等压力。

2、框架结构——通常指结构本身由细长构件组成，支撑空间不是全部空间。比如窗户、相框、房子的建筑等等。

框架结构的力学特性:实体结构通过板条的连接来承受载荷，可以承受压力和拉力。

3、壳层结构——通常指层状结构。如炮弹、头盔、汽车和飞机的外壳等。

壳体结构特点:外力作用于结构表面(壳体结构通过壳体形状传递力和承受载荷，特别是顶部受压时，能均匀地分散力)。

(二)、稳定结构的分析

一、结构的稳定性

结构稳定性——结构在负载下保持其原始平衡状态的能力。这是结构的重要性质之一。

影响结构稳定性的因素很多，主要包括重心的位置、结构与地面接触形成的支撑面的大小、结构的形状等。

1，结构重心(独脚茶几重心降低，提高稳定性)。

2、结构的基础(建筑物、桥梁等大型固定结构，基础越大越牢固，稳定性越好)。

3.结构的形状(三脚架常用来代替其他形状作为相机的支撑框架)

第二，结构强度

结构的强度是指其抵抗外力破坏的能力。

1，结构强度的影响与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素密切相关。

2.三角形是框架结构中最基本的形状之一。牢固稳定，所有材料最少。

结构构件的连接通常有以下两种类型:

A.铰接连接:被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，如螺栓松动、铆钉松动等。，比如折叠伞的伞骨之间的连接，门与门框之间的连接等。

B.刚性连接:被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动，包括榫接、胶接、焊接等。如固定铁床架的连接，固定桌腿与桌面的连接等。

不同的材料有不同的连接方式。结构的强度随着部件的连接方式而变化。

3.结构与功能(案例:自行车P21的结构与功能)

第三，简单结构的设计

1.结构设计应考虑的主要因素有:满足用户对设计对象稳定性和强度的要求、安全因素、公众和用户的审美需求、用户的个性化需求、对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命。(课本P25)

2.简单设计的案例要求(参见:设计相框P26):

①设计项目②设计要求③设计分析④设计方案⑤展示草图。

第四，经典结构的欣赏

结构设计作品的欣赏可以从技术和文化两个角度进行。

从技术角度看，主要有:结构使用功能的实现，结构的稳定性和耐久性，结构造型设计的创造性和表现力，材料使用的合理性，技术制造的精致程度等等。

文化视角主要包括:结构的文化意蕴与传播，大众认可的审美原则，反映的时代特征、民族风情，结构的个性特征。

第二单元:过程和设计

一、过程的意义:

1，过程的概念:

过程是一项活动或一系列连续的、有规律的事件或行为。任何过程都反映了一定的时间顺序，体现了一定的环节。

⑴环节:一项活动或事件在其发展过程中，按照一定的特点或方式，可以分为若干个小过程，称为环节。如:切籽、铺籽、遮籽、胶片处理和印刷。

⑴时序:在过程中，每个环节都是按照一定的时序出现和完成的。这种时序关系称为时序。时间顺序反映了具体活动的顺序。在这个顺序中，某些步骤之间的顺序可以颠倒，但不能颠倒。

2、过程的表达(流程图):

根据流程的性质和人们的表达习惯，流程图包括文字表达、表格表达、图形表达、模型表达、动画演示等。

二、流程分析:

1，生活与过程:

科学合理的流程可以指导我们正确的做事，提高工作和学习的效率，使我们的生活有序合理，为我们的安全提供保障(比如洗、煮、煮的流程安排，加碘盐和味精调味的流程，青霉素注射的流程等。).

2、生产和工艺:

采用科学合理的工艺可以有效地组织生产，提高生产效率，保证产品质量，保证安全生产，保护环境。

流程中流程的操作模式-串行和并行。上一道工序完成后，就可以进入下一道工序——串行。几项任务同时并行执行。

3、简单流程图阅读:

阅读流程图的要点是:(1)找到流程的环节，明确每个环节的功能和作用；⑵找出时序在过程中的体现和特点；⑶过程是技术的核心概念之一。不同的过程往往会产生不同的效益，比如“理解过程就是质量”、“过程就是效益”。

三、流程的设计:

1、工艺设计的基本要求:

(1)提高效率。⑵提高质量。⑶节约资源。(4)安全生产。⑸提高经济效益。[6]提高管理水平。

2.工艺设计的基本因素:

生产活动中工艺设计的基本要素主要包括材料、工艺、设备、人员、资金和环境。

不同行业的工艺设计考虑的基本因素是不一样的。

流程设计要根据事物的内在属性和客观变化规律，科学设计时序和环节，以达到设计目标。

3、流程设计步骤:

第一步:首先要明确设计的目的和任务，明确流程应该遵循的内在变化规律。第二步:分析现有的材料、设备、资金、人员、技术和环境。第三步:列出流程中涉及的主要事项，做一个初步的安排。第四步:分析每一项(步骤)的顺序，合理安排流程的顺序和环节。第五步:选择适当的表达方式，画出流程图。对于时间严格的时间序列，标注时间。注:流程设计的基本要素是环节和时序。

4.学画流程设计框图:

绘制流程设计框图的一般方法:(1)根据对事物内在属性和规律的分析及相关考虑，将流程的整个过程按照各阶段的不同功能和作用分解成若干个小的流程——环节，环节用方框表示。(2)按照每个小流程要经历的时间顺序，依次排列各个环节，用箭头线连接起来。

第四，流程的优化:

1，流程优化及目的:

在设计和实施流程的过程中，往往需要不断地修改和完善流程。这个修改流程的过程叫做流程优化。

目的:提高工作效率，降低成本，降低劳动强度，节约能源消耗，减少环境污染，确保安全生产。

2.流程优化的内容:

一般工艺优化的主要内容包括:工期优化、工艺优化、成本优化、工艺优化、质量优化等。

过程的优化可以是整体优化，也可以是某个指标的优化。经常会出现一个指标优化，另一个指标降低的情况。例如，技术优化可能会增加成本。如果成本优化了，也可能降低质量。因此，在流程优化中，需要综合平衡，才能达到整体优化的结果。

3.流程优化的条件:

工艺的改进和优化需要一定的条件，这些条件是基于设备和工艺水平的提高以及对工艺内在机理的进一步研究。比如零件加工中材料的变化会导致设备和工艺方法的变化，所以加工流程会发生变化；如果材料不变，加工工艺会变，设备也会变，所以工艺也会变。因此，工艺与材料、设备和工艺密切相关，在优化工艺时需要充分考虑这些条件。

第三单元:系统与设计

一、制度的含义:

1，系统的概念:

由若干相互联系、相互作用、相互依存、相互依赖的要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。

要形成系统，必须满足三个条件:一是至少要有两个或两个以上的要素(部分)才能形成系统；二是要素(部分)相互联系，以一定的方式相互作用，形成一个整体；第三，这个整体具有各种元素(部分)的功能所没有的功能。

2、系统的类型:

系统无处不在，多种多样。根据需要，可以对系统进行不同的分类。例如，系统可以分为自然系统和人造系统。自然系统是自然形成的系统(如生态系统)，人造系统是人工制造加工的系统(如计算机系统、机械传动系统)。系统也可以分为物理系统和抽象系统。物理系统是物理的(如生物系统、机械系统)，抽象系统是非物理的(如哲学系统)。

3、系统的基本特征:

系统的基本特征主要包括全线性(全局、集合)、相关性(匹配、关联)、目的性(功能)、动态性(更新)和环境适应性(自适应)等。这些特点都体现了一定的思路和方法。(学会运用系统的基本特征，结合课本上的相关案例，分析你身边的系统，尤其是P69页的五个案例。)

二、系统分析:

1，系统分析及其目的:

系统分析是指用科学方法对系统进行彻底的调查、分析、比较和测试，并在此基础上拟定一套行之有效的处理步骤和程序，或对原系统提出改进方案的过程。

目的:寻求解决问题的最佳决策。

2、系统分析的一般步骤:

明确问题，设定目标——收集数据，制定计划——分析计算，评估对比——检查验证，决策。

(结合田忌赛马案例)

3、系统分析的主要原则:

系统分析应遵循整体性原则(丁伟宋代宫殿复原)、科学性原则(三三九优于二五十)、全面性原则(潇湘高速)。

三、系统优化:

1，系统优化的目的:

系统优化是指根据系统的优化目标，在给定的条件(或约束)下，采取一定的措施和方法，使系统的目标值最大化(或最小化)。

最小成本-最大利润；最短的工期——更多的工程量；最低能耗-更多产品；单位面积土地-更高的农业产量。(案例:农业间作、家具盈利等。)

几个关键词:优化目标；目标函数；制约因素；影响因素。

2、系统优化方法:

数学模型-最优解；科学估算，实验满意解。

第四，系统的设计:

1、系统设计的目的、方法和过程:

系统设计是一个调查分析、规划研究、评估实施、运行改进等过程。直到一个可以协调工作的实用系统完成。

系统设计要考虑其目的和要求(以系统整体功能的优化为目标)，系统各部分之间的相互关系和相互作用，系统设计方案的优化(整体优化，统筹考虑)。

2、系统设计的一般步骤:

系统设计的步骤包括:将系统分解为若干个子系统，确定各子系统的目标、功能及其关系，进行子系统的技术设计和评估，进行系统的总体技术设计和评估。

3.简单系统的设计:

了解系统设计应解决的主要问题和基本设计过程，写出系统设计或系统优化设计的书面方案，包括必要的设计草图和量化数据。(案例:手电筒照明电源部分的设计)

第四单元控制和设计

一、控制手段及应用

1，人按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事情向预期的目标发展，这就是控制。

要理解任何控制现象，就要明确控制的对象是什么，控制的目的是什么，采取什么控制手段。比如人力三轮车转弯时方向控制的对象就是人力三轮车。控制的目的是改变三轮车的方向。控制手段是骑车人双手转动车把，改变前轮方向，带动后轮。

从控制过程中人工干预的情况来看，有人工控制和自动控制(有或没有直接参与)。

根据执行部件的不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。当然，在很多控制情况下，控制手段可以是全面的。

二、控制系统的工作过程和方式

任何一种控制的实现都要经过几个环节，这些环节构成一个系统，称为控制系统。控制系统的输出和输入之间有一定的对应关系。

控制系统通常分为开环控制系统和闭环控制系统。

1.控制系统的输出对系统的控制没有影响。这种控制系统称为开环控制系统。

对于开环控制系统，通常可以用下面的框图来描述:

控制量

输入→控制器→执行器→被控对象→输出。

2.控制系统可以将输出返回到输入端，与给定值进行比较，形成闭环。我们把系统的输出回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。

第三，闭环控制系统的干扰和反馈

1，干扰因素

在控制系统中，除输入(给定值)外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。有些干扰因素是环境造成的，有些是人为因素造成的，比如手机信号影响飞机导航信号。

在控制系统中，可能有一个或几个干扰因素。

控制系统必须克服工作过程中的干扰，使被控量稳定。

2.反馈:在控制系统中，通过适当的检测装置将输出返回到输入，并与输入进行比较的过程就是反馈。

利用反馈对被控对象进行分析和处理，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期目标运行的方法称为反馈法。

闭环控制系统的工作过程

从反馈的角度来看，闭环控制系统是指系统的输出和输入之间存在反馈回路，输出对控制过程有影响的控制系统。闭环控制系统的核心是通过反馈减少被控量(输出)的偏差。

由于一些干扰因素的存在，当系统的被控量偏离给定值时，闭环控制系统中的反馈环节能及时检测到被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较。控制器根据比较得到的偏差信号进行调整，使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。因此，闭环控制系统可以克服外界干扰，将被控量控制在给定值附近。

闭环控制系统与开环控制系统的比较

开环控制系统本身不能调节和补偿被控量的偏差。也就是说，当输出信号由于某种干扰信号而出现异常时，系统本身是没有能力自动修正的。要纠正它，必须依靠人工。所以开环控制系统的控制精度(或控制精度)比较低。但如果控制系统中各元件的特性比较稳定，外界干扰比较小，开环控制系统也能保证一定的精度。开环控制系统一般结构简单，适用于控制精度不高，系统元件相对稳定的场合。

闭环控制系统的优点是控制精度高。无论是什么原因导致系统的输出偏离给定的量，闭环控制系统都会产生控制来减小这种偏离。与开环控制系统相比，闭环控制系统在设计和结构上更复杂，形成控制系统的成本更高。闭环控制系统是自动控制中广泛使用的控制方法，用于要求高精度和高可靠性的场合。

3.功能模拟方法

基于功能和行为的相似性，用“模型”模拟原型的功能和行为的方法就是功能模拟法。

4.黑盒方法

通过研究系统的输入输出关系，推断系统内部结构和功能的方法是黑箱方法。

第四，控制系统的设计与实现

设计一个好的控制系统，要明确这个系统的目的是什么，被控对象是什么，被控对象的重要特性是什么，被控量和被控量分别是什么，主要的外界干扰因素是什么，选择什么设计方案能达到目标，经济又容易实现，设备和元器件如何选择等等。

在设计控制系统时，选择开环控制还是闭环控制，应取决于控制精度的要求和条件的可行性。在控制系统设计过程中，往往很难直接获得被控对象的特性。通常通过了解被控对象的输入输出关系来分析其基本特性，从而确定控制器的运行方式。一个控制系统中可能存在多个干扰因素，需要分析主次因素，找出对系统影响最大的干扰因素。控制量和控制量的确定是控制方案的关键。对于简单的控制系统，往往把需要控制的量确定为被控量，选择可控量，这对抑制干扰因素，维持系统稳定有明显的作用。执行器和检测器的选择，一是根据被控量和被控量的需求，二是根据控制条件。总之，在设计控制系统时必须考虑的基本问题有:达到控制的目的，采用易于实现的控制方式，降低控制成本，减少对环境的负面影响。

控制系统的设计方案还包括绘制必要的设计图(控制电路设计或系统结构设计)和实施图，编写设计说明书等。

开环控制系统的设计

开环控制系统的设计相对简单。在明确了设计要求、被控对象、被控量、被控量之后，就可以考虑具体的控制系统方案了。

闭环控制系统的设计

首先，闭环控制系统必须稳定才能正常工作。

其次，控制系统的控制精度必须满足要求，即系统的输出与给定值之差要控制在允许的范围内。

第三，闭环控制系统应具有良好的抗干扰性能。

在闭环控制系统的设计中，往往存在几个控制要求之间的矛盾，需要结合具体问题综合或重点解决。