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通用技术学考复习知识点梳理必修2


通用技术《技术与设计 2》知识点整理
第一章 结构与设计
1. 结构是可以承受一定应力的物体形态,结构可以抵抗引起形状和大小改变的力。 1)作用在结构和构件上的五种力的形式:拉力、压力、弯曲力、剪切力、扭曲力 2)构件:任何结构都是由许多部件和零件所组成的,在工程中称这些部件或零件为构件。 3)变形:亦称“形变” 。在外力作用下,结构会发生几何形状的改变,构件

的形状和大小也 会有改变,这些改变在工程上称为变形。 2. 根据物体的结构形态在受力时承受和传递力的方式的差别,一般可以将结构分成 3 种基本 类型:实体结构、框架结构和壳形结构。 1) 实体结构是指结构体本身是实心的结构。其受力特点是:自身承受外力,主要是压力。 如实心墙、大坝等。 2) 框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。其受力特点是:通过组成框架的条状物 来承受外力,既可承受拉力,也可以承受压力。如铁架塔、厂房的框架等。 3) 壳形结构是指层状的结构。其受力特点是:通过外壳传递力和承受外力,当外壳顶部受 力,能将力均匀扩散。如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。 3. 内力:结构的强度是通过构件和材料来体现的,构件在外力的作用下会变形,同时构件内部 各质点之间的相互作用力发生了改变,这种作用力的改变叫作内力。一般来说,外力越大, 则构件的内力越大,当内力达到一定数值时,构件就会被破坏。 4. 应力:构件单位截面面积所受的内力。σ =N/A ,σ 应力,N 内力,A 横截面积。 国际单位制中,应力的单位是帕,符号是 Pa。由于帕是一个很小的单位,在工程上往往使 2 用兆帕(MPa) 。面积的单位是平方米,符号是 m 。内力的单位是牛,符号是 N。 5. 结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力, 就叫做结构的稳定性。 结构的稳定性是 讨论结构整体的问题。结构的稳定性与它的几何形状、支撑面积的大小和重心位置密切相 关。结构要达到稳定,首先,它的整体几何结构必须科学合理(三角形的稳定性) ;其次, 一个物体支撑面积越大,重心越低,其稳定度越大。在进行结构设计时,要尽可能使其重力 集中在底部,降低重心,并使重心垂线落在底面积内,就可提高结构的稳定性。 6. 强度:在工程技术中,不允许任何构件在正常工作情况下被破坏,这就要求构件和材料必须 具有抵抗破坏的能力,这种能力称作强度。 7. 影响结构强度的主要因素:结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式。 构件之间的连接方式有铰连接和刚连接两种。1)铰连接:被连接的构件在连接处不能相对 移动,但可相对转动,具体有松螺栓、松铆等。2)刚连接:被连接的构件在连接处既不能 相对移动,也不能相对转动,具体有榫接、螺栓连接、胶粘、绳系、焊接、铆接等。 8. 结构设计属于设计中的一种类型, 它必须遵循一般的设计方法和过程。 结构设计必须考虑它 的受力情况、 稳定性、 强度、 连接方式和材料的选用等。 并能对结构设计进行基本的描述 (图 纸等) 。还要从功能、实用、安全、经济、美观和人性化等角度考虑,以保证结构设计的目 的和要求。 结构设计的一般步骤: (1)明确设计目标及要求(2)形成初步设计方案(3)模型制作(4) 检测、优化和改进设计(5)评价。 9. 赏析结构设计作品,可从文化与技术两个角度进行。 1)文化:具体包括文化寓意与传达,公众认可的美学原则,反映的时代、民族、习俗方面 的特征、结构的个性特征等。也就是民族特色、历史性、时代性、艺术性等方面。

2)技术:包括结构使用功能的实现、结构的稳固耐用、结构造型设计的创意和表现力、材 料使用的合理性、工艺制造的精湛程度等。

第二章 流程与设计
1. 流程是一系列连续有规律的活动。这些活动以确定的方式发生或执行,导致特定的结果的 实现。 2. 流程的意义:工农业生产中,运用科学合理的流程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。日常生活中,科学合理的流程,可以指导我们正确 地做事,提高工作和学习的效率,使我们的生活变得有序、合理。总结:效率、质量、安全 3. 工作流程反映了完成一件事情、一项任务而要进行的一系列有序的工作或活动的全过程。 例如邮寄包裹的工作流程:领取包裹单—>购买标准包装箱—>包装密封—>填写包裹单—> 交寄—>交费—>收好回执。 工艺流程反映了从原料投入到成品产出,通过一系列工艺或加工环节,顺序地进行生产或 制造某种产品的全过程。 例如蔡伦造纸工艺流程: 收集原料—>水浸—>剁碎—>水洗—>浸入 草木灰水中—>加热蒸煮—>漂洗—>捣碎形成纸浆—>用纸模捞取纸浆—>滤水晾干成纸。 4. 任何流程都包含有具体的环节和时序关系。 1)环节:活动或事件在其发展的过程中,依据某种特征或方式,可将该过程分解为若干个 小过程,称这些小过程为环节。 2)时序:过程的经历中,各环节按照一定的时间顺序先后出现、完成。这种时间顺序关系, 称为时序。 注意:流程的优化可以删减、增加环节,但不可删减、增加时序,只能调整时 序。 5. 流程图的识度是根据预先约定的流程图的几何图形或符号, 来理解完成某件事情或制造某种 产品所需的各个环节和时序关系的全过程。在图中,用椭圆图形表示流程的开始和结束;用 方框图形表示环节,它具有一个流入指向和一个流出指向;用菱形表示检测分支点,它具有 一个流入指向和两个流出指向。 6. 流程设计主要应考虑事物的内在性质、规律和相关因素。工作流程:应根据工作目标的不 同而综合考虑工作效率、工作质量和工作规范的问题。工艺流程:应综合考虑设备条件和工 艺水平,并以安全生产、节省资源、提高产品质量、保护环境等为目标进行设计。如:材料、 工艺、设备、人员和资金、环境等。 7. 流程设计的步骤: (1)了解设计的目的,明确设计目标(2)分析流程的各种因素,确定流 程的各个环节和时序,初步画出流程图(3)模拟或测试流程的运行情况并进行修改调整(4) 写出说明书。 8. 在流程的设计和实施过程中,要对流程进行不断改进,以期取得最佳的效果。这种对流程修 改的过程,叫做流程的优化。流程优化的主要内容:工期优化、工艺优化、成本优化、技 术优化、质量优化等。流程优化的目的: 提高工作效率、提高工作或产品质量、降低生产成 本、节约能耗、保护环境,或者是为了进一步提高学习和工作的自觉性,提高办事效率等。 9. 设备、材料和工艺的改变是流程改进的原因和动力。 10. 流程优化的条件: ⑴外部条件: 优化要建立在设备或工艺水平的提高或完善的基础之上⑵内 部条件:优化要建立在对流程内在机理的进一步研究和实现的基础上。 11. 在进行流程优化时,要综合考虑各项指标,抓住主要矛盾,突出重点指标的优化,综合权 衡考虑,以取得整体优化的成效;流程的优化需要考虑与材料、设备、工艺、人员、资金、 环境等的关系。

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第三章 系统与设计
1. 系统是指由两个或者两个以上相互联系、相互作用的元素所组成的,具有一定的结构功能 的有机整体。 构成系统,必须具备三个条件:第一,至少要有两个或者两个以上的要素(部分)才能组成 系统;第二,要素(部分)之间相互关系、相互作用,按照一定方式形成一个整体; 第三,这个整体具有的功能是各个要素(部分)的功能中所没有的。 2. 系统和子系统:系统有大有小,有简单有复杂。任何系统都是由子系统组成。子系统各具功 能,它们之间相互依赖和相互作用,共同完成系统的整体功能。 子系统和元素:子系统可以层层分解成元素。元素与子系统是相对而言的。 3. 系统的分类: 1) 按照系统组成元素的性质:自然系统、人工系统、复合系统 2) 按照系统组成元素的存在形态:实体系统、概念系统(抽象系统) 3) 按照系统的运动状态:动态系统、静态系统 4) 按照系统和外部环境的关系状态:开放系统、封闭系统。 4. 系统的基本特性:整体性、目的性、相关性、环境适应性、层次性(补:动态性) 1)整体性:系统的最基本的特性。系统的组分(元素)是构成系统整体的前提和基础,没 有部分就没有整体,但系统的整体功能是各组分(元素)在孤立状态下所没有的。系统不是 各个组分 (元素) 的简单相加, 系统内部的协调和配合状况, 直接影响系统整体功能的实现。 如:巴尔扎克的雕塑、木桶理论 2)目的性:系统都是以实现某种功能为目的的,这正是区别不同系统的标志。系统的目的 性一般通过更具体的目标来提现,系统的多个目标有时不完全一致,甚至发生矛盾,这就需 要协调,寻求平衡或折中的办法,从而收到整体最佳的效果。如汽车的巡航速度。 3)相关性:系统内各组分(元素)之间存在着相互依赖和相互制约的特定关系,某一个组 分(元素)的变化,会影响其他组分(元素)实现其功能。 4)环境适应性:任何系统都存在于一定的环境之中,必然要与外界进行物质、能量和信息 的交换,外界环境的变化会相应地引起系统功能和内部组分(元素)的变化。系统具有适应 境的变化,保持原有功能的特性。如:冰箱不能紧贴墙壁放置、 “春捂秋冻” 5)层次性:系统无论大小,都可以分解为一系列子系统,并存在一定的层次结构。系统各 个层次具有独自的功能,它们通过相互联系、相互作用共同完成系统的整体功能。 5. 系统分析是系统思想和分析方法的结合。系统分析研究的对象多种多样,没有统一的模式, 但有基本的步骤和原则。运用系统的思想和定性定量相结合的方法,对系统进行分析,就 是系统分析的基本方法。 6. 系统分析的主要原则:整体性原则、科学性原则、综合性原则 7. 系统分析方法的步骤: (1)阐明问题,确定目标(2)分析研究,制定方案(3)评价比较, 确定最佳方案。 8. 系统设计的一般步骤: (1)将系统分解为若干子系统(2)确定各子系统的目标、功能及其 相互关系(3)对子系统进行技术设计和评价(4)对系统进行总体技术设计和评价等。 9. 系统的优化就是在给定的条件下, 通过一定的手段和方法, 使系统获得更加功能或更加效益 的过程。 1)影响系统优化的因素:①优化追求的目标要适度。②系统优化离不开条件,条件是否具 备直接影响优化。 ③某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化。 ④希望投入最小, 而取得的效益最大。

2)实现系统优化的基本原则: (1)系统的优化不仅要实现系统中每个元素和子系统的优化, 还要达到系统整体的优化,强调提高系统的整体效益或功能。 (2)系统优化的过程中,受一 定的条件影响和约束,会造成系统与环境、系统组分之间的矛盾冲突,只有合理解决这些矛 盾冲突, 才能实现系统的优化。 (3) 必须注意系统各组分之间、 组分与整体之间的连接状况, 加强协调,才能提高系统的有序性和整体的运行效果。 (4)系统的优化是一个不断验证、完 善的过程。 10. 系统设计是指对需设计的系统进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善等,直到完成 一个能协调工作的实际系统的过程。 11. 系统设计的原则: (1)以实现系统整体效果最优为目的(2)设计好系统的每个元素和子系 统(3)综合考虑系统各个元素和子系统之间的联系,合理解决他们之间的矛盾冲突。

第四章 控制与设计
1. 控制是根据自己的目的,通过一定的方法使事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。 2. 控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务的控制系统称为手动控制系统。 在控制过 程不需要人的干预,就可以按期望或预定程序进行的控制系统称为自动控制系统。 3. 能将控制的结果(即比较量)反馈回来与期望值(即基准量)进行比较,并根据它们的误差 及时调整控制作用的系统, 称为闭环控制系统。 而不将控制的结果反馈回来影响控制作用的 系统,称为开环控制系统。 控制器:控制命令(信号)的发出的者 执行器:将控制器发出的信号转换成能影响被控对象的信号的装置 被控对象:控制系统控制的对象 反馈环节:系统中将控制结果反馈回来的部分。闭环控制系统都有反馈环节,所以有时又称 闭环控制系统为反馈控制系统。反馈环节是闭环控制系统的重要特征。 给定值:控制系统中的期望值(即基准量) 控制量:能对被控对象产生作用,从而使被控量发生变化的量 被控量:就是一个控制系统的控制目的。 4. 控制系统的框图表示(书 P117 页图,一定要记住! ) (1) 开环控制系统的结构框图: (2) 闭环控制系统的结构框图: 5. 在实际的控制系统中,常常会有一些变化不定的因素对系统的行为造成不利影响,这种有 害的因素我们称其为干扰。干扰对控制功能的影响:干扰会使被控对象产生误动作。 6. 闭环控制系统能不断修正控制效果,以减少被控量和基准量(希望值)之间的误差,闭环控 制系统比开环控制系统有更好的抗干扰能力。就干扰的性质来说,有些干扰是可以避免的, 对这类干扰,我们只能在提高控制系统的性能上多下工夫。而对于有些干扰,我们可以采取 消除、减弱的办法。克服干扰的基本方法是要分析干扰的性质,然后“对症下药” 。 7. 简单控制系统的设计步骤: (1)确定控制的目的(2)确定系统的被控量(即控制系统要控 制什么。一般情况下,系统的控制目的就是系统的被控量。但有些系统的控制目的与系统 的被控量可能不同。要认真分析为达到控制目的,我们实际需要控制什么量,这就是被控 量的确定(3)明确系统被控量应达到的精度指标(如速度、温度的精度指标等) (4)选定 控制系统的结构[选择控制的类型(开环或闭环)及闭环控制中对反馈环节的要求。执行器 也在这时选定](5)建立系统各环节的模型(6)确定待调参数(7)分析、实验系统的性能。
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