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通用技术会考知识点总结


第一章 结构与设计 知识点 1:结构的涵义 (1)从广义上:结构是事物的各个组成部分之间的搭配和排列。结构决定了物 体的 与 。 (2)从力学角度来说, 结构是指可承受一定 的形态, 它可以抵抗能引起形 状和大小改变的力。(不同结构的受力能力是不一样的) 知识点 2:组成结构的构件的基本受力形式 拉力:物体所承受的拉拽力 压力:挤压物体的力 扭转力:反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力 弯曲力:作用于物体,使它产生弯曲的力 剪切力:两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行的 力 知识点 3:结构的分类及其特点 (1)实体结构:利用自身来承受自身荷载,主要承受压力 (如实心墙、大坝 等) (2 )框架结构:通过条状物的连接来承受荷载,既能承受压力又能承受拉力 (如铁架塔、建筑用脚手架,厂房的框架等) (3)壳形结构:通过壳形来传递力和承受荷载,特别是当壳顶受压力时将压力 均匀扩散。 (如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等) 知识点 4:结构的稳定性(注意与结构强度的区分) 结构在荷载作用下维持其原有平衡形式的能力。用于描述阻碍翻倒或移动的特 性 荷载 简单的说就是直接施加在结构上的力 1、恒载(永久性荷载):作用在结构上长期不变的荷载,如结构自重 2、活载(可变性载荷):作用在结构上可变的荷载,如风荷载、雪荷载等 3、偶然荷载:设计基准期出现的概率很小,一旦出现其量值很大且持续时 间很短的荷载,如爆炸力、撞击力等 影响结构稳定性的因素: (1)结构的支撑面积(支撑面积越 ,越稳定) (2)结构的重心(重心越 越稳定,重心所在点的垂线落在结构支撑面内) (3)结构的形状(三角形的稳定性)

知识点 5:结构的强度 结构的强度即构件和材料抵抗破坏的能力 影响强度的因素: 、形状(结构的外部形状和横截面形状) 、材料连接 方式(铰连接、刚性连接) 相同材料,相同截面积,不同截面形状的构件强度不同:

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。 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。具体有 榫接、胶接、焊接、铆接、螺接等。 知识点 6:强度与稳定性 稳定性是研究物体的保持平衡状态的能力,强度是研究不被外力破坏的能力。 知识点 7:内力、应力与强度 内力:构件在外力作用下会变形,同时构件内部各质点之间的相互作用力发生 了改变,这种作用力的改变称作内力。 应力:构件单位截面面积上所受的内力。 (单位:帕 Pa) σ = N/A σ——应力,N——内力,A——横截面积 应力和强度的关系:用应力来衡量强度。在内力不变的情况下,构件的截面越 大,应力越小,变形就小,抗变形能力就大。 应力应用的例子: a:建筑物的支柱是如何承受压力的? 越往底部,支柱承受的压力越大,利用增大截面的方法减小压力,以保证支柱 不被破坏。 b:扭绞的绳子为什么不容易断裂? 在绳子产生的内力一定时,增加横截面积,减小应力。 知识点 8:结构的强度和稳定性试验 (1)技术试验有多种作用 对不同材料进行强度试验,目的在于选择符合设计要求的材料 对结构进行加载模拟试验,目的在于检测或改进结构的强度 (2)技术试验有多种方式: 撞击试验、承载试验、模拟试验等

知识点 9 :结构的设计 属于设计的一种类型,遵循设计的一般方法和过程 。 必须考虑受力情况、稳定性、强度、连接方式、材料选用等,并对结构设计进 行基本的描述(图纸等 )。还要从功能、实用、安全、经济、美观、人性等角度 综合考虑。 1、 明确设计目的与要求 2、 形成初步设计方案(收集和整理信息、结构类型的选择、绘制草图) 3、 模型制作 4、 检测、优化、改进 5、 评价 知识点 10:结构的欣赏 1、结构的实用性: 优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上,也表现在形式上,特别是 功能与形式的统一上。 2、经典结构设计的欣赏与评价: —— 与 两个角度进行。 技术角度:使用功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料合理性、工 艺精湛程度等。 (古罗马人的火山灰水泥、古哥特人的飞券结构、东方的榫卯结 构、钢和玻璃的运用等) 文化角度:文化寓意与传达,美学原则,反映时代、民族、习俗方面特征,个 性特征等。 第二章 流程与设计 知识点 1:流程的概念与组成 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 特定结果的实现。也可以把流程理解为:为一定的目的去做事情的顺序。 2、流程具有 和 两大特征 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 。 过程的经历中,各环节按照一定的时间顺序先后出现、完成。这种时间顺序的 关系,称为 。 3、时序和环节的特点 环节的特点: 、 。 时序的特点: 、 、 。 知识点 2:流程的分类 1、可将流程分为工作流程和工艺流程。

2、工作流程和工艺流程的异同点: 共同点:都是通过一系列有序的确定的工作完成整个过程。 不同点:工作流程是完成一件事、一个任务;而工艺流程是进行某种产品的生 产和制造,有原料的投入和成品产出。 如:纸张的制造流程属于 流程,邮寄包裹属于 流程。 知识点 3:流程的表达方式 流程图、文字表达、表格表达、图示表达、模型表达、动画演示等 知识点 4:识读流程图 1、常用方框流程图的图形和符号: 矩形框表示环节,椭圆框表示开始或结束,菱形框表示选择判断,箭头表示时 序。 2、识读流程图的要点: ⑴找流程的环节,明确每个环节的功能和作用; ⑵弄 清流程中时序的体现与特征; ⑶流程是技术的核心概念之一。 知识点 5:流程的意义 1、流程在生产中的意义:有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质量、保 证生产安全等。 2、流程在生活中的意义:提高生活效率,使生活变得有序、合理,使生活更为 安全,使生活质量更高等。 知识点 6:流程的设计 1、总体上,流程设计应考虑的基本因素:事物的内在性质、规律。 具体因素:材料、工艺、设备、人员、资金和环境等。 2、流程设计的基本步骤

知识点 7:流程的优化(改进) 1、在流程的设计和改进过程中 ,要对流程进行不断的改进 ,以期取得最佳效果。 对流程的改进称为流程的优化。 目的:提高工作效率、降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境污染、 保证安全生产等。 2、流程优化的内容 (1)流程优化涉及到工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化等 优化指标。 (2)整体的全面优化,或某个指标优化。 (3)某一个指标得到了优化,而使另外的指标下降了。 说明:对一个流程的优化,可以是整体的全面优化,也可以是对某一个指标进 行优化。经常会有这样的情况发生:某一个指标得到了优化,而使另外的指标 下降了。比如,技术优化,可能使成本提高。成本优化了,也可能使质量下 降。因此,在进行流程优化时,要综合平衡,以取得整体优化的成效。 1 工期优化:例制作台灯的工期优化 ○ 2 工艺优化:例法兰加工工艺优化 ○ 3 成本优化:例配送路线安排的成本优化 ○ 4 技术优化:例银行自动取款机的发明 ○ 5 质量优化:例洗衣流程的优化 ○ 3、流程优化的步骤 (1)分析流程的现状 (2)确定改进的目标和要求 (3)确定改进方案(环节的改进、时序的改进) 4、流程优化的条件 进行流程的改进,可考虑两方面条件: (1)外部条件:建立在设备和工艺水平提高和完善的基础上。 (2)内部条件:建立在对流程内在机理的进一步研究和实现的基础上。 第三章 系统与设计 知识点 1:认识系统 1、 系统的概念:系统是指两个或两个以上相互联系、相互作用的元素所组成 的,具有一定结构和功能的有机整体。 (1)元素和子系统是系统的组成部分 (2)最小的不需要再细分的组分称为系统的元素,元素是构成系统的基本组分 (元素的不可再分性,也是相对于它所属的系统而言的) (3)子系统是相对于大系统而言的。它是大系统中相对独立且具有一定功能的 组成部分;系统根据一定标准可划分为若干子系统。

2、 构成系统必须具备的三个条件: (1)至少要有两个或两个以上的要素(部分) ; (2)要素(部分)之间互相联系、互相作用,按照一定方式形成一个整体; (3)整体具有的功能是各个要素(部分)的功能中所没有的。 知识点 2:系统的分类 (1) 按照系统组成元素的性质 :自然系统、人造系统和复合系统 自然系统就是由天然物自然形成的系统,如食物链系统、森林系统等; 人工系统是指为达到某种目的而人为建立起来的系统,如建筑物系统、计算机 系统等; 复合系统是由自然系统和人造系统复合而成的系统 ,如城市系统、村落系统等 (2) 按照系统组成元素存在的形态 :实体系统和概念系统 实体系统:由看得见、摸得着的具体实体为元素所构成的系统,也称硬系统。 概念系统:由一些概念、原理、方法、制度、程序等为元素构成的系统,也称 软系统。如哲学、智力竞赛软件系统等。 (3) 按照系统的运动状态 :动态系统和静态系统 (4) 按照系统与外部环境的关系:开放系统和封闭系统 封闭系统:是与外界无明显联系的系统,如密闭罐中的化学反应,停建或缓建 的工程。 开放系统:不断与外界环境进行信息、物质和能量交换的系统。如商业系统, 生产系统,生态系统。系统与环境之间,不断地、广泛地交换,不断地输入、 输出,系统才会具有生命力。绝对的封闭系统是很少见的。 (5) 按信息的透明度:黑色系统、白色系统和灰色系统 信息完全明确的系统称为白色系统,信息完全不明确的系统称为黑色系统,信 息部分明确、部分未知的系统称为灰色系统。 知识点 3:系统的基本特征 六大基本特征: 、 、 、 、 、 。 1、整体性(全局、集合) :是系统的最基本属性,系统不是各元素的简单集 合,也不是简单的数量相加。系统要求它的局部服从整体,强调整体观点、整 体目标和整体效益。整体性侧重于“部分影响整体” (1)系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和(例:阿波罗飞船零部 件、三个臭皮匠顶个诸葛亮) (2)系统部分对整体的影响(例:木桶理论) (3)强调关注整体性,舍局部保全局(例:巴尔扎克的雕塑) (4)部分间的协调,达到整体的优化(例:丁渭修复皇宫) 2、相关性(匹配、关联) :——侧重于“部分与部分之间的关联”

构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系, 是彼此相关的。 例:古代建筑的“梁柱结构” 、 家庭装修工程 3、目的性(功能) : 任何系统都具有某种目的,都要实现一定的功能,这是区别不同系统的主要标 志。 4、动态性(更新) : 物质都是不断变化,因此系统是一个动态的系统,处在运动变化和发展之中。 5、环境适应性(自适应) : 系统都存在于一定的环境之中,并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息 的交换,系统必须适应外部环境的变化。 例: “春捂秋冻” 、电冰箱不能紧贴墙放置 6、层次性 系统无论大小,都可以分解为一系列的子系统,并存在一定的层次结构。系统 各层次具有独自的功能,他们通过相互联系、相互作用共同完成系统的整体功 能。 易混知识点区分: 整体性:主要体现系统部分与整体之间的关系; 相关性:主要体现系统部分与部分之间的关系。 知识点 4:系统分析方法 1、系统分析的含义:为了发挥系统的功能,实现系统目标,运用科学的方法对 系统进行周详的考察、分析、比较、试验,并在此基础上拟定一套有效的处理 步骤和程序,或对原有系统提出改进方案的过程。 2、系统的思想:作为系统,它们都具有整体性、相关性、目的性、环境适应 性、动态性和层次性。系统的这些基本特性就构成了系统的基本思想。 3、系统分析的基本方法: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。 4、系统分析的目的:减少设计决策的风险 5、系统分析的一般步骤:阐明问题,确定目标;分析研究,制定方案;评价比 较,确定最佳方案 知识点 5:系统分析的主要原则 (1)整体性原则 系统分析首先要着眼于子系统整体,要先分析整体,再分析部分;先看全局, 后看局部;先看全过程,再看某一阶段;先看长远,再看当前。 例:田忌赛马、丁谓修复皇宫、街道各部门施工 (2)科学性原则

系统分析一方面要有严格的工作步骤,另一方面应尽可能地运用科学方法和数 学工具进行定量分析,使决策的过程和结果更具用说服力。 例:种稻“三三进九不如二五一十” (3)综合性原则 系统分析时还要注重综合性原则,要综合分析,统筹兼顾,不可顾此失彼,因 小失大。 例:都江堰水利工程、埃及阿斯旺水坝 知识点 6:系统的优化 1、含义:在给定的条件下,通过一定的手段和方法,使系统获得最佳的功能或 更佳效益的过程。 2、系统优化的意义: 以最小的投入,获取系统的最佳效益或最佳功能。 3、系统优化的原则: (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。 (2)系统优化的过程,受一定条件影响和约束,会造成系统与环境、系统与组 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)必须注意系统各组成部分之间、部分与整体之间的联系,加强协调,才能 提高系统的有序性和整体的运行效果。 (4)系统的优化要遵循系统的动态观点,它是一个不断验证、完善的过程。 例:农作物种植间作套种、利润问题 4、影响系统优化的因素 影响因素:是指对系统的目标产生显著影响,并且可以人为调节的因素 ①优化追求的目标要适度。 ②希望投入最小,而取得的效益最大。 ③系统优化离不开条件,条件是否具备直接影响优化。 ④某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化 5、系统优化的方法: 进行系统优化的方法有两种: (1)定量计算法 通过数学模型,运用数学计算的方法,得出最优答案的方法 (2)定性分析法 在一定条件下,分析和控制系统特性,使系统达到更理想、更佳效果的方法 知识点 6:系统的设计 1、系统设计是在系统分析的基础上,设计出满足预定目标的系统的过程。它包 含对某个系统进行技术设计,同时需要运用系统的思想和方法对其设计过程进 行分析、设计。

2、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,合理解决它们之间的矛盾冲 突 3、系统设计的基本方法 (1)确定系统设计的总体目的要求 (2)基本的设计分析: ① 系统设计的约束条件(系统设计的条件、外部环境等) ② 系统内部组分之间、系统与外部环境之间相互联系及制约关系 (3)系统的设计 ① 子系统设计及功能确定 ② 系统总体技术设计 (4)系统的优化 ① 分析影响系统优化的主要因素,提高系统的整体运行效果 ② 设计方案不断验证、完善 (5)系统的评价及改进 第四章 控制与设计 知识点 1:控制的含义 控制,是根据自己的目的,通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展的行 为和过程。 知识点 2:控制的三大要素 1、控制的对象是什么 2、控制要达到的目的是什么 3、控制的手段是什么 控制事例 电风扇扇叶转速快慢的控制 音响的音量控制 燃气热水器温度的控制 用喷雾器喷洒农药 大禹治水 控制的对象 电风扇 音响 热水器 喷雾器 洪水 控制的目的 调节速度 音量的调节 调节出水口温 度的高低 给庄稼治病 安息洪波、大 治水患 改变三轮车行 驶的方向 换档 旋钮 改变燃气火头的大小 操作喷雾器的手柄 疏通河道,泄洪为主 双手转动车把 控制的手段

人力三轮车转弯中的方向控制 人力三轮车

知识点 3:控制的应用 1、在生产中的应用 生产中往往需要对温度、湿度、压力、速度及加工动作等进行控制,控制应用 到工业生产中,提高了产品的质量和生产效率,减轻了工人的劳动强度,为工 人提供了安全保障。 2、在生活中的应用 控制应用到日常生活中,提高了人们的生活质量,人类能够在一定程度上按照 自己的意愿改变周围的环境,使之满足人们的要求。 控制应用到社会生活中,使整个社会能协调、健康、有序地发展。 知识点 4:控制的分类 1、开环控制和闭环控制 开环控制:控制中不将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统,控制系统的 输出量不对系统的控制产生任何影响(特点:无反馈) 例:红绿灯定时控制系统、防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音 乐喷泉自动控制系统、红外线自动门控制系统、普通电风扇风速控制系统、可 调光台灯控制系统等。 闭环控制:能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较,并根据误差及时调整 控制作用,系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响(特点:有反 馈,反馈影响控制) 例:供水水箱的水位自动控制系统、加热炉的温度自动控制系统、花房温度控 制系统、家用电饭锅保温控制系统、家用电冰箱温度控制系统等。 2、手动控制和自动控制(按控制手段分) 手动控制:控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务(特点:有人直 接干预) 自动控制:在控制的过程中不需要人的干预,就可按期望规律或预定程序进行 的控制系统(特点:不需要人的直接干预) 3、补充:按控制手段的另类划分 机械控制,如齿轮的控制、电机控制 气动控制,如热气球 液压控制,如希罗自动门的液压控制部分 电子控制,如电脑控制 知识点 5:控制系统的组成 命令发出者: ,命令执行者: ,命令的作用对象: , 反馈环节: ,期望值: ,控制目的: ,对控制对 象所产生作用: 。 其中,可量化的组成部分是: 、 、 。如温 度、速度、开/闭

知识点 6:控制系统的描述 1、 开环控制系统的框图表示
控制量 输入量 (给定量)

控制器

执行器

被 控 对 象

输出量 (被控量)

2、
给定量 (输入量)

闭环控制系统的框图表示
比较器
控制器 执行器 控制量 被控对象 被 控 量 (输出量)

反馈环节

例:供水水箱的水位自动控制系统

比较器 给定量 (设定的水位高度)

控制器 (机械或电气 控制装置) 执行器 (阀门)

控制量 (进水量) 被控对象 (水箱) 被控量 (水箱水位)

反馈环节(浮球或液位 传感)

加热炉的温度自动控制系统:

比较器 给定量 (设定的温度) 控制器 (电子或微 机 控 制 装 置) 反馈环节(热 电偶) 执行器 (加热器)

控制量 (电压) 被控对象 (加热炉) 被控量 (炉内温度)

例:公园音乐喷泉自动控制系统
控制量 (开、关) 输入量 (音乐信号) 控制器 (声控装置) 执行器 (阀门) 被控对象 (喷嘴) 输出量 (喷水与否)

知识点 7:控制系统的干扰与反馈 1、干扰因素: 在控制系统中,除输入量(给定值)以外,引起被控量变化的各种因素称为干 扰因素。 有的干扰因素是环境造成的,如影响自行车行驶速度的变化的自然风等; 有的干扰因素是人为原因所致,如影响飞机导航信号的手机信号等。 有些情况可以利用干扰因素实现某种目的。如在军事演习中,红方利用一定频 率的电磁波对蓝方的信息指挥系统进行干扰,使之不能正常工作。 2、反馈: 控制系统中,将输出量通过适当的检测装置,返回到输入并与输入量进行比较 的过程,就是反馈。

3、反馈环节的作用: 通过将输出量通过适当的检测装置,返回到输入并与输入量进行比较,从而减 少输出量的偏差,稳定输出量。 4、闭环控制系统的反馈与抗干扰 (1)闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控制量(输出量)的偏差。 (2)工作过程: 由于干扰因素的存在,系统的被控量偏离给定值时,闭环控制系统中的反馈环 节能及时检测出被控量的值,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节,从而是系统的被控量接近给定值,达到 精确控制的目的。 在出现干扰的情况下, 闭环控制系统受影响较小,因为闭环控制系统能不断 修正控制效果。 5、克服干扰的基本方法 (1)消除干扰 (2)减弱干扰 (3)提高控制系统功能 6、功能模拟方法: 以功能和行为的相似性为基础,用“模型”模拟“原型” 的功能和行为的方法,就是功能模拟方法。 黑箱方法:把将要研究的系统作为黑箱,通过对系统输入与输出关系的研究, 进而推断出系统内部结构及其功能的方法,就是黑箱方法。 例:通过输入图像、电或声音信号,观测、分析脑电波的输出反应,研究人脑 对视觉或听觉信息的传递、变换和处理功能,得知人脑内部结构的细节,就是 黑箱方法的运用。 知识点 8:开环控制系统与闭环控制系统的比较 开环控制系统一般结构简单,适用于控制精度要求不高而系统本身的元件又比 较稳定的场合。 闭环控制系统设计比较麻烦,结构相对复杂,构成控制系统的成本较高。闭环 控制系统是自动控制中广泛采用的一种方式,用于要求高精度和高可靠性的场 合。


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