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通用技术知识点(必修2 )

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技术与设计2 :第一章结构与设计一.常见结构认识1、结构概念: a

结构是物体各组成部分之间的组合和排列,结构决定物体的性质和形态。(结构的五种受力形式:拉力、压力、剪力、弯曲力、扭力) )。2、结构分类: b

实心结构是指结构本身为实心的结构。 如实描绘心灵的墙壁和水库等。框架结构是指结构由细长构件组成的结构。 如钢塔、建筑脚手架、厂房框架等。壳体结构是指层状结构。 摩托车头盔、飞机外壳、贝壶等。生活中许多物体的结构由两种或两种以上的基本结构类型组合而成,称为组合结构。 例如埃菲尔铁塔等。 )二.稳健结构探析

1、结构稳定性: b

结构的稳定性是指结构具有阻碍倾倒和移动的特性。2、影响结构稳定性的因素: b、结构形状、重心位置。3、结构强度: b

结构强度是指结构抵抗外力破坏的能力。4、影响结构强度的主要因素: c、形状、材料、材料连接方式结构杆件的连接通常有两种:铰链连接和刚性连接

铰链--连接的构件在连接外无法相对移动,但可以相对旋转。 例如,门和门框连接刚连接后--连接的构件不能在连接处相对移动或相对旋转。 例如榫接合、粘接、焊接五、结构与功能的关系: b结构决定事物的性质,也直接影响事物的功能。三.结构设计

1、结构设计中应考虑的主要因素: a

满足使用者对设计对象的稳定性和强度要求、安全因素、公众和使用者的审美需求、使用者的个性化需求、对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。2、结构简单设计: c设计项目----设计要求----设计分析----设计方案----草图例如,设计相框、雨伞架、垃圾桶、鞋柜、衣架、笔筒等)四.结构欣赏:1、结构实用性: b

优秀的结构设计不仅体现在结构的实用功能上,还体现在形式特别是功能和形式的统一上。2、经典结构设计欣赏与评价: c-在技术和文化两个角度进行。

技术观点:功能使用、坚固耐用、造型设计创意与表现力、材料合理性、工艺精湛等。文化观点:反映文化寓意与传达、美学原则、时代、民族、习俗特征、个性特征等。第二章流程和设计一.生活和生产中的流动1、过程含义: a

过程是指活动或一系列连续的规律事项或行为发生的过程。 包括环节和时间序列。2、过程对生活工作、生产的意义: b对生活工作:提高工作和学习效率,使我们的生活有序、合理,保障我们的安全。(例如:洗涤、煮饭、烧烤流程、碘盐和味精流程、青霉素注射流程等) )。对生产:运用科学合理的流程,可以有效组织生产,提高生产效率,保证产品质量,保证安全生产,保护环境。例如:自动流水生产线的发明、农业作物的栽培流程)进程中工序的工作方法---串行和并行。

上一道工序结束后可以进入下一道工序序列。 几项工作同时进行---并行。3、时间顺序与环节: a

在(时序)过程的经验中,每个环节都按一定的时间顺序先后出现和完成。 这种时间序列关系称为时间序列。 (例)买票候车检票上车。 )活动或事件在其发展过程中,根据某种特点或方式,可以把这个过程分解为几个小过程,这些小过程称为环节。4、常见流程的表达方式(流程图) a流程图包括文字表达、表格表达、图表表达、模型表达、动画演示等。5、流程图读取与分析: c

流程图阅读要点:寻找流程环节,明确各环节的功能和作用; 明确过程中时序的体现和特征过程是技术的核心概念之一。不同的过程往往利益不同,“理解过程就是质量”、“过程就是利益”等等。二.流程设计

1、工艺设计中应考虑的基本要素: c总体而言,工艺设计要研究内在属性和规律。

具体而言,工艺设计的基本要素主要是材料、技术、设备、人员和资金、环境等。材料:不同的材料有不同的加工处理方法。技术:不同产品的技术要求不同,工艺设计也不同。设备:生产设备的水平往往决定着过程的自动化水平。人员和资金:不同的技术水平和所需资金影响生产的过程、质量和周期。环境:关注生产过程对环境的污染和环境对生产的反作用。    

2、工艺设计基本步骤: a--见右图

注:工艺设计的基本要素是环节和时机; 对于有严格时间的时间序列,必须标注时间。3、简单流程的表达: c

绘制流程设计方框图的常用方法:根据对事物内在属性和规律的分析,以及相关考虑,根据各阶段功能、作用的不同,将整个过程分解为几个小过程——环节,用方框表示环节。 按照各小过程应经历的时间顺序,将各环节按顺序排列,用箭头线连接。示例:锤头加工流程图:下料划线刨锯条刨锉拉螺孔中心线打孔攻丝倒角淬火电镀。锤架加工流程图:下料圆头磨削板牙电镀。

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一、流程优化和宗旨: b

在设计和实施流程的过程中,需要不断地进行修改和完善,这种流程修改的过程称为流程优化。目的:提高工作效率、降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境污染、保证安全生产等。2、工艺优化条件: b内部条件:对流程内在机理的深入了解。

 (例:对洗涤原理的了解,就会在流程中安排两次漂洗)

 ⑵外部条件:流程优化要建立在"设备"、"材料"、"工艺"水平提高的基础上。   (例:只有在具备锻压设备时,才可能将法兰盘的加工改为少量切削加工) ⑶人员技术水平的提高。3、流程优化过程所应考虑的主要问题:c

  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。第三章 系统与设计一、系统的结构

 1、系统的含义:b

 概念:系统是由相互联系、相互作用、相互以来和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。 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。 例:自行车的结构 2、系统的分类:a

 (1)自然系统和人造系统。 例:生态系统属于自然系统;飞船、房舍等属于人造系统。 (2)实体系统和抽象系统。 例:计算机硬件属于实体系统;软件属于抽象系统。 3、系统的基本特性:b

(1)整体性(全局、集合):--侧重于"部分影响整体"。是系统的最基本的特性,也是观察和分析系统最基本的思想和方法。 ○1系统是一个整体,它不是各个要素(部分)的简单相加,系统的整体功能是各要素(部分)在孤立状态下所没有的。 ○2系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。  例:巴尔扎克的塑像、"木桶理论"、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、"阿波罗"登月飞船上的零件(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"、合金钢材料各种性能的相互影响、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二、系统的分析

 1、系统分析及其一般步骤:c(1)什么是系统分析?

系统分析一般是从系统的整体功能出发,全面地思考与解决问题。 ○1系统分析的目标:发挥系统的功能,实现系统的目标。

 ○2系统分析采用的方法:运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验。 ○3系统分析产生的结果:拟订一套有效的处理步骤和程序,或对原系统提出改进方案。  例:王选汉字激光照排系统(2)系统分析的一般步骤?

 

 2、系统分析的主要原则:a(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:孝襄高速公路、都江堰水利工程、埃及阿斯旺水坝3、系统的优化:c

  在给定的条件(或约束条件)下,根据系统的优化目标,采取一定的手段和方法,使系统的目标值达到最大化(或最小化)。  约束条件:对系统起限制作用的,并且是不可人为调节的。  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。  例:农作物种植系统的优化--农业间作套种、利润问题三、系统的设计

  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。(一)系统设计应考虑的主要问题:c1、系统设计的目的与要求

  要从整体出发,以系统整体功能的最优为目的。

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3、系统设计方案的优化  先从整体考虑优化,统筹兼顾,再在此基础上完善各部分的设计。(二)简单系统的设计:c  举例:手电筒照明供电部分的设计。第四章 控制与设计

一、控制的手段与应用一、 二、 1、 2、

3、

 1、控制的含义:b

  人们按照自己的意愿或目的,通过一定的手段,使事物向期望的目标发展,这就是控制。  2、控制的手段:a 

 3、控制的应用:b

 (1)生活:控制应用到生活中,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,使之满足人们的需要。 (2)生产: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,控制在生产中得到了极为广泛的应用。 (3)军事国防:控制在军事、国防等领域也有着广泛的应用。 

二、控制系统的工作过程与方式

 1、简单开环控制系统的基本组成和工作过程:c

  概念:控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。

  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。  特征:系统的输出量仅受输入量控制,输入量到输出量之间的信号是单向传递。  方框图:    

输入量:控制系统的给定量。

控制器:对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。执行器:直接对被控对象进行控制的装置或元件控制量:执行器的输出信号。被控对象:控制系统中所要控制的装置或生产过程输出量:控制系统所要控制的量。

  

 2、闭环控制系统的基本组成:b

概念:系统的输出量返回到输入端(信息流经一个闭合环路)并对控制过程产生影响的控制系统。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、投篮、家用电饭锅保温控制系统、家用电冰箱温度控制系统等。  基本组成:与开环控制系统相比,闭环控制系统多了检测装置、比较器。 3、闭环控制系统的方框图: c

  

 4、控制器和执行器的作用:c

 控制器:对输入信号(偏差值)进行运算处理,并发出控制命令。 执行器:根据指令对被控对象直接控制。三、闭环控制系统的干扰与反馈 1、干扰因素:c

  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。 2、反馈的含义:b  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。  例:投篮、自动电水壶

 3、反馈环节的作用:a

  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、闭环控制系统的工作过程:a (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:

  ○1由于干扰因素的存在,系统的被控量偏离给定值时;○2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;○3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。  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

 5、功能模拟方法:a 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:a 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。6、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。  四、控制系统的设计与实施 P118 c 1、控制系统设计的一般思路:

  系统要达到的目标?控制的对象?被控对象的特性?被控量和控制量?外界的主要干扰因素?怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现?设备和元件? 2、开环控制系统的设计(书本P119案例分析:电吹风控制系统的设计)

  开环控制系统的设计相对比较简单,在明确设计要求,明确被控对象、被控量和控制量后,即可考虑具体控制系统的方案。 3、闭环控制系统的设计(书本P120案例分析:抽水马桶水箱的自动控制系统的设计)基本要求:第一、一个闭环控制系统要正常工作,首先必须是稳定的。     第二、控制系统的控制精度必须符合要求,即系统的输出量与给定值之差应控制        在允许的范围之内。

  在进行闭环控制系统的设计时,几项控制要求之间往往会产生矛盾,需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。          

1、在我们的生活中,人们经常需要对很多技术产品不断进行改进,以满足不同人群的需要。那么空调器从普通的定频空调发展到节能和制冷快的变频空调,属于( ) A.专业化带来的优化 B.创新、革新产生的优化 C.联合、协作产生的优化 D.新的投入产生优化

2、在联欢会上,李强同学表演了踩鸡蛋和在灯泡上行走的节目,同学们都以为他肯定是出自武术世家,有轻功的底子,回班后,李强向要好的同学揭开了谜底。根据所学通用技术知识,你认为最合理的解释应该是( ) A.所使用的鸡蛋和灯泡都是假的,只是道具 B.因为鸡蛋和灯泡是壳体结构,所以能承受较大的外力作用 C.只要认真努力的训练,普通人也能具有轻功 D.技术的发展离不开设计

3、系统的优化是在一定的条件下,使系统达到更理想、更佳效果的过程。请判断以下事例,不能使系统达到优化的是(  ) A.为了提高玉米的产量,提高玉米的种植密度 B.利用农作物生长的季节差、时间差进行间作套种 C.青藏铁路的修建 D.为减缓城市交通压力实行单日单号、双日双号车辆准行制4、关于控制系统,下列说法正确的是( ) A.在水箱水位控制系统中,人工控制优于自动控制

B.闭环控制系统的结构较为复杂,信息流经两条路径,其有较强的抗干扰性能,但控制精度较低 C.开环控制系统结构和原理比较简单,信息传输仅有一条路径,其最大优点是控制精度高 D.简单的控制系统由两部分组成,即被控对象和控制装置5、下列选项中,属于实体结构的是( )

A.房屋的墙体 B.教室的门窗C.化工厂的储油罐D.煮饭用的高压锅

6、桁架结构全由三角形组成,接头均为旋转接头,称为铰接。大跨度建筑物的屋顶、大型桥等,常采用桁架结构。以下桥梁中采用桁架结构的是( )   

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