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通用技术知识专题
技术与设计1：
第一章 走进技术世界
一、技术的价值
技术是人类为满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造。技术与人:它具有保护人、解放人和发展人的作用。
技术与社会:促进社会生产的发展,丰富社会文化的内容,改变社会生活的方式,是推动社会发展和文明进步的主要动力之一。
技术与自然：1、人类依靠技术改造自然、利用自然，应与自然和谐发展。
2、应把握尺度,合理发展,注意对自然的保护，技术对自然产生负影响，应以可持续发展为目标开发利用自然。 P8
二、技术的性质 P11 技术的目的性；技术的创新性；技术的综合性；技术的两面性；技术的专利性
1.创新是技术发展的核心所在，创新推动技术的发展。
2.技术创新表现为：技术革新（改进）、技术发明（创造）。
技术的综合性：电学、光学、声学、机械学、材料学、人体工程学……
科学是发现规律并对其验证和公式化的知识体系。技术则是为了满足人的需要而对大自然的改造。 P14
侧重：科学发现什么，为什么； 技术回答怎么办；
过程：科学用实验证明理论规律； 技术用试验验证可行、合理性
联系：科学是技术发展的基础，技术发展促进科学的应用。
技术的两面性：技术既有实用性又有功利性。实用性是技术的基本特性； P15
知识产权：著作权、专利权、商标权。
专利不能自动取得。符合新颖性、创造性、实用性的发明技术可以提出申请。并有年限：10年（改进）、20年（发明）
申请专利6步：提交申请阶段、受理阶段、初审阶段、发明专利申请公布阶段、发明专利申请实质审查阶段、授权阶段 P18
技术的未来：既充满希望也隐含威胁 要理性看待。
第二章 技术世界中的设计
一、 技术与设计的关系
1.技术的发展离不开设计：设计是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。
（1）设计是推动技术发展的重要驱动力。技术的创新、技术产品的更替、工艺的改进都需要设计。
（2）设计是技术成果转化的桥梁和纽带。（3）设计促进了技术的革新。
2.技术更新对设计产生重要影响
（1）技术是设计的平台，技术的进步直接制约着设计的发展。
（2）技术更新为设计提供了更为广阔的发展空间。
（3）技术进步还促进人们设计思维和手段的发展。
3.设计的丰富内涵：一般意义上的设计指的是综合设计，在技术世界中的设计核心是技术设计。
技术设计侧重：功能、材料、程序、工艺；艺术设计侧重：色彩、造型、欣赏、审美、感觉
二、设计中的人机关系
人机关系要实现的目标：高效、健康、舒适、安全。
实现合理的人机关系要注意（1）普通人群与特殊人群
（2）静态的人与动态的人：设计的产品不但要符合人体的静态尺寸，也要符合人体的动态尺寸。
（3）人的生理需求与人的心理需求：设计中的人机关系，满足人的生理需求，也要满足人的心理需求，产品的色彩、材质等都会对人的心理产生影响。视觉、听觉、触觉、味觉等都影响人的心理感受。
（4）关注信息的交流：人与产品的互动过程就是人与产品之间信息传递的过程。
第三节 技术试验及其方法 1.技术试验：技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验、优化等探索性实践活动。
2.技术试验分：性能试验、优化试验、预测试验、信息试验。方法有：优选试验法、模拟试验法、虚拟试验法、强化试验法、移植试验法。
技术试验实施：1制定试验计划2抽取样本、进行试验、分析数据、得出结论
技术试验报告：1试验目的2试验准备3试验步骤4试验记录5试验总结
技术试验的重要性：1验证技术成功与否，更是发现问题、探究规律、优化技术的关键；2是技术研究不可缺少的基本方法和手段，它对技术应用起到了有力的保障作用；3使设计得以改进和完善，将设计的风险和失误降到最低；4为设计的评价提供准确客观的数据。
第三章 设计过程、原则及评价
一、设计的一般过程
发现和明确问题
从本质上说，设计是一个问题求解的过程。它从问题出发，并围绕问题展开各项活动。因此，设计必须从调查需求、分析信息、发现和明确需要解决和值得解决的问题开始，并在此基础上提出设计项目，明确设计要求。
制定设计方案
在发现和明确要求的基础上，我们紧接着就是通过各种渠道，尽可能广泛地收集设计所需的信息，通过对各种信息的归纳和分析，挖掘影响设计的主要因素，大胆提出各种设计想法，并依据一定条件对各种想法进行筛选，确定最终的设计方案。这就是制定设计方案的过程。
①运用不同的材料、结构可以产生不同的设计方案。
②任何设计方案都有改进的可能性，好方案决不会仅有一个。
收集信息：通过用户调查、专家咨询、查阅资料、收听收看广播电视、互联网等渠道收集相关信息。
设计分析：面对收集到的各种信息，要根据设计要求，找出设计需要解决的主要问题，并分析其可能的解决办法。面对设计要求和约束条件之间的相互矛盾，为了找到最好的解决办法，应该提出尽可能多的设想，以便于权衡利弊，作出选择。
方案构思：要求我们根据设计要求，大胆构思，努力挖掘自己的创造潜力，提出解决问题的多个设想。方案构思是设计过程中最富有挑战性的环节。
方案呈现：常常是，为了使其，我们通常会用草图把构思过程中产生的模糊的零散的设计想法转化、综合为具体化视觉形象。
方案筛选：当多个设计方案产生以后，要依据一定的原则，对这些方案进行筛选。
制作模型或原型
完成方案筛选后，要开始制作模型或者原形了。模型制作包括两个阶段，既绘制图样和制作模型或原型。对于小型、简单的产品可以直接制作产品原型，而对于大型、复杂的产品先制作缩小、简化的模型。
测试、评估及优化
要明确设计方案是否可行，必须进行各种测试、评估，以优化设计方案、完善产品原型。
测试：测试的目的是检验产品在操作、使用过程中，在结构和技术性能等方面能否达到预定的设计要求。（放重物是测试承重力、材料强度、结构强度；电风扇吹是测试重心稳定性；亲自坐上感受一下是测试舒适度；用手左右晃一晃看是否稳固是测试结构稳定程度、稳固性）
评估：在测试的基础上，还要对设计方案和产品进行较为全面的评估。评估，在设计过程中需要反复进行。
优化：为了优化设计方案，既要分析测试和评估的具体记录，也要重视对公众意见的调查，以明确改进的方向。一般说来，我们可以对三种典型人群进行调查，征集优化的具体意见。三种人群即专家（销售者、制造者）、潜在客户（可能会用的人）和用户（正在使用的人）
产品的使用和维护
在产品使用过程中，正确的使用和维护既可以使产品更好地满足人民的需求，又能延长其使用寿命。因此，掌握正确的使用和维护方法对于产品使用者来说尤为重要。
设计过程是一个动态的过程。有些阶段或步骤可能会发生变化，有些步骤之间则可能出现一定的循环。我们不能将设计的过程简单化、模式化，而应根据设计的需要进行灵活安排。
二、设计的一般原则
创新原则
创新就是通过引入新概念、新思想、新方法、新技术等，或对已有的产品的革新来创造具有相当社会价值的事物或形式。创新是设计的核心。可以从原理、结构、技术、材料、工艺等方面进行考虑改进和突破，以实现创新的目标。要实现产品设计的创新，除了要最大限度地发挥人的智慧外，还应注意利用最新的技术成果和现代的设计理论和方法。（案例：洗衣机的发展历程）
实用原则
设计中的实用性是指设计的产品为了实现其目的而具有的基本功能。它包括
物理功能（性能、构造、效率精度和可靠性等）、
生理功能（产品使用的方便性、安全性、宜人性等）
心理功能（产品的造型、色彩、机理和装饰）
社会功能（产品象征或显示个人价值、兴趣、爱好和社会地位）
经济原则
经济原则是指以最低的费用最得最佳的效果。所谓最低的费用，是指产品在得到最优良的设计，实现最佳的功能的同时，所涉及到的各方面的成本和总量最小。（包括运输成本等）
由于产品所用的材料都有其特定的性能和加工的方法，作为设计者，如果只追求形式美而不了解生产工艺，往往就会出现无法生产或成本很高的情况。另一个方面，如果设计者只追求价廉而粗制滥造，就从根本上违背了设计的目的，可能会导致产品滞销或亏本销售，造成更大的浪费。
产品设计必须从消费者的利益出发，合理使用优质价廉、能优化产品质量的原材料，并在明确目标市场、控制生产成本、提高产品附加值等基础上改进与完善产品设计，为企业的生存与发展服务。
功能成本比=功能/成本。
美观原则
产品外观的美是通过对产品造型，大小比例，使用材料，色彩搭配，装饰图案等的设计组合来表达的。通过各种元素组合，表现产品不同的设计特点，强调形态美，技术美，材质美，色彩美等独特的表现元素，产生不同的产品风格，带给人们各种美的享受。
产品设计中的美观原则是多元的，受到消费者、功能、技术、文化传统等多方面的影响。
道德原则
产品设计者必须具有宽广的眼界和高度的社会责任感。力求用设计完美的产品奉献社会，维护、完善社会伦理道德，推进人类文明的发展。
①设计应坚持为人民服务的宗旨，以人为本，不能出于某种不道德的目的；（刑讯逼供器具）
②设计不能单纯为了谋取利益而损害他人和环境；（假冒伪劣，有毒材料制造食品、药品等）
③设计要尊重他人知识产权、技术成果。不能一味抄袭别人的设计。
技术规范原则
技术规范是有关开发生产技术的知识、领域、方法和规定的综合。产品的设计必须符合一定的技术规范。技术规范既有强制性的标准，也有推荐使用的技术规范。
可持续发展原则
可持续发展原则是指产品的设计既满足当代发展的需求，又要考虑未来发展的需要，不以牺牲后人的利益和长远的利益为代价来满足当代人的需求。
应充分考虑产品对环境可能造成的影响，并尽量采取措施减少其负面影响；
应尽可能选用可再生资源和可重复使用材料，应尽量减少原料和自然资源的使用，降低产品在生产中的损耗和产品的回收问题
设计一般原则之间的关系
各种原则并不是各自独立的，它们之间往往相互联系、相互制约、相互促进、相互影响、相互渗透。具有一定的开放性。
三、设计的评价
设计的评价是指依据一定的原则，采取一定方法和手段，对设计所涉及的过程及结果进行事实判断和价值认定的活动。
它对设计者树立质量管理意识、强化质量管理、高质量完成设计任务有重要作用，同时也有助于设计中的信息交流和工作反思。
从评价对象来分：一是对设计过程的评价，二是对设计成果的评价。
从评价者角度来分：一是设计者自我评价，二是他人的评价。
对设计评价应建立在事实判断的基础上。评价者首先应对设计过程和设计方案的各个细节进行准确的判断、说明、阐述。只有在事实确定的前提下，评价才会有效，才不至于失真。
对设计过程的评价
加强对设计过程的评价是树立质量管理意识、加强质量管理、实现设计目标的关键。
对设计过程的评价内容：设计过程是否完备，过程是否全心投入，计划是否科学严密，组织是否协调；分工是否合理；采用的方法是否正确，工作是否具有创新性；各环节或阶段的任务是否完成；形成的中间成果（方案）是否符合要求；全过程是否有质量控制和相应的监督、改进措施；是否注意把握各个环节或阶段的主要任务和目标；是否要注意把握设计过程中各个环节或阶段之间的衔接和协调；设计资源运用是否合理；等。
对设计过程的评价应服务于完善设计方案、促进个人发展的根本目标，不仅仅是设计过程终结时的回顾性、反思性评价，而且也包括设计过程之中的即时性、阶段性评价。因此，对设计过程的评价应寓于设计的全过程。
对最终产品的评价
最终产品是设计过程的结晶，是设计质量、设计水平的集中体现。
对最终产品评价的依据：一是参照设计的一般原则，二是事先制定的设计要求进行评价。在实际评价中，这两个方面也可以结合起来。
日常用品评价：功能、形态、效率、创新性、安全性、易操作性、性能价格比、美学因素、对社会、环境、资源的影响以及市场应用前景等
（人机关系：主要操作装置应与人体有关尺寸相适应；主要显示应清晰易读，处在人阅读的最佳范围内；操作件使用方便，符合人体生物力学特点；在工作区域内无划伤人的尖棱突角，照明光线柔和，亮度适宜；在危险区域内，有保护装置，有警示标志；等）
设计的评价和设计的交流
a.口头交流（非正式） b.文本、图表之类的交流方式（正式）c.技术图样、模型的交流方式（直观） d.计算机演示、网页的交流方式（生动、形象）（详见第六章）
第四章 发现与明确问题
一、发现问题
问题的来源
从技术角度看，人类进步与发展的过程就是不断地发现问题，不断地进行设计，从而解决问题的过程。问题是如何产生的？
第一种：人类生存活动中必然会遇到的问题。来源于生活
第二种：由别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。来源于需要
第三种：基于一定的目的由设计者自己主动发现，并试图解决。来源于你的主动积极发现
[发现问题的重要性]：第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对一般的和已有的问题提出的，而第三种问题却是全新的，它需要我们积极主动的思考，需要我们细致入微的工作，需要我们独具慧眼的发现。这类问题的发展，一方面可以挑战和拓展我们的能力，另一方面也有可能更好地满足人们的需要，推进技术的发展和创新。
发现问题的途径和方法
观察日常生活（包括有意识观察和无意注意）
收集和分析信息（文献法，问卷调查法，询问法）
技术研究与技术试验
二、明确问题
明确问题的内容和价值
问题是否明确
问题表述本身是否明确、问题产生的原因是否明确、提出问题的目的是否明确，等。
问题的价值
判断一个问题是否有价值，必须从以下问题着手：
①所提出的问题是否遵循了基本的科学原理。
②迄今为止，能否确认该问题尚未得到充分解决。
③在调查的范围内，该问题是否有普遍意义，在更广的范围内，该问题是否有意义？
④在多个问题同时发生时，该问题是否是主要问题？
⑤现有的技术条件能否解决这个问题？技术发展以后呢？
⑥解决该问题所需要的投入是多少？投入与产出的比是否理想？
明确解决问题受到的限制及具体的设计任务
设计计划
制定周密的设计计划对确保设计有目的、有计划地进行也有着重要的意义，参照P89能制定一般的设计计划表
第五章 方案的构思及其方法
一、方案的构思方法
1.设计分析：
(1) 设计需要考虑的主要因素: 功能、结构稳定、安全可靠、成本适当、易于制作等
(2) 产品设计的三要素：物、人、环境
(3)明确使用对象进行具体设计分析
标准件：采购方便；直接使用，简化制作过程；相对便宜，从而降低产品成本；实现通用通换，易维护。
2.方案的构思方法：(1)草图法；(2)模仿法；(3)联想法；(4)奇特性构思法。
3.方案的比较和权衡（即方案的筛选）
对方案进行评判和比较，要从设计的目的出发，针对一些相互制约的问题进行权衡和决策，选出较为满意的方案或集中各方案的优点进行改进。考虑的方面：实用、美观、创新、稳定性、安全性、环保性、加工难易程度、经济成本等。
第六章 设计图样的绘制
一、设计表现图
1.技术语言：在技术活动中进行表达、交流的工具（如图样、图表、模型、符号、声音、手势、标志、计算机演示、网络语言等）。
按照专业类型分：有计算机程序语言、工程图学语言等；
依据人的感觉类型的不同分：有视觉语言、听觉语言和触觉语言等；
依据人的视觉形式的不同分：图形符号语言、文字符号语言等。
技术语言的特征：言简意赅、通俗直观
2.草图：构思草图和设计（草图草图的绘制步骤，详细参看P115）
二、常见的技术图样
正投影的基本特性：A、真实性,B、积聚性，C、收缩性。主视图、俯视图、左视图统称为三视图。
三视图投影规律：主视图反映物体的长和高，俯视图反映物体的长和宽，左视图反映物体的高和宽。长对正，高平齐，宽相等。
（三视图的绘制步骤见P122-123。）
2、形体的尺寸标注
四个基本的要求：正确（必须符合国家标准）、完整（必须注定齐全、不重复、不遗漏）、清晰（尺寸标注布局整齐、清晰，便于识图）、合理（尺寸注定方式符合加工要求）
尺寸三要素：
①尺寸界线：尺寸界线用细实线绘制，并由图形的轮廓线、轴线或对称中心处引出，也可利用轮廓线、轴线或对称中心作尺寸线。
②尺寸线：尺寸线用细实线绘制。尺寸线必须单独画出，不能与其他图线重合或在其延长线上。一般采用箭头作为尺寸线终端。
③尺寸数字：图样上所注尺寸表示形体的真实大小，形体的真实大小与图样的大小及绘图的准确度无关。图样上的尺寸，以毫米mm为单位时，不注写单位，否则必须注明。线性尺寸的尺寸数字一般注写在尺寸线上方或其中断处，水平方向尺寸字头向上，垂直方向尺寸数字写在尺寸线的左侧且字头向左。
直径： ，整圆或大于半圆的圆弧需要标注直径。注意小尺寸标注的方法（P125）
半径：R，半圆或者不足半圆的圆弧需要标注半径。小尺寸标注方法（P125）
3、机械加工图
以三视图的形式来表达机械加工方法的一种技术图样，是完成产品机械加工的主要依据。它通常由三视图及其尺寸标注，必要的其他视图、标题栏和文字说明几部分组成。标题栏通常包括：设计的名称、材料、图的比例、设计者、设计单位、设计日期、审核等。（A4图纸：210×297）
读图：首先要了解它的组成部分，其次要了解各个部分给我们提供了什么样的信息
4、剖视图
假想采用剖切平面的方法剖开物体，将处于观察者与剖切面之间的部分移去，将其余部分向投影面投影所得的图形称为剖视图。剖切平面一般具有以下两个特征：①包含内部结构如孔、槽的轴线，或物体的对称面②平行于相应的投影面。
画图时应注意：
①用粗实线画出物体的剖面轮廓及剖切平面后的可见轮廓。
②应省略不必要的虚线，只有对尚未表达清楚的物体结构才画出虚线。
③由于剖切平面是假想的，因此在一个视图上取剖视，并不影响其他视图的投影
④剖面需按规定画出与物体材料相应的剖面符号，剖面线应间隔相等、方向一致。
5、线路图
电子线路图一般是指用图形符号和线段组成的电子工程用的略图，包括电路原理图、接线图和逻辑图。首先要认识线路图中的元器件符号，知道它所代表的元器件；其次要弄清楚元器件符号相互之间的连接方式；最后确定信号如何流通。
第七章 模型或原型的制作
一、模型
1.模型及其功能
（1）模型：模型是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。模型可以是产品本身，也可以是与产品大小相同、使用功能一致的物体。（2）模型具有两个功能：①使设计对象具体化。②帮助分析设计的可能性。
2.模型在不同阶段的作用
（1）草模:用于产品造型设计的初期阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单地表示出来，供设计人员深入探讨时使用。
（2）概念模型：在设计构思初步完成之后，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。
（3）结构模型：用于研究产品造型与结构的关系，表达产品的结构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验。
（4）功能模型：用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。
（5）展示模型：是采用真实材料，按照准确的尺寸做成的与实际产品几乎一致的模型，研究人机关系、结构、制造工艺、外观、市场宣传等。
二、工艺
1.认识工艺
（1）工艺是指利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。
（2）工艺的种类：常见的工艺有加工工艺、装配工艺、检测工艺、 铸造工艺、表面处理工艺等。
（3）作用：保证产品质量，提高生产效率；影响产品的功能、强度、外观
2.金属材料的加工工艺
一般来说，金属材料的加工包括1划线、2锯割、3切削（锉削）、4钻孔、5连接、6表面处理等工序。
[划线]：就是在待加工的材料上用相应的工具划出加工部件的轮廓线或基准点或基准线。
划线一般步骤为：①划出基准 ②划尺寸线 ③划轮廓线 ④冲眼。
工具一般有：划针、钢直尺、角尺、划规和样冲。各类工具的操作要领详见P144
[锯割]：操作要领：1.站位和握锯姿势要正确，2.推锯加压，回拉不加压，3.锯程要长，4.推拉要有节奏 5安装锯条时锯齿向外（P145）
起锯：从工件远离自己的一端起锯，起锯时用左手大拇指贴住锯条，起锯角要小，起锯时行程要短，压力要小，缺口2-3mm进，加长行程。
[锉削]：为了使工件符合设计所要求的形状、尺寸和粗糙度，往往需要进行锉削、铣削和磨削。操作要领：1.锉削时要注意身体和手臂动作的协调，2.在推锉过程中，左手的施压要由大变小，右手的施压要由小变大，使锉刀平衡而不上下摆动。
[钻孔]：常用的钻孔设备是台钻，常用的钻头是麻花钻。
钻孔的操作步骤：①划线定位 ②装夹工件 ③装夹钻头 ④钻孔。
安全操作警示：二要：操作时要集中注意力；要戴防护眼睛；
二不：不准带手套操作；不能用手直接扶持小工件、薄工件，以免造成伤害事故。）
[连接]：通过固定连接和半固定连接的方法可以实现金属件之间的连接。详见P148（了解攻丝与套丝方法）
常用的连接方法有：铆接、黏结、焊接、螺栓和螺母、平头螺丝、元宝螺帽、垫圈、弹簧垫圈 各种连接应用实例要掌握。
[表面处理]：①目的：防止金属制品表面生锈腐蚀，提高产品的美观程度。②常见的方法：表面刷光、喷涂油漆、镀层
表面刷光工序：准备（清除毛刺和铁屑）→粗处理（用细锉锉平金属表面）→细处理（用精细级金刚砂纸打磨）
喷涂油漆：一般先检验所选用的油漆对金属表面的适用性，然后涂防锈漆，再油漆喷涂。
镀层：可以在金属表面涂上一层塑料，也可以采用电镀的方面
三、制作模型
制作模型一般步骤：
1.选择合适的材料。2.准备适当的工具和加工设备。3.按设计图样画线。4.对材料进行锯割、切削等加工。5.装配。6.对模型进行表面处理。7.对产品的外观造型和色彩进行评价；对产品的结构、功能进行检测和试验。8.对设计方案进行修改，做成展示模型（样品）。
在模型或原型制作完成之后，根据审美的需要，一般要对产品的外观加以一定的润色，以使产品更美观，更符合人们的心理需求。
模型制作的一般步骤：
①选择合适的材料②准备工具和设备。③划线④加工⑤装配⑥表面处理⑦评价
第八章 技术产品的使用和保养（选修）
1.产品说明书的编写：
（1）产品说明书的一般结构——标题、正文、标记。
（2）产品说明书的形式：条款直述式和自问自答式。
（3）产品说明书的写作要求 ：①充分考虑用户的阅读需要；②体现产品的设计特点；③不必平均用力，而应有所侧重；④语言准确、通俗、简洁、内容条理清楚。
2.技术产品的使用、维护和保养：
产品说明书为用户使用产品提供依据，它必须清楚的告诉用户产品的使用方法，以使用户方便地获知、掌握产品使用方法，恰当、安全、高效地使用产品。
维护产品完好技术状况或工作状态而进行的作业，是进行技术设计时必须考虑的问题，产品的维护和保养方法也应当在产品说明或用户手册中得以体现。
3.技术产品的服务途径
①查阅说明书获得厂家的服务电话、服务网点分布等信息。
②打电话咨询或上网查找。
③请教其他用户获取服务信息。
技术与设计2：
第一单元 结构与设计
一、常见结构的认识
1.结构：是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
根据鹰眼的结构,人们正在研制“ 鹰眼”导弹系统。这种导弹系统能自动寻找、识别目标并跟踪攻击。
2.从力学角度来说, 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
３.结构的类型： 实体结构、框架结构、壳体结构
实体结构：结构体本身是实心的，它的受力特点是：外力分布在整个体积中，如：实心墙，大坝。
框架结构：结构体由细长的构件组成，受力特点：支撑空间而不充满空间。如：铁架塔。
壳体结构：层状的结构，受力特点是：外力作用在结构体的表面上，如：头盔，飞机的外壳，贝壳。
二、稳定结构的探析
1.结构与稳定性
（1）结构的稳定性：是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
结构的稳定性是结构的重要性质之一。如果一个物体的结构不能有效地抵御常见外力的作用，那么该物体是很难承受负载而保持平衡的。
（2）影响结构稳定性的主要因素：
重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。
1) 重心位置的高低：重心越低,稳定性越好；重心越高,稳定性越差。
结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。
2) 结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面的大小。
支撑面越大越稳定，越小越不稳定。如：高塔的共同特点都是上端小而下端大。
3) 结构的形状：结构的形状不同，其稳定性也不同。
影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。
2.结构与强度：
结构的强度：是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
影响结构强度的主要因素：结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。
①结构的形状：三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。
②结构的材料与连接：结构构件的连接通常有两种：铰连接 和 钢连接
3.结构与功能：结构的变化可能导致功能的变化。
三、简单结构的设计
1.结构设计应考虑的主要因素
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标, 应满足设计规范, 满足使用者的基本需要。
结构设计应考虑的主要因素有：符合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, 使用者的个性化需要, 对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。
在结构设计中还有一些需要考虑的因素, 如材料、民俗文化、地域特点等。
四、经典结构的欣赏
赏析结构设计作品,可从技术与文化两个角度进行。
（1）技术的角度主要有：结构功能、稳固耐用、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。
（2）文化的角度主要有：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。
第二单元 流程与设计
一、流程
（1）时序：时间上的先后顺序就是时序。时序体现了具体活动内容的先后关系，在这种先后关系中，有些步骤之间的时序是不可颠倒的，有些步骤之间的时序是可以颠倒的。
完成某一个具体目标、组成某项生产或某个活动过程的若干阶段或小的过程称为环节。
环节是一个相对的概念，依据问题性质的不同和不同人的理解，环节的划分可能会有所不同。环节中又包含若干可以分解的、目标更具体的事项。在某项生产或某个或动中，环节是不可缺少的。
（2）流程：是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序。可以把流程理解为为了一定的目的去做事情的顺序。任何流程都反映一定的时序，体现出一定的环节。
流程图有文字表达、表格表达、图示表达等方式，有些场合还可用模型表达、动画演示等。
用箭头、用数字序号、用时间等表达时序。流程图的序号或方框反映了环节、工序的具体情况。
生活中处处都有流程，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、为我们的安全提供保障。
对于生产过程，有加工流程、组装流程、包装流程、质量检查流程、安全生产流程等；对于企业经营过程，有原材料采购过程、市场销售流程、财务工作流程等。
二、流程的设计
1.流程设计应考虑的基本因素
设计一个流程首先应明确流程要实现的具体目标。
对于工作和生活方面的流程设计，主要应考虑如何节省时间、提高工作效率、提高工作质量等目标。
对于生产活动的流程设计，主要应从提高效率、提高质量、节省资源、安全生产、高经济效益、提高管理水平等方面明确设计的目标。
2.流程设计的步骤
首先要明确设计的目标和任务，明确流程所应遵循的内在变化规律。
其次，要分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境因素。
第三，列出流程涉及的主要事项，并进行初步的排列。
第四，分析各事项（步骤）之间先后顺序，合理地安排流程的时序和环节。
第五，选择一种合适的表达方式画出流程图，对于有严格时间要求的时序，要标注时间。
三、流程的优化
流程优化的目的是为了提高工作效率、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。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。
第三单元 系统与设计
一、系统的结构
1.系统：由相互联系、相互作用、相互依赖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。部分相对于整体而言，要素相对于系统的元素结构而言。很多情况下，要素和部分又可以通用。
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.系统的类型：（1）自然系统和人造系统；（2）实体系统和抽象系统：
人体系统、生态系统是自然系统；城市系统、计算机系统和机械传动系统是人造系统
生物系统、机械系统是实体系统；哲学系统、计算机的操作系统是抽象系统
3.系统的基本特性：整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性。
⑴整体性：是系统最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。
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。系统的任何一个要素（部分）发生变化或出现故障时，都会影响其他要素（部分）或整体的功能的发挥。系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
⑵相关性：是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。
⑶目的性：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这正是区别不同系统的标志。
对于复杂的系统，目标有多个，往往用一个指标体系来描述系统的目标。
二、系统的分析
系统分析：为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、实验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程。
系统分析的显著特点是完整地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。
系统分析的一般步骤：
①明确问题，设立目标；②收集资料，制定方案；③分析计算，评价比较；④检验核实，作出决策。
系统分析的主要原则：整体性原则、科学性原则、综合性原则三个主要原则。
2.系统的优化：是指在给定的条件（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）。
三、系统的设计
系统的设计是对各种各样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。
系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。不同行业的系统设计有着不同的技术要求。
系统设计方案的优化：首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
系统设计的一般步骤：将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。
第四单元 控制与设计
一、控制的手段
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。
理解任何控制现象，都要明确控制的对象是什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。
控制的手段：人工控制和自动控制。
二、控制系统的工作过程与方式
1.控制系统：任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节构成一个控制系统。一般的控制过程都有一个输入和一个输出，控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。
2.开环控制系统：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。
对于开环控制系统，通常可以用下面的方框图来描述：
3.闭环控制系统：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统。
简单闭环控制系统的方框图如下：

三、闭环控制系统的干扰与反馈
1.干扰因素：指在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素。有的是环境造成的，有的是人为原因所致。在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。
2. 闭环控制系统的工作过程
从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈问题，输出量对控制过程产生影响的控制系统。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。
3.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。
4.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。如，中医切脉诊病、瓜农选西瓜等。
设计对象的特点和问题解决的标准
设计者的技术能力和条件
设计对象具有不同的特点，设计标准有所不同（门锁和玩具）
设计对象受到成本、环境等限制（工程设计等都要有一定的预算）
限制
主观条件，是否具有解决问题所需的知识和技能（专业人员和中学生）
客观条件，要消耗一定的人力、物力、财力以及时间等（材料资料仪器设备）
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