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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。它具有保护人、解放人和发展人的作用。
1.技术改造自然、利用自然，使自然造福人类。
2.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。
二、技术的性质
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、技术发明。
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。
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。
知识产权：著作权、专利权、商标权。
专利权申请：符合新颖性、创造性、实用性的发明技术可以提出申请。
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
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
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。
（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.技术试验方法：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
第三章 设计过程、原则及评价
一、设计的一般过程：
发现与明确问题，制定设计方案，制作模型或原型，测试、评估及优化，产品的使用和维护
1.发现和明确问题：设计是技术发展的关键，从本质上说，设计是一个问题求解的过程。
2.制定设计方案
制定方案的步骤：（1）收集信息（2）设计分析（3）方案构思方案（4）方案呈现（5）方案筛选
二、设计的一般原则
创新原则、实用原则、经济原则、美观原则、道德原则、技术规范原则、可持续发展原则。
三、设计的评价
1.设计过程的评价
一项设计成果的好坏，60%-70%是由设计过程的质量所决定的。没有良好的设计过程,就不可能有良好的设计成果。 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。
2.对最终产品的评价——对设计成果的总评价
两个基本依据：参照设计的一般原则进行评价 根据事先制定的设计要求进行评价
3.设计的交流方式：
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）
第四章 发现与明确问题
一、发现问题
1.问题的来源：（1）人类生存活动中必然会遇到的问题；（2）别人给出的问题，设计者必须针对问题寻求解决方案；（3）基于一定的目的有设计者自己主动发现问题。
2.发现问题的途径与方法：（1）观察日常生活；（2）收集和分析信息；（3）技术研究与技术试验．
二、明确问题
1.明确问题的内容与价值：
①问题表述本身是否明确 ②问题产生的原因是否明确 ③提出问题的目的是否明确
2.明确解决问题受到的限制及具体的设计任务
限制主要由两方面决定：（1）设计对象的特点和问题解决的标准；（2）设计者的技术能力与条件
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
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）
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（如图形、表格、声音、手势、标志等）。
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
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。
形体的尺寸标法：
（1）尺寸标注的基本要求：正确、完整、清晰、合理。
（2）尺寸要素：①尺寸界线；②尺寸线；③尺寸数字。
机械加工图：是工程图的一种，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。
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:
（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（样品）。
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划线、锯割、切削等工序。
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
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
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）。
第八章 技术产品的使用和保养
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：
HYPERLINK "http://img.blog./photo/YSN6e61NQjKciIg6WrE1Fg==/2011420183574995867.jpg" \t "_blank"
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：
HYPERLINK "http://img.blog./photo/R_mlGDxsyOhVgjVwAJneiA==/2005509209063853812.jpg" \t "_blank"
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。
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