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(共25张PPT)
通用技术—技术与设计2
第一单元 结构与设计
（引用网络资源）
稳固结构的探析（1）
稳固结构的重要性
台风过后
一股势力强劲的龙卷风二日袭击广东阳江市，摧毁了一座约800平方米的市场。造成26人受伤，其中9人伤势严重，市场成为一片废墟。
台风过后
图为一台小货车被龙卷风卷走十几米，然后掀翻在地。
稳固结构的探析
结构与强度
结构与稳定性
结构与功能
一、结构与稳定性（1）
结构的稳定性
结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力
稳定性是结构的重要性质之一。
静止状态的稳定性
运动状态的稳定性
在外力作用下的稳定性
自行车
不倒翁
跨栏
旋转的陀螺
篮球架
分析摩托车的稳定性
运动的自行车
一、结构与稳定性（2）
影响结构稳定性的主要因素
重心位置
支撑面
结构的形状
通常情况下重心低，稳定性好
通常情况下支撑面大，稳定性好
案例：
塔型建筑物总是下面大上面尖
装运货物时，一般是把重的东西放在下面，轻的东西放在上面。
二、结构与强度
结构的强度
影响结构强度的主要因素
结构的形状
结构的材料
结构的强度是指结构具有的抵抗外力的能力。
结构的连接
刚度
强度与应力
刚度是指构件抵抗变形的能力。 人走木桥
三、结构与功能
结构的改变可能导致功能的变化。
自行车
壳体结构
静止状态的稳定性
在没有其他外力的作用的前提下：如果结构的重心所在的点的垂线落在结构低面的范围内，就是稳定的。
静止的自行车1
三角形的稳定性：
静止的自行车2
分析摩托车的支撑
摩托车的这种支架，在通常情况下，是后轮胎着地。
后轮胎与地面的接触点和支架的两个支撑点构成了一个三角形。
摩托车的重心落在这个三角形内，所以摩托车是稳定的。
不倒翁（1）
不倒翁（2）
当不倒翁向左倾斜时，由于重心的作用，会产生一个让它向右摆的力距。
设想一下：如果不倒翁的重心提高，会怎样？
不倒翁倾斜时，会产生一个让它反倾斜的力，使它慢慢稳定下来。
不倒翁（3）
结论：
1：不倒翁的重心越低，越稳定。
2：不倒翁的稳定位置是固定的。这种平衡我们称它为：“固定稳定”
（还有一种“随意稳定”）。
篮球架
支撑的面积
重心的位置
重心的高低
跨栏的设计
跨栏的特级特点：
当受到的外力 F 很小时，跨栏不会倒下。
当受到的外力 F 很大时，跨栏就会悄然地倒下。
结论：
并不是所有的结构都是越稳固越好，要根据我们的需要而确定。
旋转的陀螺
陀螺效应：旋转的物体有保持其旋转方向（旋转轴的方向）的惯性。
运动的自行车
　　陀螺效应在保持自行车稳定中也许起到不可忽略的效果，但是，如果自行车单单凭借陀螺效应保持稳定，那么，初学者也应该在高速骑车时不会倒下。　
　　自行车的平衡首先来自于骑车人腰部的肌肉。熟练的骑车人，当自行车稍微倾斜倒下时，他腰部肌肉会自动动作，把身体拉向另一侧，形成的反向力矩促使车身抬起。　
　　自行车本身的平衡机制，来自于前叉后倾。自行车的车把轴，都是向后倾斜的，前轮是固定在车把的前叉上，所以叫前叉后倾。当车转弯时产生的离心力其所形成的力矩方向，与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。这样，车子就有了自动回正的稳定性。车速越快，所造成的恢复力矩越大，骑车人就越感到稳定。这就是高速骑车时，会感觉车子比刚刚起步的时候稳定的原因。
强度与应力
应力是构件的单位横切面上产生的内力。
=F/S
当应力达到一极限值时，结构就会遭到破坏。在设计中，必须是构件的应力留有必要的余地，作为设计设计时应力的最高限度，这就是许用应力值。
单位为：Pa
在内力不变的情况下，构件材料的截面积越大，应力越小。危险就越小，构件的强度就月大。
常用材料的许用应力值
材料 抗拉应力 抗压应力
普通碳钢Q215 137-152 137-152
低碳合金钢 211-238 211-238
铜 29-118 29-118
灰铸铁 28-78 18-147
铝 29-78 29-78
松木（顺纹） 6.9-9.8 8.6-12
混凝土 0.098-0.69 0.98-8.8
单位：MPa
结构的形状
1：梁的形状
有工、十、L、圆、U等等
2：纽绞的形状
拔河用的绳子、起吊重物用的钢缆等等
3：拱型
恐龙的脊骨、拱型桥等等
4：其他形状
结构的连接
如：伞面与伞骨间的连接、门与门框的连接等等
结构的连接：
如：榫接、胶粘、绳接、焊接、铆接等等
刚连接：被连接的勾结在连接处不能相对移动，也不能相对转动。
铰连接：被连接的勾结在连接处不能相对移动，但可以相对转动。
是通过一定的连接物把两个或两个以上的构件连在一起
常用的连接方式有铰连接和刚连接
人走木桥

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