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通用技术会考知识汇总
----------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。（a）
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。(b)
当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变,产生一种抵抗的力——内力
应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。（要能区分：书本P6）
３.结构的类型： 实体结构、框架结构、壳体结构(b)
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。(b)
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：(b)
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，落在范围内就是稳定的，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。如：三条腿的凳比两条的稳定。
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（c）
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：不同材料构成的结构，其强度各不相同。如：混凝土梁加钢筋，加强抗拉能力。
结构构件的连接通常有两种：铰连接 和 刚连接
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，如：门与门框的连接等
刚连接：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、焊接等，如：桌腿与桌面的连接等
3.结构与功能：结构的变化可能导致功能的变化。如：自行车的演变、多用起子等。(b)
三、简单结构的设计
1.结构设计应考虑的主要因素（a）
结构设计是为了完成某种任务或满足特定的需要，必须明确设计的目标和要求。
结构设计应考虑的主要因素有：（稳定性、强度、安全、环境、美学、个性、成本等）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。还有一些需要考虑的因素, 如材料、民俗文化、地域特点等。
2、简单结构的设计(c)P26-29
四、经典结构的欣赏(c)P30-33
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。（要会画流程图）
意义：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(c)
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、提高经济效益、提高管理水平等方面明确设计的目标。
生产活动的流程设计的基本因素主要有材料、工艺、设备、人员、资金和环境等（具体看书本P51）
2.流程设计的步骤（a）
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。（确定目标，明确任务）
其次，要分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境因素。（分析基本因素）
第三，列出流程涉及的主要事项，并进行初步的排列。（明确主要事项）
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。（确定时序、划分环节）
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。（画流程图）
3、简单流程的表达（c）（书本P52-53）
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。
流程优化可以根据不同的目标有所侧重，主要涉及到工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化等优化指标。（要能区分）
流程与材料、设备、工艺有着密切的关系，在优化流程时，需要充分考虑这些条件。
第三单元 系统与设计
一、系统的结构
(a)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。
(a)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
(b)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。（要能区分P67-73）
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。如:三个臭皮匠顶个诸葛亮
⑵相关性：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。如：厨具与厨房整体的关系
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，要从整体协调的角度出发寻求平衡，以获得整体上的最佳效果。如：数控机床
(4)动态性：任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。如：雷达24小时监测等。
(5)环境适应性：一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性，发挥自身作用，实现可持续发展。如：春捂秋冻
二、系统的分析
（c）1、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。系统分析的目
标是为了发挥系统功能，实现系统目标；采用的方法是运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验；产生的结果是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；
系统分析的出发点是为了发挥系统的整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策。
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。
(a)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。(P78-80)
（1）、整体性原则：系统分析首先着眼于系统整体，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。
（2）、科学性原则(例:优选法)：系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面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说服力。
（3）综合性原则：系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
(c)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）。
目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。
约束条件是对系统的功能起着限制作用、并且是不能人为调节的因素。
影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。（P82-83）
三、系统的设计（c）
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。）
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。（具体事例见P87-90）
第四单元 控制与设计
一、控制的手段(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。
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。(P97)
控制的手段和方法（a）
按人工干预的情形分：人工控制 、自动控制
按执行部件的不同分：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制
按是否有反馈分：开环控制 、闭环控制
控制的应用：控制广泛应用于生活、生产和国防的各个方面。（b）（P99-100）
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：(c)

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：(c)

检测装置测量出被控量并返回到系统的输入端；比较器将给定量与所检测的被控量进行比较，求出偏差值；控制器将这一偏差值进行运算处理，并向执行器下达控制指令；执行器根据指令对被控对象进行控制，从而使被控量稳定在一定范围内。控制量为执行器的输出信号。
三、闭环控制系统的干扰与反馈
（c）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。干扰需要克服，干扰也可利用。
(a)2. 闭环控制系统的工作过程
控制系统中将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程称反馈，闭环控制系统中必定反馈，闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量的偏差。
(a)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。
(a)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。
（c）四、控制系统方案的设计：（P118-123）
（1）、控制系统的设计主要应明确要达到的目的、控制的对象、被控量和控制量、干扰因素的克服等，设计方案的选择既要能达到目的，又要易于实现。
（2）设计一个闭环控制系统的基本要求是稳定性、精度和抗干扰性能符合设计要求。
（3）控制系统的设计与实施的分析，设计并制作简易控制装置的模型是学习控制系统的重要实践活动。

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