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专题梳理1　技术与设计、设计的过程与原则、技术试验
1技术与设计【必修 技术与设计1 第1—31页　指导意见第9 —13页】
1．技术是实现具有一定使用价值的创造性实践活动。
2．技术具有保护人、解放人、发展人的作用。
(1)保护人：保护人不受生理上的伤害。
(2)解放人：人依靠技术解放或延伸了身体器官的功能，拓展了活动空间，提高了劳动效率。
(3)发展人：人在探究技术、使用技术、发展技术的过程中，改变着人的主观世界。
3．技术促进了社会生产的发展，改变了社会生活的方式，丰富了社会文化的内容，是推动社会发展和文明进步的主要动力之一。人类依靠技术得以利用自然和改造自然，并与自然保持和谐共处的友好关系。
4．技术的性质分别是目的性、实践性、综合性、创新性、复杂性、专利性。
(1)目的性：从一定的具体目的出发，针对具体的问题，形成解决的办法，满足人们某方面的具体需求。
(2)实践性：是指根据人的需要把自然物加工成具有某种使用价值的人造物的活动。它主要表现在两个方面：一方面是技术产生于实践之中；另一方面是技术只有在人的实践活动之中才能变为现实。技术是一种实践性知识，其具体的内容和形式随着时代的发展而不断演变。技术的现实价值在于回归实践并服务于实践，依赖技术的发展，人们提高了实践的效率和质量，改善了实践的环境和手段，降低了实践的成本和风险。
(3)综合性：首先体现在技术与科学的关系上。技术不仅与科学有着紧密的关系，还与社会、工程、数学、艺术等学科有着千丝万缕的联系。技术与科学的区别：科学侧重认识自然，力求有所发现；技术侧重利用和合理地改造自然，力求有所发明。
(4)创新性：创新是技术发展的核心。每一项技术的问世都是创新的结果。技术的发展需要创新，技术创新表现为技术革新和技术发明。技术创新是一个艰难而曲折的历程。技术发明是一种新技术的产生；技术革新是在原有技术的基础上的变革或改进。
(5)复杂性：随着技术的发展，人们需求的日益丰富，技术越来越呈现出复杂性特征。一方面，技术的内容和体系越来越复杂；另一方面，技术使用和应用的环境也越来越复杂。正是由于技术的复杂性，以及一定时期人类思维的局限性和有限性，技术客观上具有两面性。
(6)专利性：专利所有权人对专利技术具有一定的垄断性。具体的专利申请步骤：提交申请阶段→受理阶段→初审阶段→公布阶段→实审阶段→授权阶段。专利申请遵循先申请原则。
5．设计是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。设计是技术发展的重要驱动力。设计是技术成果转化的桥梁和纽带，设计促进技术的革新。通过设计，可以把技术的潜在价值发挥出来，使科技成果更贴近人们的生活，更好地为人们服务。技术发展对设计产生重要影响。技术是设计的平台，没有技术作基础，设计将难以表现和实现。技术发展制约着设计的发展，先进的技术可以使人们的设计得以实现。技术进步促进人们设计思维和手段的发展。
典例1(2022·浙江1月学考)图中是一款新颖的“冷热杯”，能快速冷却或加热酸奶、咖啡等多种饮品。从技术的性质角度分析，下列说法恰当的是(　D　)
A．适用酸奶、咖啡等多种饮品，体现技术的综合性
B．既能冷却，又能加热，体现技术的两面性
C．该产品专门用于饮品冷却或加热，体现技术的专利性
D．首次将双向热交换技术应用于饮品的冷却与加热，体现技术的创新性
解析 选项A、B、C都体现了技术的目的性，选项D正确。
典例2(2020·浙江7月学考)随着长征三号把最后一颗组网卫星送入轨道，我国北斗系统完成全球组网。关于北斗卫星导航技术，下列说法中不恰当的是(　C　)
A. 已广泛进入中国大众消费和民生领域，影响着人们的生产生活方式
B．为全球用户提供高精度的定位、导航等服务，体现了技术的目的性
C．核心技术由400多家参建单位共同研发，体现了技术的综合性
D．在移动通信覆盖不到的区域，能通过北斗终端发送短报文，体现了技术的创新性
解析 综合性是指技术的产生需要综合运用多门学科、多方面的知识。多家单位参与，不能体现技术的综合性。选项C错误。
典例3图中是一款空气伞，它利用空气喷射技术来帮助人们避雨。采用伞头喷射出的气流将雨滴隔离开来，让气流形成一个看不见的雨伞， 气流大小根据使用者的需要可以调节。下列关于该空气伞的说法中不正确的是(　A　)
A．利用了空气喷射技术制作而成，体现了设计是技术实现的平台
B．该设计改变了人们对雨伞的观念， 体现了技术具有发展人的作用
C．利用气流，避免人们被雨淋湿，让气流形成一个看不见的雨伞，体现了技术的创新性
D．使用者通过调整伞柄的控制按钮便可将气幕调大和缩小，体现了技术的目的性
解析 选项A：先有技术，体现了技术对设计的影响，选项错误；选项B：改变了人的观念，属于人的精神和智力方面，选项正确；选项C：新型雨伞，体现创新性，选项正确；选项D：功能作用，体现技术的目的性，选项正确。
学考释疑　
(1)解放人与发展人的区分：解放人是依靠技术解放或延伸了身体器官的功能，拓展了活动空间，提高了劳动效率，可以认为是物质方面的；发展人具体表现为拓展人的认知范围，学到新知识，掌握新技能，养成新习惯，形成新观念，可以认为是精神和智力方面的发展。
(2)试题中的高频特征：主要有综合性、复杂性中的两面性。综合性：指一项技术需要综合运用多个学科、多方面的知识。具有不同功能、多个组成部分不属于综合性。技术本身的复杂性：一方面，技术的内容和体系越来越复杂；另一方面，技术使用和应用的环境也越来越复杂。技术的复杂性中的两面性：成本增加和操作难度增加不属于伤害；对人的伤害包括生理上的伤害和心理上的伤害；对环境的伤害包括对自然环境的伤害和对社会环境的伤害；技术的使用不当属于复杂性中的两面性。
2技术试验【必修 技术与设计1 第50—55页　指导意见第14—18页】
1．我们通常将技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验等探索性实践活动称为技术试验。技术试验方法有强化试验法、优选试验法、模拟试验法、虚拟试验法、移植试验法。
(1)强化试验法：通过扩大和强化试验对象的作用，以提高试验效率的方法。
(2)优选试验法：运用数理统计的方法，选定若干次具有典型意义的试验，按一定的逻辑推出全面试验所达到的最佳效果。
(3)模拟试验法：通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法。模拟试验可以通过缩小或放大比例来模拟所设计的现场效果。
(4)虚拟试验法：利用计算机技术来模拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法。
(5)移植试验法：在具有差异的事物之间，将某些共同的或相关的因素从一物移植到另一物上进行试验。
2．一般地，技术试验的实施包括制订试验方案、抽取样本、进行试验、记录数据、分析数据、得出结论等几个步骤。技术试验报告是技术试验工作完成后应当形成的成果，其项目包含试验目的、试验准备、试验过程、试验记录、试验结论等。
典例4(2022·浙江1月学考)小明将衣服放在强紫外线灯下长时间连续照射，观察衣服是否会褪色。小明采用的试验方法属于(　B　)
　A. 优选试验法　　B. 强化试验法
　C. 虚拟试验法　　D. 移植试验法
解析 强紫外线灯下长时间连续照射，改变试验条件，提高试验效率，选项B正确。
典例5(2021·杭州S9联盟检测)右图是一款手杖，能辅助人行走，展开后变为一个简易凳子，供休息时使用。为了测试这款手杖展开后的承重性能，现在凳面的中央放上重物，其重量超出一般人正常体重的1.5倍，观察手杖结构是否出现严重变形或损坏。下列说法中正确的是(　B　)
A．该试验采用了优选试验法和移植试验法
B．该试验采用了强化试验法和模拟试验法
C．在试验过程中将重物替换为成年人进行试验，可以取得更准确的数据
D．该试验主要测试手杖的稳定性
解析 用重物来试验，采用了模拟试验法；重量超出一般人正常体重的1.5倍，采用了强化试验法，选项B正确。
典例6(2021·嘉兴一中检测)图中是对安全帽的超载试验报告，选择了三种典型的安全帽(用A、B、C表示)进行全面的冲击试验和评估。据ISO3873－1977 安全标准可知，标准质量的铁锤从一定高度落下，如果安全帽所传递的最大冲击力超过 5 000 N, 或者冲击后安全帽破裂，安全帽就不再具有保护头部安全的功能。下列说法正确的是(　C　)
　
A．该技术试验采用的方法是强化试验法
B．为节约成本，可采用虚拟试验法代替
C．若要测试安全帽破裂时的最大冲击力，应逐步增加铁锤的重量
D．试验总结可写为“B帽传递的冲击力最大，所以B帽安全性能最好”
解析 对安全帽进行超载试验是一种性能测试试验。A项，根据试验具体过程描述，该试验属于模拟试验法；B项，一般实物检测不适合虚拟试验法；C项，这是科学、合理的操作步骤，正确；D项，根据“如果安全帽所传递的最大冲击力超过 5 000 N，或者冲击后安全帽破裂，安全帽就不再具有保护头部安全的功能”可知，安全帽冲击试验方法主要用于检测安全帽耐冲击吸收性能和穿刺性能，传递的冲击力越大，说明性能越不好(即对人造成的伤害越大)。
学考释疑　
(1)强化试验法：快速试验，提高试验效率，短时间内得到试验结果。
(2)优选试验法：有关键描述，如分析、计算、数理统计、对比试验等。
(3)模拟试验法：使用模型试验或模拟环境进行试验。
(4)虚拟试验法：利用计算机技术来模拟现实，人不起主导作用。
(5)移植试验法：一般的药品试验，一物移植到另一物进行试验。
1．设计的一般过程可以分为以下几个步骤：发现与明确问题、制订设计方案、制作模型或原型、优化设计方案、编写产品说明书。
(1)发现与明确问题：任务是提出设计项目，明确设计要求。设计必须从调查需求、分析信息、发现与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。
(2)制订设计方案：收集信息；设计分析；方案构思；方案呈现；方案筛选。
收集信息：通过用户调查、专家咨询、查询图书资料、收听广播、收看电视、浏览互联网等渠道收集有关信息。
设计分析：找出设计需要解决的主要问题。
方案构思：根据设计要求，大胆构思，提出解决问题的多个设想。
方案呈现：使用草图的形式呈现(绘制草图)，草图属于技术图样。
方案筛选：依据一定的原则，对方案进行筛选。
(3)制作模型或原型，模型制作包括以下两个阶段：
第一个阶段是绘制图样(技术图样)——呈现复杂产品及对设计进行详细说明和陈述(例如机械加工图)；第二个阶段是制作模型或原型。
(4)优化设计方案：
测试：测试产品结构、技术性能等方面能否达到预定的设计要求。
评价：在测试的基础上，对设计方案和产品进行较为全面的评价。
优化：分析测试和评价的记录结合对公众意见的调查，明确改进方向。
(5)编写产品说明书。
2．发现问题的途径与方法主要有三种，分别是观察日常生活、收集和分析信息、技术研究与技术试验。
(1)观察日常生活：我们要做一个有心人，养成观察的习惯，制订好观察提纲或观察表，有目的、有计划地进行观察。
(2)收集和分析信息：通过对文献信息、网络信息、媒体信息的收集、检索和分析，通过问卷调查、询问访谈等方式进行信息的收集，往往可以发现有价值的问题。
(3)技术研究与技术试验：技术研究与技术试验是最有意义，也是最难、最具有创造力的一种发现问题的途径与方法，是一种主动发现问题的方法。通过试验可以检验设计成果是否符合设计要求，从而及时发现设计中存在的问题，改进设计方案。
3．判断一个问题是否有价值，必须从以下几个方面着手：
(1)所提出的问题是否遵循了基本的科学原理。
(2)迄今为止，该问题是否已得到充分解决(创新性、专利性相关)。
(3)在你调查的范围里，该问题是否具有普遍意义。在更广的范围内，这个问题是否有意义。
(4)在多个问题同时发生时，该问题是不是主要问题。
(5)现有的技术条件能否解决这个问题。技术发展以后呢？(技术与设计的关系)
(6)解决该问题所需要的投入是多少，投入与产出之比是否理想。(经济原则相关)
4．无论是一个问题的解决，还是一项设计的进行，它的限制主要是由两方面决定的，一是设计对象的特点和问题解决的标准，二是设计者的技术能力与条件。
典例7小明准备设计一个多功能粉笔筒，他制订了一个设计计划，在设计的过程中，绘制了如图所示的构思草图，以下说法中合理的是(　D　)
A．该构思草图属于技术语言中的表格、文字和模型类
B．在绘制构思草图阶段之前，需要先设计分析，再收集信息
C．该构思草图呈现后马上进行模型的制作
D．制作完毕后，需先进行测试、评估和优化，再编写产品说明书
解析 选项A：草图属于技术图样，选项错误；选项B：构思草图属于方案构思阶段，需要先收集信息再设计分析，选项错误；选项C：方案呈现之后需要进行方案的筛选，再进行制作模型和原型阶段，选项错误。
典例8(2021·绍兴鲁迅中学检测)某校学生统计了相关报道后发现，瓦斯爆炸对于矿井下作业的矿工来说是一个巨大的威胁。于是该同学准备设计一个瓦斯自动检测报警装置，在开始设计之前，需要进一步明确需要研究的问题。下列不需要明确的问题是(　B　)
A．市场上是否已有该产品
B．矿工的知识水平
C．来自技术水平和资金等方面的限制
D．在科学原理上是否有实现该设计的可能
解析 学生通过统计相关报道后，发现瓦斯爆炸对井下作业的矿工是一个巨大的威胁，从而产生了设计新产品的动机，需要进一步明确要研究的问题，A、C、D三项显然应该在明确的范围内，故本题应选B。
4设计的一般原则【必修 技术与设计1 第32—40页　指导意见第14—18页】
设计的一般原则：实用原则、创新原则、经济原则、道德原则、美观原则、技术规范原则、可持续发展原则。在设计的一般原则中，有些原则之间是相互制约的。如一味地追求美观，可能就会影响到实用，反之亦然。有些原则之间则存在着相互促进的关系。
(1)实用原则：设计的产品为实现其目的而具有的基本功能。它包括物理功能、生理功能、心理功能和社会功能等。
(2)创新原则：创新是设计的核心。创新就是通过引入新概念、新思想、新方法、新技术等，或对已有产品的革新来创造具有一定社会价值的事物或形式。设计时可以从原理、结构、技术、材料、工艺等方面实现产品设计的创新。
(3)经济原则：指以最低的费用取得最大的效益。产品的成本通常包含制造成本、材料成本、维护成本、使用成本、运输成本、仓储成本、回收成本等。价值优化原理：功能成本比＝功能/成本。提高功能成本比的方法：①在功能不变的前提下降低成本；②在价格不变的前提下增加功能；③在增加功能的同时降低成本。
(4)道德原则：产品设计必须考虑它与人、社会、环境的关系，必须遵循道德原则。产品的设计应始终坚持为人服务的宗旨，不能出于某种不道德的目的。
(5)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。产品设计中的美观原则是多元的，它受到消费者、功能、技术、文化传统等多方面的影响。
(6)技术规范原则：是有关使用设备工序，执行工艺过程以及产品、劳动、服务质量要求等方面的准则和标准。
(7)可持续发展原则：指产品的设计既要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。
典例9(2022·浙江1月学考)下图是一款多功能电源插线板，下列关于该插线板的评价中，合理的是(　A　)
A．既能放手机，又能充电，符合设计的实用原则
B．多种插口组合在一起，符合设计的道德原则
C．插线板呈圆形，符合设计的技术规范原则
D．外壳材料绝缘，符合设计的可持续发展原则
解析 既能放手机，又能充电，属于功能和作用，符合设计的实用原则，选项A正确。多种插口组合在一起，使用方便，实现了人机关系的高效目标，与道德原则无关，选项B错误。插线板设计成圆形，并未体现出插线板设计的某种准则或标准，选项C错误。外壳材料绝缘，实现了人机关系的安全目标，与可持续发展原则无关，选项D错误。
典例10(2021·衢州二中检测)下图是一款宝宝坐便器。对该坐便器的评价中不恰当的是(　C　)
A．坐垫、靠背、扶手采用PU材料全包裹， 体现了设计的创新原则
B．抽拉式便槽， 易拆易装， 体现了设计的实用原则
C．结构简洁，组装方便， 体现了设计的经济原则
D．加宽大底座， 提高了坐便器的稳定性
解析 选项C：结构简洁，组装方便，涉及操作方面，没有体现以最低的费用取得最大的效益的经济原则，选项错误。专题梳理2　人机关系及设计分析
1人机关系【必修 技术与设计1 第78—83页 　指导意见第22—27页】
1．当我们使用物品时，物品就与人产生了一种相互关系，这种相互关系就称为人机关系。
(1)人：产品使用者。
(2)机：除了通常所说的机器之外，还包括多种多样的工具、仪器、仪表、设备、设施、家具、交通车辆以及劳动保护用具等。
2．设计中需考虑人机关系的高效、安全、健康、舒适等目标。
(1)高效，是指在设计中应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能，以促进二者的协调，提高人的工作效率。
(2)健康，是指人在长期使用产品过程中，产品对人的健康不会造成不良的影响。
(3)舒适，是指人在使用产品的过程中，人体能处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然、正常的肢体活动范围之内，从而使人不会过早产生疲劳。
(4)安全，是指在操作和使用产品的过程中，产品对人的身体不构成生理上的伤害。
3．如何实现合理的人机关系，注意处理以下方面的关系。
(1)普通人群与特殊人群：特殊人群简单理解为异于常人的人，一般在合理尺寸范围内属于普通人群，一个产品首先要满足普通人群的需要，再兼顾特殊人群的需要。
(2)静态的人与动态的人：与人相关的尺寸，静态尺寸和动态尺寸。
静态尺寸：人的构造尺寸。
动态尺寸：人的功能尺寸，包括人的动作范围、体形变化等测量数据，简单理解为活动尺寸。
(3)人的生理需求与心理需求：心理需求为满足看到、听到等某种需要。注意：颜色一般属于心理需求。
(4)信息的交互：人机之间运用信息语言交流的过程，信息有具体含义。
典例1图中是一种恒温电烙铁。从人机关系的角度，下列分析中不正确的是(　D　)
A．手柄尺寸的确定，考虑了人的静态尺寸
B．通电时指示灯发光，考虑了信息的交互
C．手柄采用绝缘材料制作，实现了人机关系的安全目标
D．电线防折护套的设计，实现了人机关系的高效目标
解析 选项D：电线防折护套的设计可以有效保护电线不会折断，防止漏电，实现了人机关系的安全目标而不是高效目标，选项错误。
典例2
(2021·金华二中检测) 图中是一款可折叠的儿童坐便器架，可以匹配市场上的主流马桶，下列关于该产品的说法中不正确的是(　B　)
A．坐便器架采用新型抗菌塑料，体现了技术是设计的基础
B．高度尺寸370～420 可调，主要考虑了人的静态尺寸
C．上踏板两档可调，考虑了人机关系的舒适目标
D．不使用时单手即可折叠，体现了设计的实用原则
解析 选项A：考查技术与设计的关系，选项正确；选项B：考查动态尺寸与静态尺寸，高度尺寸 370～420主要考虑了与马桶高度匹配尺寸，没有直接指向人机关系的构造尺寸和功能尺寸，选项错误； 选项C：上踏板两档可调，使用时处于自然状态、正常的肢体活动范围之内，属于舒适目标，选项正确；选项D：不使用时单手即可折叠，满足了人操作时某方面的功能需求，体现了实用性，选项正确。
典例3(2022·浙江1月学考)下列选项中不构成人机关系的是(　B　)
　　　　　A.　　　　　　　　　　　　B.　　
　　　　　C.　　　　　　　　　　　　D.　　
解析 人机关系的核心是人，选项B没有人直接参与，不构成人机关系。
典例4从人机关系角度分析，在下图所示的学生上下铺床设计及摆放尺寸中，主要考虑人体静态尺寸的是(　A　)
A. 下铺高度 350 mm
B. 床铺宽度 900 mm
C. 下铺到上铺距离 920 mm
D. 梯子间距 300 mm
解析 下铺高度350 mm，考虑了人坐在下铺时膝盖到地的高度，属于静态尺寸。
典例5(2021·宁波中学检测)从人机关系角度考虑，根据人体构造尺寸图(图乙)，单人课桌椅(图甲)的相关尺寸不合理的是(　B　)
　
　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙
A. 桌子宽度W：800 mm
B．桌腿高度H1：600 mm
C．椅面长度L：420 mm
D．椅面高度H2：470 mm
解析 选项B：由于桌洞高度为180 mm，H1 的高度要大于180 mm加椅面H2 的高度，600 不够，选项不符合。
学考释疑
(1)舒适与健康：关注点为时间上的长短，舒适是短期的感受；健康是长期的积累性影响。
(2)健康与安全：安全可以理解为保护使用者，不使人受到伤害。
(3)安全的对象：保护使用者不受生理上的伤害，对象是使用者，不是设备。
(4)普通人群与特殊人群：任何产品的设计主要都是为了满足普通人群的需要，产品中的部分功能考虑了特殊人群的需要；部分产品是针对某一人群设计的，可以认为该设计主要满足了特殊人群的需要。
2设计分析【必修 技术与设计1 第84—87页 　指导意见第22—27页】
1．合理的设计分析是成功地进行技术设计的关键一步，分析得当可以指引以后的技术设计少走或不走弯路。首先要抓住产品设计需要考虑的主要因素，如功能合理、结构稳定、安全可靠、成本适当等。我们可以根据设计的具体要求进行开放性的思考。
2．任何产品的设计分析都要综合考虑物、人、环境三个因素。
物：由产品本身的特点决定，主要考虑的因素包括功能、结构(稳定及强度)、安全可靠、材料、成本、加工难易等。若只是单纯地描述材料、连接方式，一般指物；若有进一步的描述，则方案不同。
人：产品的设计要以人为本，为人服务；从人机关系角度分析。
环境：涉及环保及环境适应性、为哪些物品提供支持。
3. 综合考虑功能、结构、安全、成本等因素是设计分析的基本内容，一个好的设计分析离不开对任何一个影响产品设计的主要因素的分析。
典例6图中是一款具有杀菌功能的床铺除尘机器人。下列关于该机器人的设计分析和评价中不正确的是(　C　)
A．操作简单，使用方便，主要考虑了人的因素
B．有杀菌除尘功能，符合设计的实用原则
C．因在床铺上使用，设计时机器人的机身高度不受限制
D．能识别床铺的边沿，不会掉落，考虑到了环境的因素
解析 选项A：人在操作使用，考虑了人的因素，选项正确；选项B：功能作用，体现了设计的实用原则，选项正确；选项C：机身高度会影响产品本身的结构稳定性，属于设计分析中“物”的因素，选项错误；选项D：在床铺上使用，床铺是其工作场所，考虑了使用环境，选项正确。
典例7(2021·余姚中学检测)图中是马桶垫脚踏器，下列关于该脚踏器的设计分析和评价中不合理的是(　C　)
A．用脚一踩就可使马桶垫升起，操作方便，主要考虑人的因素
B．高度符合卫浴市场上普通马桶的高度，主要考虑环境的因素
C．脚踏器功能单一，售价偏高，符合设计的经济原则
D．无论是提起还是放下都无须弯腰，体现设计的实用原则
解析 选项C：经济原则主要根据功能成本比＝功能/成本，功能单一且售价高，必然导致功能成本比下降，不符合经济原则，选项错误。
典例8(2021·义乌中学检测)下图是物流机器人，它能在复杂的场景中稳妥避障，顺滑处理转弯、急停、会车、倒车等情况，自动驾驶率99.999 9%。机器人识别数量上百的行人、车辆的意图只需0.01 s；遇到危险需要急停时，只需0.1 s 大脑就能完成决策、规划并下发控制指令。下列说法中不正确的是(　A　)
A．反应速度是人类的10倍，判别100 以上的行人、车辆只需0.01 s，体现了人机关系的高效目标
B．雷暴闪电、高温雨雪都不怕，主要从“环境”方面考虑
C．采用高能电池提升续航能力，主要从“物”方面考虑
D．该机器人采用了最前沿的人工智能、自动驾驶技术等，体现了技术的综合性
解析 选项A：物流机器人能快速判别行人、车辆，体现了机器人的性能，并不是使用者和机器人的相互关系，考虑了环境的因素或物的因素，选项错误。
学考释疑　
人：不同的人对产品有不同的要求，需要从人的工作、学习、生活特点及生理、心理特点出发，分析人与产品的关系。
物：不同的产品有不同的设计要求，要重点对设计对象整体分析，也要兼顾对产品各个组成部分的分析。
环境：任何产品都是在一定的环境中使用的，必然受到环境的制约，并对环境产生影响。
设计分析题，一般会结合设计的一般原则、人机关系等相关知识点一起呈现。人、物、环境三者较难区分，一般采用排除法可以提高答题准确性。专题梳理3　方案筛选
方案筛选【必修 技术与设计1 第87—99页　 指导意见第22—27页】
1．方案的构思是指人们在一定的调查研究和设计分析的基础上，通过思考将客观存在的各要素按照一定的规律架构起来，形成一个完整的抽象物，并采用图、模型、符号、文字等方式呈现的思维过程。构思过程中产生的设计想法常常是模糊的，为了具体化，通常会运用设计草图进行构思。
2．方案构思的方法主要有形态分析法、联想法、设问法、仿生法。
3．对方案进行比较与权衡的过程是一个综合考虑的过程，各个指标并不是独立的，它们相互关联、互相制约。抓住设计的核心与关键是权衡设计方案的必要条件。例如，台灯首先应具备基本的照明功能，并且安全可靠；结构稳定性与安全性密切相关；台灯的耐久性、加工难易度、成本和环保性，也需综合考虑。
4．制作模型时，必须学会选择标准件，这样既可以简化制作过程，又能实现通用通换。
标准件是指经优选、简化、统一并给以标准代号的零件或部件。包括紧固件、连接件、密封件、滚动轴承、滚针轴承、螺孔和型材等七大类。选择标准件，既可以简化制作过程、实现通用通换，又可以降低产品成本。
典例1一种榫卯结构如图a所示，构件1的结构如图b所示。下列构件2的设计方案中正确的是(　A　)
　　　　A.　　　B.　　 C.　　 D.
解析 观察图a中的榫卯结构，不易竖直分开。构件1的燕尾榫头，里侧窄，外侧宽，要求燕尾槽上面窄，下面宽，选项A符合要求。
典例2(2022·浙江1月学考)小明准备制作一个如图所示的木梯，从结构强度和稳定性角度分析，下列立柱与横档的连接结构中，合理的是(　A　)
　　　　
　
A.　　　B.　　　　　C.　　　　D.
解析 B、D选项横档容易从立柱的前后端滑出。A选项中横档与立柱的连接属于榫接， 连接部位竖向的厚度大，故其强度也大。C选项中竖柱不应该开横榫眼。
典例3小明要制作一个木质的篮球架模型，构思了下列设计方案，从稳定性角度考虑，其中合理的是(　B　)
　　　A.　　　 B.　　　 C.　　 D.
解析 本题考查了稳定性(几何稳定性)，从选项中可知，每个选项的立柱位置向右偏移，利用平时重心的偏移提高使用时的稳定性，四个选项的普通稳定性基本一样。选项B与其他结构相比，多构成了一个三角形结构，几何稳定性好，选项B合理。
典例4(2021·宁海中学检测)图中是商品广告架，小明使用时发现广告架稳定性不够且角度不可调，于是对方案进行改进，从结构的稳固和角度可调分析，以下方案中最合理的是(　B　)
　
　　　　　A.　　　　B.　　　C.　　　D.
解析 从稳固性和角度可调分析，四个选项的方案角度均可调节；从稳定性的角度(重心位置和支撑面大小)考虑，排除选项C和D；再从强度角度考虑，选项B方案有两个斜撑，结构强度更好，符合要求。
典例5图中是一款钢索夹紧装置。为了提高夹紧的可靠性，需要增加一个连接件，下列方案中合理的是(　A　)
　
　　　　　　　　　 A.　　 B.　 C.　 D.
解析 提高夹紧的可靠性，也就是螺纹连接不能松动，要求螺母与连接件间使用平垫圈或弹簧垫圈，且螺栓直径一定。选项B、D的螺栓直径会变化，不符合要求；选项A具有垫圈功能，符合要求。
典例6下图中的机械装置，要求带轮顺时针转动时，滑块能左右做往复运动，图中1，2，3为连接点，以下连接机构的设计中合理的是(　A　)
A.　　　　　B.　　　　　C.　　　　　D.
解析 将转动转换为平动，带轮带动滑块运动，点2需要圆周运动，使用腰形槽连接，选项A符合要求。
学考释疑　
方案筛选，主要有三种题型：
(1)结构匹配题，要选出与现有结构匹配的结构。这样的题目需要观察现有结构找出特征点，再在选项中找出对应特征点，找出匹配的选项。
(2)稳固探析题，要选出稳定性和强度最好的结构。需要从稳定性和强度概念出发，结合影响稳固性的因素做出判断。保持结构的稳定包括整体的站立稳定和造型稳定，最近几年考查的重点是几何稳定。
(3)功能实现题，主要有设计连接件，实现与现有结构的连接，并实现功能；设计传动结构利用受力分析，分析机构运行方式，最后得到结果。专题梳理4　设计的评价
设计的评价【必修 技术与设计1 第166—171页　指导意见第39—43页】
1．设计的评价是指依据设计的一般原则和要求，采取一定的方法和手段，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。从评价对象来看，设计的评价可以分为两类：一是对设计过程的评价，二是对设计成果的评价。从评价者来看，设计的评价也有两类：一是设计者的自我评价，二是他人的评价。对设计过程的评价要注意把握各个环节或阶段的主要任务和目标，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，要注意阶段性成果的质量。
对最终作品评价的基本依据：一是参照设计的一般原则进行评价，二是依据事先制订的设计要求进行评价。
2．在技术设计过程中，通过测试和评价，可以分析作品存在的缺点和不足，在此基础上，有针对性地对产品的各部位和部件进行分析，对产品的功能、材料、结构、外观等方面进行改进和优化。在满足给定条件的前提下，使整个产品更加完善，更加符合人们对产品的要求。
一般情况下，可以通过功能优化、结构优化、材料优化、外观优化等几个方面对产品进行优化设计。
典例1(2021·浙江7月学考)右上图是两款水果采摘器及其评价坐标图。a款通过手动来控制剪刀， b款通过电机来控制两个环形刀片。根据评价坐标图， 下列说法中不合理的是(　A　)
A．a款操作性优于b款
B．a 款便携性优于b款
C．b 款安全性优于a款
D．总体评价b款更优
解析 根据评价坐标图，a款的操作性指标得3分， 而b款的操作性指标得4分， 所以应该是b款操作性优于a款，选项A错误。
典例2下图是一款手持充电式紫外线杀菌器及其评价坐标图。根据坐标图，下列分析中不恰当的是(　B　)
A．采用紫外线杀菌，灭菌效果较好
B．价格高
C．折叠后尺寸较小，携带方便
D．续航时间一般
解析 评价坐标图的分值越大，这个指标越好，分值越小，指标越不好。灭菌效果4 分，是较好；便于携带5 分，说明携带方便；续航时间3 分，说明这个指标一般；性价比5 分，说明性价比好，但不是价格高，选项B符合要求。
典例3(2020·浙江7月选考)下图是阶梯式楼梯栏杆及其评价坐标图。根据坐标图，下列分析中不恰当的是(　B　)
A．扶手尺寸合适，人机关系好
B．与直扶手相比，成本较低
C．方便助力和搁放重物，实用性好
D．支撑结构合理、扶手连接可靠，强度较高
解析 评价坐标图的分值越大，这个指标越好，分值越小，指标越不好，成本分值为2，成本高，故选B。
典例4下图是一款家用磨刀工具。适用于不同刀具的磨削，把刀放在磨刀器上，拉几次就非常锋利，使用方便；磨刀器底部装有吸盘，适合在大多数平面上使用；结构简单，造型新颖；整体精致小巧，占用空间小。下列关于该磨刀器的评价中合理的是(　A　)
　
　　　　　A.　　　　　　　　　B.
　
　　　　　C.　　　　　　　　　D.
解析 使用方便，操作方便得分高，排除选项B和C；适合在大多数平面上使用，使用场合得分高，选项A符合要求。
典例5(2021·湖州中学检测)下图是两款不同型号的充电宝及其评价坐标图，下列说法中最合理的是(　D　)
A. 两产品中甲的价格高于乙的价格
B．该坐标图评价的依据是设计的一般原则
C．两个充电宝都较新颖，但甲的续航能力比乙要好
D．从人机关系的角度考虑，消费者应该选择乙款产品更合理
解析 甲的价格要低于乙的价格，A错误；评价依据是事先制定的评分标准，B错误；甲的续航能力低于乙，C错误。
典例6关于设计的评价，下列说法中合理的是(　A　)
A．设计的评价可分为对设计过程的评价和对设计成果的评价
B．设计过程的评价就是对产品在使用过程中性能的评价
C．设计要求不能作为最终作品的评价依据
D．用坐标图法表达评价结果时，其图形面积越大表明该产品一定越好
解析 设计过程的评价就是对产品在设计制作中的分工等方向的评价，B错误；最终作品的评价依据有两个，一是参照设计的一般原则进行评价，二是依据事先制订的设计要求进行评价，C错误；一般来说，图形面积越大，表明该产品越好，但如果某一项标准过低时，则存在缺陷，D错误。
学考释疑
关于设计的评价的题目，主要涉及的知识点有设计的评价、设计的原则、人机关系目标等。
(1)解决这种类型问题要明确两点：一是要明确评价的角度都是采用“正逻辑”，所谓的“正逻辑”就是符合人的正常的思维，注意：成本的分值越大，成本越低。二是要明确数值的大小与评价程度之间的关系：5分为好，4分为较好，3分为一般，2分为较差，1分为差。
(2)使用坐标图(雷达图)来评价一个产品，一般面积越大，产品质量越好；但如果某一标准太低，则存在缺陷。面积的计算：用坐标值相加来表示。同一类产品，同样的评价角度，同样的评价标准才好比较。专题梳理5　三视图识读与补线
三视图识读与补线【必修 技术与设计1 第102—115页　指导意见第27—32页】
1．技术语言是一种在技术活动中进行信息交流的特有的语言形式。技术语言的特征有言简意赅、通俗直观。不同的技术语言往往适用于不同的应用范围，具有不同的功用。
(1)口头语言：适用于面对面的、规范要求并不过于严格的场合。特点：简洁、方便。
(2)技术图样：采取某种规范形式将设计方案用图样的形式表达出来。特点：易于把握技术特征，最具技术特征，在呈现较复杂产品的设计方案及对设计进行详细说明和陈述时使用。
(3)表格、文字和模型：通过表格的形式对各种设计方案进行比较，通过文字、模型等呈现设计的构思方案并激发灵感。特点：有效，用于统计数据的表达，构思方案的呈现。
(4)数字模型渲染图、爆炸图：数字模型渲染图通过计算机辅助设计软件模拟真实产品。爆炸图帮助人们说明产品组成部件及空间结构关系。特点：具体、生动直观。
2．绘制图样时，一般采用正投射法，即假设投射线与投影平面垂直，在投影平面上求取物体的投影的方法。
3．采用正投影法将物体同时向三个投影面投影，所得的图形合称为三视图。三视图由主视图、俯视图及左视图组成。
(1)三视图之间的位置关系
主视图的正下方是俯视图，正右方是左视图。
(2)三视图之间的方位关系
任何形体在空间都具有上、下、左、右、前、后六个方位，形体在空间的六个方位和三视图所反映形体的方位如下所示。
主视图——反映了形体的上、下和左、右方位关系。
俯视图——反映了形体的左、右和前、后方位关系。
左视图——反映了形体的上、下和前、后位置关系。
(3)“长对正、高平齐、宽相等”——“九字令”
根据每个视图所反映的形体的尺寸情况及投影关系，有：
主、俯视图中相应投影(整体或局部) 的长度相等，并且对正。
主、左视图中相应投影(整体或局部) 的高度相等，并且平齐。
俯、左视图中相应投影(整体或局部) 的宽度相等。
4．正等轴测图：
(1)正等轴测图是一种可以表现物体三维结构特征的图形。正等轴测图表示的长、宽、高的三根坐标轴之间的夹角为120°。
(2)平面立体的正等轴测图的绘制步骤：
根据形体的结构特征，确定长(X向)、宽(Y向)、高(Z向)等三轴在图纸上的位置。
沿着上述三轴分别量出物体的长、宽和高的尺寸，画出长方体的轴测图。
根据长度方向、高度方向的尺寸，进行切割。
5．三视图投影规律：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。主视图和俯视图长对正，主视图和左视图高平齐，左视图和俯视图宽相等。四种线：A 粗实线： 可见的轮廓线；B 虚线： 不可见的轮廓线； C 点划线 ：轴线或中心对称线；D 细实线：辅助线(不要画，但是45°线可以保留)。
典例1 (2021·浙江7月学考)图中是构件1、构件2的榫卯结构。下列关于构件2的主视图正确的是(　A　)
解析 首先主视方向要转动90°，根据左边的构件2榫眼， 应该直接排除B 和C, 然后再看右边的构件2榫眼，没有穿透，再排除D。故选A。
典例2 根据轴测图判断三视图中缺少的图线有(　C　)
A．1条　　　B．2条　　　C．3条　　　D．4条
解析 根据立体图和投影规则可知，左视图缺少两条线段(一实一虚)。俯视图缺少一条实线，选项C正确。
典例3 下图是某形体的轴测图、主视图和俯视图，正确的左视图是(　C　)
解析 根据投影规则可知，斜切面投影到测试图上是一条线，选项A和选项D错误；由俯视图可知选项C正确。
典例4 下图是某模型的三视图，下列模型中与其对应的是(　A　)
　　　A.　　　　B.　　　C.　　　D.
解析 根据投影规则，由主视图可知，上端切到顶，选项C和D排除；由俯视图可知，切割超过中间，选项B排除，选项A正确。
典例5 下图是一个模型的轴测图，其正确的三视图是(　D　)
解析 由投影规则可知，主视图有V字结构，选项A和选项C错误；俯视图有倒V字结构，且左视图右上应有一倾斜短线，选项B错误。
典例6 根据立体图，请补全三视图中所缺的线条。
答案 见解析图
解析 根据投影规则补全三条线，结合立体图，注意拐点的利用，在补线时位置不能偏差。
如图所示：
典例7 通用技术实践课上，小明为了在工件的圆柱面上钻孔，准备设计制作一个简易钻模。钻孔时，工件插入钻模的大孔中，钻头沿着钻模上的小孔在圆柱面上钻孔。在钻模的三视图中，补全俯视图所缺少的图线。
答案 如图所示：
学考释疑　
三视图识读与补线，主要考查投影规则的应用。具体的有两类：三视图选择与立体图补线。
(1)三视图选择主要根据立体图找出对应的三视图(或某一个视图)，在解题过程中需要利用已知立体图结
合投影规则找出正确视图；根据三视图找出对应的立体图，在解题过程中需要利用已知三视图结合投影规则找出正确立体图；根据已知部分视图和立体图，要选出与现有相匹配的视图，需要观察现有结构找出特征点，再在选项中找出对应特征点，找出匹配的选项；根据立体图确定三视图中缺少的线段数量，在解题过程中善于使用投影规则。
(2)三视图补线都是有立体图的，比较简单，根据立体图和投影规则可以补出所缺的线条。近几年学考关于三视图补线的考查常与其他知识点结合，需要分析已知形体后，得到另一形体的结构，再利用投影规则进行补线。专题梳理6　尺寸标注
尺寸标注【必修 技术与设计1 第112—119页　指导意见第27—32页】
1．尺寸标注的是形体的真实大小，与图样的大小、绘图的准确度无关。
(1)尺寸标注的基本要求：
正确：尺寸标注必须符合国家标准。
完整：尺寸必须标注齐全，不遗漏，不重复。
清晰：尺寸标注布局整齐、清晰，便于读图。
合理：尺寸标注方式符合加工要求。
(2)尺寸标注的基本要素：
尺寸界线：为细实线，可以是轮廓线、轴线或对称中心线或其延长线。
尺寸线：为细实线，两端有箭头；空间小时，可标注在外侧。
尺寸数字：标注在尺寸线的上方，垂直方向字头向左。
尺寸数字的标注：图样上所注尺寸表示形体的真实大小，与图样的大小、绘图的准确度无关。线性尺寸的尺寸数字一般注写在尺寸线的上方或其中断处，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。
(3)尺寸标注范例：
①直径尺寸的标注：表示直径的符号是φ。
整圆或大于半圆的圆弧需要标注直径，具体标注方式有：
②半径的尺寸标注：表示半径的符号是R。
半圆或不足半圆的圆弧需要标注半径，具体标注方式有：
③M：为螺纹孔。
2．剖视图
一般地，假想采用剖切平面剖开物体，将处于观察者与剖切平面之间的部分移去，将其余部分向投影面投射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。
3．机械加工图
机械加工图是根据产品的零件图，按照加工工艺步骤绘制的技术图样，是完成机械加工的主要依据。机械加工图通常由视图及其尺寸、标题栏和技术要求等几部分组成。标题栏通常包括零件名称、材料、绘图比例、设计者、设计单位、设计日期等。机械加工图还包括其他视图，如：剖视图、局部放大图等。
4．零件图与装配图
零件图表示零件的结构形状、尺寸大小和技术要求，是加工制造零件的依据。装配图表示机械或部件的工作原理、基本结构、装配关系和技术要求。
5．电子电路图
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、接线图和逻辑图等。在设计电路时，必须用规定的符号绘制电路图。
典例1下图所示的尺寸标注中，不正确的标注共有(　C　)
A．1处　　　B．2处　　　C．3处　　　D．4处
解析 R15，斜线下的30、18，共3处错误。
典例2 (2021·浙江7月学考)图中错标(含漏标)的尺寸共有(　C　)
A．1处 B．2处 C．3处 D．4处
解析 错标 2处， 20要写在左边， 10应该标为φ10。漏标l处，总体尺寸的宽度。
典例3 通用技术实践课上，小明设计了如图所示的零件， 图中多标的尺寸共有(　B　)
A．1处 B．2处 C．3处 D．4处
解析 φ12及分段尺寸20多标，共2处，选项B正确。
典例4 (2020·浙江7月学考)下图是圆钢加工后的零件，该零件的视图正确且符合尺寸标注基本要求的是(　A　)
解析 本题考查简单形体的三视图及尺寸标注。从左视方向看，圆柱体的左右边界与截交线之间是圆柱曲面，投影后不可见，排除C、D；在尺寸标注时，只需标出截平面的位置，即尺寸30，而截交线的长度(即弦长35)是自然形成的，无须标出，故选A。
典例5 通用技术实践课上，小明绘制了如图所示的零件加工图，图中多标的尺寸共有(　C　)
A．0处　　　B．1处　　　C．2处　　　D．3处
解析 由标注R3 可推出半圆槽直径为6，故左侧标注6 多余，直径φ30、弦长24与弦心距18重复，故多标2处。
典例6 通用技术实践课上，小明设计了如图所示的零件(厚度为5 mm)。图中漏标的尺寸共有(　C　)
A．1处 B．2处 C．3处 D．4处
解析 如图所示，共少3处(箭头指示处)，选项C正确。
典例7 (2021·长兴中学检测)关于图中的尺寸标注(其中EQS表示均匀分布)的分析中，正确的是(　B　)
A．漏标1处 B．漏标2处
C．56标注正确 D．3×φ8标注错误
解析 本题考查尺寸标注。缺少的尺寸有小圆圆心与中心的距离(EQS是均布，知道这个距离，当作半径，即可确定出三个小圆的位置)；切面离中心水平线的距离，选项A错误，B正确；56是直径，应标为φ56，选项C错误；3×φ8没有标注错误，选项D错误。
典例8 小明准备用大小合适的铁块加工如图所示的零件，按1∶2的比例绘制了该零件的三视图。下列关于尺寸标注的说法正确的是(　B　)
A．该零件的总高为72 mm
B．现有标注中共有2处错误
C．漏标4处尺寸
D．现有标注中多标1处尺寸
解析 总高为36 mm，与比例无关，A错误；20标注错误，36标注错误，选项B正确；漏标尺寸为5处，C错误；没有多标，D错误。
典例9 (2021·衢州二中检测)通用技术实践课上，小明设计了如图所示的零件，图中漏标的尺寸共有(　C　)
A．2处 B．3处 C．4处 D．5处
解析 如图所示，共漏标4处，选项C正确。
学考释疑
主要题型有尺寸错标题、尺寸漏标题、尺寸多标题及尺寸标注综合题，注意：
(1)对于斜线上的尺寸标注需要标注在斜线的上方，且字头向上。
(2)尺寸线不能是轮廓线、轴线，也不能是其延长线。
(3)圆弧内的直径线或半径线不能水平也不能垂直，要有一定的倾角。
(4)加工时直接形成的结构的尺寸不用标注。
(5)对于倒角类，必须标注定形尺寸，简单说需要标注倒角的边的总长、总宽及半径。
(6)对于圆孔类需要标注定位尺寸即圆心坐标和直径。
(7)对称线(点划线)：可以通过对称计算出部分尺寸。
(8)在考虑漏标时不能忘记零件的厚度尺寸。
(9)回转面结构不需要标注总长或总高，只需标注回转面的圆心定位。
(10)与两圆相切[一个圆与一条直线或两条直线(需要看情况)]的圆弧，不需要标注定位尺寸，只需要标注半径。
(11)EQS均布，需要标注均布小孔的定位圆的直径。
(12)尺寸标注的是形体的真实大小，与图样的大小、绘图的准确度无关。专题梳理7　材料的性能与规划及木工工艺
1模型与材料【必修 技术与设计1 第128—142页　指导意见第32—39页】
1．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。原型可以是产品本身，也可以是在产品生产之前制作的与产品大小相同、使用功能一致的物体。模型在设计的过程中，具有以下两个功能：①使设计对象具体化。②帮助分析设计的可能性。
2．根据设计的要求，可先后制作草模、概念模型、结构模型、功能模型和展示模型等多种模型。
3．在工程领域，一般将材料按化学成分分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。木材、金属材料、塑料等都是常见的材料。
(1)木材是一种优良的造型材料，具有较好的强度性能及优良的加工性能。可分为实木板材和人造板材。实木板材是指采用完整的木材(原木)制成的木板材。实木材料具有各向异性的特点，在自然条件下具有吸湿而膨胀、解吸而收缩的特性。木材暴露在空气中时，容易受温度和湿度的影响，发生尺寸、形状和强度的变化，导致变形、开裂、扭曲和翘曲等现象。人造板材在幅面方向上的尺寸稳定性好，较实木而言适用范围更广。包括密度板、刨花板、胶合板、细木工板、三聚氰胺板等。
(2)金属材料是指由纯金属或合金构成的材料，具有金属光泽，有良好的导热和导电性能，以及优良的力学性能和可加工性能。金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，它直接影响材料的耐磨性和切削加工性。一般情况下，材料的硬度越高，其耐磨性越好。
(3)塑料是一种具有多种特性的材料。它原料来源广，性能优良(质轻，具有绝缘性、耐腐蚀性等)，加工成型方便，具有装饰性，而且价格比较低廉，广泛应用于仪器、仪表、家用电器、包装及日常生活用品等各领域。塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热后可多次成型，废料可回收再利用。
热固性塑料是指在初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料。在隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料。
(4)新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料。
(5)材料的强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。强度是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据之一。根据受力种类的不同，分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等。
4．在产品设计选择材料时，首先应该考虑材料的性能是否能满足产品的使用功能、使用环境、结构要求等。还需要考虑材料应具有良好的加工性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，优先选择技术难度小、工艺简单、材料利用率高，并与加工设备及生产技术相适应的材料。
材料的价格和加工成本直接影响着产品的性价比。应在满足设计要求的基础上，结合材料的成本，优先选用资源丰富、价格低廉、质量上好的材料。选择材料时，安全是最基本的因素，材料的选择应充分考虑可能遇到的各种危险。在规划材料时，一要做到料尽其用，优材不劣用，大材不小用，长材不短用；二要充分考虑材料的颜色、花纹和光泽，外用料要选择材质好、纹理美观、涂饰性能好的材料；三要考虑材料的加工余量和损耗等因素，保证各部件的顺利装配和作品的尺寸精度。
典例1 图中是19世纪英国设计制造的一艘庞大蒸汽船——大东方号，没有进行模型制作就直接投入生产，最终因动力不匹配，首航失败。后来参与该船设计的工程师仿造了该船模型，在水槽中进行试验，测算出真船所需的动力数据，该数据与真船的数据惊人的一致。以下对该案例中模型的功能和所用的试验方法的说法中都正确的是(　D　)
A．使设计对象具体化、模拟试验法
B．使设计对象具体化、强化试验法
C．帮助分析设计的可能性、优选试验法
D．帮助分析设计的可能性、模拟试验法
解析 本题主要考查模型的作用及技术试验的选择。题干描述“没有进行模型制作就直接投入生产，最终因动力不匹配，首航失败”体现了模型的作用是分析设计的可能性，选项A和选项B排除；利用模型进行试验属于模拟试验法，选项D正确。
典例2 模型有各种不同的用途，以下四种模型中，其中一种与另外三种用途不同的是(　A　)
解析 本题主要考查模型在不同阶段的作用，根据设计的要求，可先后制作草模、概念模型、结构模型、功能模型和展示模型。神舟飞船中的人的模型属于功能模型，主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用作分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定的条件下用于试验。而其他三个模型为概念模型。故选A。
学考释疑　
主要考查不同阶段的5种模型：草模、概念模型、结构模型、功能模型、展示模型。
草模：设计初期阶段，采用立体模型将设计构思简单地表示出来。
概念模型：在草模的基础上，用概括的手法从整体上表现产品造型的概念。
结构模型：研究造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，可以进行结构强度试验。
功能模型：研究各种性能及人机关系。
展示模型：在结构和功能模型的基础上，采用真实材料，按照准确尺寸，选择恰当的比例，做成的与实际产品形态高度相似的模型，具有实际功能。
典例3 (2021·萧山三中检测)人造板材在幅面方向上的尺寸稳定性好，较实木而言适用范围更广。下列关于人造板材的说法中正确的是(　D　)
A．密度板、胶合板和三聚氰胺板是人造板材，刨花板和细木工板不是人造板材
B．密度板、胶合板、刨花板和三聚氰胺板是人造板材，细木工板不是人造板材
C．密度板、胶合板、细木工板和三聚氰胺板是人造板材，刨花板不是人造板材
D．密度板、胶合板、三聚氰胺板、刨花板和细木工板都是人造板材
解析 这些木板都是人造板材，选项D正确。
2木工工艺【必修 技术与设计1 第143—150页　指导意见第32—39页】
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和过程。因目的和功能不同，工艺分为很多种，常见的有加工工艺、装配工艺、检测工艺和表面处理工艺等。工艺影响产品的功能、结构、强度以及外观等方面，对保证产品质量，提高生产效率具有非常重要的作用。在制造领域，常用的工艺有木工工艺、钳工工艺、机械加工工艺、焊接工艺、铸造工艺、锻造工艺、冲压工艺、热切割工艺、金属材料热处理工艺等。随着科技的发展，激光加工、快速成型、电火花加工等新的加工工艺不断涌现。
2．三维打印技术是利用打印头、喷嘴或其他打印技术，通过材料堆积的方式来制造零件或实物的一种工艺。三维打印所用的设备称为三维打印机，三维打印机以三维模型文件为基础，将其分割成一系列数字切片，通过计算机控制把 “打印材料”一层层叠加起来，生成三维实体。使用三维打印技术设计制作作品的一般过程是：
(1)在计算机中生成符合设计要求的三维数字模型。
(2)根据工艺要求把三维数字模型分层切片。
(3)输入加工参数，生成数控代码，由三维打印机喷头在程序控制下逐层制造实体模型。
(4)打印完成后，清除打印支撑，得到最终实体模型。
3．木工加工的常见工序：
(1)量具与画线：
在待加工的材料上用相应的工具画出加工轮廓线、基准点和基准线。木工工艺中常用的量具有钢卷尺、钢直尺、角尺，常用的画线工具有木工铅笔、墨斗、画线规等。
画线时应将没有疵点的木料面作为正面(看面)；画线工具宜细不宜粗，线的宽度一般不超过__0.3__mm；所有尺寸一定要测量准确。
(2)锯割：
锯割是将尺寸较大的木材沿着画定的线开锯、分解、开榫、锯削、截断的一种操作，在木材成型加工中较为常用。锯割加工使用的工具是锯子，常用的有板锯、刀锯、钢丝锯等。
锯割加工时，锯缝会有一定的消耗量，因此在画线时，要根据锯割的需要留出一定的余量。对于锯缝的消耗量，一般大锯约为 4__mm，中锯为2～3__mm，细锯为1.5～2__mm。
(3)刨削：
刨类工具的种类按其用途可以分为平刨、槽刨、线刨、边刨等。平刨是木工使用最多的一种刨，主要用来刨削木料的表面。
(4)钻孔：
木工常用的钻孔工具有凿子、手摇钻、手电钻和台钻等。
手电钻操作要领：应单手持钻，对准孔中心，扣紧开关，均匀用力加压。待孔快钻透时，减小压力。
凿削前，将木料固定在工作台面上，打凿子时，一手应紧握凿柄，不要让凿子左右摆动，以防锤子滑落伤手。
　
　手电钻　　　　　　　木工凿
(5)连接：
木材的连接方式主要有螺栓连接、钉接、榫接、合页连接、胶连接等。
(6)表面处理：
比较大的木料表面可以用木工刨削，比较小的木料加工面可以用木锉锉削，还可以用抛光机和细砂纸打磨处理，最后用油漆涂刷，完成表面处理。常见的木工表面处理工具：
典例4 用大小合适的木料加工下图所示的榫头，以下工具中不需要用到的是(　C　)
　　
解析 选项C：丝锥用于攻丝，属于金工工具，选项符合要求。
典例5 图中是六棒木质孔明锁的其中一根，现使用一段长木材进行制作，加工时有以下环节：①锯割木条；②在木条上画线；③将木材刨成长条状；④锯割木条内部；⑤凿木条内部；⑥锉削锯割和凿切面；⑦成型；⑧用砂纸打磨。其合理的流程为(　D　)
　　　　A．①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧
B．②→①→③→④→⑥→⑤→⑦→⑧
C．③→②→①→④→⑥→⑤→⑦→⑧　　
D．③→②→①→④→⑤→⑥→⑦→⑧
解析 需要先将木材刨成长条状，选项A和选项B错误；榫孔与外部相连，需要先锯割再凿，最后锉削，故选D。
典例6 (2021·台州一中检测)在已经刨平的方木条上制作榫头和榫眼(如图所示)，有关手工木工工具的使用，下列说法中正确的是(　B　)
A．制作榫头时要用到凿刀，制作榫眼时要用到木工框锯
B．制作榫头时要用到木工框锯，制作榫眼时要用到木工框锯和凿刀
C．制作榫头和榫眼时都要用到凿刀
D．制作榫头时要用到木工框锯和凿刀，制作榫眼时要用到木工框锯
解析 直接用木工框锯可以加工榫头；制作榫眼时要用到木工框锯和凿刀，故选B。
学考释疑　
(1)木工的一般流程：
下料→画线→锯割→锉削(刨削)→钻孔(凿榫眼和制作榫头)→连接→表面处理。
特别注意：
刨削可以提前的情况：当整板需要刨削时，可以先刨削，再进行其他操作。
榫头加工流程：画线→锯割→锉削。
榫孔1加工流程：画线→锯割→凿→锉削。
榫孔2加工流程：画线→凿→锉削。
(2)操作要点：
工艺 加工方法或流程
画线 工具：木工铅笔、木工角尺
流程：→→→
手工
锯割 工具：板锯、框锯、钢丝锯
操作要领：
1.开始时要用大拇指的指甲做引导
2.正常起锯要有节奏
3.尽量使的锯齿参与操作
4.框锯的锯齿必须朝前，而钢丝锯锯齿朝向自己
电动
锯割 工具：曲线锯、圆锯机
操作要领：锯割时必须对着加工尺寸线，及时调整专题梳理8　金工工艺
金工工艺【必修 技术与设计1 第150 —163页　指导意见第32—39页】
金工的一般流程：下料→划线→锯割→锉削→钻孔→攻丝或套丝→连接→表面处理。
攻丝和套丝之前要倒角；锯割后要有锉削；攻丝前要有钻孔；钻孔前要定位(冲眼)。
表面处理、淬火、折弯一般都在最后(折弯→淬火→表面处理)。
淬火：提高硬度，材料硬度提高，增加操作难度。
(1)划线：用工具划出加工部件的轮廓线或基准点或基准线。
步骤：划出基准； 划轮廓线。
钢直尺：一种简单的尺寸量具。
　
角尺：(90°角尺)在划线时用作划垂直线或平行线的导向工具，也可用来找正工件表面在划线平板上的垂直位置(检查锉削面的垂直度)，如图所示。
划针：在工件上划线条。划线时，划针向划线方向倾斜45°～75°夹角，上部向外侧倾斜15°～20°。尽量一次划完。
划规：用来划圆弧、等分线段、等分角度和量取尺寸等，如图所示。
样冲：用于在工件所划加工线条上打样冲眼(冲点)，作加强界线标志和作圆弧或钻孔时的定位中心。注意：敲击前扶直样冲。
(2)锯割：
①工具：手锯(钢锯)
②锯割操作要领：
一般采用远起锯(注意起锯角约为15°，角度太大容易崩齿，太小则不易切入)。锯割线是铅垂线，一般在台虎钳口左侧2～3__cm处。
左手大拇指贴住锯条(注意手指不要压锯条背，会受伤)，起锯压力要小，速度要慢，锯程短，将锯条靠在左手拇指处，锯到槽深2～3__mm时，开始正常锯削。
正常锯割时：站位和握锯姿势要正确；推锯加压，回拉不加压；锯程要长；推拉要有节奏；不能用手抹和嘴吹铁屑。用力：推力和压力由右手控制，左手配合右手扶正锯弓，压力不要过大。推出为切削过程施加压力，返回行程不切削，不加压力自然拉回。
锯割快结束时，减小推锯时的压力，不能让工件掉落到地上，要用另一只手扶住，如果工件较小，会烫手，要注意安全。
(3)锉削：
①工具：
②锉刀的使用注意事项：锉刀使用过程中的姿势和用力；不能用锉刀敲击工件和其他，锉刀不能叠放；在锉削前要先将铁块夹在台虎钳中间，锉削面要求水平，距离台虎钳面2～3__cm；锉削方向一般情况下要与台虎钳口垂直；不能用嘴吹和用手清除铁屑，要用专门的刷子。
③锉刀的操作要领：锉削时要注意身体和手臂动作的协调；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。
(4)钻孔：先用样冲冲中心点(冲眼)，然后用平口钳或手钳夹紧工件，装上钻头钻孔。
钻头：麻花钻。
钻孔的操作步骤：①样冲定位；②装夹钻头；③装夹工件；④钻孔。
安全操作警示：二要(操作时要集中注意力；要戴防护眼镜)；二不(不准戴手套操作和用嘴吹；不能用手直接扶持小工件、薄工件，以免造成伤害事故)。
(5)螺纹加工：
①攻丝：利用丝锥在圆柱孔内表面上加工出内螺纹的操作。
攻丝工具：丝锥扳手和丝锥(见图)。
攻丝操作时的注意事项：
钻孔后孔口倒角(90°)(如果是通孔则两面孔口都应倒角)；攻丝时丝锥垂直于孔的中心线的垂直面；当丝锥切入1～2圈时，用目测或直角尺前后、左右两个方向检查丝锥是否垂直，并校正，攻丝时，每扳铰杠～1圈时，要倒转约圈，使切屑断裂易于排出(不能一直向下用力)，攻丝时应顺时针旋转，若感到吃力时则逆时针旋转180°。再吃力时适当加一点冷却液。
据螺孔和材料的要求，初锥和中锥、底锥按顺序使用。
　　　　　　攻螺纹示意图
②套丝：利用板牙在圆柱体的外表面上加工出外螺纹的操作称为套丝。
套丝工具：圆板牙和圆板牙扳手。
套丝操作时的注意事项：
a．套丝时应保持板牙端面与圆柱杆轴线垂直。
b．套丝开始时双手顺时针均匀旋转板牙，并施加轴向压力，当板牙切入后取消压力。
c．为了断屑，板牙要经常逆时针旋转。
(6)表面处理：金属表面处理方法有表面刷光、喷涂油漆、镀层等。
表面刷光：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：先检验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法。
(7)金属之间的不可拆卸连接一般采用铆接、焊接和黏结，金属之间的可拆卸连接一般采用螺栓螺母连接。金属和非金属之间、非金属和非金属之间的不可拆卸连接，一般采用黏结；金属和非金属之间、非金属和非金属之间的可拆卸连接，一般采用螺栓螺母连接。常用的连接方法及连接件的图示、应用说明如下表。
典例1 下列钳工工具搭配使用不合理的是(　C　)
　A.　　　　　B.　　　　　　C.　　　　　　D.
解析 选项C中的工具为平口钳和手锯，金属锯割的装夹工具是台虎钳而不是平口钳，选项错误。
典例2 通用技术实践课上，小明要在工件的圆柱面上钻一个小孔，为了防止钻头跑偏，设计了一个简易钻模(如图所示)。将工件装入钻模，钻头沿着钻模上的小孔在圆柱面上钻孔。请根据图及其描述完成第(1)(2)题。
(1)如果用36 mm×36 mm×31 mm的钢块制作该钻模，下列加工工艺及其工具选择中不需要或不合理的是(　D　)
A．冲眼：样冲和铁锤
B．划线：划针和钢角尺
C．钻孔：麻花钻和平口钳
D．锯割：手锯和台虎钳
(2)加工钻模时，小明进行了下列操作，其中不恰当的是(　D　)
A．先在钢块上划出中心线和外轮廓线，然后冲眼、划圆
B．将麻花钻正直插入钻夹头，并夹紧
C．将平口钳放到台钻工作台上，并夹紧钢块，戴上防护眼镜，对准冲眼，开始钻孔
D．将钻孔后的钢块连同平口钳一起移到钳工桌上，锉去外轮廓的余量
解析 (1)用36 mm×36 mm×31 mm的钢块制作35 mm×35 mm×30 mm的钻模，加工余量只有1 mm，无法锯割，只能锉削，故选D。
(2)锉削的夹具为台虎钳，通常认为台虎钳与工作台固定，平口钳与台钻固定，D错误。选项A：通常认为精度要求不高时，钻孔不需要外面划圆，精度要求高时，划圆用来检测钻孔是否出现偏移。
典例3 (2022·浙江1月学考)小明在通用技术活动室用大小合适的钢板制作如图所示的零件，下列操作合理的是 (　C　)
A. 用划针在钢板上划出零件的几何形状，并用划针冲眼
B．戴好手套直接握持钢板，在台钻上钻孔
C．将钻孔后的钢板在台虎钳上夹紧，用钢锯锯出U 形槽缺口
D．用手钳夹持锯割后的钢板，并用锉刀锉削钢板U 形槽缺口
解析 冲眼用样冲， 划针用来划线，选项A错误；钻孔不准带手套且不能用手直接握持工件，选项B错误；锉削钢板时应该用台虎钳夹持，选项D错误。
典例4 以下金属加工过程中，操作正确的是(　B　)
解析 选项A：丝锥应该安装在上端方头处，选项错误；选项C：起锯角一般为15°，选项错误；选项D：钻孔时不能戴手套操作，选项错误。
典例5 (2021·温州中学检测)通用技术实践课上，小明设计了下图所示的零件，用厚度为8 mm 的钢板制作该零件，下列加工流程中合理的是(　A　)
A．划线→冲眼→钻孔→锯割→锉削→淬火
B．划线→锯割→锉削→淬火→冲眼→钻孔
C．划线→冲眼→钻孔→淬火→锯割→锉削
D．划线→锯割→锉削→钻孔→冲眼→淬火
解析 零件的加工工艺有划线、冲眼、钻孔、锯割、锉削、淬火。淬火工艺是为了提高制品的硬度，一般都安排在加工的最后一步，排除B、C 选项；钻孔前应先冲眼，选项A正确。
典例6 利用钢板加工右图所示的工件，现要求获得高精度的目标工件，下列正确的加工流程是(　A　)
A．划线→钻孔→锯割→锉削→弯折→钻孔→锉削
B．划线→钻孔→锯割→锉削→弯折
C．划线→锯割→钻孔→锉削→弯折
D．划线→弯折→钻孔→锯割→锉削
解析 为保证加工精度，两侧圆孔应弯折后钻孔，弯折前应先加工底部槽，故选A。
典例7 如图，这是一款高度可调节的电脑桌，立柱可伸缩，用紧固件固定。为了操作方便，下列紧固件中应选用(　A　)
　　
解析 根据题目要求，该连接件需要经常调节，为操作方便，最好能不使用工具调节，选项A是手拧螺栓，不需要使用工具，符合要求。
典例8 通用技术实践课上，小明设计了下图所示的零件(厚度为5 mm)。用厚度为5 mm的钢板制作该零件，下列说法中不合理的是(　B　)
A．加工流程可以为：划线→冲眼→钻孔→锯割→锉削
B．用圆锉加工该零件外轮廓的各段圆弧
C．需要用到的工具：钢直尺、样冲、划规、钢锯、平锉、麻花钻等
D．在平口钳上夹紧钢板并调整位置，戴上防护眼镜，进行钻孔
解析 选项B：圆锉主要应用于内圆弧的锉削。而该零件中，存在半径为25 mm的外圆弧、两处倒角圆弧，均不可以使用圆锉，选项错误。
学考释疑　
主要题型有工具选择题、加工要领题、加工流程题、连接方式及工艺综合题，在解题中需要注意：
(1)划针的操作要领：划针的头保持锐利；划线时划针要紧贴导向工具(相当于用笔画线，要有个倾角)；划线要尽量一次完成。
(2)冲眼操作要领：应斜着靠近冲眼部外；冲眼时冲尖对准划线的交叉点或划线；敲击前要扶直样冲。
(3)锯割薄板时，为了防止工件产生振动和变形，可用木板夹住薄板两侧进行锯割。
(4)锯割金属管时，不可一次从上到下锯断，应在管壁被锯透时，将圆管向推锯方向转动，边锯边转，直至锯断。
(5)锉刀种类：圆锉——适合锉凹弧面；平锉(板锉)——适合锉平面、斜面、凸弧面；半圆锉——两者都可以(兼顾平锉与圆锉功能)；三角锉等等。
(6)表面刷光，去除铁锈；镀层、喷涂油漆防锈；适合学生完成的防锈：喷涂油漆。
(7)金工特殊加工流程：
A．腰形槽：椭圆或内部有槽(如图甲)。
　
　　　甲　　　　　　　　　乙
划线→钻孔→锉削
B.类腰形槽：与外部相连的圆弧(半腰形槽)(如图乙)。划线→钻孔→锯割→锉削
C．钻孔的面是水平面，不能钻半孔(如图丙)。
　　　　　　　　　　丙
划线→钻孔→锯割→锉削
D．钻孔的装夹问题：若最后钻孔而导致无法装夹进行钻孔时，钻孔需提前。
E．两孔间精度要求较高：需要先折弯，再钻孔。
划线―→锯割―→锉削―→折弯―→划线―→钻孔
(8)首先明确材料类型(木材或金属)，再根据要求选择连接方式(刚连接或铰连接)，最后选择具体方式。
铰连接——可以转动，不可移动。
刚连接——既不能转动，也不能移动。
注意：非铰连接非刚连接类型——既能转动，也能移动，例如，腰形槽与转轴的连接。
肯定是铰连接的是合页、销钉。
肯定是刚连接的是平头螺钉、自攻螺钉、膨胀螺栓、塑料膨胀螺栓、紧定螺钉。
两者都可以的是螺栓螺母、铆钉、元宝螺栓螺母。专题梳理9　流程的分析与优化
1流程的分析与优化【必修 技术与设计2 第40—71页　指导意见第54—59页】
1．流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或一种行为进行的程序。可以把流程理解为是为了一定的目的去做事情的顺序。任何流程都反映了一定的时序、体现出一定的环节。任何一项生活或生产活动都有一定的时序，分为可颠倒时序和不可颠倒时序，不可颠倒时序往往反映了事物或活动的内在规律，应当尊重和遵循这些规律或机理。对于可颠倒的时序，应注意分析和比较，并根据一定的目的和条件进行适当的安排。环节是指事件发展过程中，总可以依据某种特征或方法把它分解为若干个阶段或小的过程； 环节是个相对的概念，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，但不能任意划分环节。
2．为了使流程的描述清晰可见，一般采用流程图来表达流程。流程可以使用文字、表格、图示、模型、动画等方式表达。流程图中使用时间、数字序号、箭头来表达时序；流程图中的序号或方框反映了环节、工序的具体情况。流程中工序的作业方式：串行工序和并行工序。串行工序：每个环节都依次进行，特点是上一道工序完成之后才能进入下一道工序。并行工序：工序可以同时进行，特点是多人或多台设备同时工作，提高生产效率。注意：判断框不是并行，每次只能执行一个分支。
3．淬火的目的是提高钢的强度和硬度，增加耐磨性；通过回火的处理可以获得既有较高的强度、硬度，又有一定的弹性、韧性的具有优良综合机械性能的工件。
4．在流程的设计和实施过程中，需要对流程进行不断地改进，以期取得最佳效果，对流程的改进过程称为流程的优化。流程优化包括工期优化、工艺优化、成本优化等优化指标。工期优化的手段有：在不改变工艺的条件下，将某些环节的串行改为并行；采用新技术、新设备或新工艺。但在优化的同时需要考虑到要增加的人力和物力，要把这种增加的成本与缩短工期的成本进行比较，若总成本是降低的，则方案是可行的。工艺优化：通过加工方法的改变即工艺的改变实现优化 (法兰的加工)。成本优化：通过优化达到降低成本等目的。
5．流程优化的条件：①内部条件：对流程内在机理的进一步研究。②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。
6．流程优化的一般步骤：①分析流程现状； ②确定改进的目标和要求； ③确定改进方案。
典例1图中是某企业刨花板的生产工艺流程。下列关于该工艺流程的分析中正确的是(　C　)
A．准备原料与制刨花是并行环节
B．加硬化剂、拌胶、加添加剂是并行环节
C．拌胶与板坯成型的时序不能颠倒
D．为节约成本可去除计量环节
解析 选项A：准备原料与制刨花存在先后顺序，应该为串行环节，选项错误；选项B：只有加硬化剂和加添加剂之后，才能进行拌胶操作，不符合并行环节的特点，选项错误；选项C：拌胶与板坯成型的时序是拌胶在前，板坯成型在后，是串行环节，不可以颠倒，选项正确；选项D：去除计量环节，无法精准确定材料的配比，组成不恰当可能会影响板坯成型，最终影响刨花板的质量，所以不能随意去除该环节，选项错误。
典例2(2021·浙江7月学考)关于流程的认识，下列说法中不正确的是(　C　)
A．任何流程都反映了一定的时序，体现出一定的环节
B．不可颠倒的时序往往反映了事物或活动的内在规律或机理
C．增加环节一定会增加工期
D．流程设计，首先要明确设计的目标和任务
解析 选项C：增加环节不一定会增加工期，选项错误。
典例3下列选项中不属于流程的是(　B　)
解析 任何流程都反映了一定的时序，选项A、C、D属于流程，选项B为钻床的组成，与时间无关，不属于流程。
典例4下图为某企业塑料生产工艺流程图，下列关于该流程的分析中正确的是(　B　)
A．表面预处理与上底油漆是并行的工序
B．上底油漆与烘烤油漆时序不能颠倒
C．为节约成本可以将检查环节去除
D．可以将上底油漆和上面油漆改成并行的流程以减少工期
解析 表面预处理与上底油漆是有严格的先后顺序的，故为串行工序；将检查环节去除必将影响产品质量，后续会引起更大退换成本损失；上底油漆和上面油漆是有严格的先后顺序的，不可以同时进行，所以无法改成并行的流程。
学考释疑　
(1)流程中工序的作业方式中串行和并行的区别
串行：上一道工序完成之后才能进入下一道工序。类比串联。
并行：几项工作同时进行。类比并联。
(2)判断框(菱形)：不是并行，每次只能执行一个分支；部分考题中不再出现判断框，但以分支结构形式出现，两个分支不属于分支结构。
(3)物品与环节的区分：环节在流程图(方框图)中以方框形式呈现，物品则没有方框。
(4)流程优化涉及的指标：工期、工艺、成本，要会区别。
A. 工期优化——缩短时间。方法1：将串行改为并行；方法2：采用新产品、新设备、新技术。
注意：在缩短工期的同时要考虑到并行工作需要的人力和物力的增加，要把人力和物力增加的成本与缩短工期的成本进行比较——考虑投入产出比。
B. 工艺优化——改变生产方式。
C. 成本优化——降低成本。注意：耗油与载重的关系。
D. 环节越多，工期并不一定越长；流程的优化，可能增加环节；箭头方向无法表达时序能否颠倒。
2流程的设计【必修 技术与设计2 第54—59页 　指导意见第54—59页】
1．设计一个流程首先应明确流程要实现的具体目标，如图所示：
2．总体上：流程设计应该要研究内在属性与规律。具体的：设计流程需要考虑的基本因素包括材料、工艺、人员和资金、环境、设备。不同行业的流程有不同的特点，流程设计中应考虑的基本因素也各有差异。流程设计要依据事物的内在属性和客观规律，科学地设计时序和环节，以达到设计的目标。一个流程要经过精心设计和反复修改，才能达到比较理想的效果，具体的流程设计如图所示：
典例5 图中的防疫通道由顶板、地板、门架和墙板组成。门架上安装有测温仪、摄像头、防护帘等。下列关于该防疫通道安装流程的设计分析中正确的是(　A　)
A．把墙板安装到地板和把顶板安装到墙板应设计成串行工序
B．先把摄像头、测温仪安装到门架上，方便后续门架与墙板的安装
C．在门架上安装防护帘和安装摄像头的时序不可颠倒
D．两端门架与墙板的安装设计成并行工序，既可节省安装时间，又可减少安装人员
解析 设计时应先把墙板安装到地板，再把顶板安装到墙板，这种工序是串行工序，A正确；门架上先安装摄像头、测温仪，对后续门架与墙板的安装有影响，不合理，B错误；在门架上安装防护帘和安装摄像头的时序可以颠倒，C错误；两端门架与墙板的安装设计成并行工序，不安全，D错误。
典例6(2021·宁波惠贞书院检测)下图是一种车轮的结构示意图，轴承1 和轴承2安装在滚轮的孔中，用于滚轮与螺栓间的支承，套筒1和套筒2 分别安装在支撑座两个侧板的孔中，用于对滚轮的轴向定位，螺栓穿过套筒1、滚轮、套筒2 安装在支撑座上，垫圈、螺母安装在螺栓上，用于锁紧。下列分析中不正确的是(　B　)
A．可用扳手将螺母拧紧
B．安装螺栓与放置滚轮的时序可以颠倒
C．安装轴承与安装套筒可以设计成并行工序
D．为增加该车轮的抗震性，在垫圈和螺母间应增加弹簧垫圈
解析 选项B：如果先安装螺栓，滚轮无法放置，时序不可以颠倒，选项错误。
典例7下图是套筒的铸造工艺示意图。根据零件图制作砂芯和砂型，然后将砂芯装入砂型中，合箱后形成铸型，再把熔炼的铁水浇注到铸型中，冷却后取出铸件，清理铸件得到毛坯。下列流程中不能用于套筒铸造的是(　C　)
解析 选项C中制作砂型和制作铸型不能并行。
典例8疫情发生以来，人们更加重视日常生活中的个人卫生。人们常用七步洗手法完成洗手流程。下列说法中不正确的是(　A　)
A. 七个洗手环节的时序一定不可颠倒
B. 图中使用了图示法来描述洗手流程
C. 洗手流程中的每一个环节都应该尽量做到规范
D. 正确合理的流程可以指导我们正确地做事
解析 选项A：先洗手的哪些部位并没有严格的步骤规定，可以颠倒，选项错误。
学考释疑　
流程的设计题，主要包括一般流程的设计及装配流程的设计。在设计简单的流程图时，能够在框图、文字、表格中选择一种把流程表达清楚。以最常用的设计框图为例：
(1)根据对事物的内在属性和规律的分析，以及有关的考虑，将流程的全过程，按每个阶段的功能、作用的不同，分解为若干个小过程(环节)，并用方框表示环节。
(2)按照每个小过程应该经历的时间顺序(时序)，将各个环节依次排开，并用箭头连接。专题梳理10　加工流程与装配流程
流程综合【必修 技术与设计 2 第40—71页　指导意见第54—59页】
1．流程设计的步骤：明确目标，明确任务；分析基本因素；明确主要事项(步骤)；确定时序，划分环节；画出(或修改)流程图；判断优化。
2．设计流程时需要关注的问题：①规范性，必须包含一定的步骤和规范；②可执行性，在实际操作时要能够执行，不脱离实际；③集成性，各环节必须相互关联；④简化，流程尽量简化；⑤自动化，尽量由设备、机器、信息系统等自动完成，减少人的参与。
典例1(2021·浙江7月学考)通用技术实践课上，用大小合适的铁块加工如图所示的支撑板。请你完成以下任务：
(1)合理的加工流程为A→__D__→__C__→A→__B__→E(在“A.划线；B.钻孔；C.锉削；D.锯割：E.倒角”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(2)锉削支撑板的内直角选用的锉刀是__C__(在“A.平锉：B.圆锉；C.方锉” 中选择合适的选项，将序号填入“______” 处)。
(3)采用直锉法锉削，由于操作要领不当，常常会形成下图所示的三种锉削面，因左、右手摇晃形成的锉削面是__B__(在下列选项中选择合适的选项， 将序号填入“______” 处)。
　　　　　A.　　　　B.　　　　C.
(4)钻孔时，选用的夹具是__B__(在“A.台虎钳；B.平口钳” 中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
解析 (1)先将图1所示的铁块，通过划线→锯割→锉削等操作，得到图2 所示的结构，再划线(图3)，最后钻孔和倒角(图4)。
(2)锉削内直角应选用方锉， 故选C。
(3)A和C 都是倾斜的平面，可见是因为左、右手沿斜线来回锉削引起的。如果左、右手摇晃，则容易形成凸面， 故选B。
(4)平口钳是常用的钻孔夹持工具， 而台虎钳用于锯割、锉削等操作，不用于钻孔， 故选B。
典例2(2021·浙江1月学考)在通用技术实践课上，小明用大小合适的钢板加工如图所示的零件。请回答以下问题：
(1)合理的加工流程是D→__C__→__A__→__E__→B(在 “A.钻孔；B.锉削；C.冲眼；D.划线；E.锯割”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(2)为防止零件生锈﹐以下表面处理方法中合理的是__B__(在“A.锉削；B.喷涂油漆；C.砂纸打磨”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(3)请补全视图中所缺的2条图线(超过2条图线倒扣分)。
答案 见解析图
解析 (1)因为零件中含有凹槽，所以必须要先钻孔，钻孔前要冲眼；因为凹槽是开口的，所以钻孔后再锯割，所以流程是D→C→A→E→B。
(2)喷涂油漆和镀层可以防锈，锉削和砂纸打磨都不行，所以选择B。
(3)可见轮廓线用实线，不可见轮廓线用虚线，如图所示。
典例3小明在通用技术实践课的操作中发现，工件尺寸稍大于钳口的最大张开尺寸，台虎钳就无法夹持，小明决定针对台虎钳的钳口进行改进设计。请完成以下任务：
(1)小明提出了下列设计要求，其中不合理的是__B__(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
A．改进后的钳口既可以夹持长方体，又可以夹持圆柱体
B．改进后的钳口可以夹持任意尺寸的工件
C．钳口材料要有足够的强度
D．钳口夹持面要进行防滑处理，钳口与钳身的连接方式保持不变
(2)小明设计了三种钳口，其中结构合理的是__A__(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
A.　　　　　　　B.　　　　　　C.
(3)用大小合适的方钢制作你所选方案的一侧钳口，合理的加工流程为A→__D__→__B__→C(在“A.划线；B.锯割；C.锉削；D.钻孔”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(4)要把改进后的钳口安装到台虎钳上，合理的安装孔形式是__B__、__D__(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
　A.　　　　B.　　　　C.　　　D.　　　　E.
解析 (1)题干中所给条件“工件尺寸稍大于钳口的最大张开尺寸，台虎钳就无法夹持”，因此B选项“改进后的钳口可以夹持任意尺寸的工件”显然不符合题意，故选B，实际中也不可能有可夹任意大小工件的台虎钳。
(2)C选项显然不能夹持工件，因此首先排除C；B选项适合夹持圆柱体，但不适合夹持长方体，考虑到方钢，因需要对方钢进行表面处理，如锉削等，夹持时工件不能呈水平状态，因此不能满足方钢的夹持要求；A选项很好地满足了方钢和圆钢的夹持需要，故选A。
(3)要制作的目标工件存在不规则内凹，因此需先钻孔，再用手锯锯割。
(4)台虎钳表面只有一侧受体，钳身与夹持钳口的连接是通过螺栓连接的，因此C、E不合题意；钳身中已有相应规格的平口内螺纹孔，钳口与工件夹持后螺栓头不能凸出钳口平面，必须采用埋头螺栓，为确保安装处表面平整，故排除A，选B、D。
典例4下图是一种皮带轮的结构示意图。端盖通过内六角螺钉安装在带轮上，用于轴承在带轮孔内的轴向定位；轴承1、隔离圈和轴承2分别安装在带轮的孔内；支撑套筒从端盖孔中穿过与轴承1、轴承2的内圈配合，并用轴用弹性挡圈固定；法兰通过内六角螺钉安装在带轮上，将轴承固定在带轮孔内。该结构的装配需要以下环节：A.安装轴承1；B.安装端盖；C.安装轴用弹性挡圈；D.安装轴承2；E.安装隔离圈；F.安装支撑套筒；G.安装法兰。请分析该结构和装配工艺，回答以下问题：
(1)合理的装配流程为B→__A__→__E__→D→__F__→C→__G__(在“______”处填写装配环节的序号)。
(2)拧紧内六角螺钉，所用的工具是__C__ (在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
A.　　　　　　　　B.　　　　　　C.
(3)传动时，传动轴穿过支撑套筒的孔与法兰连接，法兰带动传动轴正转和反转。法兰与传动轴的合理连接形式是__B__(在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
解析 (1)装配时一般要由内向外安装，具体顺序可以根据题干得知，按顺序连接。
(2)内六角螺钉需要使用内六角扳手安装。
(3)螺纹连接在转动过程中容易松动，不适合采用。
学考释疑
以工艺为核心，结合流程的相关内容，主要是加工流程和装配流程的判断，难点是装配流程。
(1)工艺：
加工流程——确定材料、确定是否有特殊类型、结合已有选项。
装配流程——关注特殊连接件(平键、轴承等)，结合爆炸图与文字确定流程。
加工操作——明确加工流程的操作及操作注意点。
工具的选择——确定材料、确定操作步骤。
(2)流程：时序、环节；串行、并行；流程的优化。
(3)标准件的选择——常见标准件的使用要清楚(属于何种连接方式)。专题梳理11　受力分析
受力分析【必修　技术与设计2 第1—11页　指导意见第47—54页】
1．结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列，材料经过合理搭配形成了各种不同的结构。从力学角度分析，结构是指可承受一定力的架构形态；一个复杂的结构由许多不同的构件组成，根据构件的受力和变形的形式，可以分为五种基本形式：受拉、__受压 、受剪切、 受弯曲、受扭转。
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(a) 受拉 构件两端承受沿轴线方向的拉力，注意一端固定，一端受力形式——构件变长的趋势
(b) 受压 构件两端承受沿轴线方向的压力，注意一端固定，一端受力形式——构件变短的趋势
(c) 受弯曲 在通过构件轴线的平面内，承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用，注意一端固定，一端受力形式
(d) 受剪切 构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力
(e) 受扭转 构件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用，两力偶大小相等，转向相反，使之发生扭转形变
2.结构的基本类型有实体结构、框架结构和壳体结构。
实体结构：结构体本身实心，外力分布在整个体积中。
框架结构：由细长的构件组成，其构件的几何特征是横截面尺寸比长度小得多，既可以承受竖向荷载，也可以承受横向荷载。
壳体结构：层状结构，其几何特征是厚度比长度和宽度小得多，外力作用在结构体的表面。
在生产和生活实际中，很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。
典例1 (2021·浙江7月学考)图中是一种传动机构。驱动轴带动杆1转动，杆1通过连杆带动杆2、杆3运动，从而带动滑块在导轨上来回滑动。当滑块向箭头方向滑动时，在图示位置杆1、杆2、杆3 的主要受力形式是(　B　)
A．杆1受压，杆2受压，杆3受压
B．杆1受弯曲，杆2受压，杆3受压
C．杆1受弯曲，杆2受压，杆3受拉
D．杆1受拉，杆2受弯曲，杆3受压
解析 从传动机构的工作原理看，在图示位置， 杆1在驱动轴的作用下向下压连杆，连杆作用在杆2和杆3 的连接处，使得杆2和杆3两端点距离变大，将滑块推出去。杆1与驱动轴刚连接，在图示位置受弯曲，杆2 、杆3受压。
典例2 (2021·浙江1月学考)图中是穿孔带推进装置，轴承座、滑轨1、滑轨2均固定在机座上，转臂与连杆、连杆与滑块、滑块与拨杆之间均为铰连接。当电机带动转臂转动时，转臂通过连杆带动滑块，滑块上的拨杆推动穿孔带。当穿孔带按图示方向移动时，连杆、拨杆的主要受力形式是(　B　)
A. 连杆受压，拨杆受压
B．连杆受压，拨杆受弯曲
C．连杆受弯曲，拨杆受压
D．连杆受弯曲，拨杆受弯曲
解析 逆时针转动，在如图所示位置上向右上转动，连杆是二力杆受压，滑块右划，拨杆受弯曲。故选B。
典例3 如图中的连杆机构，在力F1、F2 的作用下，机构处于平衡状态，下列分析中正确的是(　C　)
A．连杆1 受拉，摆杆2 受压，机座立杆受压和受弯曲
B．连杆1 受拉，摆杆2 受压，机座立杆受拉和受弯曲
C．连杆1 受压，摆杆2 受拉，机座立杆受拉和受弯曲
D．连杆1 受压，摆杆2 受拉，机座立杆受压和受弯曲
解析 在力F1、F2的作用下，连杆机构处于平衡状态时，摆杆2受到向上的力，摆杆2受拉；机座立杆也受到向上的力且力与地面不垂直，机座立杆受拉和受弯曲；连杆1受压，选项C正确。
典例4 下图中的压紧机构，在力F的作用下，驱动杆通过连杆、摆杆、滚子将工件压紧。压紧时，连杆、摆杆的主要受力形式是(　D　)
A．连杆受弯曲，摆杆受压　　
B．连杆受扭转，摆杆受压
C．连杆受扭转，摆杆受拉　　
D．连杆受弯曲，摆杆受拉
解析 从压紧机构的工作原理看，机构主要在向上的力F作用下，连杆左端受到向上的力，中端受到向下的力，右端受到向上的力，故连杆受弯曲。摆杆由于连杆向上运动，摆杆与连杆的销轴也有向上运动的趋势，带动摆杆向上，摆杆受到来自销轴向上的力，同时机座给予摆杆一个向下的反作用力，符合受拉的特性，摆杆受拉形变。
典例5 下图中的压紧机构，在力F的作用下，驱动杆通过连杆1、摆杆、连杆2 带动压杆向下运动，将工件压紧。压紧时，连杆1 和连杆2 与摆杆垂直，且连杆2 与压杆在同一直线上，此时连杆1、摆杆、连杆2、压杆的主要受力形式是(　D　)
A. 连杆1 受拉，摆杆受扭转，连杆2 受压，压杆受压和受弯曲
B．连杆1 受压，摆杆受弯曲，连杆2 受压，压杆受压和受弯曲
C．连杆1 受压，摆杆受扭转，连杆2 受拉，压杆受压
D．连杆1 受压，摆杆受弯曲，连杆2 受压，压杆受压
解析 压紧时，连杆1和连杆2与摆杆垂直，且连杆2与压杆在同一直线上，此时连杆1、摆杆、连杆2、压杆的主要受力形式是连杆1受压、摆杆受弯曲、连杆2受压、压杆受压。
典例6 (2021·缙云中学检测)下面是吊车吊起重物的示意图，吊车的各个构件相互作用，吊起重物，在下图所示的情况下，以下说法正确的是(　B　)
A．吊臂受拉，伸缩撑杆受压，连接轴受扭转，底杆受压
B．吊臂受弯曲，伸缩撑杆受弯曲，连接轴受剪切，底杆受拉
C．吊臂受弯曲，伸缩撑杆受压、受弯曲，连接轴受剪切，底杆受压
D．吊臂受弯曲，伸缩撑杆受压、受弯曲，连接轴受剪切，底杆受拉
解析 吊臂受弯曲。伸缩撑杆支撑吊臂，主要受压；但吊臂给它的力是竖直向下的，所以伸缩撑杆还受弯曲。底杆拉住吊臂，所以底杆受拉，选项B正确。
学考释疑
受力分析题，整体思路：通用技术中的受力分析看效果，看构件的变化效果；从最能确定的构件受力形式进行判断，多次判断后会形成正确答案。
(1)常见构件的受力情况需要了解：支撑柱一般受压；转轴一般受剪切，处于转动状态时一般受扭转；钳住物体，物体受压；剪物体，物体受剪切。去除法判断：去掉某个构件看其他构件的变化，再确定该构件的受力形式。
(2)机械装置的受力分析，需要从施力点开始分析，中间利用二力杆简化分析过程。二力杆的简单理解是，杆件有两个连接处，且两个连接处都是铰连接，这样的杆件是二力杆，将受弯曲转化为受压或受拉。
补充：铰连接：可以转动，不可移动；
刚连接：既不能转动，也不能移动。专题梳理12　稳固探析及结构综合
1稳固探析【必修　技术与设计2 第12—28页　指导意见第47—54页】
1．结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力，它是结构的重要性质之一。影响结构稳定性的因素主要有：结构重心的位置、结构与地面接触所形成的支撑面大小、结构的形状。对于一个处于静止状态的结构而言，如果结构重心所在点的垂线落在支撑面范围内，则结构处于稳定状态。
2．结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力，结构抵抗荷载的能力用强度来表示。内部各质点之间产生一种抵抗外力与形变的力，称为内力。构件单位横截面积上所产生的内力称为应力，可表示为公式：σ＝，其中FN为内力，A为受力面积，σ为应力。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。结构的强度与结构的形状、结构的材料、结构的连接方式等因素有密切的关系。三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、不易变形，所用材料最少。在长方形或六边形的框架中间加上支撑构件，构成三角形，可大大增加其牢固程度。
3．混凝土擅长抗压力；钢筋擅长抗拉力。
桥梁分析：桥梁整体受弯曲，上表面受压，下表面受拉，上表面适合放少(细)钢筋；下表面适合放多(粗)钢筋。
注意：其他结构分析方法相同，利用弯曲状态，判断哪一面受压，哪一面受拉。
4．结构的连接方式直接影响结构的强度。连接方式多种多样，若按构件之间能否转动来分类，可分为：
铰连接——可以转动，不可移动；
刚连接——既不能转动，也不能移动。
典例1(2021·浙江7月学考)如下图所示， 四个完全相同的圆台，质量均匀分布， 按下列方式叠放在同一水平面上， 其中三个圆台边沿两两相切， 另一个圆台放在三个圆台的正上方。则叠放方式最稳定的是(　C　)
A.　　　　　B.　　　　C.　　　　　D.
解析 影响结构稳定性的因素有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面大小、结构的形状。支撑面大的是选项A、C ，而重心相对低的是选项C。所以答案为C。
典例2下图为一木制售货亭，窗台板和三角支架固定在墙板上，窗板向上翻转后用木棍支撑。下列关于该售货亭结构的分析中，表述不正确的是(　C　)
A．窗板与墙板之间的连接属于铰连接
B．窗台板与墙板之间的连接属于刚连接
C．木棍和三角支架都是为了提高强度
D．售货亭下方中间的支撑脚主要是为了提高结构的强度
解析 本题主要考查稳固探析的知识。窗板与墙板之间可以翻转但不能移动，属于铰连接；窗台板与墙板之间不可以翻转也不能移动，属于刚连接；增加三角支架提高了窗台板的抗弯曲能力，提高了结构的强度；木棍使窗板和墙板之间构成三角形稳定结构，提高了稳定性，选项C错误。
典例3下图是一篮球架，下列关于篮球架的分析，不正确的是(　B　)
A．该篮球架属于组合结构
B．底座的接触面积大，可以显著提高篮球架的稳定性
C．增加杆1 的横截面积能增大篮球架的强度
D．篮筐3 和木篮板4 之间的连接件为六角螺栓和螺母
解析 与地面接触所形成的支撑面大小指接触点围成的面积，接触面积大并不一定支撑面大，所以稳定性并不一定显著提高，选项B错误。
学考释疑　
稳固探析题，主要分析影响稳定性和强度的因素。
(1)重心位置的高低：重心位置越低，稳定性越好；重心位置确定与基准面有关，一般都以地面为基准，离地面越远，重心位置越高；当以天花板为基准时，离天花板越远，重心位置越高。
(2)结构与地面接触所形成的支撑面大小，是指接触点围成的面积。
(3)结构稳定性中包含几何稳定性。几何稳定性是结构能否承担荷载的能力，是结构的一种几何特性，与荷载的大小以及结构构件强度没有关系，有时也称为总体稳定性。例如，A字形梯中间的横梁，作用是构造三角形，使梯子展开后的角度固定，从而保持稳定。
(4)不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的；相同横截面结构，大小不同，强度不同，横截面积越大，强度越大。
(5)注意：非铰连接非刚连接类型——既能转动，也能移动。例如，腰形槽与转轴的连接方式的考查一般与连接件结合在一起、与受力分析结合在一起出现。
肯定是铰连接的是：合页、销钉等。
肯定是刚连接的是：平头螺钉、自攻螺钉、膨胀螺栓、塑料膨胀螺栓、紧定螺钉等。
两者都可以的是：螺栓螺母、铆钉、元宝螺栓螺母等。
(6)稳固探析的综合应用，需要综合考虑稳定性和强度的相关影响因素。
(7)结构承载能力包括结构的稳定性和强度，两者都需要考虑。
2结构综合【必修 技术与设计2 第12—28页　指导意见第47—54页】
1．结构对事物的功能和作用产生着直接影响，事物的结构决定了其功能。设计中，往往通过改变结构实现不同的功能。结构与功能的关系还需要考虑使用环境、时间等因素。结构在规定的使用期限内和规定的条件下，完成预定功能的可能性，称为可靠性。可靠性是安全性、适用性和耐久性的总称。安全性指结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载；适用性指结构在正常使用时具有良好的工作性能；耐久性指结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内，保持结构正常使用。
2．赏析结构设计作品，可以从技术与文化两个角度进行。
(1)技术角度：结构使用功能的实现，结构的稳固耐用，结构造型设计的创意与表现力，材料使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。
(2)文化角度：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。
典例4图中是一种手动冲压机，扳动手柄，通过连杆带动压杆运动。下列关于该冲压机的分析中，表述正确的是(　C　)
A．压杆只能上下移动，不能转动，压杆与机座之间的连接属于刚连接
B．冲压时连杆受压
C．冲压机重心的垂线偏离支撑面中心，提高了冲压时的稳定性
D．手柄上施加力F时，压杆向上运动
解析 选项A：能移动，属于非刚非铰，选项错误；选项B：冲压时连杆受拉，选项错误；选项D：压杆向下运动，选项错误；选项C：利用冲压机重心的偏移，提高操作时的稳定性，选项C正确。
典例5(2021·临海新昌联考)下图所示为肢体康复自行车。病人使用时，双手摇动手柄，双脚踩脚蹬绕中轴运动，下列分析错误的是(　B　)
A．摇臂受扭转和受弯曲
B．支架2 主要受压
C．采用四个脚套增加了使用时的稳定性
D．连杆可增加结构的稳定性与强度
解析 选项A：外力作用于手柄再传递到摇臂上，所以摇臂受扭转和受弯曲，选项正确；选项B：外力通过脚蹬作用于支架2 中间，所以支架2主要受弯曲，选项错误；选项C：采用四个脚套增加了与地面之间的摩擦力，所以增加了使用时的稳定性，选项正确；选项D：连杆可使底座的两根支撑杆不易变形，增加了结构的稳定性与强度，选项正确。
典例6下图是一罗马椅健身机。下列关于罗马椅健身机的分析中，表述合理的是(　B　)
A．健身机与地面接触形成的接触面越大越稳定
B．健身过程中，构件一和构件二的主要受力形式分别是受弯曲和受压
C．健身机底座“Y形”设计主要是为了提高健身机的强度
D．构件一和构件二之间采用的连接方式是焊接，属于铰连接
解析 支撑面越大越稳定；“Y形”设计主要是为了提高健身机的稳定性；构件一和构件二之间采用的连接方式是焊接，属于刚连接。专题梳理13　设计题专题训练
1．根据问题确定具体的设计项目；明确设计目标及要求；进行设计分析；形成初步设计方案；模型或者原型制作；检测、优化和改进设计；设计评价。
2．草图的绘制步骤
(1)直线画法
要领：铅笔削成锥形，先打点，然后手腕靠着纸面，沿图线方向移动，眼睛要注意终点方向，一笔画成。画短线，用手腕运笔；画长线，以手臂动作带动手腕运笔。直线分水平线、竖线、斜线，须逐个练习，从练习中掌握画线的技能技巧。
(2)圆形、曲线画法
要领：画圆时，用4点定位法和8点定位法。先确定圆心位置，在圆心处画出2条中心线。当画小圆时，可在中心线上按半径目测定出4点，然后徒手连点，如图(a)；画大圆或圆弧，以中心线为准，在圆心增画2条45°的斜线，在斜线上再定4个等半径点，然后过8点画圆，如图(b)。
(3)立体图画法
要领：任何立方体都有长、宽、高，首先画出三个可见面，构成立方体，因立方体相对的面及边是平行且相等的，所以根据此规律就可画出立方体。
3．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。在进行结构设计时，需要考虑的主要因素有稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。不同的结构设计应考虑的因素各有侧重，但安全都是至关重要的因素。
典例1小明看到妈妈站在椅子上给悬挂在阳台天花板上的花盆(如图所示)浇水，很不方便，于是想设计一种可伸缩的悬挂装置代替原来的固定式吊杆，用手向下拉花盆，使悬挂装置向下伸展，将花盆下降至合适的高度，松开手后，悬挂装置便自动向上缩回，使花盆上升。请你帮助小明设计该悬挂装置，设计要求如下：
①伸缩范围为0～500 mm;
②悬挂质量不超过5 kg的花盆时不会明显下降；
③能可靠地安装在天花板上；
④要有一定的刚性，不易摆动；
⑤采用弹簧复位，其余材料自选。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)确定悬挂装置的伸缩范围时主要考虑了__C__(在“A.椅子的高度；B.小明妈妈的身高；C小明妈妈手臂的活动范围；D.天花板的高度”中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
(2)把悬挂装置安装在水泥天花板上时应采用 __B__(在 “A.六角螺栓；B.膨胀螺栓；C.木螺钉”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(3)画出设计草图，必要时可用文字说明。
(4)在设计草图上标注主要尺寸。
(5)小明准备对安装后的悬挂装置做以下试验，其中不合理的是__C__ (在“A.手拉悬挂装置，观察装置是否能被拉下500 mm；B.手拉悬挂装置，挂上5 kg重物，松手后观察装置能否缩回；C.在装置上悬挂10 kg重物，观察重物是否会明显下降”中选择合适的选项，将序号填入“ ______ ”处)。
答案 (4)设计草图及主要尺寸见解析。
解析 本题主要考查了简单的草图绘制、尺寸标注，连接方式、人机关系、技术试验。
(1)主要考查了人的动态尺寸，将手臂的活动范围转换为收缩范围。
(2)膨胀螺栓适合用于水泥墙、天花板的连接。
(3)(4)关键是实现设计要求及为了满足设计要求而分析得到的尺寸。设计时需考虑：材料选择、与天花板连接结构、与花盆的连接结构、弹簧复位结构、伸缩结构等；尺寸：伸缩长度、与天花板连接结构尺寸、弹簧放置尺寸等。
(5)设计要求中有涉及的需要进行试验，没有涉及的不需要进行试验。选项C悬挂的重量超过设计要求。
　　
典例2小明发现他的自行车支撑杆长度不能调节(如图所示)，在不平整的地面上停放时，自行车容易倾倒。他想把支撑杆改成可伸缩结构，以适应不同的地面。经过测量，支撑杆长度为290 mm，两个铆钉孔直径均为φ5 mm，中心距为40 mm，与安装板连接的铆钉孔中心到上端的距离为10 mm。现请你帮助小明设计一款可伸缩的支撑杆，设计要求如下：
　
①支撑杆的长度在270～350 mm范围内连续可调，调节方便、可靠；
②支撑杆与限位片、安装板之间的连接结构保持不变；
③主要材料采用钢材，辅助材料自选；
④支撑杆的形状不限。
请根据描述和设计要求完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是__A__ (在“A.观察日常生活；B.技术研究与技术试验；C.收集和分析信息”中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
(2)制订设计方案前，需要明确设计的限制因素。以下因素中，__B__、__C__不属于设计的限制因素(在“A.铆钉孔的大小； B．限位弹簧与限位片之间的连接方式； C．人的体重； D．支撑杆的材料”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(3)画出支撑杆的设计草图，必要时可用文字说明。
(4)在设计草图上标注支撑杆的主要尺寸。
答案 (3)(4)如图所示。
解析 本题主要考查了简单的草图绘制、尺寸标注，发现问题的途径和方法、设计分析。
(1)在日常生活中发现的问题，属于观察日常生活范畴。
(2)选项B与支撑杆的设计无关；在停靠时才会使用支撑杆，与人的体重无关。
(3)设计时需要注意：材料为钢材；支撑杆可连续调节高度；支撑杆调节高度后可以固定；支撑杆顶部有两个铆钉固定。
(4)支撑杆调节范围270～350 mm; 腰形孔长度大于等于80 mm。
典例3小明发现小区附近河面上固定了一根拦截索(如图所示)，拦截来自上游的漂浮物，却阻碍了船的通行。为了解决船的通行问题，小明准备重新设计拦截漂浮物的装置。请你帮助小明设计该装置的机械部分，要求如下：
①装置合拢时，能拦截河面上的漂浮物；
②有船经过时，装置能打开，在河面(宽8 m)中间形成至少3 m宽的通道；
③装置打开过程中，不能让已拦截的漂浮物漂走；
④装置采用电机驱动；
⑤材料自选。
请完成以下任务：
(1)该拦截装置可以减轻人的劳动强度，体现了技术具有__B__的作用(在“A.保护人；B.解放人；C.发展人”中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
(2)设计该装置时，可以不考虑的因素是 __C__ (在“A.安装方式；B.水流方向；C.河的长度”中选择合适的选项，将序号填入“ ______ ”处)。
(3)画出装置机械部分的设计草图，必要时可用文字说明(不考虑水流速度和水位高低；电机可用方块表示，河岸可用线条表示，水流方向可用箭头表示；如果装置为对称结构，只需画出一侧)。
(4)在设计草图上标注装置的主要尺寸。
(5)小明准备在装置安装后进行以下技术试验，其中不合理的是__B__(在“A.发出合拢和打开指令后，观察装置能否顺利合拢和打开；B.在上游倾倒垃圾，观察装置能否有效拦截；C.使装置打开，观察打开的过程中已拦截的漂浮物是否会漂走”中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
答案 (3)(4)见解析图(仅供参考)。
解析 (1)技术对人的解放作用表现为人依靠技术解放或延长了自己的手、脚等身体器官，拓展了劳动空间，提高了劳动效率。拦截装置可以减轻人的劳动强度，体现了技术具有解放人的作用。所以答案选项为B。
(2)拦截装置设计时需要考虑该装置的安装方式；装置打开过程中，不能让已拦截的漂浮物漂走，需要考虑水流方向；而河的长度一般不考虑。所以答案选项为C。
(3)画出设计草图，注意：
a．能开合；b.能把垃圾拦截住；c.指明河流方向；d.画出电机及相应装置(岸边)。
(4)尺寸标注注意：a.3 000或1 500(对称)；b.8 000或4 000(对称)。
(5)根据设计要求试验，装置要求顺利合拢和打开；装置打开过程中，不能让已拦截的漂浮物漂走；装置合拢时，能拦截河面上的漂浮物。而选项B 在上游倾倒垃圾，观察装置能否有效拦截，没有确定装置是否合拢，是不合理的。所以答案选项为B。
典例4 (2021·浙江7月学考)小明发现妈妈在厨房清理台面垃圾时， 有时需提着垃圾桶清理， 有时需捧着垃圾放入垃圾桶， 时不时洒落一地， 清理很不方便。为此， 他想设计一对挂件， 用于挂装垃圾的塑料袋。挂件由挂钩和挂柄两部分组成， 挂钩安装在橱门上， 挂柄与挂钩连接， 塑料袋挂在两挂柄上。小明家木质橱门的尺寸如图所示： 高×宽× 厚＝650 mm×500 mm×20 mm。请你帮助小明设计挂件，要求如下：
①挂件在橱门上装卸方便， 且可调节间距；
②挂柄可改变方向， 相对挂钩可方便展开和收起；
③塑料袋挂在两挂柄上， 袋口尽可能展开；
④不能在橱门上加工(如打孔、钉钉子、粘胶等)；
⑤主料选厚度为2 mm的钢条， 辅料自选。
请完成以下任务：
(1)小明发现问题的途径是__A__(在“A.观察日常生活；B.收集和分析信息；C.技术研究与技术试验”中选择合适的选项， 将序号填入“______” 处)。
(2)设计挂件时，下列因素可以不考虑的是__C__(在“A.橱门厚度；B.挂钩和挂柄的连接方式；C.橱柜台面的高度” 中选择合适的选项， 将序号填入“ ______ ”处)。
(3)画出挂件的设计草图， 必要时可用文字说明。
(4)在设计草图上标注主要尺寸。
(5)小明准备在挂件安装后进行以下技术试验， 其中不合理的是__D__(在下列选项中选择合适的选项， 将序号填入“ ______ ” 处)。
A．将塑料袋挂上后， 在其内放入4 kg水果， 观察挂件是否稳固
B．转动挂柄， 观察挂柄是否方便展开收起
C．挂件在橱门上移动， 观察调节是否方便
D．在橱门上施加一定的外力， 观察橱门的连接是否牢固
答案 (3)(4)见解析图。
解析 (1)小明在家中观察妈妈在厨房劳动时发现问题， 属于观察日常生活发现的问题。
(2)此处挂件属于悬空式悬挂， 与橱柜台面高度无关。
(3)(4)如图：
(5)在橱柜门上施加外力， 并观察橱柜门连接牢固强度， 此处测试对象是橱柜门的连接装置， 与该题设计的挂件无关。
典例5如图a，这是小明所在学校对砖墙的美化。用绳子将塑料瓶改装的花盆悬挂在墙上，不够稳定，存在安全隐患。花盆草图如图b所示，请你设计该花盆支架，设计要求如下：
①一个支架放置一个花盆，要具有足够的承重能力；
②花盆放置在支架上稳定可靠；
③支架能安装在墙壁上，连接牢固；
④使用2 mm厚的钢板制作。
请完成以下任务：
(1)设计该支架时不需要考虑的因素是 __C__ (在“A.花盆的尺寸；B.支架与墙壁的连接方式；C.支架的安装高度”中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
(2)画出支架的设计草图，必要时可用文字说明。
(3)在设计草图上标注主要尺寸。
(4)下列连接件中，适合用于支架与墙壁连接的是 __B__(在“A.紧定螺钉；B.膨胀螺钉；C.铆钉”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(5)制作完成后，小明设计了下列技术试验，其中不合理的是__A__ (在下列选项中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
A．在墙壁上反复拆装支架，检验是否容易拆装
B．支架安装在墙上并放置装满泥土的花盆，观察支架与墙壁的连接是否牢固
C．支架安装在墙上并放置装满泥土的花盆，观察支架的变形程度
答案 (2)(3)见解析图。
解析 (1)每个花盆依托于一个独立支架进行安装，所以对于花盆的尺寸以及支架与墙壁的连接方式应该都要考虑，而支架的安装高度与场地布局相关，且此处花盆处于分散性安装，与本题支架设计无关。
(2)(3)参考方案如图，设计中要考虑安装位置和结构自身的牢固问题，尺寸标注侧重花盆长度和直径大小，以及安装孔的直径。
(4)选项B：膨胀螺钉主要用于物件与墙壁之间的连接。
(5)根据设计要求及日常使用需求，花盆支架并不需要经常拆装，所以反复拆装试验不需要做。
学考释疑　
(1)简单结构设计主要体现在设计题中，主要包含三种类型：整体结构设计、连接件结构设计、电机传动结构设计，目前学考中主要考查类型为整体结构设计和连接件结构设计。
(2)折叠结构的类型专题梳理14　系统及其设计
系统分析及优化【必修　技术与设计2 第74—103页　指导意见第59—64页】
1．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，称为系统。要素是指构成系统的最主要的元素。一般来说，部分相对于系统的整体而言，要素相对于系统的元素结构而言。构成系统的三个条件：至少要有两个或者两个以上的要素(部分)才能组成系统；要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；整体具有的功能是各个要素(部分)所不具备的。对于较大型的系统和比较复杂的系统，根据一定的标准可划分为若干子系统。子系统：相对大系统而言，是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。任何系统又是更大系统的子系统。根据需要，对系统进行不同的分类。
2．系统的基本特性
(1)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。具有相对独立功能的系统要素以及各要素之间的相互关联，根据系统功能依存性和逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中。不能离开整体去分析系统中的任何一个组成部分。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)或整体功能的发挥。
(2)相关性：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。
(3)目的性：任何系统都服务于某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的标志。系统的目的一般通过更具体的目标来体现。设计和分析一个系统时，必须事先弄清其目的；当系统存在多个目标时，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。
(4)动态性：系统是动态的，处在运动变化和发展之中。
(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特征的改变，并相应地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。系统必须适应外部环境的变化。
3．系统分析是一种科学决策的方法。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、试验，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，就是系统分析。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，一般是从系统的整体功能出发，全面地思考与解决问题。
4．系统分析的一般过程：明确问题、设立目标→收集资料、制订方案→分析计算、评价比较→检验核实、做出决策。
5．系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统，对系统各要素及其之间的相互关系进行综合分析，找出解决问题的可行方案。用建模的形式对系统进行分析和研究的方法是系统科学的基本方法。模型是现实系统的抽象与合理简化，运用模型时必须考虑简化对现实系统的影响。
(1)模型的三个特征：①是现实系统的抽象或模仿；②是由那些与所分析问题有关的要素构成的；③表明了有关要素间的相互关系。
(2)技术领域系统分析中较为常用的是系统的数学模型和框图模型等。
①数学模型：用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型，将现实世界中的原型抽象概括成数学语言，运用已有数学方法分析求解，得出结论。数学模型突出事物的主要因素，舍弃事物的次要因素，便于抓住事物的本质进行分析研究。
②框图模型：用封闭的小框图代表系统的各个要素或子系统，在框图内或框图边注明要素或子系统的名称，按照系统的结构模式把它们排列安置于适当位置，用无向线段或有向线段把这些小框图连接起来，以表示系统的基本结构框架，再用无向线段或有向线段表示系统与环境的联系，形成的图形称为系统的框图模型。
输入—输出模型，也称为系统的概念模型。把系统内在的要素与结构简化为一个矩形方框，把环境对系统的作用统称为输入，把系统对环境的作用统称为输出。系统和环境之间是一种刺激和响应关系，输入是环境对系统的刺激，输出是系统对刺激做出的响应。
6．系统分析的主要原则
(1)整体性原则：系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一个阶段；先看长远，再看当前。
(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说服力。
(3)综合性原则：当系统存在若干个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。
7．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。它既包含了对某个系统进行技术设计本身的内容，同时又需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析和设计。系统设计的步骤：把系统分解成若干个子系统；确定各子系统的目标、功能及其相互关系；对子系统及系统进行设计和评价等。
8．系统优化：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)。
影响系统优化的因素：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。
约束条件：对系统优化起着限制作用，并且不能人为调节的因素。
目标函数：是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。
9．系统设计的实现应包括设计方案的呈现和模型或原型的制作与测试。模型或原型的制作与测试包括实物模型的设计，加工图纸、加工材料和工艺的选择，加工制作过程及模型的最终呈现等，对模型的测试是对系统进行总体技术设计评价。
典例1 (2021·浙江7月学考)下图是某小区电梯监管系统示意图。该系统通过电梯轿厢内电瓶车检测智能摄像机，能准确区分电瓶车与其他车辆，当检测到电瓶车进电梯后，发出声光报警，并将信息关联至楼控系统，使得电梯门无法关闭。管理员看到可视化报警弹窗后，通过客户端远程喊话教育，并手动解除报警，恢复电梯运行，系统安全可靠。从系统角度分析，下列说法不正确的是(　D　)
A．电梯监管系统由监控报警系统、楼控系统、客户端系统等子系统组成
B．摄像机出现故障，会导致电梯监管系统无法正常工作，体现了系统的整体性
C．监控报警系统能准确区分电瓶车与其他车辆，体现了系统的目的性
D．客户端系统既可远程喊话教育，又可手动解除报警，体现了系统分析的综合性原则
解析 客户端系统既可远程喊话教育，又可手动解除报警，都是系统的功能，体现的是系统的目的性，选项错误。
典例2 (2022·浙江1月学考)土壤湿度控制系统示意图如图所示。湿度传感器采集土壤湿度信息，当土壤湿度低于设定值时，喷头打开，喷淋一段时间后自动关闭。从系统的角度分析，下列说法不正确的是(　A　)
A．系统由控制器、湿度传感器和喷头等组成，体现了系统的环境适应性
B．系统能自动调节土壤湿度，体现了系统的目的性
C．喷头容易损坏，需要定期更换，体现了系统的动态性
D．湿度传感器发生故障会影响喷头开启，体现了系统的相关性
解析 系统由控制器、湿度传感器和喷头等组成， 体现了系统的整体性，故A错误。环境适应性是指一个系统与其所处的环境之间有物质、能量、信息的交换。外界环境变化引起系统特性的改变。
典例3 (2021·浙江1月学考)下图是经改进的某储油罐清洗系统，其控制部分可分为喷水控制子系统和抽水控制子系统。喷水控制子系统工作过程：PLC 根据检测装置检测到的污水中的含污量，控制增压泵产生高压水，通过喷头冲洗油罐。抽水控制子系统中，PLC 控制真空泵将油罐中的污水抽到污水箱，下列关于油罐清洗系统的分析中不正确的是(　B　)
A．检测装置的精度影响着增压泵的工作，体现了系统的相关性
B．能清洗大小不同的油罐，体现了系统的动态性
C．增压泵的性能是影响该系统优化的因素
D．油罐清洗的洁净程度是该系统的优化目标
解析 选项A：储油罐清洗系统中部分(检测装置)对另一部分(增压泵)的影响，体现系统的相关性，选项正确；选项B：能清洗大小不同的油罐是该储油罐清洗系统的功能，体现系统的目的性，选项错误；选项 C：系统优化过程中，可选择不同性能的增压泵，增压泵的性能又能影响最终的优化目标，也就是清洗效果，因此属于影响系统优化的因素，选项正确；选项D：该系统的主要目的是清洗储油罐，油罐清洗的洁净程度是系统的优化目标，选项正确。
典例4 图(a)是印刷机中纸筒放卷张力控制系统示意图。该系统采用机械方式检测与控制纸的张力，控制精度不高，导致印刷时套印不准。企业为了提高印刷质量，采用库存的力传感器、伺服电机等将控制系统改装成图(b)所示。从系统的角度，下列分析中不正确的是(　D　)
A．库存的力传感器的灵敏度是该系统优化的约束条件
B．优化前后的两种控制系统都可分为检测、控制和执行子系统
C．系统的优化手段是改变张力检测和放卷速度控制形式
D．优化时先考虑力传感器的灵敏度，再考虑印刷质量，体现了系统分析的整体性原则
解析 选项A：力传感器的选择属于影响因素，但指定力传感器则属于约束条件，选项正确；选项D：没有体现先整体，再部分，是先部分，再整体，不体现整体性原则，选项错误。
典例5 下图为我国首座“超级镜子电站”。在控制系统中植入了太阳运动轨迹程序，当系统运行时，根据太阳的位置信息，由减速机自动调整反射镜角度，使太阳光及时反射到集热器上，对熔盐进行加热，其中一部分热熔盐通过蒸汽发生器产生蒸汽进行发电，另一部分热量存储在熔盐罐中供日落后发电使用。从系统的角度分析，下列说法中不正确的是(　C　)
A．能经受风沙、冰雹等极端天气考验，有较好的环境适应性
B．部分反射镜损坏，集热器吸收到的能量减少，体现了系统的整体性
C．太阳的位置改变，反射镜角度跟随改变，体现了系统的相关性
D．工程师经过大量数据测定和科学计算，将太阳运动轨迹程序植入控制系统，体现了系统分析的科学性原则
解析 系统的相关性是指系统内部各要素之间相互联系、相互作用、相互制约；太阳的位置改变，反射镜角度跟随改变，体现了系统的目的性。选项C说法不正确，符合题意。
典例6 堪称全球最长、创意最独特的港珠澳大桥，主体由桥梁、海底隧道和人工岛组成。大桥的设计采取了一系列优化措施，下列措施中，以提高大桥安全性为目标的是(　D　)
A. 大桥在伶仃西航道和铜鼓航道段采用海底隧道方案，不影响通航
B．设计了中华白海豚观赏区和海上观景平台
C．在珠澳口岸人工岛上设有大型停车场，以缓解澳门本岛的交通压力
D．人工岛周围投放石头形成斜坡
解析 人工岛周围投放石头形成斜坡，如果船太靠近就会搁浅，是从安全角度考虑的。
学考释疑　
系统的分析与优化题，主要包括的知识点有系统的特性、系统分析的原则、约束条件及影响因素。
(1)主要考查系统的五个特性，在解题时要注意区分各个特性的特点。
①整体性(全局、集合)——侧重于“部分影响整体”。 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；系统中某个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体功能的发挥；系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。
②相关性(匹配、关联)——侧重于“部分与部分之间的关联”。
③目的性(功能)——侧重于系统的目的，系统特有的功能。
④动态性(更新)——系统随时间自然而然地运动或者变化，侧重于系统的变化和发展。有常见描述“长期使用后的故障”“定期维护”。
⑤ 环境适应性(自适应)——为了对所在环境的适应而做出的改变，侧重于系统适应环境的变化。
(2)系统分析的主要原则，适用条件是在系统分析、设计及优化中使用。
①整体性原则：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。一般先考虑主要功能，再考虑次要功能，可以为了整体舍去部分次要功能。
②科学性原则：运用科学方法和数学工具进行定量分析。
③综合性原则：要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。注意：综合性原则是考虑多个功能；多个组成部分，多学科多种技术不属于综合性原则。
(3)系统优化：
①系统的各个组成部件，在没有限定的情况下，一般属于影响因素；当部件有限定条件时，属于约束条件。系统的设计团队在系统分析中属于影响因素。
②约束条件，起限制作用，不可任意调节。一般来说，自然环境、生长特性、题目描述中的限定条件都属于约束条件。
,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　请课后完成“专题集训14”))专题梳理15　控制及其设计
1控制系统分析【必修　技术与设计2 第106—128页　指导意见第65—70页】
1．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。构成控制的三要素：控制的对象、控制要达到的目的和控制手段。理解控制现象，要知道控制要达到什么目的、控制的对象是什么和采取什么控制手段。从控制过程中人工干预的情形分为：
(1)人工控制：控制的过程是在人的直接干预或全程干预下进行的。
(2)自动控制：在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地朝着期望的方向进行。按照控制信号流和执行部件的不同，自动控制可分为气动控制、液压控制、电动控制、机械控制、电子控制等。
(3)智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能决策的控制方式，它能在无人干预的情况下，自主地驱动智能机器实现控制目标。智能控制主要用于解决复杂系统的控制问题。
(4)随着技术的不断发展，在很多控制现象中，控制的方式是多样的、综合的。
2．任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。主要环节：输入量、被控对象、输出量(三要素)。控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系。常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统方框图。它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
3．简单开环控制系统的组成及工作过程
(1)控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
(2)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。
(3)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：控制系统中所要求控制的装置或生产过程。
输出量：控制系统所要控制的量。
4．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称为闭环控制系统。
闭环控制系统的方框图：
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命令；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给定的范围内。与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的反馈通道。
5．在自动控制系统中，将输出量通过检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈。利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行。带有反馈的控制系统就是闭环控制系统。 利用反馈来减少输出量的偏差，稳定输出量。
6．在控制系统中，除输入量(给定值)外，引起被控量变化的各种因素都可以视为干扰因素。干扰因素可以是环境造成的，也可以是人为原因所致；干扰因素可能有一个，也可能有若干个。对于大多数控制系统，在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。
7．开环控制系统本身不能对被控量的偏差进行调整和补偿，没有自动纠正能力。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。
8．黑箱方法：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。
黑箱方法提供了一种不必打开系统就可以研究其内部结构和功能的方法。
典例1 (2022·浙江1月学考)自动扶梯上行控制系统示意图如图所示。红外传感器检测到乘客进入扶梯时，控制器控制电动机拖动扶梯快速运行，乘客离开后，扶梯慢速运行。关于该控制系统，下列说法正确的是(　D　)
A．红外传感器起反馈作用
B．被控对象是电动机
C．执行器是扶梯
D．控制方式属于开环控制
解析 输入量是红外传感器检测到乘客进入扶梯信号，输出量是扶梯运行速度，属于开环控制系统，选项D正确。开环控制不存在反馈，红外传感器起到检测人体信号的输入功能，选项A错误。被控对象是扶梯，选项B错误。执行器是电动机，选项C错误。
典例2 图a是某自动对位控制系统的示意图。其工作过程：摄像机连续获取被测物体的实时位置信息(如图b 所示)，工控机将接收到的位置信息不断与设定位置进行比较，计算出被测物体的偏移值，控制平台驱动器驱动平台移动和转动，使被测物体运动到设定位置(如图c 所示)。下列关于该自动对位控制系统的分析中正确的是(　B　)
A．控制量是被测物体的偏移值
B．该系统属于闭环控制系统
C．摄像机用来获取输入量
D．被控量是设定位置
解析 自动对位控制系统的输入量是设定位置，被控量是实时位置，被控对象是被测物体；工控机将接收到的位置信息不断与设定位置进行比较，计算出被测物体的偏移值，系统不断地反馈，是闭环控制系统，选项B正确。
典例3 (2021·浙江1月学考)下图为经改进的某储油罐清洗系统，其控制部分可分为喷水控制子系统和抽水控制子系统。喷水控制子系统工作过程：PLC根据检测装置检测到的污水中的含污量，控制增压泵产生高压水，通过喷头冲洗油罐。抽水控制子系统中，PLC控制真空泵将油罐中的污水抽到污水箱。下列关于喷水控制子系统的分析中正确的是(　A　)
A．输入量是含污量
B．控制器是增压泵
C．被控对象是清水箱
D．控制量是PLC的输出信号
解析 输出量也设定为喷水量，喷头就是被控对象，PLC具有控制和发送指令的功能，作为控制器，它接收到的是输入量，因此输入量为检测到的污水量，PLC直接控制增压泵，因此增压泵是执行器，选项A正确。
典例4 下图是三相异步电动转速控制系统示意图。系统通过改变交流电的频率来改变电动机的转速。通过触摸屏设定电动机的转速，变频调速器将50 Hz的交流电转变成与设定转速相对应频率的交流电，驱动电动机转动；装在电动机输出轴上的测速发电机随电动机一起转动并发电；PLC根据测速发电机的电流大小，判断电动机实际转速与设定转速之间的差值，向变频调速器发出指令，改变驱动电流的频率。下列关于该控制系统的分析中正确的是(　D　)
A．执行器是电动机
B．控制器是变频调速器
C．输出量是测速发电机的电流信号
D．控制量是变频调速器输出的电流频率
解析 结合图示得知，这是闭环控制系统，输入量是设定转速，输出量是实际转速，被控对象是电动机，检测装置是测速发电机，执行器是变频调速器，控制量是变频调速器输出的电流频率，控制器是PLC，选项D正确。
典例5 下列关于控制系统的说法中，正确的是(　B　)
A.有检测传感器的控制系统就是闭环控制系统
B．直接对被控对象进行控制的装置或元件称为执行器
C．控制器发出的控制信号称为控制量
D．能引起被控量发生变化的因素都是干扰因素
解析 选项A：开环的输入端也有检测传感器，选项错误；选项C：执行器发出的控制信号称为控制量，选项错误；选项D：除了给定量之外，能引起被控量发生变化的因素都是干扰因素，选项错误。
典例6 (2020·浙江7月学考)某游泳池水位控制系统的控制过程为：水位传感器检测游泳池的实际水位，并将信号返回到输入端与设定水位进行比较，当实际水位低于设定水位时，控制器发出指令打开进水阀门；当实际水位达到设定水位时，控制器发出指令关闭进水阀门。下列说法中不正确的是(　B　)
A．该控制方式是闭环控制
B．设定水位发生变化是干扰因素
C．被控对象是游泳池
D．执行器是进水阀门
解析 由描述可知，将水位维持在一定范围内，属于闭环控制系统；输入量是设定水位，输出量是实际水位，被控对象是游泳池，执行器是进水阀门，控制量是进水阀门的开闭；输入量不属于干扰因素，选项B错误。
学考释疑
(1)控制方式简易判断法：
①输入量与输出量之间的关系：若输入量约等于(数值上)输出量，则是闭环；若不约等于，则是开环——比较适合判断开环。
②有比较，再处理，最后保持稳定——比较适合判断闭环。
(2)信号类：输入量(给定量)、输出量(被控量)、控制量。
装置类：控制器、执行器、被控对象、检测装置，比较器的功能是由控制器完成的。
(3)干扰因素的理解：在控制系统中，干扰因素可能有一个，可能有多个；有些是环境造成的，有些是人为原因造成的。控制系统存在干扰因素。干扰因素也是可以被利用的。注意：一般认为不是干扰因素的有输入量、输出量、无关因素；内部故障一般认为是干扰因素；干扰因素的作用都反映在输出量的变化上。
2控制系统设计【必修　技术与设计2 第129—135页　指导意见第65—70页】
1．控制系统的设计要求：
2．根据对控制精度的要求以及条件的可行性确定是选择开环控制还是闭环控制；通过了解被控对象的输入与输出之间的关系来分析被控对象的基本特性，从而确定控制器的运算方式；控制量应选择可控制的、对抑制干扰因素和保持系统稳定有明显作用的量；执行器、检测器的选择一是要根据被控量和控制量的需求，二是要根据控制的条件进行。
3．控制系统的设计方案，还包括画出必要的设计图纸(控制电路设计或系统结构设计)和实施图纸、撰写设计说明书等。开环控制系统的设计在明确设计要求、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。简单的闭环控制系统的设计，有以下基本要求：(1)闭环控制系统要正常工作，必须是稳定的；(2)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量之差应控制在允许范围之内；(3)应有较好的抗干扰性能。
典例7 下图是滑台的运动系统示意图，由电机控制子系统和机械传动子系统组成。在电机控制子系统中，传感器检测电机的转动角度，并反馈到控制装置与设定值比较，控制装置根据偏差值发出运动信号，驱动器将运动信号转变成相应的电流驱动电机转动，在机械传动子系统中，电机带动丝杆转动，丝杆通过螺母驱动滑台移动。系统根据电机的转动角度和丝杆的螺纹间距计算出滑台移动的距离，从而实现对滑台位置的间接控制。由于丝杆传动的误差和滑台移动时的摩擦，导致滑台移动的距离存在误差。为了提高滑台位置的控制精度，需要对该系统进行优化，下列措施中合理的是(　D　)
A．将电机换成高精度电机，控制方式改为开环控制
B．将传感器换成高精度传感器，提高电机转动角度的检测精度
C．将传感器安装在丝杆上，检测丝杆的转动角度
D．在滑台上安装传感器，检测滑台的位置
解析 闭环的精确度更高，A选项错误；更换传感器，不能解决题干设定情景的问题，B选项错误；滑台是被控对象，需要提高滑台控制精度，被控量确定为滑台的位置，需要检测并反馈滑台位置，选项D更有效。
典例8 要设计水箱水位的闭环控制系统，下列器材中，适合用作检测装置的是(　D　)
解析 只有选项D是传感器。
学考释疑　
在资料分析的基础上，选择合适的控制方式，再选择合适的部件实现控制目的或者对原有系统进行优化。
传感器是一种检测装置，能检测到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定的规律变换成为电信号或其他所需的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。根据传感器的基本感知功能，通常分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。专题梳理十六　系统与控制
系统与控制综合【必修　技术与设计2 第106—135页　指导意见第65—70页】
典例1 下图是一款可伸缩的防雨晾衣装置示意图。晾衣时按动开关，电机带动滑轮转动将晾衣杆连同衣物移到室外。下雨时，传感器检测到信号后，电机带动滑轮反向转动，将晾衣杆和衣物收回室内。请根据示意图和描述，完成以下任务：
(1)该装置防雨的控制属于__②__(在“①手动控制；②自动控制”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(2)该系统中的传感器可选用__③__(在“①热敏传感器；②光敏传感器；③湿敏传感器”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(3)该系统的执行器是__②__(在“①晾衣杆；②电机；③开关”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(4)为了实现傍晚时能将衣物收回室内，对该系统优化的有效措施是__③__和__④__(在“①提高传感器的灵敏度；②增加温度检测及对应的控制子系统；③增加光线检测及对应的控制子系统；④增加定时控制子系统”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(5)下列因素中，不属于影响本系统优化的因素是__④__(在“①传感器的灵敏度；②控制系统的精度和可靠性；③系统的制造和使用成本；④环境温度、湿度和光线的变化”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
解析 整体分析：输入量是检测到的下雨信号，输出量是晾衣杆收回，这是开环控制系统，控制器是控制电路(未给出，一般为控制电路)，执行器是电机，被控对象是晾衣杆和衣物。
(1)人没有全程参与及直接参与，属于自动控制系统。
(2)检测下雨信号，传感器应选用湿敏传感器。
(3)见整体分析。
(4)在傍晚时收回衣物，需要检测光线信号，③符合；也可以设计成定时控制系统，根据时间收回衣物，④符合。
(5)影响因素是人为可以改变的，而环境温度、湿度和光线的变化，人为无法改变，属于约束条件。
典例2 下图是智能车位引导系统示意图。该系统能够准确、快速引导驾驶员到达空余车位，其工作过程：中央处理器接收到超声波车位探测器探测的车位信息，经过处理后控制信息发布器把空余车位信息通过引导屏和车位指示灯显示出来。根据示意图及其描述，请回答下列问题。
(1)根据上述描述，分析该车位引导系统的控制过程，在方框图中“ ______”处填写相应的内容。
(2)该智能车位引导系统可以分为信息采集、信息处理、信息发布三个子系统，其中的信息发布子系统包括信息发布器、__①__、__④__(在“①车位指示灯；②超声波车位探测器；③数据库；④引导屏”中选择两项，将序号填入“______”处)。
(3)系统设计时要考虑车位定位准确、显示及时、抗干扰、便于维护，还要统筹兼顾成本、安装等要素，这体现了系统分析的__①__原则(在“①综合性；②科学性；③整体性”中选择一项，将序号填入“______”处)。
解析 (1)输入量是车位探测器探测的车位信息，输出量是引导屏和车位指示灯的显示信息即空余车位信息，输出量不对输入量产生影响，属于开环控制系统，控制器是中央处理器，执行器是信息发布器，被控对象是引导屏和车位指示灯。
(2)由图示可知，信息发布子系统包括信息发布器、引导屏和车位指示灯。
(3)统筹兼顾，考虑多个功能，体现了系统分析的综合性原则。
典例3 下图是一种钢板剪切机的控制示意图，剪切机构安装在切台上。其工作过程：上下送料轮推动钢板向前移动，测量轮采集送料速度和长度信息，控制器根据接收到的信号控制剪切机构切断钢板，得到所需长度的板料。请根据示意图和描述，完成以下任务：
(1)系统设计时，需要对送料速度、剪切刀的剪切速度等参数进行建模和定量分析，体现了系统分析的__B__(在“A.整体性原则；B.科学性原则；C.综合性原则”中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
(2)要保证送料轮能顺利送料，合理的措施是 __A__(在“A.使送料轮在钢板上施加足够大的压力；B.增大送料轮的转速；C.在送料轮与钢板之间加润滑油；D.使上下送料轮转向相同”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(3)不属于剪切长度控制系统干扰因素的是__A__(在“A.所需板料长度的改变；B.测量轮工作表面磨损造成的直径减小；C.控制器输出信号异常”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(4)为了实现剪切钢板时连续送料，提高生产效率，合理的措施是 __B__(在“A.剪切的瞬间降低送料速度，剪切完成后恢复到原送料速度；B.剪切机构随钢板同步移动的过程中剪切钢板，剪切完成后快速回移；C.剪切机构不随钢板移动，提高剪切刀的剪切速度”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(5)上图虚线框中需要安装一对剪切刀，下列关于剪切刀的形状和布置方案中合理的是__D__。
解析 (1)系统设计时，需要对送料速度、剪切刀的剪切速度等参数进行建模和定量分析，体现了系统分析的科学性原则。
(2)送料轮对钢板的摩擦力使钢板移动，因此使送料轮在钢板上施加足够大的压力，才能保证送料轮顺利送料。
(3)在控制系统中，除输入量外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。测量轮采集送料速度和长度信息是输入量，所需板料长度的改变不是干扰因素。
(4)剪切的瞬间降低送料速度，剪切完成后恢复到原送料速度，剪切时间影响了送料，A 选项不合理；剪切机构随钢板同步移动的过程中剪切钢板，剪切时间不影响送料速度，剪切完成后快速回移，能保证剪切的长度不改变；C.剪切机构不随钢板移动，不管怎样提高剪切刀的剪切速度，都影响送料速度。
(5)剪切时，剪切刀不可能正对，应错开一小段距离，以便顺利剪下，A、B 选项的剪切刀都正对了，C 选项无法顺利剪下。专题梳理十六　系统与控制
系统与控制综合【必修　技术与设计2 第106—135页　指导意见第65—70页】
典例1 下图是一款可伸缩的防雨晾衣装置示意图。晾衣时按动开关，电机带动滑轮转动将晾衣杆连同衣物移到室外。下雨时，传感器检测到信号后，电机带动滑轮反向转动，将晾衣杆和衣物收回室内。请根据示意图和描述，完成以下任务：
(1)该装置防雨的控制属于__②__(在“①手动控制；②自动控制”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(2)该系统中的传感器可选用__③__(在“①热敏传感器；②光敏传感器；③湿敏传感器”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(3)该系统的执行器是__②__(在“①晾衣杆；②电机；③开关”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(4)为了实现傍晚时能将衣物收回室内，对该系统优化的有效措施是__③__和__④__(在“①提高传感器的灵敏度；②增加温度检测及对应的控制子系统；③增加光线检测及对应的控制子系统；④增加定时控制子系统”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
(5)下列因素中，不属于影响本系统优化的因素是__④__(在“①传感器的灵敏度；②控制系统的精度和可靠性；③系统的制造和使用成本；④环境温度、湿度和光线的变化”中选择合适的选项，将序号填入“______”)。
解析 整体分析：输入量是检测到的下雨信号，输出量是晾衣杆收回，这是开环控制系统，控制器是控制电路(未给出，一般为控制电路)，执行器是电机，被控对象是晾衣杆和衣物。
(1)人没有全程参与及直接参与，属于自动控制系统。
(2)检测下雨信号，传感器应选用湿敏传感器。
(3)见整体分析。
(4)在傍晚时收回衣物，需要检测光线信号，③符合；也可以设计成定时控制系统，根据时间收回衣物，④符合。
(5)影响因素是人为可以改变的，而环境温度、湿度和光线的变化，人为无法改变，属于约束条件。
典例2 下图是智能车位引导系统示意图。该系统能够准确、快速引导驾驶员到达空余车位，其工作过程：中央处理器接收到超声波车位探测器探测的车位信息，经过处理后控制信息发布器把空余车位信息通过引导屏和车位指示灯显示出来。根据示意图及其描述，请回答下列问题。
(1)根据上述描述，分析该车位引导系统的控制过程，在方框图中“ ______”处填写相应的内容。
(2)该智能车位引导系统可以分为信息采集、信息处理、信息发布三个子系统，其中的信息发布子系统包括信息发布器、__①__、__④__(在“①车位指示灯；②超声波车位探测器；③数据库；④引导屏”中选择两项，将序号填入“______”处)。
(3)系统设计时要考虑车位定位准确、显示及时、抗干扰、便于维护，还要统筹兼顾成本、安装等要素，这体现了系统分析的__①__原则(在“①综合性；②科学性；③整体性”中选择一项，将序号填入“______”处)。
解析 (1)输入量是车位探测器探测的车位信息，输出量是引导屏和车位指示灯的显示信息即空余车位信息，输出量不对输入量产生影响，属于开环控制系统，控制器是中央处理器，执行器是信息发布器，被控对象是引导屏和车位指示灯。
(2)由图示可知，信息发布子系统包括信息发布器、引导屏和车位指示灯。
(3)统筹兼顾，考虑多个功能，体现了系统分析的综合性原则。
典例3 下图是一种钢板剪切机的控制示意图，剪切机构安装在切台上。其工作过程：上下送料轮推动钢板向前移动，测量轮采集送料速度和长度信息，控制器根据接收到的信号控制剪切机构切断钢板，得到所需长度的板料。请根据示意图和描述，完成以下任务：
(1)系统设计时，需要对送料速度、剪切刀的剪切速度等参数进行建模和定量分析，体现了系统分析的__B__(在“A.整体性原则；B.科学性原则；C.综合性原则”中选择合适的选项，将序号填入“ ______”处)。
(2)要保证送料轮能顺利送料，合理的措施是 __A__(在“A.使送料轮在钢板上施加足够大的压力；B.增大送料轮的转速；C.在送料轮与钢板之间加润滑油；D.使上下送料轮转向相同”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(3)不属于剪切长度控制系统干扰因素的是__A__(在“A.所需板料长度的改变；B.测量轮工作表面磨损造成的直径减小；C.控制器输出信号异常”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(4)为了实现剪切钢板时连续送料，提高生产效率，合理的措施是 __B__(在“A.剪切的瞬间降低送料速度，剪切完成后恢复到原送料速度；B.剪切机构随钢板同步移动的过程中剪切钢板，剪切完成后快速回移；C.剪切机构不随钢板移动，提高剪切刀的剪切速度”中选择合适的选项，将序号填入“______”处)。
(5)上图虚线框中需要安装一对剪切刀，下列关于剪切刀的形状和布置方案中合理的是__D__。
解析 (1)系统设计时，需要对送料速度、剪切刀的剪切速度等参数进行建模和定量分析，体现了系统分析的科学性原则。
(2)送料轮对钢板的摩擦力使钢板移动，因此使送料轮在钢板上施加足够大的压力，才能保证送料轮顺利送料。
(3)在控制系统中，除输入量外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。测量轮采集送料速度和长度信息是输入量，所需板料长度的改变不是干扰因素。
(4)剪切的瞬间降低送料速度，剪切完成后恢复到原送料速度，剪切时间影响了送料，A 选项不合理；剪切机构随钢板同步移动的过程中剪切钢板，剪切时间不影响送料速度，剪切完成后快速回移，能保证剪切的长度不改变；C.剪切机构不随钢板移动，不管怎样提高剪切刀的剪切速度，都影响送料速度。
(5)剪切时，剪切刀不可能正对，应错开一小段距离，以便顺利剪下，A、B 选项的剪切刀都正对了，C 选项无法顺利剪下。

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