资源简介

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技术与设计2
通用技术课程
长治九中 师跃清
第一单元 结构与设计
第二单元 流程与设计
第三单元 系统与设计
第四单元 控制与设计
一 常见的结构认识
二 稳固结构的探析
三 简单结构的设计
四 经典结构的欣赏
一、常见的结构认识
1. 无处不在的结构
结构(structure)是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。世界上任何事物都存在结构，结构多样且决定着事物存在的性质。
在自然界，蜂窝，蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等都有其特定的结构，这些形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。通过对自然界中结构的分析和研究，人们将其成果应用到技术领域，更好地服务于人类。
苍耳子与尼龙搭扣
鸟与飞机
鹰眼与导弹跟踪系统
鸟窝与鸟巢
迪拜塔
双子星塔
劳斯莱斯
奔驰
瞬间的效果
魁北克大桥的坍塌瞬间
教材中魁北克大桥坍塌图片
2 结构与力
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。
每个物体都有它特定的架构形态，这种架构形态体现着它的结构。一个较复杂的结构由许多不同部分组成，这些组成部分通常称为构件。如自行车的车轮，它是由辐条、轮胎、车圈，气门等构件组成的。
当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用力会发生改变，产生一种抵抗力，称为内力。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。用公式表示应力为
其中F为内力，S为受力面积。
分析结构的受力情况时，首先要清楚组成结构的构件受到那些力的作用；其次要清楚在这些力的作用下，构件能否安全、可靠地工作，也就是对构件进行承受能力分析。构件的受力形式多种多样，基本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力，很多情况下，构件可同时受到几种不同形式的力的作用。
拉力
压力
剪切力
扭转力
弯曲力
作用于物体，使它产生弯曲的力
两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同
一物体上的平行力
挤压物体的力
物体所承受的拉拽力
反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转变形
的力
3 结构的类型
实体结构
实体结构通常是指物体本身是实心的结构。它的受力特点是，外力分布在整个体积中，如实心墙、大坝等。
框架结构
框架结构通常是指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是，支撑空间而不充满空间，如铁塔架、建筑用的脚手架、厂房的框架等等。
壳体结构
壳体结构通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。
二 稳固结构的探析
1 结构与稳定性
结构的稳定性(stability)是指结构在负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。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。
影响结构稳定性的主要因素
影响结构稳定性的因素很多，主要有重心位置的高低，结构与地面的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。
不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是不倒翁了。重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。
结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另外一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。如在地震多发区，人们将啤酒瓶之类的五一倒置在桌子上，利用这一不稳定的机构实现预报地震的功能。
2 结构与强度
结构的强度(strength)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因素有密切的关系。
结构的形状
结构的材料与连接
结构构件的连接通常有以下两类：
1.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，具有松螺栓、松铆等，如折叠伞伞骨间的
连接、门与门框之间的链接等。
2.刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，又不能
相对转动，具体有榫接、胶结，焊接等，如固定
铁床架的连接、不可移动的桌腿与桌面的连接等。
不同的材料有不同的连接方式。
构件的连接方式不同，结构的强度也不同。
3.结构与功能
三 简单的结构设计
1 结构设计应考虑的主要因素
结构设计的目标及要求
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求。例如，儿童自行车的结构设计，首先应以代步、锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标，同时要满足童车结构设计的国家标准和规范要求，如自行车的链条和链轮不能裸露在外，要完全包在链条合内；车把与车闸的内侧距离不得超过6cm，外侧距离不得超过8cm等，否则视为不合格。
再如，商业建筑设计规范中规定：
商店营业厅的出入门、安全门净宽度不应小于1.4m，不应设置门槛。
营业部分的公用楼梯、坡道应符合下列规定：
（1）室内楼梯的每梯段净宽不应小于1.4m，踏步高度不应大于0.16m，徒步宽度不应小于0.28m。
（2）室外台阶的踏步高步不应大于0.15m，踏步宽度不应小于0.30m；
（3）供轮椅使用的坡道的坡度不应大于1:12，两侧应设高度为0.65m的扶手，当其水平投影长度超过15m时，宜设休息平台。
结构设计考虑的主要因素
结构设计应考虑的祝贺要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度的要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需求，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。
稳定性
强度
成本
功能
人的个
性化需求
寿命
安全
……
美观
结构设计
不同的结构设计中，应考虑的因素各有侧重，但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。
案例分析《户外广告牌的结构设计》
2 简单结构的设计案例
简单结构设计的过程与方法
简易相片架的设计
设计项目：设计一个简易相片架。
设计要求：
1.能方便地取放相片。
2.具有一定的稳定性和强度。相框不易变形，之家不易松动；相框与支架连接牢固。
3.具有一定的装饰性。
4.相框的长度、宽度、厚度的尺寸根据相片的大小自定。
设计分析：相片架的结构设计可分为两部分，即相框和支架。
1相框的结构设计
2支架的结构设计
3相框与支架之间的连接
设计准备：
设计方案：
设计赏析
随堂作业：简易结构的设计
阅读课本相片架设计案例，设计一个简单的结构，如报纸架等。
要求：不能是相片架结构设计；仿照课本设计；必须注明设计项目的相关具体信息。
结 束！

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