陜西省澄城縣寺前中學高二通用技術 第二次知識點歸納總結 新人教版.doc

陜西省澄城縣寺前中學高二通用技術 第二次知識點歸納總結 新人教版第一單元（結構與設計）知識點一、結構的涵義：1、結構的概念：結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列，結構多種多樣且決定著事物存在的性質及功能。自然界形形色色的結構給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示（例蒼耳子、飛機、導彈跟蹤系統(tǒng)等）。2、結構的分類：根據(jù)物體的結構形態(tài)，通常將結構分為實體結構、框架結構 和 殼體結構三種基本類型。實體結構是指結構體本身是實心的結構。它的受力特點是，外力分布在整個體積中，如實心墻、大壩等；框架結構是指結構體由細長的構件組成的結構。其特點是，支撐空間而不充滿空間，如鐵架塔、建筑用腳手架，廠房的框架等；殼體結構是指層狀的結構。它的受力特點是，外力分散作用在結構體的表面上，如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、貝殼等。生活中很多物體的結構是由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成，稱為組合結構，如埃菲爾鐵塔等。二、結構的分析：1、承受應力： 從力學角度來說，結構是指可承受一定力的架構形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。當一個結構受到外力作用時，內(nèi)部各質點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，稱為內(nèi)力。應力是構件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當應力達到某一極限（容許應力）時，結構就會遭到破壞。用公式表示為=f/s，其中f是內(nèi)力，s是受力面積，是應力。構件的受力形式多種多樣，基本受力形式有拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力，很多情況下，構件可能同時受到幾種不同形式的力的作用。（結構的受力分析）2、結構的穩(wěn)定性：結構的穩(wěn)定性是結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài) 的能力。它是結構的重要性質之一。影響結構穩(wěn)定性的因素有多種，主要有重心位置的高低、結構與地面接觸所形成的支撐面積的大小和結構的形狀、材料等。對于一個結構而言，如果重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會出現(xiàn)傾倒。3、結構的強度：結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。結構的強度與結構的形狀、使用的材料、構件之間的連接方式等因素有密切的關系。三角形是框架中最基本的形狀之一，它結實、穩(wěn)定，所用材料最少。結構構件的連接通常有兩類：鉸連接和剛連接。鉸連接是指被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。如門與門框的連接；剛連接是指被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接等，如固定鐵床架的連接。三、結構的設計：結構設計應以一種或幾種功能的實現(xiàn)為基本目標，應滿足設計規(guī)范，滿足使用者的基本需要。結構設計應考慮的主要因素有：功能、符合使用者對設計對象的穩(wěn)定性和強度要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個性化需要，對設計對象的成本控制要求和一定的使用壽命等。對于任何結構的設計安全是至關重要的因素。步驟：確定結構設計方案繪制簡單結構設計草圖做出模型或原型四、結構的欣賞：優(yōu)秀的結構設計不僅表現(xiàn)在結構的實用功能上，也表現(xiàn)在形式上，特別是功能與形式的統(tǒng)一上。古今中外許多能工巧匠把結構的功能與形式恰當?shù)亟Y合起來，形成了一些經(jīng)典的結構。賞析結構設計作品，可從技術與文化兩個角度進行。技術角度：使用功能、穩(wěn)固耐用、造型設計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料合理性、工藝精湛程度等。文化角度：文化寓意與傳達，美學原則，反映時代、民族、習俗方面特征，個性特征等。第二單元（流程與設計）知識點一、流程的涵義：1、流程的概念：流程是一項活動或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進行的程序。任何流程都反映了一定的時序，體現(xiàn)出一定的環(huán)節(jié)。 環(huán)節(jié)：活動或事件在其發(fā)展的過程中，依據(jù)某種特征或方式，可將該過程分解為若干個小過程，稱這些小過程為環(huán)節(jié)。如：切種、布種、掩種環(huán)節(jié)，沖片和印片環(huán)節(jié)等。（2）時序：過程的經(jīng)歷中，各環(huán)節(jié)按照一定的時間順序先后出現(xiàn)、完成。這種時間順序關系，稱為時序。如：先切種 再布種后掩種。2、流程的表達（流程圖）：依據(jù)流程的性質及人們的表達習慣，流程圖有文字表達、表格表達、圖示表達、模型表達、動畫演示、方框圖、示意圖、程序等。二、流程的分析：1、生活與流程：科學合理的流程，可以指導我們正確地做事，提高工作和學習的效率，是我們的生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障（例洗衣、煮飯與燒菜的流程安排，碘鹽和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等）。2、生產(chǎn)與流程：運用科學合理的流程可以有效地組織生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質量、保證安全生產(chǎn)、保護環(huán)境等。流程中工序的作業(yè)方式串行和并行。上一道工序完成之后才能進入下一道工序串行。幾項工作同時進行并行。3、簡單流程圖的識讀：識讀流程圖的要點： 找流程的環(huán)節(jié)，明確每個環(huán)節(jié)的功能和作用； 弄清流程中時序的體現(xiàn)與特征； 流程是技術的核心概念之一。不同的流程，產(chǎn)生的效益往往不同，“理解流程就是質量”、“流程就是效益”等。三、流程的設計：1、流程設計的基本要求：提高效率。提高質量。保證安全。節(jié)省資源。提高管理水平。提高經(jīng)濟效益。其他，如注意環(huán)保、方便操作等。2、流程設計中的基本因素：研究內(nèi)在屬性與規(guī)律，就是流程設計應該考慮的基本因素。生產(chǎn)活動中的流程設計的基本因素主要有材料、工藝、設備、人員、資金和環(huán)境等。不同行業(yè)的流程設計中考慮的基本因素各有差異。3、流程設計的步驟：第一步：首先要明確設計的目的和任務，明確流程所應遵循的內(nèi)在變化規(guī)律。第二步：要分析現(xiàn)有材料、設備、資金、人員、工藝和環(huán)境等因素。第三步：列出流程涉及的主要事項，并進行初步的排列。第四步：分析各事項（步驟）之間的先后順序，合理地安排流程的時序和環(huán)節(jié)。第五步：選擇一個合適的表達方式畫出流程圖，對于有嚴格時間的時序，要標注時間。注意：流程設計的基本要素是環(huán)節(jié)和時序。4、學畫流程設計的框圖：畫流程設計框圖的一般方法：根據(jù)對事物的內(nèi)在屬性和規(guī)律的分析，以及有關的考慮，將流程的全過程，按每個階段的功能、作用的不同，分解為若干小過程環(huán)節(jié)，并用方框表示環(huán)節(jié)。按照每個小過程應該經(jīng)歷的時間順序，將各環(huán)節(jié)依次排開，并用箭頭線連接起來。四、流程的優(yōu)化：1、流程的優(yōu)化及目的：在設計和實施流程的過程中，經(jīng)常需要進行不斷的修改和完善，這種對流程修改的過程，叫做流程的優(yōu)化。目的：提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、保證安全生產(chǎn)等。2、流程優(yōu)化的內(nèi)容：一般流程優(yōu)化的主要內(nèi)容有：工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化、技術優(yōu)化、質量優(yōu)化等。對一個流程的優(yōu)化，可以是整體的全面優(yōu)化，也可以是對某一個指標進行優(yōu)化。經(jīng)常會有這樣的情況發(fā)生：某一個指標得到了優(yōu)化，而使另外的指標下降了。比如，技術優(yōu)化，可能使成本提高。成本優(yōu)化了，也可能使質量下降。因此，在進行流程優(yōu)化時，要綜合平衡，以取得整體優(yōu)化的成效。3、流程優(yōu)化的條件：內(nèi)部條件：對流程內(nèi)在機理和規(guī)律的深入了解。比如對洗滌原理的了解，就會在流程中安排兩次漂洗；外部條件：設備和工藝水平的提高或完善，以及人員技術水平的提高。比如，只有在具備鍛壓設備時，才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工。第三單元（系統(tǒng)與設計）知識點一、系統(tǒng)的涵義：1、系統(tǒng)的概念：由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體，稱為系統(tǒng)。構成系統(tǒng)，必須具備三個條件：第一，至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)；第二，要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；第三，這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。2、 系統(tǒng)的組成、類型：系統(tǒng)是普遍存在的，也是多種多樣的。根據(jù)需要，可以對系統(tǒng)進行不同的分類。如，可把系統(tǒng)分為自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)，自然系統(tǒng)是自然形成的系統(tǒng)（如生態(tài)系統(tǒng)），人造系統(tǒng)是由人工制造加工而成的系統(tǒng)（如計算機系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)）；也可把系統(tǒng)分為實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)，實體系統(tǒng)是實物形態(tài)的（如生物系統(tǒng)、機械系統(tǒng)），抽象系統(tǒng)是非實物形態(tài)的（如哲學系統(tǒng)）。3、系統(tǒng)的基本特性：系統(tǒng)的基本特性主要有整體性（全局、集合）、相關性（匹配、關聯(lián)）、目的性（功能）、動態(tài)性（更新）和環(huán)境適應性（自適應）等，這些特性都體現(xiàn)了一定的思想與方法。（結合課本相關案例，學會運用系統(tǒng)的基本特性，分析身邊的系統(tǒng)）。二、系統(tǒng)的分析：1、系統(tǒng)分析及其目的：系統(tǒng)分析是指為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標，運用科學的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統(tǒng)提出改進方案的過程。 目的：尋求解決問題的最佳決策。2、系統(tǒng)分析的一般步驟：明確問題，設立目標收集資料，制定方案分析計算，評價比較檢驗核實，作出決策。 （結合田忌賽馬案例）3、系統(tǒng)分析的主要原則：系統(tǒng)分析應遵循整體性原則（丁謂修復皇宮）、科學性原則（三三進九不如二五一十）和綜合性原則（孝襄高速公路）。三、系統(tǒng)的優(yōu)化：1、系統(tǒng)優(yōu)化的目的：系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標值達到最大化（或最小化）。最小的成本最大的利潤；最短的工期更多的工程量；最少的能耗更多的產(chǎn)品；單位面積土地更高的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。（案例：農(nóng)業(yè)間作套種，家具利潤問題等）優(yōu)化目標；目標函數(shù)；約束條件（不能人為調節(jié)）；影響因素（可以人為調節(jié)）。2、系統(tǒng)優(yōu)化的方法：數(shù)學模型最優(yōu)解； 科學估算、試驗滿意解。 結合案例，分析系統(tǒng)優(yōu)化的實現(xiàn)。四、系統(tǒng)的設計：1、系統(tǒng)設計的目的、方法與過程：系統(tǒng)設計是對各種各樣的系統(tǒng)進行調查分析、籌劃研究、評價實施、運行改善等，直到完成一個能協(xié)調工作的實際系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)設計要考慮其目的與要求（以系統(tǒng)的整體功能的最優(yōu)為目的）、系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用、對系統(tǒng)設計方案進行優(yōu)化（整體優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧）等問題。2、系統(tǒng)設計的一般步驟：系統(tǒng)設計的步驟包括：將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)；確定各子系統(tǒng)的目標、功能及其相互關系；對子系統(tǒng)進行技術設計和評價，對系統(tǒng)進行總體技術設計和評價等。3、簡單系統(tǒng)的設計： 了解系統(tǒng)設計應解決的主要問題和基本的設計過程，寫出系統(tǒng)設計或系統(tǒng)優(yōu)化設計的書面方案，包括必要的設計草圖以及量化數(shù)據(jù)。（案例：手電筒照明供電部分的設計）。第四單元 控制與設計一、控制的手段與應用1.控制的手段控制的含義：案例分析：大禹治水p96 人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發(fā)展，這就是控制。理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。例如：人力三輪車轉彎過程中的方向控制問題，其控制的對象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變?nèi)嗆囆旭偟姆较颍刂频氖侄问球T車人通過雙手轉動車把，改變前輪的方向并帶動后輪。控制的手段：控制的實現(xiàn)需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來分，控制有人工控制和自動控制。人工控制是在人的直接干預和全程干預下進行的。人工控制又稱手動控制。自動控制是指在無人直接參與的情況下，使事物的變化準確地按照期望的方向進行。按執(zhí)行部件的不同，控制可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。有時，控制手段又可以綜合的。案例分析：從手搖扇到空調器p982.控制的應用控制應用到生活中，提高了人們的生活質量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境，使之滿足人們的需要。生產(chǎn)中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進行控制，控制在生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應用?？刂圃谲娛隆赖阮I域也有著廣泛的應用。閱讀：控制論二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式1.控制系統(tǒng)案例分析：自行車行駛的速度控制的實現(xiàn) 案例分析：電風扇的風速控制的實現(xiàn) 任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構成一個系統(tǒng)，我們稱之為控制系統(tǒng)。一般的控制過程都有一個輸入和一個輸出，控制系統(tǒng)的輸入輸出之間有一定的對應關系?？刂葡到y(tǒng)一般分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.開環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)在日常生活中用途很廣。如十字路口的紅綠燈定時控制系統(tǒng)、樓宇的防盜報警控制系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、公園的音樂噴泉自動控制系統(tǒng)等。案例分析：自動門的控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中，為了分析的方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號線來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖，它表示了系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關系。對于開環(huán)控制系統(tǒng)，通?？梢杂孟旅娴姆娇驁D來描述： 輸入量即控制系統(tǒng)的給定量，如游泳池進水的設定時間；輸出量（被控量）即控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號，如游泳池的水位；被控對象即控制系統(tǒng)中所要求的裝置或生產(chǎn)過程，如游泳池；執(zhí)行器即直接對被控對象進行控制的裝置或元件，如進水閥門；控制器即對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路；控制量即執(zhí)行器的輸出信號，如流過閥門的水量。案例分析：水泵抽水控制系統(tǒng)3.閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下： 檢測裝置測量出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端； 是比較器，它將給定量與所檢測的被控量進行比較，求出偏差值；控制器將這一偏差值進行運算處理，并向執(zhí)行器下達控制指令；執(zhí)行器根據(jù)指令對被控對象進行控制，從而使被控量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了一個由檢測裝置組成的環(huán)節(jié)。三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋1.干擾因素在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。有的干擾因素是環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風等；有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導航信號的手機信號等。在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。如戰(zhàn)士在大風大雨中進行射擊練習，風和雨都是子彈命中準確度的干擾因素?？刂葡到y(tǒng)在工作中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。案例分析：電視機有些情況可以利用干擾因素實現(xiàn)某種目的。如在軍事演習中，紅方利用一定頻率的電磁波對藍方的信息指揮系統(tǒng)進行干擾，使之不能正常工作。2.反饋（1）什么是反饋控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。案例分析：投籃 利用反饋來分析和處理被控制對象，通過系統(tǒng)的書出來調整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預期的目標運用的方法，稱為反饋方法。如普通電水壺將水加熱至沸騰時，需要人工關閉電源，而自動電水壺具有擋水沸騰時自動切斷電源的功能，終究是運用反饋方法實現(xiàn)自動控制的結果。(2) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋問題，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。案例分析：供水水箱的水位自動控制系統(tǒng) 案例分析：加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng)一般結構簡單，適用于控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場合。閉環(huán)控制系統(tǒng)設計比較麻煩，結構相對復雜，構成控制系統(tǒng)的成本較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。3.功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。閱讀：功能模擬方法的提出思考：功能模擬方法對技術有何意義？4.黑箱方法：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)輸入與輸出關系的研究，進而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結構及其功能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內(nèi)部結構和功能的方法。例如，通過輸入圖像、電或聲音信號，觀測、分析腦電波的輸出反應，研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內(nèi)部結構的細節(jié)，就是黑箱方法的運用。四、控制系統(tǒng)的設計與實施1.控制系統(tǒng)設計的一般思路設計好一個控制系統(tǒng)，應該明確這個系統(tǒng)要達到的目的是什么，所要控制的對象是什么，被控制對象有哪些重要的特性，被控量和控制量分別是什么，外界的主要干擾因素有哪些，選擇怎樣的設計方案既能達到目的，又能經(jīng)濟、易于實現(xiàn)，如何選擇設備和元件，等等。設計一個控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應根據(jù)對控制精度的要求以及條件的可行性而定。能達到控制目的，采用易于實現(xiàn)的控制方式，降低控制成本、減少對環(huán)境的負面影響等，是我們進行控制系統(tǒng)設計必須考慮的基本問題?？刂葡到y(tǒng)的設計方案，還包括畫出必要的設計圖紙（控制電路設計或系統(tǒng)結構設計）和實施圖紙、撰寫說明書等。（1）開環(huán)控制系統(tǒng)的設計開環(huán)控制系統(tǒng)的設計相對比較簡單，在明確設計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。例如：普通電風扇控制系統(tǒng)的設計，被控對象是電風扇，被控量是電風扇輸出的風速，控制量是電機的轉速；若是具有定時功能的電風扇控制系統(tǒng)的設計，則需在開關環(huán)節(jié)加一個定時器。案例分析：電吹風控制系統(tǒng)的設計 設計要求：電吹風能根據(jù)不同的擋位（如冷風擋檔、熱風擋）輸出不同種類的風。設計分析：電吹風控制系統(tǒng)的被控對象是電吹風裝置，被控量是風的速度和溫度，控制量是電機的電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的波動等。電吹風的控制工作過程：電吹風是要將其內(nèi)部電熱絲的熱量通過一個小電風扇擴散出去。方案構思：選擇開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)電吹風的控制要求。設定風的檔位就設定了電機的電壓和電熱絲的阻值，接通電源后，電機帶動一個小風扇轉動，產(chǎn)生的風通過電吹風的電熱絲，輸出的就是與設定的風種相對應的風。 確定了電吹風控制系統(tǒng)的設計方案后，畫出必要的電氣線路圖，選擇適當型號的元件和配件，進行組裝、調試。（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，基本要求：第一，一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。第二，控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應控制在允許的范圍之內(nèi)。第三，閉環(huán)控制系統(tǒng)應有較好的抗干擾性能。在進行閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計時，幾項控制要求之間往往會產(chǎn)生矛盾，需要結合具體問題全面解決或有所側重地解決。案例分析：抽水