技術與設計2知識要點.ppt

SURFIN USA,YOUR SUBTITLE GOES HERE,技術與設計2 知識要點,Transitional Page,第一單元 結(jié)構(gòu)與設計,YOUR TOPIC GOES HERE,Your subtopic goes here,常見結(jié)構(gòu)的認識 1、結(jié)構(gòu)的五種受力形式： a 拉力、壓力、剪切力、 彎曲力、扭轉(zhuǎn)力,Your subtopic goes here,常見結(jié)構(gòu)的認識 2、結(jié)構(gòu)的分類：b 實體結(jié)構(gòu)（如實心墻、大壩、柱等） 框架結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)體由細長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)（如鐵架塔、建筑用腳手架，廠房的框架等） 殼體結(jié)構(gòu)其受力特點是：把所受的力分散在其表面上。（如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、貝殼等）。 （由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成，稱為組合結(jié)構(gòu)，如埃菲爾鐵塔等）,穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析,1、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：b 結(jié)構(gòu)的重心位置 結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面積的大小 結(jié)構(gòu)的形狀,穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析,2、影響結(jié)構(gòu)強度的主要因素：c （結(jié)構(gòu)的強度是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力） 結(jié)構(gòu)使用的材料 結(jié)構(gòu)的形狀 各構(gòu)件之間的連接方式,穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析,鉸連接被連接的構(gòu)件在連接外不能相對移動，但可相對轉(zhuǎn)動。如門與門框的連接、松鉚、松螺栓，傘骨間。 剛連接被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動。如榫接（木材）、膠接、焊接（金屬）。,穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析,3、結(jié)構(gòu)與功能的關系：b 結(jié)構(gòu)的改變可能導致功能的變化。,結(jié)構(gòu)的設計,1、結(jié)構(gòu)設計應考慮的主要因素：a 功能、安全、壽命、成本、美觀、強度、穩(wěn)定性、重量、維修、清洗、使用習慣、人機關系等。,結(jié)構(gòu)的設計,2、簡單結(jié)構(gòu)的設計：c 設計項目設計要求設計分析設計方案呈現(xiàn)草圖 （如：設計相框、雨傘架、垃圾桶、鞋柜、衣架、筆桶等）,結(jié)構(gòu)的欣賞,經(jīng)典結(jié)構(gòu)設計的欣賞與評價：C（可從技術和文化兩個角度進行）P30 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。,Transitional Page,第二單元 流程與設計,生活和生產(chǎn)中的流程,1、流程的含義：a P41 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。,生活和生產(chǎn)中的流程,2、流程對生活工作、生產(chǎn)的意義：b 對生活工作 ： P43提高工作和學習的效率，使我們生活變得有序、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） 對生產(chǎn)：P45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(zhì)量、保證安全生產(chǎn)、保護環(huán)境等。（例：自動流水生產(chǎn)線的發(fā)明、農(nóng)業(yè)莊稼的種植流程）,生活和生產(chǎn)中的流程,流程中工序的作業(yè)方式串行和并行p46 1、上一道工序完成之后才能進入下一道工序串行。 2、幾項工作同時進行并行。,流程的設計,1、流程設計應考慮的基本因素：c 具體有：p51 流程設計的基本因素主要有 材料、工藝、設備、人員和資金、環(huán)境等。,流程的設計,2、簡單流程的表達：c p52 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，將流程的全過程，分解為若干環(huán)節(jié)，并用方框表示環(huán)節(jié)。 按照時間順序，將各環(huán)節(jié)依次排開，并用箭頭線連接起來。 北京2008年奧運吉祥物產(chǎn)生的流程圖：籌劃征集評審修改定稿,流程的優(yōu)化,1、流程的優(yōu)化及目的：b P54 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、質(zhì)量；降低成本、勞動強度；節(jié)約能耗；減少環(huán)境污染；保證安全生產(chǎn)等。,流程的優(yōu)化,2、流程優(yōu)化的內(nèi)容：b p54 工期優(yōu)化（制作臺燈的工期優(yōu)化）工藝優(yōu)化（法蘭加工工藝優(yōu)化）成本優(yōu)化（配送路線安排的成本優(yōu)化）技術優(yōu)化（銀行自動取款機的發(fā)明）質(zhì)量優(yōu)化（洗衣流程的優(yōu)化） 注：工期優(yōu)化目的是為了縮短加工時間。主要手段是在不改變工藝的條件下，將某些環(huán)節(jié)的串行改為并行。,流程的優(yōu)化,3、流程優(yōu)化的條件：b p57 內(nèi)部條件：對流程內(nèi)在機理的深入了解。（例：對洗滌原理的了解，就會在流程中安排兩次漂洗） 外部條件：流程優(yōu)化要建立在“設備”、“材料”、“工藝”水平提高的基礎上。 （例：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） 人員技術水平的提高。,流程的優(yōu)化,4、流程優(yōu)化過程所應考慮的主要問題：c 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。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。 p54,Transitional Page,第三單元 系統(tǒng)與設計,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),1、系統(tǒng)的含義：b p64 概念：系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用、相互以來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。構(gòu)成系統(tǒng)必須具備的三個條件（在簡答題中可能會出現(xiàn)）：p65 （1）至少要有兩個或兩個以上的要素（部分）； （2）要素（部分）之間互相聯(lián)系、互相作用，按照一定方式形成一個整體； （3）整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2、系統(tǒng)的分類：a p67 （1）自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)屬于自然系統(tǒng)；飛船、房舍等屬于人造系統(tǒng)。 （2）實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)。計算機硬件屬于實體系統(tǒng)；軟件屬于抽象系統(tǒng)。,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),3、系統(tǒng)的基本特性：b p67 (1)整體性（全局、集合）：側(cè)重于“部分影響整體”。 系統(tǒng)是一個整體，它不是各個要素（部分）的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)下所沒有的 系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分的功能之和。,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),(2)相關性（匹配、關聯(lián)）：側(cè)重于“部分與部分之間的關聯(lián)” (3)目的性（功能）：任何系統(tǒng)都具有某種目的、實現(xiàn)一定的功能，這是區(qū)別不同系統(tǒng)的主要標志。 (4)動態(tài)性（更新）：物質(zhì)都是不斷變化，因此系統(tǒng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)，處在運動變化和發(fā)展之中。 (5)環(huán)境適應性（自適應）： 系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，并不斷的與外界環(huán)境進行物質(zhì)的能量的和信息的交換，系統(tǒng)必須適應外部環(huán)境的變化。例：“春捂秋凍”、電冰箱不能緊貼墻放置、生物界的適者生存等。,系統(tǒng)的分析,系統(tǒng)分析的一般步驟 p78,系統(tǒng)的分析,2、系統(tǒng)分析的主要原則：a p78 （1）整體性原則 （2）科學性原則 （3）綜合性原則,系統(tǒng)的分析,3、系統(tǒng)的優(yōu)化：c p81 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）。 約束條件：對系統(tǒng)起限制作用的，并且是不可人為調(diào)節(jié)的。 影響因素：是指對系統(tǒng)的目標產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。,系統(tǒng)的設計,（一）系統(tǒng)設計應考慮的主要問題：c p86 1、系統(tǒng)設計的目的與要求 要從整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的。 2、系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用 運用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關聯(lián)、沖突問題，注重各部分的橫向、縱向聯(lián)系。 3、系統(tǒng)設計方案的優(yōu)化 先從整體考慮優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧，再在此基礎上完善各部分的設計。,Transitional Page,第四單元 控制與設計,控制的手段與應用,1、控制的含義：b p97 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。按人工干預來分：人工控制、自動控制按執(zhí)行部件來分：機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制,控制的手段與應用,2、控制的應用：b p99 （1）生活：控制應用到生活中，提高了人們的生活質(zhì)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。 （2）生產(chǎn)：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。 （3）軍事國防：控制在軍事、國防等領域也有著廣泛的應用。,控制系統(tǒng)的工作過程與方式,1、簡單開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程：c P103 概念：控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響的控制系統(tǒng)。 常見有：紅綠燈定時控制系統(tǒng)、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)、紅外線自動門控制系統(tǒng)、普通電風扇風速控制系統(tǒng)、可調(diào)光臺燈控制系統(tǒng)等。 特征：系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。,控制系統(tǒng)的工作過程與方式,方框圖（重點掌握）： 輸入量：控制系統(tǒng)的給定量。 控制器：對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件。 執(zhí)行器：直接對被控對象進行控制的裝置或元件； 控制量：執(zhí)行器的輸出信號。 被控對象：控制系統(tǒng)中所要控制的裝置或生產(chǎn)過程； 輸出量：控制系統(tǒng)所要控制的量. 重點要求（務必掌握?。涸诰唧w問題中能明確輸入量、輸出量、被控對象、執(zhí)行器和控制器。,控制系統(tǒng)的工作過程與方式,2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成：b p105 概念：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)。 常見有：供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)，如下圖所示、加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)、花房溫度控制系統(tǒng)、投籃、家用電飯鍋保溫控制系統(tǒng)、家用電冰箱溫度控制系統(tǒng)等。 基本組成：與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了檢測裝置、比較器。,控制系統(tǒng)的工作過程與方式,3、控制器和執(zhí)行器的作用：c 控制器：對輸入信號（偏差值）進行運算處理，并發(fā)出控制命令。 執(zhí)行器：根據(jù)指令對被控對象直接控制。,閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋,1、干擾因素：c p108 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。,閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋,2、反饋的含義：b p110 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。例：投籃、自動電水壺,閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋,3、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程：a p112 （1）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。 （2）工作過程： 1由于干擾因素的存在，系統(tǒng)的被控量偏離給定值時； 2閉環(huán)控制系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)能及時檢測出被控量的值，并迅速反饋到輸入端，與給定值進行比較； 3控制器根據(jù)比較得到的偏差信號進行調(diào)節(jié)，從而是系統(tǒng)的被控量接近給定值，達到精確控制的目的。,閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋,4、開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較：a p113 開環(huán)控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)相對復雜，構(gòu)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。,閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋,5、功能模擬方法：a 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，就是功能模擬方法。 黑箱方法：a 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(jié)構(gòu)及其功能的方法，就是黑箱方法。 例：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(jié)構(gòu)的細節(jié)，就是黑箱方法的運用。,控制系統(tǒng)的設計與實施,1、控制系統(tǒng)設計的一般思路：c 明確系統(tǒng)要達到的目標？ 控制的