高中技术与设计2

高中技术与设计2！学考必有用！纯手工制造！老师勾画的重点！一图带你了解结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计。

技术与设计2

• 结构与设计
  • 常见结构的认识
    • 结构的概念
      • 结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。 结构决定着事物存在的性质。结构方面存在的一个小问题可能导致重大事故的发生。 力学角度，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。
    • 结构的五种基本受力形式
      • 拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力。
      • 子主题
    • 结构的类型
      • 实体结构
        • 实心 外力分布在整个体积中
      • 框架结构
        • 由细长的构件组成。支撑空间而不充满空间
      • 壳体结构
        • 层状，外力作用在结构体表面
      • 在实际生活中，很多物体的结构是由两种或两种以上基本结构类型组合而成
  • 固定结构的探析
    • 结构的稳定性
      • 概念
      • 影响因素
    • 结构的强度
      • 概念
        • 结构具有抵抗被外力破坏的能力
      • 影响因素
        • 结构的形状
          • 三角形，结实稳定，所用材料最少
        • 使用的材料
        • 构件之间的连接方式
          • 铰连接
            • 被连接构件在连接处，不能相对移动，但可以相对转动 具体有松螺栓，松铆等
          • 刚连接
            • 被连接的构建在连接处，既不能相对移动，也不能相对转动。 具体有榫接、胶接、焊接等
    • 结构的功能
      • 结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。
      • 结构改变的可能导致功能的改变
  • 简单结构的设计
    • 结构设计应考虑的主要因素
      • 子主题
    • 简单结构设计的基本流程
      • ①设计项目——②设计要求——③设计分析——④设计方案——⑤呈现草图
  • 经典结构的欣赏
    • 经典结构
      • 优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上，也表现在形式上，特别是功能与形式的统一上。
    • 欣赏结构的角度
      • 技术角度
        • 使用功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料合理性、工艺精湛程度等。
      • 文化角度
        • 文化寓意与传达，美学原则，反映时代、民族、习俗方面特征，个性特征等。
    • 经典结构的考点
      • 赵州桥
        • 功能角度
          • 桥面平坦宽阔，成为“坦拱”，兼顾了水陆交通，方便了车马通行。
        • 结构设计
          • 赵州桥最大的科学贡献在于它的＂敞肩拱＂的创造
      • 飞檐
        • ①飞檐是中国古建筑的屋顶结构的特色之一。 ②功能：扩大采光面，有利于排泄雨水。 ③挑出的飞檐由斗拱承托，承托飞檐的方木块叫做“斗”，托着斗的木条叫做“拱”。
• 流程与设计
  • 生活和生产中的流程
    • 流程的概念
      • 流程
        • 一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序
      • 时序
        • 时间上的先后顺序
        • ①可以颠倒②可以同时进行③严格不可颠倒（包含事物或活动的内在规律或机理，应尊重和遵循）。
      • 环节
        • 完成某个具体目标、组成某个生产或某个活动过程的若干阶段或小的过程
        • 说法不一，可细化分解。
      • 任何流程都反映了一定的时序，体现出一定的环节
    • 流程的表达
      • 表达时序：①箭头②序号③时间。表达环节：方框。
    • 流程对生活，工作，生产的意义。
      • 生活工作方面
        • ①提高工作和学习的效率； ②使我们生活变得有序、合理； ③为我们的安全提供保障。
      • 生产方面
        • ①有效地组织生产 ②提高生产效率 ③保证产品质量 ④保证安全生产 ⑤保护环境等
    • 创新工序并行工序
      • 串行工序
        • 依次进行的工序
        • 特点
          • 上一道工序完成之后才能进行下一道工序
      • 并行工序
        • 可以同时进行的工序
        • 特点
          • 多人或多台设备同时进行的工作，大大提高生产效率。
  • 流程的设计
    • 流程设计的目标与要求
      • 设计一个流程，首先应明确流程要实现的目标。
    • 流程设计中的基本因素
      • 不同行业的流程有不同的特点，所以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的变化规律，科学的设计时序和环节，以达到设计目标。
    • 生产活动流程设计的基本因素
      • 主要有材料、工艺、设备、人员和资金、环境等。
    • 流程设计的步骤
      • ①明确设计的目标和任务，所应遵循的内在变化规律 ②分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境等因素 ③列出主要事项（步骤） ④分析顺序，确定时序环节 ⑤以适当方式，画出流程图
  • 流程的优化
    • 流程优化的概念及目的
      • 概念
        • 在设计和实施流程的过程中，经常需要进行不断的修改和完善，这种对流程修改的过程，叫做流程的优化。
      • 目的
        • 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。
    • 流程优化的内容
      • 工期 工艺 成本 技术 质量
      • 综合考虑各指标的基础上，抓住主要矛盾，突出重点指标的优化，综合权衡已达到整体优化的目的。
    • 流程优化的条件
      • ①设备和工艺水平提高的基础上 ②对流程内在机理进一步研究的基础上 ③人员技术水平的提升
• 控制与设计
  • 控制的手段与应用
    • 控制的概念
      • 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，控制要到什么目的和采取什么控制手段。
    • 控制的分类
      • 按人工干预情形划分
        • 人工控制
        • 自动控制
      • 按执行部件划分
        • 机械控制
        • 气动控制
        • 液压控制
        • 电子控制
    • 控制的应用
      • 生活
        • 提高生活质量，按意愿改变周围环境满足需求
      • 生产
        • 便于生产操作，提高效率，减轻劳动强度
      • 军事
        • 精密指导，精准打击，减小风险
  • 控制系统的工作过程与方式
    • 控制系统的概念
      • 任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统
      • 控制系统的输出与输入之间有一定的对应关系
    • 控制系统的相关概念
      • （1）输入量：控制系统的给定量。 （2）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。（3）执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件。 （4）控制量：执行器的输出信号。 （5）被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程。 （6）输出量：控制系统所要控制的量。 （7）检测装置：测量出被控量并返回到系统的输入端。 （8）比较器：将给定量与所监测的被控量进行比较，求出偏差值。
    • 控制系统的分类
      • 开环控制系统
        • 控制信号，单向传递。
          • 控制系统的输出量，不对系统的控制产生任何影响
      • 闭环控制系统
        • 存在反馈回路
          • 系统的输出量返回到输入端，并对控制过程产生影响
  • 闭环控制系统的干扰与反馈
    • 干扰因素
      • 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称为干扰因素。 控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。 有时也可以利用干扰，以实现某种目的。 （对战中电磁波干扰敌方指挥系统）
    • 反馈与反馈方法
      • 反馈
        • 控制系统中，将输出通过适当的检测装置，返回到输入并与输入量进行比较的过程。
      • 反馈方法
        • 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的方法。
    • 闭环控制系统的工作过程
      • 从反馈来看，闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。 闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。 一个闭环控制系统，能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。
    • 闭环控制系统与开环控制系统的比较
      • （1）开环控制系统没有反馈回路，不能对被控量的偏差进行调整和反馈。 （2）开环控制一般结构简单，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。 闭环控制系统结构相对复杂，构成系统的成本较高，控制精度高。 （3）闭环控制系统是自动控制中广泛采用的一种控制方式，用于要求精度高和高可靠性的场合。
    • 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，就是功能模拟法。 （计算机、各类传感器、机器人）
    • 黑箱方法
      • 把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，就是黑箱方法。 黑箱方法提供了一种不必打开黑箱就可以研究其内部结构和功能的方法。 （挑西瓜、中医望闻问切）
  • 控制系统的设计与实施
    • 控制系统设计的一般思路
      • 系达到的目标？ 控制的对象？ 被控对象的特性？ 被控量和控制量？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？
      • 依据精度要求和条件可行性选择开环或闭环控制系统
      • 画出设计图纸和实施图纸，撰写设计说明书等。
    • 开环控制系统的设计
      • 在明确设计要求，明确被控对象、被控量和控制量后，即可考虑具体控制系统的方案。
    • 闭环控制系统的设计
      • （1）一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。 （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值之差应控制在允许的范围之内。 （3）闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。 在进行闭环控制系统的设计时，几项控制要求之间往往会产生矛盾，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。
• 系统与设计
  • 系统及其特性
    • 系统的概念
      • 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。
      • 子系统
        • 系统有大有小，有简单有复杂，对于较大的系统和比较复杂的系统，根据一定的标准，可划分为若干个子系统， 任何系统都是更大系统的子系统
      • 要素
        • 构成系统的最主要元素
    • 构成系统的三个条件
      • ①至少要有两个或两个以上的要素（部分）； ②要素（部分）之间互相联系、互相作用，按照一定方式形成一个整体； ③整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。
    • 系统的类型
      • ①自然系统/人造系统 ②实体系统/抽象系统 ③开放系统/封闭系统 ④静态系统/动态系统
    • 系统的基本特性
      • 整体性，相关性，目的性，动态性，环境适应性。
  • 系统的分析
    • 系统分析
      • 决策方法有经验决策和科学决策。 系统分析是一种科学决策方法。 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，并在此基础上拟定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。
    • 系统分析的一般步骤
      • 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。
    • 系统分析的原则
      • 整体性原则
      • 科学性原则
      • 综合性原则
      • 系统分析，还需要考虑设计方案出台，所带来的后果。
    • 系统的优化
      • 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）。 不同的目标对应着不同的优化结果。 （1）目标函数、约束条件（系统起限制作用的，并且是不可人为调节的）、影响因素（对系统的目标产生显著影响，并且可以人为调节的因素）。 （2）最优解、满意解。 ①最优解：通过优化的目标与决策变量之间的关系计算出目标值，所得到的就是最优解。 ②满意解：如果不能确切地描述目标函数，即可以通过定性的估计或推断，得到较为满意的解。 数学模型→最优解 估算、试验→满意解
  • 系统的设计
    • 系统的设计概念
      • 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。它包含对某个系统进行技术设计，同时需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。
    • 系统设计应考虑的主要问题
      • 系统设计的目的与要求
        • 要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。
      • 系统各部分之间的相互联系与相互作用
        • 运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联，冲突问题，注重各部分的横向，纵向联系
      • 系统设计方案的优化
        • 首先从整体考虑优化，统筹兼顾，在此基础上，完善各部分的设计
    • 系统设计的一般步骤