第一章 结构与设计 知识点学案-2021-2022学年高中通用技术苏教版必修2

必修二·第一单元 《结构与设计》 一、常见结构的认识 （一）结构 涵义：事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。 （二）结构与力 从力学角度说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形态和大小改变的力。 构件的基本受力形式：受拉、受压、受剪切、受弯曲 和 受扭转。 结构的类型 从力学的架构与形态考虑，结构可分为： 1、实体结构 一般是实心 的，特点是外力分布在整个体积中，能够承受比较大的力。 比如 长城、三峡大坝、锤子、厨房中的菜板 等等。 2、框架结构（A级 了解 P9） 框架结构形态比较简单，主要由细长的构件组成，特点是支撑空间而不充满空间，主要承受水平或垂直方向的力。比如 窗户、自行车、艾菲尔铁塔、桌子、人字梯、建筑用的脚手架 等等。 3、壳体结构（A级 了解 P9） 壳体结构是指 层状的结构 ，能够巧妙地 将外力分散到整个表面 。 比如 鸡蛋、核桃、瓜子、头盔、锅碗瓢盆都是壳体结构。 当然对于生活中的物体，很多并不单纯的属于上面的某一种结构，而是由多种结构共同组成的。比如我们的行政楼整体来看是 框架 结构，而楼顶的大圆球却是 壳体 结构的，具体的一面墙却又是 实体 结构的。 二、稳固结构的探析 结构稳定性 1、结构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。（B级 理解 P12） 2、影响结构稳定性的主要因素有： 重心位置的高低 、结构与地面接触所形成的支撑面的大小 、 和 结构的形状 等。（B级 理解 P13） 1) 重心位置的高低： 重心越低,稳定性越好；重心越高，稳定性越差。 结构重心所在点的垂线 是否落在结构底面的范围内 ，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。 2) 结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面的大小。 支撑面 越大越稳定 ，越小越不稳定。如：高塔的共同特点都是上端小而下端大。 3) 结构的形状：结构的形状不同，其稳定性也不同。 影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。 结构的强度 结构的强度指 具有的的抵抗被外力破坏的能力 （B级 理解 P17） 表示结构强度大小的量： 应力 内力：当一个结构受到外力作用时， 内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力。 应力： 是构件的单位横截面上所产生的内力。应力达到一定极限值时，结构就会遭到破坏。 用公式表示应力为： σ= F/s ，其中， F 是内力， S 是受力面积 ， σ 是应力。 4、影响结构强度的主要因素： 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。（B级 理解 P17） ①结构的形状：三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。 常见的构件的横截面形状：工字形、十字形、长方形、L形、圆形、U形，不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。 ②、结构的连接方式： 铰连接 被连接的构件在连接处 不能相对移动，但能相对转动 （门的合页连接、轮子、轴承、风扇、人体四肢与躯干等等）， 刚连接 被连接的构件在连接处 既不能相对移动，也不能相对转动 （榫接、胶结、焊接等等）。（B级 理解 P19） ③不同材料构成的结构，其强度各不相同。有的抗拉力、有的抗压力、有的抗剪切力、扭曲力，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。例混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力。 结构与功能 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，结构的改变可能导致功能的变化。 三、简单结构的设计 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。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，如自行车的链轮、链条、车把、车闸 ... ...