《高三基本能力习通用技术学科技术与设计2专题1结构与设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三基本能力习通用技术学科技术与设计2专题1结构与设计课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、结构与设计结构与设计通用技术通用技术技术与设计技术与设计2专题一专题一雪宫中学基本能力测试备考组雪宫中学基本能力测试备考组yhw【学习目标学习目标】1、了解结构的涵义；、了解结构的涵义；2、认识结构的主要类型：、认识结构的主要类型：实心结构、框架结构、壳体结构等实心结构、框架结构、壳体结构等3、掌握结构强度的概念；、掌握结构强度的概念；知道影响因素有材料、形状、连接方式等知道影响因素有材料、形状、连接方式等4、掌握结构稳定性的概念；、掌握结构稳定性的概念；知道影响因素有重心高低、支撑面大小、结构形状等知道影响因素有重心高低、支撑面大小、结构形状等5、了解如何欣赏典型结构、了解如何欣赏典型结构一
2、、结构的涵义一、结构的涵义从力学角度：能够抵抗变形和承受力、传递力的架构形态。从力学角度：能够抵抗变形和承受力、传递力的架构形态。包括包括杆、板、壳杆、板、壳以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、凳子等。凳子等。【知识要点知识要点】国家体育场(鸟巢)国家大剧院西安古城墙桁架结构二、结构的分类二、结构的分类实心结构、框架结构、壳体结构。（另有桁架结构、拱形结构、缆索结构）实心结构、框架结构、壳体结构。（另有桁架结构、拱形结构、缆索结构）判断下面结构的类型？判断下面结构的类型？框架结构框架结构壳体结构壳体结构组合结构组合结构三、结构的强度三、结构的强度
3、概念：概念：结构受力后，抵抗破坏（塑性变形和断裂）的能力结构受力后，抵抗破坏（塑性变形和断裂）的能力结构发生塑性变形结构发生塑性变形结构发生断裂结构发生断裂在较大外力（载荷）作用下自在较大外力（载荷）作用下自行车车圈发生了塑性变形，导致自行车车圈发生了塑性变形，导致自行车丧失骑行功能行车丧失骑行功能构件受力构件受力-变形变形-破坏破坏-强度强度拉力拉力压力压力弯曲力弯曲力扭转力扭转力剪切力剪切力拉伸变形拉伸变形压缩变形压缩变形弯曲变形弯曲变形扭转变形扭转变形剪切变形剪切变形抗拉强度抗拉强度抗压强度抗压强度抗弯强度抗弯强度抗扭强度抗扭强度抗剪强度抗剪强度拉伸破坏拉伸破坏压缩破坏压缩破坏弯曲破坏弯
4、曲破坏扭转破坏扭转破坏剪切破坏剪切破坏思考：思考：晾晒衣服时，通常的做法是在两根柱子之间晾晒衣服时，通常的做法是在两根柱子之间系上一根软绳，如图所示。在这个结构中，柱子系上一根软绳，如图所示。在这个结构中，柱子受力是（受力是（）。）。软绳受力是（软绳受力是（）。）。柱子主要发生的变形是（柱子主要发生的变形是（）为防止绳拉断，绳应有足够的（为防止绳拉断，绳应有足够的（）强度。）强度。压力和弯曲力压力和弯曲力拉力拉力压缩和弯曲变形压缩和弯曲变形抗拉抗拉结构受力后，发生变形，导致破坏，所以必须有足够的强度结构受力后，发生变形，导致破坏，所以必须有足够的强度。影响强度的因素影响强度的因素：材料、形状材
5、料、形状、构件之间的、构件之间的连接方式连接方式不同的材料有不同的强度！不同的材料有不同的强度！1、材料、材料你知道影响强度的因素有哪些吗？你知道影响强度的因素有哪些吗？相同材料不同方向上强度可能不同相同材料不同方向上强度可能不同哪个更抗压？哪个更抗压？哪个更抗弯？哪个更抗弯？2、形状、形状整体结构的形状整体结构的形状梁桥梁桥拱桥拱桥悬索桥悬索桥斜拉桥斜拉桥实心纸板实心纸板蜂窝纸板蜂窝纸板瓦楞纸板瓦楞纸板结构的形状不同结构的形状不同强度不同！强度不同！（抵抗破坏的能力不同）（抵抗破坏的能力不同）金刚石分子结构金刚石分子结构石墨分子结构石墨分子结构构件截面的形状构件截面的形状构件截面的形状不同，
6、强度不同！构件截面的形状不同，强度不同！圆形 环形 工字形 槽形 口字型 L形货架3 3、构件之间的连接方式、构件之间的连接方式榫接榫接用于木材的连接用于木材的连接焊接焊接用于金属的连接用于金属的连接螺纹连接螺纹连接铆接铆接常用于较薄两板间的连接常用于较薄两板间的连接另有：另有：粘接、插接、钉接粘接、插接、钉接连接方式不同，强度不同！连接方式不同，强度不同！升降课桌椅采用了哪些连接方式？升降课桌椅采用了哪些连接方式？焊接、铆接、螺纹连接、粘接、插接焊接、铆接、螺纹连接、粘接、插接铆接（松铆）铆接（松铆）你知道自行车上采用了那些连接方式？你知道自行车上采用了那些连接方式？焊接焊接插接及螺纹连接插
7、接及螺纹连接焊接构件之间的连接方式构件之间的连接方式：刚性连接：刚性连接：连接后的构件之间不能发生相对连接后的构件之间不能发生相对运动。运动。榫接、焊接、铆接、粘接、紧螺纹连榫接、焊接、铆接、粘接、紧螺纹连接接等等形成刚性连接。形成刚性连接。活动连接：活动连接：连接后的构件之间可以发生相对连接后的构件之间可以发生相对运动。运动。1、铰接：铰接：构件连接后只能相对转动，不能相构件连接后只能相对转动，不能相对移动。如：伞骨之间的连接、门与门框之对移动。如：伞骨之间的连接、门与门框之间的连接等间的连接等2、滑动连接：滑动连接：构件连接后只能相对移动，不构件连接后只能相对移动，不能相对转动。如：推拉窗
8、与窗框之间的连接能相对转动。如：推拉窗与窗框之间的连接1、(1)如图所示为一木质花架。放上花盆后，位于上部的水平板如图所示为一木质花架。放上花盆后，位于上部的水平板发生发生变形，易发生变形，易发生破坏，必须有足够的破坏，必须有足够的强度；强度；立柱发生立柱发生变形，在变形，在处最薄弱，处最薄弱，应力应力最大，为保最大，为保证立柱不破坏，必须有足够的证立柱不破坏，必须有足够的强度。强度。立柱与水平板的连接可采用立柱与水平板的连接可采用、等等方式方式，其中，其中的连接强度最高。的连接强度最高。巩固练习巩固练习1(2)、为增加花架的强度，设计时可采用的方法有：、为增加花架的强度，设计时可采用的方法有
9、：(3)、若采用钢材制作花架，可采用的连接方式有：、若采用钢材制作花架，可采用的连接方式有：、等。等。弯曲弯曲抗弯抗弯截面积最小截面积最小抗压抗压榫接榫接钉接钉接粘接粘接榫接榫接从材料考虑：选用金属材料或在立柱中间加钢筋从材料考虑：选用金属材料或在立柱中间加钢筋从结构形状考虑：加厚平板，加粗立柱，增加立柱根数；从结构形状考虑：加厚平板，加粗立柱，增加立柱根数；从连接方式考虑：榫接与粘接同时使用从连接方式考虑：榫接与粘接同时使用焊接焊接螺纹连接螺纹连接插接插接压缩压缩弯曲弯曲结构受力时保持原有平衡状态的能力（不发生倾倒、移动）结构受力时保持原有平衡状态的能力（不发生倾倒、移动）在较大外力作用下失
10、去稳定在较大外力作用下失去稳定四、结构的稳定性四、结构的稳定性：你知道影响结构稳定性的因素有哪些你知道影响结构稳定性的因素有哪些？1、重心位置重心位置重心低稳定！重心低稳定！不稳定的应用不稳定的应用地动仪空腔中央，立地动仪空腔中央，立一根铜柱，上粗下细。一根铜柱，上粗下细。 2、支撑面的大小支撑面的大小是不是支撑面大就一定稳定？是不是支撑面大就一定稳定？比萨斜塔、课桌为何不倒？比萨斜塔、课桌为何不倒？较大的支撑面能保证较大的支撑面能保证结构有较好的稳定性结构有较好的稳定性重心的垂线落在支撑面内！重心的垂线落在支撑面内！它们是如何保持稳定的它们是如何保持稳定的?重心较高重心较高,但在支撑面但在支
11、撑面内内支撑面较大，且重心低支撑面较大，且重心低哪组台灯的稳定性较好哪组台灯的稳定性较好?3、结构的形状结构的形状伸缩门伸缩门稳定的结构形状：稳定的结构形状：三角形！三角形！不稳定的结构形状不稳定的结构形状伸缩衣架伸缩衣架三脚架三脚架金字塔金字塔五、典型结构的欣赏五、典型结构的欣赏从两个角度来欣赏和评析：从两个角度来欣赏和评析：1、技术角度：、技术角度：结构实现了什么结构实现了什么功能功能？结构？结构材料材料使用的合理使用的合理性？性？强度、稳定性强度、稳定性如何？如何？制造工艺制造工艺的精湛程度如何？的精湛程度如何？2、文化角度：、文化角度：文化的传承（历史）、美观（造型、色彩、文化的传承（
12、历史）、美观（造型、色彩、比例比例）、习俗、结构个性等）、习俗、结构个性等总结：总结：结构的强度是结构受力时抵抗破坏的能力。结构的强度是结构受力时抵抗破坏的能力。与结构使用的材料、结构的形状及构件连接方式与结构使用的材料、结构的形状及构件连接方式有关。有关。结构的稳定性是结构受力时保持平衡状态的结构的稳定性是结构受力时保持平衡状态的能力。与结构的重心位置（高低、是否在支撑面能力。与结构的重心位置（高低、是否在支撑面内）、支撑面大小、结构的形状有关。内）、支撑面大小、结构的形状有关。这些知识你掌握了吗？这些知识你掌握了吗？（2）解决与稳定性有关的问题时可考虑：）解决与稳定性有关的问题时可考虑：降
13、低重心。如增大基础、采用上小下大的结构形状降低重心。如增大基础、采用上小下大的结构形状增大支撑面。如增加斜拉绳、增大基础等增大支撑面。如增加斜拉绳、增大基础等改变结构形状。如变为三角形结构改变结构形状。如变为三角形结构解决与结构有关问题时，可以从解决与结构有关问题时，可以从强度强度和和稳定性稳定性出发。出发。（1）解决与强度有关问题时，可考虑下面几点：）解决与强度有关问题时，可考虑下面几点：使用高强度材料。如采用金属代替木材、采用合金钢代替碳钢；使用高强度材料。如采用金属代替木材、采用合金钢代替碳钢；改变结构的形状。如采用拱形结构、加粗加厚构件；改变结构的形状。如采用拱形结构、加粗加厚构件；改
14、变连接方式。改变连接方式。减小构件受力。如增加构件数目、减小受弯构件的跨距；减小构件受力。如增加构件数目、减小受弯构件的跨距；解解题题思思路路5、图中的大树历经数百年的风雨，依然根图中的大树历经数百年的风雨，依然根深叶茂，原因是其结构的深叶茂，原因是其结构的较好。突较好。突然有一天，小明在树下发现一根折断的大然有一天，小明在树下发现一根折断的大树枝，原来折断处被蛀虫钻了一个洞，导树枝，原来折断处被蛀虫钻了一个洞，导致树枝被风吹断，这是蛀洞破坏了结构的致树枝被风吹断，这是蛀洞破坏了结构的。小明决定用木头做一个马扎，为使其坚。小明决定用木头做一个马扎，为使其坚固耐用，连接处选用最好的连接方式是固耐
15、用，连接处选用最好的连接方式是。巩固练习巩固练习检测了结构的什么知识？检测了结构的什么知识？稳定性稳定性强度强度榫接榫接稳定性、强度稳定性、强度1、画出通过三人重心的垂线；、画出通过三人重心的垂线；比较三人的稳定性，并说明理由。比较三人的稳定性，并说明理由。甲乙丙甲的稳定性最好。原因是支撑面大，重心低。甲的稳定性最好。原因是支撑面大，重心低。练习练习21、（、（09年淄博一模题）折叠床是方便、实用的家庭生活用品。如图是一款长度年淄博一模题）折叠床是方便、实用的家庭生活用品。如图是一款长度为为2米、宽度为米、宽度为0.8米的对折床（半块床板正面及背面图）。长期使用后，身体米的对折床（半块床板正面
16、及背面图）。长期使用后，身体中部所在的位置发生了变形下陷，纸质床面板损坏，床面形成明显的凹坑，睡中部所在的位置发生了变形下陷，纸质床面板损坏，床面形成明显的凹坑，睡觉时极不舒服。觉时极不舒服。（1）从结构角度分析，折叠床设计存在的不足是（）从结构角度分析，折叠床设计存在的不足是（）床面板为较薄的纸板，承重不足；床面板为较薄的纸板，承重不足；折叠床太高折叠床太高 床面中部承载较大处的横向钢管间距偏大；床面中部承载较大处的横向钢管间距偏大；床脚形成的支撑面太小；床脚形成的支撑面太小； 床长度方向上设置的软铁条不能有效承力和传力。床长度方向上设置的软铁条不能有效承力和传力。A.B.C.D.答案：答案
17、：B从哪些方面思考？从哪些方面思考？分析：变形下陷、床面板损坏是强度问题！分析：变形下陷、床面板损坏是强度问题！针对强度找不足针对强度找不足练习题练习题3解析解析（2）由钢管组成的主床架和横向支承依然由钢管组成的主床架和横向支承依然结实结实，针对性，针对性地加固即可恢复其功效。从下面给出的方法中找出两种较地加固即可恢复其功效。从下面给出的方法中找出两种较好的加固措施。好的加固措施。（填序号）（填序号） 加焊横向钢管，使支承间距变小；加焊横向钢管，使支承间距变小；床面板用纸板材料更新；床面板用纸板材料更新；床面板更换成较厚的木板；床面板更换成较厚的木板；在床面上绷尼龙绳网；在床面上绷尼龙绳网；在
18、每块床板正中焊接一固定支腿。在每块床板正中焊接一固定支腿。从哪方面考虑？从哪方面考虑？答案：答案：（2）；（3）2；板材沿床的长度方向布置，由横向圆钢形成的支承间距小，床面板不易；板材沿床的长度方向布置，由横向圆钢形成的支承间距小，床面板不易弯曲变形。锯割次数少；床面板拼接少，整体性好。弯曲变形。锯割次数少；床面板拼接少，整体性好。（3）若选购木器厂的胶合板下脚料拼接成床面板，现有）若选购木器厂的胶合板下脚料拼接成床面板，现有宽度为宽度为0.2m长度分别为长度分别为1.6米和米和2米的两种板材，选购长度米的两种板材，选购长度为为米的板材合适（按平方米付款）。原因米的板材合适（按平方米付款）。原
19、因。（3）选）选2m长板材，从中间锯开，长板材，从中间锯开，纵向铺设（如图纵向铺设（如图2）。）。优点优点1、钢管支承间距小，木板不、钢管支承间距小，木板不易弯曲变形。易弯曲变形。2、需需4块板，锯割块板，锯割次数少，床面板拼接少，整体性次数少，床面板拼接少，整体性好。好。选选1.6m板材，从中间锯开，横向板材，从中间锯开，横向铺设（如图铺设（如图3）。）。1、横向铺设后、横向铺设后板支承间距大，易发生弯曲变形。板支承间距大，易发生弯曲变形。2、需、需5块板，锯割次数较多，整块板，锯割次数较多，整体性较差。体性较差。解析：解析：（2）如图如图1 1：可以在：可以在易损处易损处加焊横向钢管。加焊
20、横向钢管。图1图2图32、（、（09年淄博二模试题年淄博二模试题14）小明设计了一个放置）小明设计了一个放置CD盘的盘的CD架，并制作了架，并制作了如图所示的原型。其中如图所示的原型。其中“支板支板”、“人物造型人物造型”均使用木质材料，各构件均使用木质材料，各构件之间采用乳胶连接。使用中发现：支板上所放之间采用乳胶连接。使用中发现：支板上所放CD盘达到一定数量时，盘达到一定数量时，“人人物造型物造型”会被压倒、压断会被压倒、压断,以下针对这一问题的改进措施无效的是（）以下针对这一问题的改进措施无效的是（）A加大人物造型与支板之间的接触面加大人物造型与支板之间的接触面B将人物造型改用铁质材料将
21、人物造型改用铁质材料C将人物造型做得更瘦更高将人物造型做得更瘦更高D人物造型与支板之间改用钉接、铆接或其他更牢固的连接方式人物造型与支板之间改用钉接、铆接或其他更牢固的连接方式解析解析:压倒是稳定性不足，压断压倒是稳定性不足，压断是强度不足。是强度不足。A选项只能解决稳选项只能解决稳定性问题；定性问题；B选项只能解决强度选项只能解决强度问题。问题。C选项稳定性、强度更差。选项稳定性、强度更差。只有只有D选项能解决强度、稳定性选项能解决强度、稳定性不足的问题不足的问题3、（、（09年济南二模试题年济南二模试题72题）太阳能热水器作为直接利题）太阳能热水器作为直接利用太阳能的器具已走进了千家万户。
22、用太阳能的器具已走进了千家万户。（1）家用太阳能热水器采取了多种保温措施）家用太阳能热水器采取了多种保温措施,请列举其中请列举其中一种：一种：。（2）图示是一款家用太阳能热水器，其整体框架结构设）图示是一款家用太阳能热水器，其整体框架结构设计成三角形的主要原因是计成三角形的主要原因是、。解析：解析：（1）采用绝热（保温）材料）采用绝热（保温）材料或真空隔热等；或真空隔热等；（2）倾斜有利于接受阳光、）倾斜有利于接受阳光、三角形框架结构有利于稳定等。三角形框架结构有利于稳定等。4、（、（09年高考题年高考题34）小华喜欢做家务，他发现传统长）小华喜欢做家务，他发现传统长臂式晾衣架不方便撑起挂圆领
23、衣物，于是尝试对衣架进臂式晾衣架不方便撑起挂圆领衣物，于是尝试对衣架进行改造并制作出木制可变形衣架（右图）。行改造并制作出木制可变形衣架（右图）。（1）改造后他发现衣架出现了结构不稳定的问题。为）改造后他发现衣架出现了结构不稳定的问题。为此他设计了此他设计了4种改进方案，其中最稳定的是（种改进方案，其中最稳定的是（）参考答案：参考答案：C，本题考查的是影响结构稳定性的因素：材料和形状，在这里，本题考查的是影响结构稳定性的因素：材料和形状，在这里很明显是说明三角形稳定性在木制可变形衣架中的应用，光有三角形还是不很明显是说明三角形稳定性在木制可变形衣架中的应用，光有三角形还是不行，还需要考虑材料在
24、稳定性中的作用。行，还需要考虑材料在稳定性中的作用。（2）制作晾衣架产生的木屑可以变废为宝用来制作蚊香，那么使用下）制作晾衣架产生的木屑可以变废为宝用来制作蚊香，那么使用下列哪一种工具产生的木屑最适宜直接制作蚊香？列哪一种工具产生的木屑最适宜直接制作蚊香？A锯子锯子B斧子斧子C凿子凿子D刨子刨子5、（、（10年淄博年淄博10月练习题月练习题55）右图是梁的受力试验，请回答以下问题。）右图是梁的受力试验，请回答以下问题。（1）混凝土梁上加钢筋的原因是什么？）混凝土梁上加钢筋的原因是什么？（2）梁受力变形与哪些因素有关？）梁受力变形与哪些因素有关？ （1）增加梁的抗弯强度。解）增加梁的抗弯强度。解
25、析：混凝土抗压能力大。梁承析：混凝土抗压能力大。梁承载后，发生弯曲变形，上方受载后，发生弯曲变形，上方受压，下方受拉，混凝土梁很容压，下方受拉，混凝土梁很容易破坏。钢筋抗拉能力大，将易破坏。钢筋抗拉能力大，将其布置在梁的下方，使梁的抗其布置在梁的下方，使梁的抗弯强度增加。弯强度增加。（2）考虑弯曲变形属于强度问题，强度与材料、形状、连接方式）考虑弯曲变形属于强度问题，强度与材料、形状、连接方式等有关，所以答案是：等有关，所以答案是：梁的材料梁的材料梁的长度（或梁的跨距即梁支梁的长度（或梁的跨距即梁支承之间的距离）承之间的距离）梁的截面尺寸。另外与梁的截面尺寸。另外与梁上载荷的大小和载荷梁上载荷的大小和载荷作用位置也有关。作用位置也有关。6、车架是承受自行车在行驶中所产生的冲击、车架是承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构，应保证有足够的结构，应保证有足够的.7、为保证自行车在停靠时的稳定性，要有足、为保证自行车在停靠时的稳定性，要有足够大的支撑面。在图中画出自行车停靠时的够大的支撑面。在图中画出自行车停靠时的支撑面支撑面.答案：答案：6、强度。、强度。7、连接自行车、连接自行车与地面的接触点，支撑面形状为与地面的接触点，支撑面形状为三角形三角形 又到一年高考时又到一年高考时
