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　　技术与设计 一 技术与设计 一 第一章 技术及其性质 第一章 技术及其性质 一、技术的巨大作用 一、技术的巨大作用 1◆■★、技术的起源：源于原始人类寻找★◆★、生产食物；制作衣服◆★；与野兽搏斗等生存的基本需要◆★■◆■★。此时的技术并 1◆◆■★◆★、技术的起源：源于原始人类寻找◆★、生产食物；制作衣服；与野兽搏斗等生存的基本需要■★■★■◆。此时的技术并 不是以科学知识为基础的★◆★。 不是以科学知识为基础的。 它具有保护人、解放人和发展人的作用 它具有保护人、解放人和发展人的作用 ［保护人］ （例：原始人随身拾磨制好的石器★■◆★■，现代人对疟疾、天花◆◆、肺结核等疾病不再恐 ［保护人］ （例：原始人随身拾磨制好的石器，现代人对疟疾、天花、肺结核等疾病不再恐 慌） 慌） ［解放人］ （例：体力解放：自行车、内燃动力、电力，手机——信息传递） ［解放人］ （例：体力解放★★■：自行车★◆■★◆、内燃动力■◆◆■★◆、电力，手机——信息传递） ［发展人］ （例：爱迪生、袁隆平） ［发展人］ （例：爱迪生、袁隆平） 2、技术：技术是人类为满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造,是人类改造大自然的工具和方 2、技术■◆◆★■：技术是人类为满足自身的需求和愿望对大自然进行的改造,是人类改造大自然的工具和方 法■◆。 法★■★■★。 3、技术与科学的区别与联系 3◆◆、技术与科学的区别与联系 科学是通过各种方法和实验，从而发现规 技术则是人类为了满足 自身的需要和愿望对 科学是通过各种方法和实验★★■，从而发现规 技术则是人类为了满足 自身的需要和愿望对 律★★◆■★、理论，并予以验证和公式化的知识体 大自然进行的改造。如：瓦特发明蒸汽机、贝 律、理论■■■■，并予以验证和公式化的知识体 大自然进行的改造。如◆★★■■★：瓦特发明蒸汽机■◆◆★■■、贝 系■★★★。如：牛顿发现万有引力■◆★■◆、达尔文发现 尔发明电话、恩格尔巴特发明鼠标、爱迪生发 系。如：牛顿发现万有引力、达尔文发现 尔发明电话、恩格尔巴特发明鼠标、爱迪生发 进化论、居里夫人发现镭等。 明电灯泡等 进化论、居里夫人发现镭等。 明电灯泡等 科学回答■★★◆■“是什么”★◆“为什么■■★”的问题 技术则更多地回答◆■“怎么办”的问题 科学回答“是什么”“为什么★■★★”的问题 技术则更多地回答“怎么办★★★■■■”的问题 科学促进了技术的发展，技术推动了科学的进步。 科学促进了技术的发展，技术推动了科学的进步。 4、技术的巨大影响 4、技术的巨大影响 技术对生活、生产◆■★■◆、文化等方面的影响★■★◆◆：技术促进社会的发展◆■◆。技术丰富社会文化内容。技术 技术对生活★◆◆、生产、文化等方面的影响：技术促进社会的发展。技术丰富社会文化内容。技术 改变社会生活方式◆◆★■◆★。是推动社会发展和文明进步的主要动力之一★★■◆。 改变社会生活方式。是推动社会发展和文明进步的主要动力之一。 技术对自然的价值：（1）依靠技术，人类得以利用自然和改造，并与自然保持和谐共处的友好 技术对自然的价值★◆◆：（1）依靠技术，人类得以利用自然和改造，并与自然保持和谐共处的友好 关系■◆■■。（例：都江堰、南水北调◆■■★★、西气东输） 关系■■■★。（例：都江堰、南水北调、西气东输） （2）人类利用技术开发◆■、改造 自然时，应把握合理的尺度★■，要注意对 自然的保护★★■◆◆，不能忽视 （2）人类利用技术开发◆◆★、改造 自然时，应把握合理的尺度，要注意对 自然的保护，不能忽视 技术或产品对环境可能造成的负面影响。 技术或产品对环境可能造成的负面影响。 （3）技术的发展给自然环境带来了问题■★★■◆，但也给解决这些问题提供了可能 （例◆■：物料的再循环 （3）技术的发展给自然环境带来了问题，但也给解决这些问题提供了可能 （例★■■：物料的再循环 工艺） 工艺） 5◆★◆★★. 5.技术的基本特性：目的性、创新性 （技术的发展需要创新）、综合性指的是运用多种学科知 技术的基本特性：目的性★◆★★★、创新性 （技术的发展需要创新）、综合性指的是运用多种学科知 ( ( 识 、两面性 （有利有弊◆★★■■，例如★■：电池）■◆★◆■、专利性 （专利权）◆★◆■。 识 、两面性 （有利有弊，例如◆◆■：电池）、专利性 （专利权）★◆◆■◆■。 ) ) 知识产权◆◆■：知识产权是人们基于自己的智力活动创造的成果和经营活动的标记、信誉而依法 6.知识产权：知识产权是人们基于自己的智力活动创造的成果和经营活动的标记、信誉而依法 6★■. 享有的权利。狭义的知识产权包括著作权、专利权★★、商标权三部分◆◆■■◆。 享有的权利★★◆■★。狭义的知识产权包括著作权、专利权、商标权三部分■★。 专利在产权保护制度下对技术活动的重要性知识产权制度允许专利所有权人对专利技术具有一 专利在产权保护制度下对技术活动的重要性知识产权制度允许专利所有权人对专利技术具有一 定的性◆★■■，使其专利技术和产品在一定时间内独占市场★◆■◆★★，从而得到丰厚的回报，保持发明创造的 定的性◆◆◆★，使其专利技术和产品在一定时间内独占市场，从而得到丰厚的回报，保持发明创造的 积极性■★◆★◆◆，使技术创新活动趋向良性循环。 积极性，使技术创新活动趋向良性循环。 专利的特性独占性 （独自拥有其各种权利）、时间性 （在一定的时间内）■■■★◆★、地域性 （专利有地域 专利的特性独占性 （独自拥有其各种权利）★★★■■■、时间性 （在一定的时间内）★■◆★◆■、地域性 （专利有地域 ■★◆■: ★◆◆★■: 区分■◆★■★◆，主要是国家与国家与国际） 区分◆◆★◆，主要是国家与国家与国际） 20 专利种类◆★■◆★★：发明专利 （指对产品★◆★◆、方法或者改进所提出的新的技术方案◆◆◆★◆。保护期限：20 年★★★◆◆■，自 专利种类：发明专利 （指对产品■■★■■、方法或者改进所提出的新的技术方案■★■◆。保护期限： 年，自 申请日算起） 申请日算起） 实用新型专利：是指对产品的形状★■■、构造或者其结合所提出的适于实用的新的技术方案◆★。（保护 实用新型专利：是指对产品的形状、构造或者其结合所提出的适于实用的新的技术方案。（保护 10 期限：10年，自申请日算） 期限■■★◆： 年，自申请日算） 1  1  外观设计专利◆■◆：是指对产品的形状、图案、色彩等所作出的富有美感并适用于工业上应用的新 外观设计专利：是指对产品的形状★★★★■、图案、色彩等所作出的富有美感并适用于工业上应用的新 10 10 设计。（保护期 年◆◆，自申请日算） 设计。（保护期 年，自申请日算） 专利申请步骤：提交申请阶段→受理阶段→初审阶段→公布阶段→实审阶段→授权阶段 专利申请步骤：提交申请阶段→受理阶段→初审阶段→公布阶段→实审阶段→授权阶段 二◆■、技术发明与技术革新 二★■◆★■■、技术发明与技术革新 1、发明与革新是技术的源泉 1、发明与革新是技术的源泉 [1]、发明★■★◆■：创造发明出自然界原来没有的事物。（电弧灯） [1]■★、发明：创造发明出自然界原来没有的事物★★■★■◆。（电弧灯） [2]、革新■◆■◆：对原来的旧的技术加以改造和提高。（白炽灯） [2]、革新：对原来的旧的技术加以改造和提高★■◆★。（白炽灯） [3]、发明和革新的结果：就是以新的技术取代旧的和落后的技术■■◆★★。正是由于技术不断发明和革新推动 [3]、发明和革新的结果：就是以新的技术取代旧的和落后的技术■■★★。正是由于技术不断发明和革新推动 了技术及其产品的不断进步与完善。 了技术及其产品的不断进步与完善。 三、设计是技术的关键 三、设计是技术的关键 1、技术创新的重要途径是设计:技术的目的是解决实际问题★★。设计的目的是研究解决问题的方法. 1、技术创新的重要途径是设计:技术的目的是解决实际问题。设计的目的是研究解决问题的方法. 2、技术创新的来源:[1]、是来源于有计划有步骤的设计，如航天技术；[2]、是来源于偶然的发现，如青霉 2、技术创新的来源:[1]■■、是来源于有计划有步骤的设计★◆■■■，如航天技术；[2]、是来源于偶然的发现★★，如青霉 素的发现； 素的发现★◆； 1．设计的内涵 ： 1．设计的内涵 ： 设计是基于一定设想的◆■、有 目的的规划及创造活动。 （例：书写工具的发展、电动剃须刀的 设计是基于一定设想的、有 目的的规划及创造活动。 （例★★◆■■★：书写工具的发展、电动剃须刀的 发展。） 发展。） 2．技术与设计的关系： 2．技术与设计的关系： ①设计是技术成果转化的桥梁和纽带。 （例：白色污染和可降解餐具） ①设计是技术成果转化的桥梁和纽带◆★★★■。 （例★■■■★：白色污染和可降解餐具） ②设计促进技术的革新■◆。 ②设计促进技术的革新。 ③技术是设计的平台，没有技术作基础，设计将难以表现和实现。 （例：早在 世纪达芬 ③技术是设计的平台，没有技术作基础■■★■，设计将难以表现和实现。 （例■■★：早在 世纪达芬 16 16 奇就设计了飞行器，但当时技术水平不够，导致飞行器难以实现） 奇就设计了飞行器，但当时技术水平不够，导致飞行器难以实现） ④技术更新为设计提供更广阔的发展空间。 （例◆■◆：电灯发明之后，人们设计出了各种各样的 ④技术更新为设计提供更广阔的发展空间。 （例★■■★★■：电灯发明之后，人们设计出了各种各样的 灯泡） 灯泡） ⑤技术进步还促进人们设计思维和手段的发展。发展的技术不断丰富着人们的设计手段和方 ⑤技术进步还促进人们设计思维和手段的发展。发展的技术不断丰富着人们的设计手段和方 法。 （例：计算机■■◆■◆、打印机的发展改变了设计的手段） 法。 （例：计算机、打印机的发展改变了设计的手段） 技术设计侧重于功能、结构◆★◆◆★、材料、工艺等，艺术设计侧重于色彩、造型■◆★、审美等 技术设计侧重于功能■◆★◆■、结构、材料★◆◆■★◆、工艺等，艺术设计侧重于色彩■■、造型、审美等 一◆★■◆■■、 设计中的人机关系 一、 设计中的人机关系 1．人机关系的含义★◆■■： 1．人机关系的含义： 当我们使用物品时★■，物品就与人产生了一种相互关系。这种相互的关系就称为人机关系★★◆◆■★。 当我们使用物品时■◆◆■，物品就与人产生了一种相互关系。这种相互的关系就称为人机关系。 当人们身处某一环境的时候，这时的人机关系就体现为人与环境的相互关系★★◆◆■◆。 当人们身处某一环境的时候■★■■，这时的人机关系就体现为人与环境的相互关系。 “机”是指计算机、机器◆■★■★◆、工具、仪器、仪表、设备、设施、家具、交通车辆以及劳动保护 “机■◆★★”是指计算机★■■■★★、机器★■■■、工具、仪器◆◆、仪表、设备◆★◆◆■、设施、家具、交通车辆以及劳动保护 用具等等。在人机关系中，往往存在复杂的多方面关系。不一定要有接触。 （例：开门、乘电 用具等等。在人机关系中，往往存在复杂的多方面关系。不一定要有接触◆◆。 （例■■：开门★■■◆◆★、乘电 梯） 梯） 2．人机关系在设计中要实现的目标： 2．人机关系在设计中要实现的目标■◆： ① 高效 人机协调，提供人的工作效率★■■★◆★。例■■：“科学管理之父◆◆”泰勒■◆“铁锹作业试验”。 ① 高效 人机协调，提供人的工作效率★★■。例★★■：■◆★★◆“科学管理之父■◆★■■★”泰勒“铁锹作业试验★■★”★★★■★。 ② 健康 长期使用，产品对人的健康不造成不良影响◆★■★。例◆■：高跟靴、设计不合理的椅子 ② 健康 长期使用，产品对人的健康不造成不良影响。例：高跟靴◆■、设计不合理的椅子 ③ 舒适 产品使用中◆◆■，人体能处于自然状体，感觉舒适。例★★★■：培土小工具手把处理 ③ 舒适 产品使用中，人体能处于自然状体，感觉舒适。例：培土小工具手把处理 ④ 安全 产品对人的身体不构成生理上的伤害。如◆■◆：安全帽、安全带、课桌角等 ④ 安全 产品对人的身体不构成生理上的伤害。如：安全帽◆◆★★★、安全带、课桌角等 3．在设计中如何合理运用人机关系★◆：a 3．在设计中如何合理运用人机关系：a 如何实现合理的人机关系，首先应明确设计涉及哪些人机关系，其次要考虑这些人机关系涉 如何实现合理的人机关系，首先应明确设计涉及哪些人机关系，其次要考虑这些人机关系涉 及哪些因素和技术指标◆★◆◆，此外还就注意处理以下方面的关系： 及哪些因素和技术指标，此外还就注意处理以下方面的关系： ①普通人群和特殊人群 （例：要考虑到残疾人的需求、考虑不同人种的身体差异） ①普通人群和特殊人群 （例★■：要考虑到残疾人的需求、考虑不同人种的身体差异） ②静态的人与动态的人 （例：宾馆床位之间距离的设计） ②静态的人与动态的人 （例：宾馆床位之间距离的设计） 2  2  ③人的心理需求和人的生理需求 （例■◆◆：咖啡屋设计以暖色调为主，办公空间一般应以冷色调为 ③人的心理需求和人的生理需求 （例：咖啡屋设计以暖色调为主，办公空间一般应以冷色调为 主） 主） ④信息的交互 （例：电话机的无液晶屏显示◆★◆■★、有液晶屏显示、可以视屏通话◆◆■★◆■。案例：汽车的颜 ④信息的交互 （例■■◆◆★：电话机的无液晶屏显示、有液晶屏显示★◆◆★、可以视屏通话★★◆。案例：汽车的颜 色） 色） 第二章 设计的基础 第二章 设计的基础 一、做一名优 的设计师 一◆■、做一名优 的设计师 1、正确的思维方式的培养■◆★： 1、正确的思维方式的培养★■◆■： [1]■■、发散思维：又叫辐射思维，它以思考的问题为中心■■◆，从多角度、多个层次来探讨解决问题的方法■■★★★◆， [1]、发散思维：又叫辐射思维，它以思考的问题为中心◆★■★■■，从多角度、多个层次来探讨解决问题的方法， 扩展思路★■◆，然后从多个方法中选择最好的。 扩展思路，然后从多个方法中选择最好的。 [2]、定势思维：又叫思维定势，是指人的思想长期被惯例和习惯所束缚★◆，迫使自己按照常规的思路和想 [2]◆◆◆■★、定势思维：又叫思维定势，是指人的思想长期被惯例和习惯所束缚★◆◆，迫使自己按照常规的思路和想 法去思考问题和处理问题的思维方式■◆◆◆■★。 法去思考问题和处理问题的思维方式。 [3]、逆向思维：又叫反向思维。采用和正向思维相反的方法来思考问题和解决问题的方法◆■◆■★。 [3]、逆向思维★◆★■：又叫反向思维。采用和正向思维相反的方法来思考问题和解决问题的方法◆◆★◆■■。 二、设计的基本方法和基础知识 二、设计的基本方法和基础知识 1◆◆■、技术设计的种类 1◆■★■■★、技术设计的种类 [1]◆◆■■、原创性设计：就是最初的最原始的设计■◆★★■■，也叫开发性设计★★。如：最初的开瓶器。 [1]■★◆■、原创性设计：就是最初的最原始的设计■★，也叫开发性设计。如：最初的开瓶器。 [2]、改进性设计：在原有的技术发明基础上加以改进，使其更加合理、完善★◆■。如改进后开瓶器■★◆。 [2]、改进性设计：在原有的技术发明基础上加以改进，使其更加合理、完善★■◆★★。如改进后开瓶器◆★◆★◆◆。 [3]、综合性 （组合）设计■■★：各种功能组合在一起 （适当了解） [3]、综合性 （组合）设计★■：各种功能组合在一起 （适当了解） 2. 2■■◆◆◆■. 设计的8 个基本原则 设计的8 个基本原则 创新原则、科学原则、需要和实用原则、经济原则、美观原则■■◆◆★、道德原则、安全性原则、技 创新原则、科学原则、需要和实用原则、经济原则、美观原则、道德原则、安全性原则、技 术规范原则、可持续发展原则、最优化原则、可靠性原则 （使用寿命长一点）、工程心理学 术规范原则、可持续发展原则、最优化原则◆◆◆★、可靠性原则 （使用寿命长一点）、工程心理学 和生理学原则（用的舒服，看的舒服）、通用标准性原则（标准件）、时效性原则 和生理学原则（用的舒服，看的舒服）、通用标准性原则（标准件）◆■、时效性原则 标准件：按统一的形状、大小、公差、技术要求等生产的零件和部件。如国家标准的螺钉、螺母■◆、垫圈、 标准件：按统一的形状、大小、公差◆◆◆★、技术要求等生产的零件和部件★◆◆★◆◆。如国家标准的螺钉、螺母■◆◆◆★★、垫圈、 齿轮等★◆★。 齿轮等★★■◆。选用标准件的作用★★■◆：简化制作过程、实现通用通换。 选用标准件的作用：简化制作过程、实现通用通换★◆★。 3.设计的一般过程 3.设计的一般过程 发现与明确问题，制定设计方案■■◆★◆◆，制作模型或原型，测试、评估及优化■★◆，产品的使用和维护 发现与明确问题，制定设计方案，制作模型或原型，测试■◆、评估及优化，产品的使用和维护 三■★■、设计和交流中的技术语言 三、设计和交流中的技术语言 1、设计交流的技术语言及作用 1、设计交流的技术语言及作用 [1]◆■★★、设计的技术语言★◆◆：口头语言、书面语言、技术符号、技术图纸◆★◆◆◆★、图样、图表、模型、原型、效果图 [1]、设计的技术语言：口头语言、书面语言、技术符号、技术图纸、图样■■、图表、模型、原型、效果图 等都是设计交流的技术语言。 等都是设计交流的技术语言◆◆◆★★◆。 2■◆★、机械制图与图纸的识读 2、机械制图与图纸的识读 [1]、投影和投影法 [1]★★■、投影和投影法 ①投影■◆★◆■：指物体在光线的照射下在地面或墙面上出现影子叫物体的投影◆★■★■。②投影法■■★：是指用物体投影的 ①投影★■■◆◆■：指物体在光线的照射下在地面或墙面上出现影子叫物体的投影。②投影法：是指用物体投影的 方法和原理来表示物体的形状和大小叫投影法。③正投影：投影光线与投影面垂直的投影叫正投影■★★◆★。投 方法和原理来表示物体的形状和大小叫投影法。③正投影◆■：投影光线与投影面垂直的投影叫正投影■★★◆。投 影光线必须是互相平行的投影线。④视图：用正投影法得到的物体的投影叫视图。 影光线必须是互相平行的投影线。④视图：用正投影法得到的物体的投影叫视图★■■★。 [2]、正投影的特性：正投影有如下特性★■■★★：1、线]、正投影的特性■★◆：正投影有如下特性◆■★■◆：1、线]■◆■★、三视图：三视图是指用三个相互垂直的投影面中的视图来表示物体的形状和大小★■，叫三视图。三视 [3]■◆■、三视图：三视图是指用三个相互垂直的投影面中的视图来表示物体的形状和大小，叫三视图。三视 图的规律：长对正、高平齐■★◆★■、宽相等。 图的规律：长对正、高平齐◆■★■◆、宽相等。 三视图投影规 三视图投影规 律：主视图反映物 律：主视图反映物 体的长和高，俯视 体的长和高，俯视 图反映物体的长和 图反映物体的长和 宽■★，左视图反映物 宽，左视图反映物 体的高和宽。长对 体的高和宽★◆★◆◆。长对 正■■★◆■◆，高平齐，宽相 正，高平齐◆■★◆，宽相 等。 等。 3． 一般的机械 3． 一般的机械 加工图★■：a 加工图◆★◆★：a 尺寸三要素： 尺寸三要素： ①尺寸界线 ①尺寸界线 ②尺寸线 ②尺寸线 ③尺寸数字 ③尺寸数字 以三视图的形式来表达机械加工方法的一种技术图样，是完成产品机械加工的主要依据★◆。它通 以三视图的形式来表达机械加工方法的一种技术图样，是完成产品机械加工的主要依据。它通 常由三视图及其尺寸标注★★◆■★★，必要的其他视图■◆◆、标题栏和文字说明几部分组成。注意：尺寸数字 常由三视图及其尺寸标注■◆◆★■◆，必要的其他视图、标题栏和文字说明几部分组成。注意★★■★■：尺寸数字 的标注是竖直方向是往上标注，水平方向是往字头的左边标注◆■◆★■◆，半圆以上标直径。详细看图。 的标注是竖直方向是往上标注◆◆，水平方向是往字头的左边标注，半圆以上标直径。详细看图。 4  4  第三章 怎样进行设计 第三章 怎样进行设计 一、怎样挑选材料 一、怎样挑选材料 1★■◆■★、材料分类及其标准件 1、材料分类及其标准件 [1]、材料的分类 [1]■★、材料的分类 天然材料：竹子等。优点是安全、无害■★◆★◆。缺点是生长周期长，破坏环境和生态平衡◆■◆◆★■。金属材料：铜■★、 天然材料■■◆◆◆★：竹子等。优点是安全★◆★、无害。缺点是生长周期长，破坏环境和生态平衡。金属材料：铜◆◆◆■★、 铁、金■■★■、银等。优点是机械性能好，有韧性、可塑性，容易加工，可大量生产。缺点是冶炼时消耗 铁、金、银等。优点是机械性能好，有韧性■★◆◆■、可塑性，容易加工◆★，可大量生产★★◆◆■。缺点是冶炼时消耗 大量能源，产生废水、废气等污染环境■◆■★。 化学材料：油漆■★、涂料、塑料等，优点是稳定、耐用性 大量能源，产生废水、废气等污染环境。 化学材料：油漆、涂料★◆■◆■◆、塑料等■■★★，优点是稳定、耐用性 能好★★■★★。缺点是生产过程产生有毒有害物质，塑料不易降解★■◆★，污染环境■◆★◆★。复合物质：各类铝合金、玻 能好■★■■。缺点是生产过程产生有毒有害物质★■，塑料不易降解，污染环境■★◆◆。复合物质★★■■◆◆：各类铝合金■■■★、玻 璃等。优点是有特殊的性能，如铝合金即轻又硬★★◆。缺点是生产制造困难。新材料★★：指纳米材料、高 璃等。优点是有特殊的性能■■★，如铝合金即轻又硬。缺点是生产制造困难★◆■。新材料◆◆◆■★■：指纳米材料★★★、高 温超导材料等。优点是有新的特性，如超导电性能。缺点是难生产，成本高。 温超导材料等。优点是有新的特性，如超导电性能■◆★。缺点是难生产◆★，成本高。 [2]、材料的特性 [2]、材料的特性 可塑性：指固态材料的保持形状的特性。如金属、木头、塑料等。弹性：固态材料恢复形状的特性◆■◆★。 可塑性：指固态材料的保持形状的特性。如金属、木头、塑料等■■◆★◆◆。弹性■◆★■：固态材料恢复形状的特性。 如橡胶、钢材等。耐腐蚀性★■★◆：指材料的化学性能稳定★■■★★★。如塑料耐酸碱◆■★◆。其它特性◆★：光学特性 （玻璃）■★★★、 如橡胶■■◆■■、钢材等。耐腐蚀性：指材料的化学性能稳定。如塑料耐酸碱。其它特性■■◆★：光学特性 （玻璃）、 放射性 （大理石）、硬度特性 （钢、钻石）★◆★★◆。 放射性 （大理石）■◆■◆★■、硬度特性 （钢、钻石）。 [3]、元器件是指在电子和电器产品中，某一功能部件被广泛◆◆■◆、大量使用，人们出于使用方便、简化制 [3]、元器件是指在电子和电器产品中，某一功能部件被广泛、大量使用，人们出于使用方便★◆◆★、简化制 作过程和节约成本的需求，单独设计和生产了这种零部件★■■，称为元器件★◆■■。 作过程和节约成本的需求，单独设计和生产了这种零部件，称为元器件。 2、材料选择和资源保护的要求 2、材料选择和资源保护的要求 选择材料时要坚持合理、合适的原则。要求不要太高，以免浪费；也不要太低，以免达不到要求。 选择材料时要坚持合理★■★■◆、合适的原则。要求不要太高■★★◆，以免浪费；也不要太低，以免达不到要求。 选择材料时要尽量选择标准件和元器件■◆。可以节约成本和能源。选择材料时要尽量选可再生的资源、 选择材料时要尽量选择标准件和元器件。可以节约成本和能源★◆。选择材料时要尽量选可再生的资源、 再生周期短的资源。 再生周期短的资源。 二■◆★、技术试验 二、技术试验 1、技术试验是从技术角度对材料★■、元器件及整机产品进行测试和试验。 1、技术试验是从技术角度对材料、元器件及整机产品进行测试和试验。 2、技术试验的方法：实物实验、对比实验、模拟实验◆◆、计算机仿线、技术试验的方法：实物实验、对比实验、模拟实验、计算机仿真实验◆★■◆■■。 三、发现与明确问题： 三★★◆、发现与明确问题◆◆★■★◆： 1■◆■◆◆.设计问题的来源：人类生存活动中必然会遇到的问题。由别人给出问题■■，设计者必须针对问题寻求解决方 1.设计问题的来源：人类生存活动中必然会遇到的问题。由别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解决方 案。基于一定的目的有设计者自己主动发现问题。 案◆★。基于一定的目的有设计者自己主动发现问题。 2.明确设计要解决的技术问题★■：判断问题是否能够解决 （科学性）；判断问题是否当前可以解决 （当前的技 2★★★.明确设计要解决的技术问题：判断问题是否能够解决 （科学性）；判断问题是否当前可以解决 （当前的技 术，自身的能力，时间◆★，经费等是否有）★■★★◆■；判断问题是否值得解决★★◆★★◆。 术◆★★◆，自身的能力■★，时间，经费等是否有）★■；判断问题是否值得解决◆★。 四、信息的收集：全面、真实准确■■★。 四、信息的收集◆■■★◆■：全面、真实准确■★◆★◆◆。 五★◆◆、第四章 设计的实现——制作 五、第四章 设计的实现——制作 1、工艺 1、工艺 [1]★■■◆★、工艺是利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。是技 [1]、工艺是利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。是技 术活动中的加工过程和加工方法。 术活动中的加工过程和加工方法◆★■■。 [2]◆■★◆◆、加工的目的就是改变材料的大小、形状、特性、外观等◆◆★★，使其符合设计的规格■★■★◆★。 [2]、加工的目的就是改变材料的大小■★、形状、特性、外观等■★★，使其符合设计的规格。 2★◆■、常用的工艺种类 2◆◆★、常用的工艺种类 （1）、零部件加工工艺： （1）★◆■◆■■、零部件加工工艺★★◆■★★： [1]、切削加工工艺：就是用切削工具把坏料上多余的部分去除■■◆★★★，以获得我们需要的几何形状、尺寸、 [1]◆■、切削加工工艺■★：就是用切削工具把坏料上多余的部分去除★★★■，以获得我们需要的几何形状、尺寸、 表面质量的加工方法。如剪纸、线锯锯木材等★◆■■。 表面质量的加工方法★◆■★。如剪纸、线]、成型加工工艺：就是使用适当的外力，利用材料的可塑性，改变材料的外形、大小、形状等■◆★■★■，且 [2]、成型加工工艺：就是使用适当的外力，利用材料的可塑性■◆■■◆，改变材料的外形、大小、形状等，且 5  5  改变后材料的质量不变，叫成型加工工艺。有折弯、压制等方法，如石膏雕像制作、钢筋栅栏。 改变后材料的质量不变，叫成型加工工艺★■◆★◆★。有折弯◆★■■◆■、压制等方法★◆■◆■■，如石膏雕像制作、钢筋栅栏。 [3]、浇铸及模塑加工工艺：利用浇铸模具成型来生产产品的方法。金属、陶瓷、塑料、玻璃、石膏、 [3]、浇铸及模塑加工工艺：利用浇铸模具成型来生产产品的方法。金属、陶瓷、塑料■◆◆★★、玻璃■◆、石膏★◆■◆★◆、 蜡等都适合采用浇铸或注塑的方法。如塑料相框、蜡烛、石膏像、古代的青铜器等。 蜡等都适合采用浇铸或注塑的方法★◆◆■。如塑料相框■■◆、蜡烛、石膏像、古代的青铜器等◆★。 （2）◆★★★★■、零部件装配工艺 （2）★◆★■★、零部件装配工艺 [1]、零部件装配工艺概念■★★■■: 将两件以上的零部件暂或永久的结合在一起的加工方法。常用的装配方法 [1]、零部件装配工艺概念: 将两件以上的零部件暂或永久的结合在一起的加工方法◆■★◆。常用的装配方法 有粘接、焊接、榫接、钉接■■、铆接■★■★◆、螺接等。 有粘接◆◆★★★◆、焊接◆◆■、榫接、钉接、铆接★◆★◆、螺接等■◆■■。 铰连接——被连接的构件在连接外不能相对移动◆★◆★■，但可相对转动。如■■◆★■：门与门框的连接 铰连接——被连接的构件在连接外不能相对移动，但可相对转动。如■★★★：门与门框的连接 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★◆■★。如：榫接、胶接、焊接 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。如：榫接、胶接★★◆◆、焊接 （3）◆■◆、表面涂饰工艺■■◆◆■★：是指在工件表面施以保护性或装饰性处理的加工方法。如木材表面涂油漆、贴木皮、 （3）、表面涂饰工艺★★★◆★：是指在工件表面施以保护性或装饰性处理的加工方法。如木材表面涂油漆■■◆◆、贴木皮、 贴塑料皮处理；汽车表面防锈和喷漆处理；陶瓷表面上釉处理。 贴塑料皮处理★■；汽车表面防锈和喷漆处理；陶瓷表面上釉处理。[表面刷光工序] ：准备 （清除毛刺和铁 [表面刷光工序] ：准备 （清除毛刺和铁 屑）→粗处理 （用细锉锉平金属表面）→细处理 （用精细级金刚砂纸打磨） 屑）→粗处理 （用细锉锉平金属表面）→细处理 （用精细级金刚砂纸打磨） 3■■. 1 p122-p125 3◆■. 1 p122-p125 认识一些加工的工具。（技术与设计 ， ） 认识一些加工的工具。（技术与设计 ， ） 1■★◆◆★★. 2. 3. 4. 1◆◆★■◆. 2. 3■★■■◆. 4. [锯割] ◆★■◆◆：操作要领： 站位和握锯姿势要正确， 推锯加压◆■■，回拉不加压， 锯程要长★★★★★◆， 推拉 [锯割] ：操作要领： 站位和握锯姿势要正确， 推锯加压，回拉不加压， 锯程要长， 推拉 P123 P123 要有节奏 （ ） 要有节奏 （ ） 1. 2. 1. 2◆★■◆■. [锉削] ★■■◆★◆：操作要领： 锉削时要注意身体和手臂动作的协调★★◆■， 在推锉过程中，左手的施压要由 [锉削] ：操作要领： 锉削时要注意身体和手臂动作的协调， 在推锉过程中，左手的施压要由 大变小，右手的施压要由小变大，使锉刀平衡而不上下摆动。 大变小，右手的施压要由小变大■◆■★，使锉刀平衡而不上下摆动。 二、模型和原型的制作 二◆◆★■★■、模型和原型的制作 1★◆◆■、模型与原型概念 1、模型与原型概念 [1]、原型：通常是样品★★◆★，有时也是最终的产品◆★◆★■◆。它是第一个能全面反映产品的功能和性能的产品★■★★◆■。如 [1]、原型◆◆◆：通常是样品，有时也是最终的产品。它是第一个能全面反映产品的功能和性能的产品★■。如 设计一款新型的汽车时通常要制作出一辆汽车的原型，以评估该款汽车的安全性、美观性◆■■◆★★、人机工程学、 设计一款新型的汽车时通常要制作出一辆汽车的原型，以评估该款汽车的安全性◆◆、美观性■★、人机工程学、 可制造性、可维护性等。 可制造性■◆、可维护性等。 [2]、模型：在多数情况下由于资金◆◆■■、材料、场地等条件的限制不能直接制作出原型，只能使用仿线]◆◆◆★■、模型：在多数情况下由于资金■★、材料★■■、场地等条件的限制不能直接制作出原型，只能使用仿真材 料和精密的加工手段，按照一定的比例加工制作出尺寸精确、材质逼真的模型。 料和精密的加工手段，按照一定的比例加工制作出尺寸精确、材质逼真的模型。 第五章 设计的交流与评价 第五章 设计的交流与评价 一、设计的交流 一、设计的交流 1、设计交流的意义：通过交流可以改进设计中的不中之处★■◆★；消除设计中存在的隐患；选出最佳的设计方案； 1、设计交流的意义：通过交流可以改进设计中的不中之处◆■■；消除设计中存在的隐患★■◆；选出最佳的设计方案； 可以将 自己的设计变成产品服务社会。 可以将 自己的设计变成产品服务社会。 2、设计交流的方式：文本◆■◆■★、图纸、表格、设计模型■■、生活中的口头语言、计算机演示、网页等都是设计交 2、设计交流的方式：文本、图纸、表格、设计模型■★◆、生活中的口头语言◆■★★■◆、计算机演示★◆■◆◆★、网页等都是设计交 流中的常用交流方式。 流中的常用交流方式。 3、设计师和用户的交流◆■★★： 3、设计师和用户的交流◆★■◆◆： [1]、产品说明的重要性★◆★■：设计师通常不能和用户直接交流，只有通过用户手册和产品说明书向用户传 [1]、产品说明的重要性★★◆：设计师通常不能和用户直接交流，只有通过用户手册和产品说明书向用户传 递信息，因此生产商必须为用户提供用户手册或说明书，以防止用户由于产品信息缺乏而导致利益受 递信息，因此生产商必须为用户提供用户手册或说明书，以防止用户由于产品信息缺乏而导致利益受 损。 损。 [2]、说明书或用户手册的编写内容■■◆：（适当了解） [2]、说明书或用户手册的编写内容：（适当了解） 技术与设计 二 技术与设计 二 第一单元 结构与设计 第一单元 结构与设计 一、认识结构 一、认识结构 1、结构的概念： 1、结构的概念： 结构是可以承受一定 应力 的物体形态，结构可以抵抗引起形状和大小改变的力。 结构是可以承受一定 应力 的物体形态，结构可以抵抗引起形状和大小改变的力。 6  6  （作用在结构和构件上的五种力的形式：拉力、压力、剪切力■★★◆■★、弯曲力、扭转力） （作用在结构和构件上的五种力的形式：拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力） 拉力 压力 弯曲力 剪切力 扭曲力 拉力 压力 弯曲力 剪切力 扭曲力 构件◆■■◆：椅面、椅背◆★◆、椅腿和横档是椅子的组成部分。任何结构都是由许多部件和零件所组成的，在工程中称 构件：椅面、椅背、椅腿和横档是椅子的组成部分。任何结构都是由许多部件和零件所组成的★◆★★◆■，在工程中称 这些部件或零件为构件。 这些部件或零件为构件◆■◆★。 变形：在外力作用下，结构会发生几何形状的改变，构件的形状和大小也会有改变★■★，这些改变在工程上称为 变形：在外力作用下★■★，结构会发生几何形状的改变，构件的形状和大小也会有改变，这些改变在工程上称为 变形。 变形◆★◆★■◆。 2★■★■、结构的分类： 2★◆◆◆■■、结构的分类： 根据物体的结构形态，结构分为实体结构、框架结构★■◆◆◆★、壳体结构三种基本类型。 根据物体的结构形态，结构分为实体结构★■◆、框架结构■★◆◆★★、壳体结构三种基本类型★◆★★■■。 实体结构是指结构体本身是实心的结构。其受力特点是：自身承受外力★★，主要是压力。如实心墙、大坝等。 实体结构是指结构体本身是实心的结构。其受力特点是：自身承受外力，主要是压力。如实心墙★★◆★■■、大坝等★★◆◆。 框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构★★★。其受力特点是：通过组成框架的条状物来承受外力，既可承 框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。其受力特点是：通过组成框架的条状物来承受外力◆★■，既可承 受拉力，也可以承受压力■★。如铁架塔◆■◆、建筑用脚手架◆★，厂房的框架等。 受拉力，也可以承受压力■★★。如铁架塔、建筑用脚手架，厂房的框架等。 壳体结构是指层状的结构。其受力特点是：通过外壳传递力和承受外力，当外壳顶部受力◆★◆◆★，能将力均匀扩散。 壳体结构是指层状的结构。其受力特点是：通过外壳传递力和承受外力，当外壳顶部受力，能将力均匀扩散。 如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。 如摩托车手的头盔◆◆★◆■、飞机的外壳、贝壳等。 二、探究结构 二、探究结构 1★★◆、结构的稳定性■■： 1、结构的稳定性◆■★■◆： 结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力，就叫做结构的稳定性★★◆◆◆。如三边确定的 结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力，就叫做结构的稳定性★◆★■◆。如三边确定的 三角形构成稳定的几何结构。 三角形构成稳定的几何结构◆◆■◆。 2、影响结构稳定性的主要因素： 2、影响结构稳定性的主要因素： 结构的稳定性与它的几何形状、支撑面积的大小和重心位置密切相关。也就是必须做到■◆★◆：结构的几何形状科 结构的稳定性与它的几何形状、支撑面积的大小和重心位置密切相关。也就是必须做到：结构的几何形状科 学合理、结构的支撑面积越大越好◆◆★、结构的重心越低越好。 学合理、结构的支撑面积越大越好、结构的重心越低越好。 3★★■■★■、影响结构强度的主要因素： 3■★■★■■、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 结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等 内力★★★◆：结构的强度是通过构件和材料实现的，构件在外力的作用下会发生形变，此时构件内部各质点之间会 内力◆◆：结构的强度是通过构件和材料实现的，构件在外力的作用下会发生形变，此时构件内部各质点之间会 发生相互作用力，这种作用力叫作内力。构件受的外力越大，内力就越大■◆◆◆★，以维持构件的内力和外力的平衡。 发生相互作用力，这种作用力叫作内力★★◆■。构件受的外力越大，内力就越大■◆■★★，以维持构件的内力和外力的平衡。 强度◆◆★◆：在工程技术中不允许构件在正常使用的情况下被破坏★■■★★◆，要求构件和材料具有抵抗破坏的能力■★■，这种能 强度：在工程技术中不允许构件在正常使用的情况下被破坏◆◆★，要求构件和材料具有抵抗破坏的能力，这种能 力叫强度。 力叫强度◆■★■。 应力：构件单位面积所受的内力叫做应力■★■◆。 应力◆◆◆◆：构件单位面积所受的内力叫做应力◆■★。 在设计中，常用应力的大小来表示强度，应力越大，强度越大；应力越小■■◆◆■■，强度越小 在设计中，常用应力的大小来表示强度★◆★■◆■，应力越大，强度越大；应力越小，强度越小 内力 内力 N N   σ   对应的公式→ σ 对应的公式→   应力   应力 A 横截面积 A 横截面积 在国际单位制中应力的单位叫帕，符号是 Pa，一般使用 MPa◆■★■★★；内力的单位是牛顿◆◆★■★，符号是 N■◆★； 在国际单位制中应力的单位叫帕，符号是 Pa，一般使用 MPa◆★■■◆；内力的单位是牛顿◆★◆★★■，符号是 N； 2 2 横截面积的单位是平方米，符号是 M 。 横截面积的单位是平方米★■■★■★，符号是 M 。 c c 2■■、经典结构设计的欣赏与评价： 2★◆★■、经典结构设计的欣赏与评价： —— 技术角度与 文化角度两个角度进行。 —— 技术角度与 文化角度两个角度进行★■■◆。 7  7  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★■■★★■。 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。 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。 流程与设计 流程与设计 一、了解流程 一、了解流程 1★◆★■★◆、流程的含义： 1、流程的含义： 流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序★◆★★◆。包含环节 （步骤）与时序 流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序■★◆★◆■。包含环节 （步骤）与时序 （时间顺序）。 （时间顺序）。 2◆★■■、工作流程和工艺流程 2■■◆、工作流程和工艺流程 工作流程是反映要完成一件事情、一项任务而要进行的一系列有序的工作或活动的全过程。 工作流程是反映要完成一件事情、一项任务而要进行的一系列有序的工作或活动的全过程◆■■★。 邮寄包裹的工作流程：取包裹单—购买标准包装箱—包装密封—填写包裹单—交寄—收好回执单； 邮寄包裹的工作流程：取包裹单—购买标准包装箱—包装密封—填写包裹单—交寄—收好回执单◆■■★■； 工艺流程是反映了从原料投入到成品产出，通过一系列加工环节，顺序进行生产或制造某种产品的全过程 。 工艺流程是反映了从原料投入到成品产出■■，通过一系列加工环节，顺序进行生产或制造某种产品的全过程 。 蔡伦造纸工艺流程：收集原料—水浸—剁碎—水洗—浸入草木灰水中—加热蒸煮—漂洗—捣碎 蔡伦造纸工艺流程◆★：收集原料—水浸—剁碎—水洗—浸入草木灰水中—加热蒸煮—漂洗—捣碎 形成纸浆—用纸模捞取纸浆—滤水晾干成纸； 形成纸浆—用纸模捞取纸浆—滤水晾干成纸◆★■■■◆； 二★■★◆◆★、流程的组成和描述 二、流程的组成和描述 1、流程的基本组成 1★★◆◆★◆、流程的基本组成 任何流程都包括具体的环节和时序的关系。 任何流程都包括具体的环节和时序的关系■◆★★◆。 ⑴时序：过程的经历中■■◆★★，各环节按照一定的时间顺序先后出现◆◆■◆★◆、完成。这种时间顺序关系，称为时序★★◆◆◆。 （例： ⑴时序：过程的经历中，各环节按照一定的时间顺序先后出现、完成★■。这种时间顺序关系，称为时序。 （例： 买票→ 候车→检票→上车◆◆★◆◆。） 买票→ 候车→检票→上车。） ⑵环节：活动或事件在其发展的过程中，依据某种特征或方式，可将该过程分解为若干个小过程，称这些小 ⑵环节★■★■：活动或事件在其发展的过程中，依据某种特征或方式★■■■■，可将该过程分解为若干个小过程，称这些小 过程为环节。 过程为环节★◆■■★★。 流程设计的步骤： 流程设计的步骤： 1 1、设计的目的 、设计的目的 2 2、分析流程的各种因素，确定流程的环节和时序 、分析流程的各种因素★◆◆■，确定流程的环节和时序 3 3◆◆、模拟或测试流程的运行情况并修改和调整 ◆■、模拟或测试流程的运行情况并修改和调整 4 4、写出说明书 、写出说明书 常见的流程表达方式 （流程图）： 常见的流程表达方式 （流程图）■★◆■◆： a a 流程图有文字表达、表格表达、图示表达、模型表达、动画演示等★★。 流程图有文字表达、表格表达、图示表达、模型表达、动画演示等。 方框流程图是指采用预先约定的几何图形和符号来表示流程的各个环节，以及各环节之间的顺序关系 （时 方框流程图是指采用预先约定的几何图形和符号来表示流程的各个环节，以及各环节之间的顺序关系 （时 序）■★★★。方框流程图的符号如下所示： 序）■■★★。方框流程图的符号如下所示■■★： 开始和停止 环节 开始和停止 环节 检测点和决策点 时序 检测点和决策点 时序 流程图的绘制是指在已经确定了流程的环节和时序后，利用预先约定的流程图的几何图形和符号绘制出来 流程图的绘制是指在已经确定了流程的环节和时序后，利用预先约定的流程图的几何图形和符号绘制出来 的。 的★■。 三、流程的优化 三★★◆、流程的优化 1、流程的优化及目的： 1★◆、流程的优化及目的◆★： b b 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， 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。 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 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 8  8  等◆■★。 等。 b b 2★◆◆★★■、流程优化的内容 ■◆■： 2、流程优化的内容 ◆★◆： 1 1 P55 ○工期优化：例——书本P55 （制作台灯的工期优化） ○工期优化◆◆■◆：例——书本 （制作台灯的工期优化） 2 2 P55 ○工艺优化■★★★◆■：例——书本P55 （法兰加工工艺优化） ○工艺优化：例——书本 （法兰加工工艺优化） 3 3 P56 ○成本优化◆■■★：例——书本P56 （配送路线安排的成本优化） ○成本优化：例——书本 （配送路线 ○技术优化：例——书本P57 （银行自动取款机的发明） ○技术优化：例——书本 （银行自动取款机的发明） 5 5 P58 ○质量优化：例——书本P58 （洗衣流程的优化） ○质量优化：例——书本 （洗衣流程的优化） 注：工期优化目的是为了缩短加工时间。主要手段是在不改变工艺的条件下，将某些环节的串 注■◆：工期优化目的是为了缩短加工时间。主要手段是在不改变工艺的条件下，将某些环节的串 行改为并行。 行改为并行。 第三单元 系统与设计 第三单元 系统与设计 一、认 识 系 统 一、认 识 系 统 1■◆★◆、系统的含义： 1、系统的含义★★■◆■： 系统：系统是指由两个或者两个以上相互联系、相互作用的元素所组成的具有一定的结构功能的有机整体。 系统：系统是指由两个或者两个以上相互联系、相互作用的元素所组成的具有一定的结构功能的有机整体。 构成系统必须具备的三个条件： 构成系统必须具备的三个条件★◆★★■◆： 1 1 （）至少要有两个或两个以上的要素（部分）； （）至少要有两个或两个以上的要素（部分）； 2 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■■◆■； （）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 3 （）整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的◆■★■★■。（系统最主要的功能） （）整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。（系统最主要的功能） 例如：不属于构成鞋架作为系统的条件是 （b ） 例如：不属于构成鞋架作为系统的条件是 （b ） A.、鞋架有两个以上的要素 B、鞋架应具有合理的外形 A■★◆.、鞋架有两个以上的要素 B■◆◆、鞋架应具有合理的外形 C、鞋架具有摆放鞋子的功能 D、组成鞋架的各要素相互联系 C、鞋架具有摆放鞋子的功能 D、组成鞋架的各要素相互联系 系统和子系统：系统有大有小，有简单有复杂。任何系统都是由子系统组成。子系统各具功能，它们之间相 系统和子系统◆★★★■■：系统有大有小，有简单有复杂■★★。任何系统都是由子系统组成。子系统各具功能，它们之间相 互依赖和相互作用，共同完成系统的整体功能。如人体系统是由呼吸系统、神经系统■◆■■、消化系统★★■◆◆、分泌系统■◆、 互依赖和相互作用，共同完成系统的整体功能。如人体系统是由呼吸系统、神经系统、消化系统、分泌系统、 骨骼系统等子系统组成◆★■。 骨骼系统等子系统组成◆◆◆■。 元素：是构成系统的最基本的单位。 元素：是构成系统的最基本的单位■◆◆◆。 系统的分类： 系统的分类： 按照系统组成元素的性质★★■：自然系统◆■★★、人工系统、复合系统 按照系统组成元素的性质■★◆★：自然系统、人工系统、复合系统 按照系统的组成元素存在的形态：实体系统、概念系统 按照系统的组成元素存在的形态■◆★◆：实体系统、概念系统 按照系统的运动状态：动态系统、静态系统 按照系统的运动状态：动态系统、静态系统 按照系统与外部环境的关系：封闭系统、开放系统 按照系统与外部环境的关系：封闭系统、开放系统 子系统和元素：子系统可以层层分解成元素。元素与子系统是相对而言的。如肺是组成人体呼吸系统的子系 子系统和元素：子系统可以层层分解成元素。元素与子系统是相对而言的■◆★★。如肺是组成人体呼吸系统的子系 统，也是组成人体的元素。 统，也是组成人体的元素。 2★★★★■、系统的分类■★◆★■： 2、系统的分类： 1）、按照系统组成元素的性质：自然★■■■、人工、复合系统。2）、按照系统组成元素的存在形态：实体★■★、概念。 1）★★■■◆、按照系统组成元素的性质★★◆：自然◆◆、人工■◆■★、复合系统■★◆■。2）、按照系统组成元素的存在形态：实体、概念。 3）、按照系统的运动状态：动态◆◆★◆★、静态◆■。4）★■★◆■◆、按照系统和外部环境的关系状态★★■◆◆：开放、封闭。 3）、按照系统的运动状态：动态、静态。4）、按照系统和外部环境的关系状态■◆◆◆：开放■★■★★、封闭。 9  9  二、系统分析的基本方法 二、系统分析的基本方法 1◆■■■■◆、系统的基本特性： 1、系统的基本特性： (1)整体性：是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。 (1)整体性★■：是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。 (2)相关性◆★：构成系统的各元素之间是相互联系◆■■★■■、相互作用、相互依赖、相互影响的关系■■■◆，是彼此相关的■★。 (2)相关性★◆★■：构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。 例如■★■■◆◆：人体的各个器官功能实现和人体的整体功能。 例如：人体的各个器官功能实现和人体的整体功能★★◆◆★。 (3) 目的性：任何系统都具有某种 目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。例如：汽车 (3) 目的性：任何系统都具有某种 目的，都要实现一定的功能◆★★★，这是区别不同系统的主要标志◆◆■■。例如：汽车 的速度和耗油量。 的速度和耗油量。 (4)层次性：系统各个层次具有独 自的功能★◆★■★■，它们又相互联系★■、相互作用共同完成系统的整体功能。例如◆★■◆★： (4)层次性◆◆■★◆：系统各个层次具有独 自的功能■★◆★，它们又相互联系★■、相互作用共同完成系统的整体功能。例如： 人体的功能、自然环境的综合治理■◆■★◆。 人体的功能、自然环境的综合治理。 (5)环境适应性：系统都存在于一定的环境之中◆◆◆★，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系 (5)环境适应性：系统都存在于一定的环境之中★◆◆■，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系 统必须适应外部环境的变化。例如：变色龙的改变颜色■★、雷鸟的羽毛。 统必须适应外部环境的变化★★。例如：变色龙的改变颜色、雷鸟的羽毛。 2、系统分析及其一般步骤★★■： 2、系统分析及其一般步骤： （1）什么是系统分析★■★？ （1）什么是系统分析■■★◆？ 系统分析是系统思想和分析方法的结合◆■★。系统分析研究的对象多种多样,没有统一的模式，但有基本的步骤 系统分析是系统思想和分析方法的结合。系统分析研究的对象多种多样,没有统一的模式★★，但有基本的步骤 和原则★★◆◆。 和原则。 系统分析的原则： 系统分析的原则： 整体性：先分析整体，在分析局部，先看长远，再看当前■■■。 整体性◆■◆★★■：先分析整体，在分析局部★■，先看长远■★■◆，再看当前★■。 科学性◆■★★■：有严格的工作步骤。例如★◆：水稻一年三季合算还是一年两季合算★◆：简单的说，一年如果三季的，每 科学性：有严格的工作步骤■★★★。例如：水稻一年三季合算还是一年两季合算：简单的说，一年如果三季的，每 季亩产 300 斤，而一年如果种两季的，每季亩产 500 斤◆★■■■，明显还是一年两季更加合算★■◆■★，也就是三三进九不如 季亩产 300 斤■★★◆★，而一年如果种两季的，每季亩产 500 斤◆★，明显还是一年两季更加合算■◆◆，也就是三三进九不如 二五一十。 二五一十◆★■★。 综合性：要综合分析，统筹兼顾■★★■◆★，补课顾此失彼◆◆■，因小失大。例如★◆◆■：工业生产既要产量高◆◆◆，又要质量好■★，成 综合性：要综合分析，统筹兼顾★■◆，补课顾此失彼，因小失大。例如：工业生产既要产量高◆◆，又要质量好，成 本低。 本低。 第四单元 控制与设计 第四单元 控制与设计 一★★◆■、了 解 控 制 一、了 解 控 制 1★◆■■■★、控制的含义： 1、控制的含义： 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★★。 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。 按人工干预来分：人工控制、自动控制 按人工干预来分■■■：人工控制◆★★◆■◆、自动控制 控制的手段 控制的手段 按执行部件来分：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制 按执行部件来分：机械控制◆■★◆、气动控制、液压控制■◆、电子控制 手动控制与自动控制 手动控制与自动控制 控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统叫手动控制系统。 控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务的系统叫手动控制系统。 控制过程不需要人的干预，就可以按期望的规律或预定的程序运行的控制系统 叫自动控制系 控制过程不需要人的干预，就可以按期望的规律或预定的程序运行的控制系统 叫自动控制系 统★◆◆。 统。 2■■◆◆★、开环控制与闭环控制 2★◆◆■■、开环控制与闭环控制 将控制的结果 （即比较量）与反馈 回来的希望值 （即基准量）进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作 将控制的结果 （即比较量）与反馈 回来的希望值 （即基准量）进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作 用的系统，称为闭环控制系统■■★★★。（如玩游戏、空调）而不将控制的结果反馈 回来影响控制作用的系统，称为 用的系统◆■，称为闭环控制系统。（如玩游戏、空调）而不将控制的结果反馈 回来影响控制作用的系统，称为 开环控制系统★★◆。（如抛出的纸飞机★◆◆★、投篮球，电风扇的控制） 开环控制系统。（如抛出的纸飞机、投篮球，电风扇的控制） 二★◆■★■、控制系统的组成和描述 二、控制系统的组成和描述 1、简单开环控制系统的基本组成和工作过程： 1、简单开环控制系统的基本组成和工作过程： 10  10  概念：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统■■■。 概念：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响的控制系统。 例：红绿灯定时控制系统◆◆★◆★■、防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉自动 例：红绿灯定时控制系统、防盗报警控制系统、火灾自动报警系统、公园的音乐喷泉自动 控制系统、 控制系统、 红外线自动门控制系统、普通电风扇风速控制系统、可调光台灯控制系统等。 红外线自动门控制系统★◆■★、普通电风扇风速控制系统◆★■◆★、可调光台灯控制系统等。 特征：系统的输出量仅受输入量控制■★，输入量到输出量之间的信号是单向传递■■。 特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。 方框图： 方框图： 输入量：控制系统的给定量。 输入量：控制系统的给定量■◆◆★。 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。 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。 执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件 执行器：直接对被控对象进行控制的装置或元件 控制量：执行器的输出信号■◆◆◆◆。 控制量：执行器的输出信号。 被控对象：控制系统中所要控制的装置或生产过程 被控对象★◆★■：控制系统中所要控制的装置或生产过程 输出量：控制系统所要控制的量。 输出量：控制系统所要控制的量。 b b 2、闭环控制系统的基本组成★◆■◆■： 2、闭环控制系统的基本组成■■★： 概念■■◆◆◆■：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统◆◆◆■。 概念◆★◆★：系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统★★■■★。 例◆◆■★■：供水水箱的水位自动控制系统★■■★、加热炉的温度自动控制系统、花房温度控制系统、投 例◆★◆◆★：供水水箱的水位自动控制系统★★◆■■、加热炉的温度自动控制系统◆◆★◆■、花房温度控制系统、投 篮◆◆、 篮、 家用电饭锅保温控制系统、家用电冰箱温度控制系统等。 家用电饭锅保温控制系统、家用电冰箱温度控制系统等。 基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器。 基本组成：与开环控制系统相比，闭环控制系统多了检测装置、比较器。 系统中将控制结果反馈回来的部分称为反馈环节◆◆■★★■。闭环控制系统都有反馈环节★■◆，反馈环节是闭环控制 系统中将控制结果反馈回来的部分称为反馈环节◆★■★★。闭环控制系统都有反馈环节，反馈环节是闭环控制 系统的重要特征。 系统的重要特征◆★◆★◆★。 3★◆★■■◆、闭环控制系统的方框图： 3、闭环控制系统的方框图★■◆： c c 4、控制器和执行器的作用： 4■◆◆■■◆、控制器和执行器的作用： 控制器：对输入信号（偏差值）进行运算处理，并发出控制命令★◆■◆。 控制器：对输入信号（偏差值）进行运算处理，并发出控制命令。 执行器◆■：根据指令对被控对象直接控制。 执行器：根据指令对被控对象直接控制◆■★■★。 空调的闭环控制系统图： 空调的闭环控制系统图： 四、控制中的干扰 四、控制中的干扰 1、干扰对控制的影响： 1、干扰对控制的影响： 干扰会使被控对象产生误动作★★◆★■◆。 干扰会使被控对象产生误动作。 2、干扰 2、干扰 11  11

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