【课件】第一章+结构及其设计+课件-2022-2023学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》.pptx

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1、结构及其设计流程及其设计系统及其设计控制及其设计1.1常见结构的认识感知丰富的结构|认识结构的受力|辨析结构的类型通用技术必修二无处不在的结构无处不在的结构无处不在的结构结构就是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。房孔有序地排列在一起构成了蜂窝的结构实用、节省材料、密合度高、空间大承受力强蜂窝结构有什么特点？蜂 窝 结 构 应 用尼龙搭扣苍耳子仿生设计仿生设计野草锯条仿生设计鸟类飞行直升机飞行 生活生产中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的呢？自然界技术领域蜘蛛网、蜂窝、大树、贝壳、雪花、动物的蜘蛛网、蜂窝、大树、贝壳、雪花、动物的身体与器官身体与器官汽车、桥、房子、铁锤

2、、台灯、家具、飞机、汽车、桥、房子、铁锤、台灯、家具、飞机、动车、潜水艇、书架动车、潜水艇、书架社会领域文章结构、人员结构、城乡结构文章结构、人员结构、城乡结构关于结构世界上任何事物都存在结构结构影响着产品的性质和功能魁北克大桥合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造者的重要追求。从力学角度来说,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。其次要清楚在这些力的作用下，构件能否安全、可靠地工作，也就是对构件进行承载能力的分析。分析结构的受力情况时，首先要清楚组成结构的构件受到哪些力的作用。一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为构件。结构与力

3、结构与力 技术学关注的是一种力，是多个力量形成的合力展现的效果，即状态变化。受剪切受剪切受受压受扭受扭转受弯曲受弯曲受拉受拉结构的受力特点拉力压力剪切力扭转力拉 力构件两端承受沿轴线方向的拉力结构的受力特点拉力压力剪切力扭转力弯曲力构件两端承受沿轴线方向的压力结构的受力特点拉力压力剪切力扭转力弯曲力剪 力切构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力结构的受力特点拉力压力剪切力扭转力弯曲力弯 力曲在通过构件轴线的平面内，承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用。力偶是大小相等、方向相反，但作用线不在同一直线上的一对力结构的受力特点拉力压力剪切力扭转力弯曲力扭 力转构件两端受到两个在垂直于轴

4、线平面内的力偶作用，两力偶大小相等，转向相反。马上行动拉拉 力力 物体所承受的拉拽力物体所承受的拉拽力（状态是（状态是膨胀膨胀）压压 力力 物体受到挤压的力物体受到挤压的力（状态是（状态是收缩收缩）剪切力剪切力 两个距离很近两个距离很近,大小相等大小相等,方向相反方向相反,且作用于同一物体且作用于同一物体上的平行力上的平行力（状态是（状态是断裂趋势断裂趋势）扭转力扭转力 反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力使物体发生扭转形变的力（状态是（状态是扭转扭转）弯曲力弯曲力 作用于物体作用于物体,使它产生弯曲的力使它产生弯曲的力（状态是（状态是弯曲弯曲）如图所示为钢

5、筋混凝土横梁的受力变形示意图。由于混凝土擅长抗压力如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图。由于混凝土擅长抗压力,而而钢筋擅长抗拉力。为了合理利用钢筋钢筋擅长抗拉力。为了合理利用钢筋,下列对横梁的分析中正确的是（下列对横梁的分析中正确的是（）A.A.上部弯曲的程度比下部大上部弯曲的程度比下部大,应在上部布置粗钢筋应在上部布置粗钢筋,下部布置细钢筋下部布置细钢筋B.B.上、下都受弯曲上、下都受弯曲,应在上部和下部布置相同的钢筋应在上部和下部布置相同的钢筋C.C.上部受压上部受压,下部受拉下部受拉,应在上部布置细钢筋应在上部布置细钢筋,下部布置粗钢筋下部布置粗钢筋D.D.上部受拉上部受拉,下部受压

6、下部受压,应在上部布置粗钢筋应在上部布置粗钢筋,下部布置细钢筋下部布置细钢筋C下图中，平台和阳台的加固钢筋位置安装合理的是（下图中，平台和阳台的加固钢筋位置安装合理的是（）A瓶盖扭矩测试仪抗压测试仪螺钉扭断力测试仪各种仪器从力学构架与形态方面考虑，结构可分为实体结构、框架结构和壳体结构。结 构 的 类 型实体结构是指结构体本身是实心的结构。受力特点：外力分布在整个体积中从力学构架与形态方面考虑，结构可分为实体结构、框架结构和壳体结构。结 构 的 类 型框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。受力特点：既能承受竖向重力荷载，也能承受水平方向的荷载。从力学构架与形态方面考虑，结构可分为实体结构、

7、框架结构和壳体结构。结 构 的 类 型壳体结构通常是指层状的结构。受力特点：外力分布在结构体的表面上 在生产和生活实际中，很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。结 构 的 类 型C小结 B五种受力形式C结构的分类A什么是结构？指事物的各个组成部分之间的指事物的各个组成部分之间的有序有序搭配和排列。搭配和排列。从力学的角度来说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力主要分为分为受拉、受压、受剪切、受弯曲、受扭转这五种基本形式这五种基本形式框架结构、实体结构、壳体结构、组合结构1 1、某结构的受力特点是，外力均匀作用在结构体的、某结构的受力特点是，外

8、力均匀作用在结构体的表面，这种结构属于（表面，这种结构属于（）A.A.实体结构实体结构 B.B.框架结构框架结构C.C.混合结构混合结构 D.D.壳体结构壳体结构2 2、用打气筒给自行车打气时，打气筒活塞杆的受力、用打气筒给自行车打气时，打气筒活塞杆的受力形式是（形式是（）A.A.始终为拉力始终为拉力 B.B.始终为压力始终为压力C.C.下压时为压力下压时为压力 D.D.上提时为压力上提时为压力DC练一练3 3、下列四个椅子，其中杆件受拉的是下列四个椅子，其中杆件受拉的是()D练一练4 4、如图所示的汽车举升机，其升降臂可托住汽车底盘，如图所示的汽车举升机，其升降臂可托住汽车底盘，并提升汽车，

9、以便汽车底部的检查维护。升降臂的主要受并提升汽车，以便汽车底部的检查维护。升降臂的主要受力形式是力形式是()A A受拉受拉 B B受弯曲受弯曲 C C受扭转受扭转 D D受压受压Bb6练一练5 5、如图所示是一款钣金剪的结构示意图。在加力杆上施、如图所示是一款钣金剪的结构示意图。在加力杆上施加力加力F F时，以下构件的主要受力形式是时，以下构件的主要受力形式是()A A连杆受拉、加力杆受弯曲连杆受拉、加力杆受弯曲B B连杆受压、加力杆受弯曲连杆受压、加力杆受弯曲C C连杆受拉、加力杆受压连杆受拉、加力杆受压D D连杆受压、加力杆受压连杆受压、加力杆受压A练一练6 6、如图所示为一款机械手。在力

10、、如图所示为一款机械手。在力F F作用下，拉杆通过连杆作用下，拉杆通过连杆带动夹持手绕着销轴转动，将工件夹紧。连杆和夹持手的带动夹持手绕着销轴转动，将工件夹紧。连杆和夹持手的主要受力形式是主要受力形式是()A A连杆受拉、夹持手受弯曲连杆受拉、夹持手受弯曲B B连杆受压、夹持手受压连杆受压、夹持手受压C C连杆受压、夹持手受弯曲连杆受压、夹持手受弯曲D D连杆受弯曲、夹持手受弯曲连杆受弯曲、夹持手受弯曲C练一练7.7.如图所示的千斤顶，转动螺杆能够把汽车顶起。在如图所示的千斤顶，转动螺杆能够把汽车顶起。在放下放下过程过程中，螺杆的主要受力形式为中，螺杆的主要受力形式为()A A受拉、受剪切受拉

11、、受剪切B B受压、受弯曲受压、受弯曲C C受拉、受扭转受拉、受扭转D D受压、受剪切受压、受剪切C练一练顶起顶起8.8.如图所示是一款平衡吊，吊臂为平行四边形如图所示是一款平衡吊，吊臂为平行四边形结构结构，能在铅垂面，能在铅垂面内运动。在图示位置，构件内运动。在图示位置，构件1 1、构件、构件2 2的主要受力形式是的主要受力形式是()A A构件构件1 1受拉，构件受拉，构件2 2受弯曲受弯曲B B构件构件1 1受拉，构件受拉，构件2 2受拉受拉C C构件构件1 1受弯曲，构件受弯曲，构件2 2受拉受拉D D构件构件1 1受弯曲，构件受弯曲，构件2 2受压受压D练一练9.9.如图所示为一款壁灯

12、。当杆如图所示为一款壁灯。当杆1 1与杆与杆2 2成成9090时，杆时，杆1 1与杆与杆2 2的主要的主要受力形式是受力形式是()A A杆杆1 1受弯曲，杆受弯曲，杆2 2受弯曲、受扭转受弯曲、受扭转B B杆杆1 1受压，杆受压，杆2 2受压、受拉受压、受拉C C杆杆1 1受压，杆受压，杆2 2受压、受扭转受压、受扭转D D杆杆1 1受弯曲，杆受弯曲，杆2 2受弯曲、受拉受弯曲、受拉A练一练10.10.如图所示的创意书架，两端的支承柱固定在墙上，弹性织带如图所示的创意书架，两端的支承柱固定在墙上，弹性织带套在两支承柱上，中间用一块木板撑起。下列受力分析中正确的套在两支承柱上，中间用一块木板撑起

13、。下列受力分析中正确的是是()A A支承柱受拉、织带受拉、木板受扭转支承柱受拉、织带受拉、木板受扭转B B支承柱受弯曲、织带受压、木板受弯曲支承柱受弯曲、织带受压、木板受弯曲C C支承柱受压、织带受拉、木板受剪切支承柱受压、织带受拉、木板受剪切D D支承柱受弯曲、织带受拉、木板受压支承柱受弯曲、织带受拉、木板受压D练一练11.11.空调外机通过三角架和膨胀螺丝固定在墙面上，如图所示，空调外机通过三角架和膨胀螺丝固定在墙面上，如图所示，上面的这一颗膨胀螺丝的受力形式为（上面的这一颗膨胀螺丝的受力形式为（）A A受拉、受压受拉、受压 B.B.受压、受弯曲受压、受弯曲C C受拉、受剪切受拉、受剪切

14、D.D.受扭转、受弯曲受扭转、受弯曲C练一练12.12.如下图所示为起重机上吊钩的受力示意图，其中销钉和连杆如下图所示为起重机上吊钩的受力示意图，其中销钉和连杆的主要受力形式是的主要受力形式是()A A受拉；受剪切受拉；受剪切B B受剪切；受拉受剪切；受拉C C受压；受弯曲受压；受弯曲D D受扭转；受拉受扭转；受拉B练一练13.13.如如图图所所示示的的上上肢肢牵牵引引健健身身器器，由由拉拉环环、铁铁索索、连连杆杆、立立柱柱等等组组成成，可可进进行行多多方方向向牵牵引引运运动动。当当使使用用者者双双手手向向下下拉拉动动拉拉环环时时，铁铁索索、连杆的主要受力形式为、连杆的主要受力形式为()A A

15、受拉、受弯曲受拉、受弯曲B B受压、受弯曲受压、受弯曲C C受扭转、受弯曲受扭转、受弯曲D D受压、受扭转受压、受扭转 A练一练14.14.如图吊车中所示构件的主要受力形式是如图吊车中所示构件的主要受力形式是()A A构件构件1 1受拉、构件受拉、构件2 2受弯曲、构件受弯曲、构件3 3受压受压 B B构件构件1 1受压、构件受压、构件2 2受弯曲、构件受弯曲、构件3 3受拉受拉C C构件构件1 1受拉、构件受拉、构件2 2受压、构件受压、构件3 3受弯曲受弯曲 D D构件构件1 1受弯曲、构件受弯曲、构件2 2受拉、构件受拉、构件3 3受压受压A练一练15.15.如图所示的手摇式晾衣架，通过

16、顺时针摇动手柄升高晾衣架如图所示的手摇式晾衣架，通过顺时针摇动手柄升高晾衣架的高度。在顺时针摇动时，下列针对各部件的受力形式分析中正的高度。在顺时针摇动时，下列针对各部件的受力形式分析中正确的是确的是()A A钢丝受压、转轴受扭转、直柄受剪切钢丝受压、转轴受扭转、直柄受剪切B B钢丝受弯曲、转轴受扭转、直柄受压钢丝受弯曲、转轴受扭转、直柄受压C C钢丝受拉、转轴受扭转、直柄受弯曲钢丝受拉、转轴受扭转、直柄受弯曲D D钢丝受拉、转轴受压、直柄受弯曲钢丝受拉、转轴受压、直柄受弯曲C练一练16.16.如图所示为移动投影机支架，支撑结构类似于伞骨。以下如图所示为移动投影机支架，支撑结构类似于伞骨。以下

17、对构件主要受力形式分析正确的是对构件主要受力形式分析正确的是()A A竖杆受压、支撑脚受弯曲、连杆受弯曲竖杆受压、支撑脚受弯曲、连杆受弯曲B B竖杆受扭转、支撑脚受压、连杆受压竖杆受扭转、支撑脚受压、连杆受压C C竖杆受剪切、支撑脚受拉、连杆受弯曲竖杆受剪切、支撑脚受拉、连杆受弯曲D D竖杆受压、支撑脚受弯曲、连杆受拉竖杆受压、支撑脚受弯曲、连杆受拉D练一练17.17.如如图图所所示示为为一一款款路路灯灯，其其横横杆杆与与立立柱柱之之间间采采用用铰铰连连接接，一一段段悬悬挂挂路路灯灯，另另一一段段由由斜斜杆杆加加以以固固定定，此此时时横横杆杆与与斜斜杆杆的的受受力力形形变形式分别为变形式分别为

18、()A A横杆受弯曲横杆受弯曲，斜杆受拉斜杆受拉B B横杆受弯曲横杆受弯曲 ，斜杆受压斜杆受压C C横杆受拉横杆受拉 ，斜杆受拉斜杆受拉D D横杆受拉横杆受拉 ，斜杆受压斜杆受压A练一练受力形式受力形式特点特点受拉方向背向，在同一直线的为受拉受压方向相向：（1）在同一直线的为受压（2）不在同一直线且错开距离较大的为受弯曲（3）不在同一直线，稍微错开一点的为受剪切受弯曲受剪切受扭转有360旋转的为受扭转整体思路1.先确定研究对象，从物理的角度分析它受到哪些力作用，再看它在这些力的作用下发生怎样的形变，然后根据形变确定受力形式2.受力分析看构件的构件的变化效果化效果，首先从最好确定的构件受力形式入

19、手进行判断，结合排除法多次判断3.根据根据题干推干推测结构的运构的运动方式方式，在脑中形成动态图解题方法去除法去掉某个构件，先分析其他构件的受力形式变化，然后再确定该构件的受力形式对比法利用时间跨度上的两个不同状态进行对比，分析构件的变化趋势，从而确定受力形式模型法整合常见的结构与结论，多作用点且有垂直分力受弯曲，二力杆只能受拉多作用点且有垂直分力受弯曲，二力杆只能受拉或受或受压，绳模型只能受拉模型只能受拉1.2稳固结构的探析探 析 结 构 的 稳 定 性|探 析 结 构 强 度通用技术必修二结构的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。结 构 的 稳 定 性真实情境探析结构稳定

20、性的影响因素重心u起重机为什么能保持稳定？结构重心的位置影响着结构的稳定性起重机的质量达几百吨，且重心很低，所以在较大的荷载作用下也能保持稳定。通过降低重心以提高稳定性的实例？有些产品在使用过程中重心很高，这些产品怎样保持稳定的呢？重心结构重心的位置高低影响结构稳定性的结论成立是有条件的，条件是：结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在底面范围内就是稳定的，反之就会不稳定。重心真实情境如果重心的垂足落在结构的支撑面内，就是稳定的，不会倾倒。对于一个处于静止状态的结构而言，不 倒 翁 的 原 理探析结构稳定性的影响因素两个纸杯平放在桌上，哪个纸杯两个纸杯平放在桌上，哪个纸杯更稳定？为什

21、么？更稳定？为什么？结构与地面接触所形成的支撑面影响着结构的稳定性右侧纸杯稳定性更好这与结构底座有关，底座支撑面积越大，结构越稳定探析结构稳定性的影响因素哪种形状更稳定哪种形状更稳定？结构的形状不同，其稳定性也不同。试分析A字形梯载人时能稳定的原因以及横梁的作用重心高低支撑面大小结构形状重心落在支撑面内探 析 结 构 稳 定性 的 影 响 因 素DCB 如图所示，自行车在单脚支撑杆的支撑下保持稳定，如果不断地扩大支撑杆与自行车之间的夹角，结果是（）例 题A.支撑面越来越大，结构越来越稳定B.重心越来越低，结构越来越稳定C.稳定性从差逐渐变好，又从好逐渐变差D.稳定性从好逐渐变差，又从差逐渐变好

22、C悬臂结构桁架结构桁架：一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构，一般具有三角形的平面或空间结构。结构的强度指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。结 构 的 强 度内 力 与 应 力内力：一种抵抗外力与形变的力。受力面积应力：构件在单位截面积上所产生的内力。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。内 力 与 应 力应力与应变曲线真应力与应变曲线内 力 与 应 力探究结构强度的影响因素结构的形状影响结构的强度悬 臂 梁 强 度 与 截 面 形 状 试 验 工字形结构探究结构强度的影响因素结构的材料影响结构的强度广岛椅悬臂椅潘顿椅材料与结构强度具有密切的关系，因此在设计过程中应注意挖掘材料特性所带来的

23、新结构的可能探究结构强度的影响因素结构的连接方式影响结构的强度按构件间能否转动铰连接刚连接结 构 的 连 接 方 式动连接静连接连接的零部件有相对运动连接的零部件不允许产生相对运动可拆连接不可拆连接无需毁坏任一零件就可拆开至少要毁坏连接中的某一部分才能拆开探 析 结 构 强 度的 影 响 因 素形状材料连接方式注意与稳定性形状的区分CC1.3结构功能的实现感悟结构与功能的关系|欣赏经典结构的案例通用技术必修二你们用的伞具有什么功能？挡雨挡雨遮阳遮阳为什么会有这些功能？各 种 各 样 的 伞除了防淋湿和防晒外，人还有什么需求？需求方便携带方便携带折叠折叠功能高效高效自动开合自动开合防打湿防打湿反

24、向折叠反向折叠大大双人撑伞双人撑伞功能是需求的体现活动一：研究伞骨折叠结构需求需求功能功能结构构方便携带折叠伞骨微折雨伞，用线条代替伞骨，简单绘制伞骨结构草图，并讨论以下问题。问题:分析撑伞时伞骨结构中黑色杆件和银色杆件的结构区别及其受力情况。问题:根据正向折叠结构，设计反向折叠结构。功 能 实 现 需 要 相 应 的 结 构思考：如图所示，折叠结构中杆件上卡扣的功能是什么？活动二：研究自动开合结构功能功能结构构自动收伞自动收伞伞骨伞骨手柄开关外部弹簧外部弹簧1.观察伞的结构，针对自动收伞功能讨论以下问题。问题:自动收伞功能涉及到哪些结构？问题:上题中的这些结构在功能实现中起着什么作用？功 能

25、 实 现 需 要 相 应 的 结 构思考：分析弹簧结构的受力形式及其功能功能功能结构构自动开伞自动开伞伞骨伞骨手柄开关手柄开关绳子绳子活动二：研究自动开合结构问题:自动开伞功能涉及到哪些结构？2.观察伞的结构，针对自动开伞功能讨论以下问题。功 能 实 现 需 要 相 应 的 结 构请大家在伞打开的情况下拉动滑块，并仔细观察绳子的运动。问题：如何实现开伞时滑块上移？结 构 与 功 能 的 关 系安全性：结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载。适用性：结构在正常使用时具有良好的工作性能耐久性：结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内，能保持结构正常使用练一练D经 典 结 构 赏 析飞檐技术角度：飞檐由斗拱承托，纯木结构，没用一钉一铆，具有扩大了采光面，有利于排泄雨水的功能。文化角度：飞檐向外伸和向上的屋角，使十分庞大、高耸的屋顶显得格外生动而轻巧。1.4简单功能的设计分 析 结 构 设 计 应 考 虑 的 主 要 因 素 通用技术必修二结 构 设 计 的 目 标 和 要 求单元小结