1.1 初识结构 ppt课件-2024新地质版（2019）《高中通用技术》必修第二册.pptx

1、技术与设计2教材p01-p10第一章结构及其设计学习结构技术,体验简单结构的设计过程,欣赏结构的精美、和谐与经典，有助于我们处理简单结构设计问题,解决现实中有关结构的问题,拓宽思维和想象空间。学前沙龙：欣赏典型结构，学做简易衣帽架让我们先从欣赏三组图片（图1-1）开始，走进结构的大千世界，探索结构的奥秘。上面图片中的建筑物、交通工具及生活、学习和体育器材等，都具有结构的新奇特色。如港珠澳大桥采用深达40多米的海底沉管隧道，滴水不漏。从赵州桥到港珠澳大桥，先进的结构技术为中国桥文化铸就了不朽的辉煌!上述三组图片示物的技术核心是结构，它们的共同特点是都要承受和抵抗各种各样的作用力，抵抗可能由此引起

2、的变形或损伤。它们都是结构设计的成果。本次沙龙，极大地激发了同学们对结构探究的兴趣。有同学提议，为改善宿舍的环境，我们自行设计、制作一个简易衣帽架吧!这个想法一提出，即刻得到了大家的一致赞同。制作出的衣帽架，应当能承受相应的重量，达到结实、不易变形、经济、美观等要求。那么,选用什么架构、什么材料、什么几何形状与尺寸,采用怎样的连接、装配与安装方式等，需要科学地设计。为了解决这些技术问题，我们应先学好结构及其设计。第一节初识结构问题思考 无论是衣帽架还是椅子或凳子，都要承受挂在或压在其上的物体产生的压力或其他力。设计时，首先要考虑它们作为结构是否能够承受这些力。同样，设计火箭时，也要考虑火箭的外

3、壳与内部结构是否能承受相应的力。总之，进行每项设计，都会遇到设计对象承受力的问题。那么，如何使设计的衣帽架既牢固又方便使用，外形还美观?一、结构实例展示问题思考 生活中常见的凳子大多是什么样的?人坐在凳子上时，会给凳子施加什么样的力?在你教室所坐的凳子上感受一下。实例1传统的板凳种经典的力学结构图1-2中的板凳都由凳面和凳腿两个基本部分组成。凳面和凳腿是怎样搭配和组合(架构)的呢?3种板凳有什么不同?我们先从“怎样架构”的角度进行讨论。板凳（a)有4条腿，凳腿之间略呈“八”字形态，两根横掌（cheng)分别将左端两条凳腿和右端两条凳腿连接在一起。板凳(b）在板凳（a）的基础上去掉了两根横穿。板

4、凳(c）在板凳(a)的基础上加了1根长赏，将左端两条凳腿和右端两条凳腿之间的横棠连接在了一起。技术探究 如果板凳(b)断了1条腿，或者将其4条腿都做成直上直下的形状，那么人坐在上面还能像原来那样稳当（稳定)吗?板凳（a)的两条短穿起了什么作用?板凳(c）的那条长掌又起了什么作用?注意:3种板凳的凳腿和凳面之间、凳腿与横掌之间、长掌和两根小横掌之间的连接，都采用了榫卯连接。比较3种板凳:(b)的架构最简单,(a)的架构居中，(c)的架构最复杂也最结实。从实例1可知，初识结构要把握结构的三要素，即架构、构件和连接。不同的要素，将会给结构带来不同的特性。开眼界榫卯结构及联想 榫卯结构采用的是在两个木

5、构件上制作的凹凸（阴阳）体结构相互紧密结合的一种连接方式。凸出部分叫榫或榫头)，凹进部分叫卯（或榫眼、榫槽)，榫和卯完全咬合，起到连接作用。中国古代建筑、家具及其他木制器械中常采用榫卯结构。榫卯结构是极为精巧的发明，榫卯结合成一体后，不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形。榫卵结构应用于房屋建筑后，虽然每个构件都比较单薄，但是整体上却能承受巨大的外力。这种结构不在于个体的强大，而在于互相结合、互相支撑的整体的强大。试想，要做到榫卯连接“严丝合缝”非常不容易，需要工匠高度的敬业精神和高超的技术水平来保证。实例2吊车与辘轳工厂车间里的龙门吊、工地现场的汽车吊及传统的辘泸都是吊运设备，如图1

6、-3所示。车间里、工地上的许多重物，从一个地方搬运到另一个地方，需要用吊车;从深井里打水，需要用辘瘘。满足这些功能需求的吊车、辘铲是怎样构造的呢?吊车的各组成部分之间的搭配与连接采用了吊绳，辘岐也是一样。这是此类设备在构成上的一个共同点。吊车吊运工件或重物，辘逼提取井水，尽管用途、操作方式不一样，但它们都是利用吊车上的电动机或辘瘘的牵拉力,并借助吊绳（如钢丝绳)来实现吊的功能，完成吊的过程。作为部件的吊绳，其架构形态是多样的，使用的材料也是多种的，如图1-4所示。技术探究 从“怎样装配组合”的角度，分析吊车、辘护的搭配与连接。实例3蛇皮管灯具学习或工作时,大家都希望案头的台灯具有方便调节高度的

7、功能。蛇皮管台灯(图1-5)可以满足这种功能需求。只要适当地弯曲蛇皮管,就可以获得理想的光照效果。蛇皮管作为这种台灯中的一个主要部件，起到支撑灯头、灯罩的作用。如果用一根能方便弯曲的弹性软管去支撑台灯灯头，会是什么结果呢?在用手施加的外力作用下，软管可以弯曲到人们所期望的程度，可是，当手松开的时候,软管将会反弹，弯曲的效果不尽如人意。技术探究 查找蛇皮管的构造资料，研究它为什么能停留在任何位置，还能起到支撑作用。阅读材料跳水赛场里的跳板 跳水赛场里，水池上方悬空伸出来的跳板上无人时，它是平直的。当运动员在板端起跳时，跳板因受到很强的外力作用，产生明显的弯曲变形（图1-6)。跳板是悬臂梁受力变形

8、的典型实例。二、结构的含义、功能与分类前面的三个实例留下了许多问题:板凳、吊车与辘护、蛇皮管台灯的功能是什么?凳腿与凳面、吊车与吊绳，以及台灯座、灯头与蛇皮管之间是怎样搭配和排列的?它们在使用中各受到哪些外力的作用?(一）结构的含义与功能板凳，采用榫卯或钉子连接、凳腿之间加掌或不加掌、用4条腿或是3条腿、结实或不结实、稳定或不稳定,这些形态和性质都是由结构决定的。结构是指组成某体系的各部分单元之间的搭配和排列(布局安排)，确定的搭配和排列决定了该体系的性质和形态。结构的各组成部分，通常称为构件。如建筑结构是由若干构件组成，即由组成这类结构的单元连接起来而构成的能承受荷载和发挥功能的一类体系。结

9、构会受到各种各样的力或力矩。例如，人坐在板凳上，板凳承受了人体自身向下的压力;吊车吊起重物时，吊绳承受了沿绳长方向的拉力;调整蛇皮管台灯到合适的位置，蛇皮管受到与其轴线相垂直的外力。因此，结构是可承受一定力或力矩的架构形态，抵抗变形或产生需要的变形是结构的本质。(二）常见结构的类型板凳应既牢固，又稳定;蛇皮管台灯应便于调节，且调节后不会反弹。这说明结构是由它的功能和需要决定的，结构具有确定的性质和形态。结构是多种多样的，其分类也是多种多样的。从力学的架构与形态考虑，结构一般有如下分类:1.实心结构水库的大坝、房屋的墙体、城墙等都属于实心结构(图1-7)。它的特点是能承受较大的压力。这类结构的特

10、征是几何外形简单，通常有杆(柱)、板、体等之分。阅读材料实心结构实例 木制板凳的凳面和凳腿都是实心的。人坐上去的时候，凳面承受压力，这个压力分解传递到4条凳腿上。凳面只要具备足够的厚度，凳腿具备合适的粗细，它们就能承受住压力，而不会产生明显的变形或损坏。水库大坝属于实心结构。大坝除了受自身的重力作用之外，主要承受库内存水作用于坝体上的巨大且持久的压力，还要承受大风作用于大坝的侧力等。大坝的结实与稳定，是确保水库安全的根本。因此，大坝坝体的宽度与坡度、采用的材料、修筑工艺等方面，都需经过科学的设计和严格的施工。2框架结构房屋的门、窗常用木框架，如图1-8所示。现在有了铁框架、塑钢框架和断桥铝框架

11、。塑料大棚的棚体，可以是钢铁框架，也可以是竹木框架。自行车车体是钢管析架式框架，输电铁塔是铁质榆架式框架，等等，都是框架结构。框架结构的几何外形多种多样，自身质量较小，能承受各种荷载，依据功能和使用条件的不同,可以设置成不同框架的组合。框架结构通常由杆件组成。这里的杆，可以是实心的，也可以用管材。由于框架结构的制作较为方便，又能节省用料,在实际生产、生活中被广泛采用，如图1-9所示。3.壳体结构壳体结构是指由曲面形板与边缘构件（梁、拱或榆架)组成的空间结构。日常使用的各式各样的水杯、水壶、文具盒、存钱罐,用钢板制成的坦克，用于太空飞行的舱体，液化石油气储罐,运油的圆柱形车载大油罐,航道标志用的

12、浮标，等等，从架构与形态上看，都属于壳体结构（图1-10).壳体结构由于存在原始曲度，具有很好的空间传力性能，受力与结构性能不同于平板(见下面的技术探究)壳体结构是一种强度高、省材料的结构形式,广泛应用于工程结构中。壳体的几何形状有折线式(方形、长方形、多边形)、圆弧形和拱形等。技术探究 摩托车驾乘人员的头盔，常见的都是圆弧形结构。为什么这样做呢?当这种头盔受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，抵抗变形。如果将头盔做成长方体形或多面体形，受外力冲击时，外力将主要由接触点所在的小平面承受，易使壳体变形。联系实际生活，找出一些圆弧形壳体结构、多面体形壳体结构的实例，指出它们的应用场合。阅读材料

13、自然界中的壳体结构何其多 自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等，都属于壳体结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长岁月的演变，选择了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能。这一事实，给人类带来了发明创造的宝贵灵感!技术探究 对我们周围常见的结构实例进行归类，指出它们的应用场合，并分别填入表1-1，试画出草图。开眼界结构分类种种 按不同的标准，结构可有多种分类方式。而且，现实中的结构往往是多种结构类型的组合。从结构的几何形态来分，可有以下几种。1.缆索结构 有位名人说:缆索结构之美，在于它既好看又符合机能。缆索可以是线、绳索、细管等。缆索的形式有:在单线上挂一荷载两

14、端有支撑点，在其中间处挂荷载，缆索呈“V”字形。第二种缆索上的张力大小，需视缆索上的角度与荷载大小而定。如帆船上的缆索与桅杆，缆索的作用是防止桅杆倾倒及挫曲，如图1-11所示。又如拉索桥由缆索、塔墩和主梁组成，其中缆索固定于塔墩之上，用于吊住主梁，支撑桥面及其荷载。拉索桥桥身高度小，桥下净空大，用料较省，便于施工，如图1-12所示。2.桁架结构 桁架是一种将杆件彼此在两端通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构。大跨度建筑物的屋顶、大型桥梁等常采用析架结构，如图1-13所示。3.网架结构 网架是板的格构化形式。3边金字塔形和4边金字塔形较为普遍。许多加油站的顶棚，都采用不锈钢材料的网架结构，

15、精美实用，如图1-14所示。4.网壳结构 网壳是壳的格构化形式，又称网穹。它有4面体、6面体、8面体、12面体、24面体等多种几何形状，如图1-15所示。技术探究钢笔结构探秘 钢笔是一种书写工具，在很多重要场合都会使用钢笔。探究方法:拆卸一支钢笔,探究之后再将其装配好。探究内容:(1）钢笔作为一个完整结构，它由几个构件构成?各构件的功用是什么?(2）各构件之间是如何连接的?连接可靠性好吗?(3）笔尖为什么用金属制成?钢笔墨囊为什么用橡胶制成?(4）钢笔水为什么能从墨囊内源源不断地流至钢笔尖而保证书写流畅?从结构上采取了什么关键措施?探究方式:分组进行，人人动手且动脑;各小组写出探究记录，全班交流。重点问题:作为探秘，秘的关键部位在哪?作为结构设计其匠心何在?提示:仔细观察钢笔尖及其下面的笔舌。技术实践 衣帽架的种类多种多样。请用技术与设计1中学过的知识和技能分小组为班级设计衣帽架，画出设计草图，并说说每组设计的衣帽架属于什么结构类型。