高中通用技术二轮复习 专题5 结构与设计

用心 爱心 专心1 专题五专题五 结构与设计结构与设计 知识框架知识框架 结构的含义 结构的类型认识结构 结构的受力 结构与稳定性 结构与强度探析稳固的结构 结构与功能 结构设计案例 设计简单的结构 结构模型或原型的制作 结 构 与 设 计 欣赏经典的结构结构设计案例的评价 复习要点复习要点 1 能从力学角度了解结构的概念 能对简单的结构实例进行分类 2 能结合简单的结构案例 分析结构是如何承受力的 3 理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素 4 将结构的形状 材料 连接方式等方面对结构强度的影响运用到常见的设计 并对 不同领域中的一些案例进行分析 优化和改进 5 理解结构与功能的关系 能对一个简单的对象进行结构设计 绘出简单的设计图纸 6 学会对结构的设计案例进行评价 重点提示重点提示 1 结构与设计从空间和力的角度来考虑设计 从力学角度看 结构是指可承受一定应 力的架构形态 结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力 每个物体都有其特定的架构形态 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 当构件受到外力作用时 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 称为内力 应力是构件的单位横截面上所产生的内力 当应力达 到某一极限值时 结构就会遭到破坏 用心 爱心 专心2 构件的基本受力形式有拉力 压力 剪切力 扭转力 弯曲力 有时 构件可能同时 受到几种不同形式的力的作用 要注意各种实体 壳体 框架结构的受力特点 及其在设计中的仿生作用 2 结构的稳定性是指结构在外力的作用下维持其原有平衡状态的能力 它是结构的重 要性质之一 如果一个物体的结构不能有效地抵御常见外力的作用 那么该物体是很难承 受负载而保持平衡的 影响结构稳定性的因素有多种 对于一个在地面可移动的物体来说 主要是重心位置的高低 结构与地面接触所形成的支撑而的大小 结构的形状等 结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力 影响结构强度的主要因素是结构 的形状 结构的材料 构件之问的连接方式等因素有关 3 结构设计应考虑的主要因素有 符合使用者对设计对象的稳定性和强度的要求 安 全因素 公众和使用者的审美需求 使用者的个性化需要 对设计对象的成本控制要求和 一定的使用寿命 无论是机械产品的设计还是建筑结构的设计 人们总是在满足功能要求的情况下 追 求用最少 或最轻 的材料组成结构 同时追求结构的刚度或强度的最大化 不同的结构设计 应考虑的因素各有侧重 但无论在哪一类用途的结构设计中 安全 都是至关重要的因素 4 结构欣赏主要从两个方面来考虑 从技术的角度 结构的使用功能实现 结构的稳 固耐用 结构造型设计的创意和表现力 材料的使用的合理性 工艺制造的精湛程度等 从文化角度 结构的文化寓意与传达 公众认可的美学原则 反映时代 民族 习俗方面 特征 结构个性特征等 例题解析例题解析 例 l 吊扇在启动瞬间 吊杆的主要受力形式有 拉力 压力 剪切力 扭转力 A B C D 分析 本题考查 构件受力的形式 构件基本受力形式主要 有拉力 压力 剪切力和扭转力等 拉力 物体所承受的拉拽力 压 力 挤压物体的力 剪切力 两个距离近 大小相等 方向相反且作 用于同一物体上的平行力 扭转力 反方向对物体两端均匀施力 使 物体发生扭转形变的力 很多时候 构件可能同时受到几种不同形式的力的作用 吊扇在 刚刚启动的过程中 吊杆要克服吊扇的拉力 电扇启动时产生的扭转力 答案 A 用心 爱心 专心3 例 2 如图是钱塘江大桥 从结构的形态来看 横跨于两个桥墩之间的桥梁所属的 结构类型是 A 实体结构 B 框架结构 C 壳体结构 D 组合结构 分析 本题考查 结构的类型 结构一般分为三种基本类型 实体结构 框架结构 壳体结构 大多数现代建筑物的结构是由若干种基本结构类型组合而成的 钱塘江大桥的 桥墩是实体结构 横跨桥墩之间的桥梁是框架结构 答案 B 例 3 如图所示为一张学生制作的小木凳 小木凳脚架之间采用的连 接方式是 A 铆接 B 铰连接 C 榫接 D 焊接 答案 C 分析 本题考查 构件连接的类型 构件的连接类型比较多 金工有铆接 焊接 胶 接等 木工有榫接 钉接等 按连接后的活动效果 可分为钢连接 铰连接 小木凳的四 支脚架由几根横木段通过榫接而成 例 4 案例分析题案例分析题 如图 Z 5 3 从结构强度的角度分析塑料板凳的凳脚设 计成凹凸形状而不是简单的平直形状 提示 塑料板凳的凳脚设计成半凹凸形 主要是为了提高凳脚强度 分析 本题考查 构件的强度与结构的形状有关 设计成凹凸形状 抗压 强度提高 自主练习自主练习 一 基本题 1 如图所示是竹 木混合材质的躺椅 其结构类型主要体现为 A 壳体结构 B 实体结构 C 框架结构 D 其他结构 2 一辆汽车停在一座桥上 桥梁承受来自汽车的 A 压力 B 拉力 扭转力 D 剪切力 3 一根材质匀称的木质横梁 长 2 5m 截面规格为 30cm 20cm 两端架在相距为 2m 的支撑墙上 如按竖摆和横摆两种方式 如图 Z 5 5 所示 摆放 则木质横梁的承重 上往下 用心 爱心 专心4 压 能力 A 如甲图所示竖摆方式承重大 B 如乙图所示横摆方式承重大 C 一样大 D 不确定 4 康师傅 矿泉水的瓶子外形结构如图甲所示 A B 两处是矿泉水瓶壳的 不同结构 A 处有内环圈 B 处没有 则 A B 两处抵抗外界向内挤压 如图 乙 的能力 A A 处比 B 处大 B B 处比 A 处大 C 不能确定 D 一样大 5 一颗高 4m 树干直径约 10cm 的树移植到另一处 为了抵消外力对树的影响 采用细 钢丝或竹竿固定 下列方法最不能达到目的是 A 用单根竹竿固定 B 用三根竹竿固定 用两根钢丝固定 D 用三根钢丝固定 6 如图 Z 5 7 所示为可移动的篮球架 为了使篮球架前运动员更加安全 现需要增 加稳定性 实施有效稳定性的方法有 A 增加底座后部面积 C 底座后部加重 B 减轻底座后部质量 D 减少底面积 7 古塔一般为砖木结构 其结构稳定性不是由下列因素决定的 A 塔基的面积 B 塔身高度 建造塔所用的材料 D 塔周围风的大小 8 评价题评价题 小明设计了一种日光灯的安装方案 由于房间层高比较高 为安装方便 小明 采用悬吊方案 设计图如右下图所示 只用一个挂钩 再通过尼龙绳与日光灯架连接 请 指出该设计的不足之处 并提出改进方案 用心 爱心 专心5 9 试验题试验题 如下图是学生用木材制作的衣帽架 连接方式有榫接 钉 根据设计要求 高 度不低于 lm 至少能挂四件衣服 每件约 1kg 现在要测试其稳定性 请设计一个测试方 案 10 分析题分析题 过去农村地区人们用木制水桶在深井打水 常常要在水桶口的边缘绑上一个 小重物 水桶降到水面时能自动侧翻 方便水桶进水 请根据所学的知识从结构的稳定性 分析这一做法 11 分析题分析题 如图所示是意大利比萨斜塔 该塔向南倾斜大约 5 5 这意味着斜塔 第七层的柱子比第一层要探出大约 4 5m 但它没有倒塌 请分析比萨斜塔没有倒塌 的主要原因 用心 爱心 专心6 二 拓展题二 拓展题 12 农用三轮车在转弯时 由于支撑面积小 比四轮车更易侧翻 为了保 证行车安全 一般行驶中应该注意的是 A 尽量将物品放在两侧 B 尽量将重物搁在后面 弯道上快速行驶 D 弯道上放慢速度 13 材质相同 长度相同 截面积相同 但截面形状不同的直杆件 在杆件两端分别施加 拉力和压力 则下列说法正确的是 A 抗拉能力一定不同 抗压能力有可能不同 B 抗拉能力一定相同 抗压能力有可能不同 C 抗拉能力一定不同 抗压能力有可能相同 D 抗拉能力一定相同 抗压能力一定相同 14 如图为一卫星整流罩的主视图 卫星整流罩的主要作用是保护卫星 不受外界影响 免受各种气动力 气动加热的作用 从结构的类型来看 整流罩属于 A 实体结构 B 壳体结构 C 框架结构 D 组合结构 15 如下靠上边图是一张四脚小方凳的直观图及视图 由于天气干燥 榫接部位松动 出 现左右摆动 小明准备用方木条 铁钉为原材料 进行加固 如下靠下边图所示 效果最 好的方法是 16 如右图 椅子的脚粗细不一 一个人坐上去之后 关于 A B 两处应力的 用心 爱心 专心7 大小 下列说法正确的是 A A 处应力大 B 处应力小 B A 处应力小 B 处应力大 C A B 两处的应力一样大 D A B 两处的应力大小不能比较 17 下列因素对钢筋混凝土电线杆的稳定性影响最大的是 A 电线杆的直径 B 电线杆在地面处的截面积 C 电线杆周边风的大小 D 电线杆地下的深度 18 悬索桥上的绳索除了承受自身的重力外 主要是承受 A 压力 B 扭转力 C 剪切力 D 拉力 19 设计题设计题 如图所示 一个厂家生产的铁质轴承座的模型 该产品在工作时 轴承座 上方圆柱孔受力较小 且孔的内壁各处受力最大值相近 由于近年来钢材价格猛涨 为 降低原材料成本 请你对轴承座的结构进行优化 并将优化的方案用草图表达 20 分析题分析题 大跨度承受压力一般用 人 字形梁 其结构形状如图所示 主要由四个杆 件 AB AC BC 和 AD 组成 A B C 为结点 AD 为钢筋 杆件 AB 下方由螺栓拧紧 当 A 点承受向下的压力时 分析 人 字形梁构件 AB BC 所受的主要外力 说明哪个构件 更适合用钢筋 21 分析题分析题 如图 路灯立柱与底盘接头 试分析三角状筋板的作用 用心 爱心 专心8 22 分析题分析题 如图 马达通过皮带带动轴转动 从力的角度 分析轴 AB 的主要作用 专题五专题五 结构与设计结构与设计 1 C 2 A 3 A 4 A 5 A 6 C 7 D 8 由于日光灯与挂钩之间不是采用钢连接 且只有一个挂钩 日光灯容易转动 改进方案见右 图 9 试验方案可设计两块内容 1 测试能否达到设计要求 根据设计要求 衣帽架至少能挂四件衣服 约 1 kg 那么在各横架外侧至少 应能挂上 l kg 以上的重物 在衣帽架上方各横架外侧挂 l kg 重物 若翻倒 稳定性差 达不到设计要求 2 测试衣帽架能否达到较高要求 如果测试能达到设计要求 那么可测试衣帽架能否达到更 高的稳定性要求 如在各横架外侧挂 5 kg 的重物 看结果能否翻倒 试验内容 试验结果 稳定性 1 在上方各横架外侧挂 l kg 重物 用心 爱心 专心9 2 在上方各横架外侧挂 5 kg 重物 10 在水桶口的边缘绑上一重物 改变水桶重心 降低稳定性 使水桶在水面易侧翻 11 比萨斜塔不倒的主要原因是其重心的投影点还落在支撑面内 其次斜塔本身具有一定的结构强 度 可以抵抗因倾斜而造成的弯曲应力 12 D 13 B