【通用技术复习】《结构与设计》知识要点及训练

《结构与设计》知识要点及训练

知识框架

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

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。

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l】吊扇在启动瞬间，吊杆的主要受力形式有( )

①拉力②压力③剪切力④扭转力

A．①④B．①②C．①③D．②③

（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

【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

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Ｃ．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Ｃ．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

Ｃ．建造塔所用的材料D．塔周围风的大小

8．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。