典型结构设计项目----篮球架模型设计制作

联系
情境
1.设计需求分析
结构设计应考虑的主要因素：
人们设计结构是为了完成某种任务或满足特定的需要。

在进行结构设计时，必须明确设计的目标和要求，必须抓住主要因素。

结构设计的目标及要求：
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。

结构设计应考虑的主要因素：
①符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求；②安全因素；③公众和使用者的审美需求；④使用者的个性化需要；⑤对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。

在工程的结构设计中，应考虑结构的安全性、适用性和耐久性。

在考虑结构的稳定性和强度，使结构在规定的条件下和规定的
使用期限内，能实现一定的功能的同时，还
要考虑经济因素，如做到用料省、成本低等，也就是说，力求以最低的成本使所建造的结构达到预定的要求。

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。

篮球架模型作为典型的结构设计项目在学习结构知识、制作技能训练、课堂教学演示等方面具有突出作用。

2.设计要求：具有一定的稳定性和强度，装饰性，尺寸符合比例等。

篮球架模型结构比例上采用实际比赛用篮球架1：10尺寸比例。

① 篮板要用适宜的透明材料制成，它们是
整块的，具有与0.03米(3厘米)厚的硬木篮板相同的坚硬度。

它们也可用0.03米(3厘米)厚、漆成白色的硬木板制成。

② 篮板的尺寸是：横宽1.80米，竖高1.05
门、窗、高压电线塔，都属于框架结构。

我们看到操场上的篮球架，也是一种框架结构。

下面我们通过制作一个简单的框架结构-----篮球架模型框架结构，来进一步了解框架的特点。

结构设计
功能 成本
强度
稳定
美观
……
安全 寿命
人的个性化需要
米，下沿距地面 2.90米。

③ 国际篮联的适当部门，如地区委员会对
地区或洲的比赛，或国家联合会对所有国内的比赛，也有权批准横宽1.80米，竖高 1.20米，下沿距地面2.75米的篮板尺寸。

④ 篮圈要按如下要求制作：
实心铁条，内径为0.45米(45厘米)，漆成橙色；圈条的直径最小为0.017米(17毫米)，最大为0.020米(2 0毫米)，圈的下沿设有小环或类似的东西，以便
悬挂篮网；
对篮板底部及支架要作包扎以保证安全（包扎要求略）。

篮球架结构分析 1． 影响篮球架稳定性的因素
（1）结构的形状：结构形状不同，其稳定性也不同。

篮球架的重心若超出其支撑面，则要翻倒，即失稳。

（注意 安全因素）
（2）重心的位置：作用在物体重心上的重力，总有将物体的重心尽量拉近（吸向）地面的趋势。

所以重心越低越稳。

（3）结构的底座：结构与地面接触所形成的支撑面越大越稳定。

（4）材料：材料也会影响结构的稳定性。

不同的材料有承受不同应力极限的能
力，形状相同，材料不同，强度就不同。

（5）材料的连接方式：不同的连接方
式，受力传递方式和效果不一样。

优秀的结构设计表现在结构的实用功
能与形式的统一上。

赏析结构设计作品，可
以从技术与文化两个角度进行。

2．技术角度主要关注点
结构的使用功能的实现；结构的稳固耐
用；结构造型设计的创意和表现力；材料使
用的合理性；工艺制造的精湛程度等。

结构的美学原则；结构的个性特征等。

不同的结构具有不同的功能，能承受不
同的力，抵抗不同的变形。

构件受外力作用
时，要发生形状或大小的改变，这种改变称
为变形。

加油站：材料选择与制作方法
动手做：
设计的表达
图标
图标
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材料介绍
（1）篮板选用有机玻璃—透明美观与比赛用篮板相近，强度高、质量轻、便于加工等。

（2）支撑框架采用铝合金角杆材料——强度高、质量轻、便于加工、美观等。

（3）底座采用木制板材—便于固定和增加配重等。

连接方式的设计：桁架由三角形组成，螺栓连接。

制作方法：
1.使用的主要工具及操作要点
学习工具的标准操作：按照安全操作规范使用手锯（钢锯）、锉、钻、刨等。

（1）手锯使用
手锯锯条多用碳素工具钢和合金工具钢制成，并经热处理淬硬。

手锯在使用中，锯条折断是造成伤害的主要原因。

所以在使用中应注意以下事项：
①应根据所加工材料的硬度和厚度去正确的选用锯条；锯条安装的松紧要适度，根据手感应随时调整。

②被锯割的工件要夹紧，锯割中不能有位移和振动，以防锯割时工件移动而使锯条折断。

同时也要防止夹坏已加工表面和工件变形。

锯割线离工件支承点要近。

③锯割时要扶正锯弓，防止歪斜，起锯要平稳，起锯角不应超过15º，角度过大时，锯齿易被工件卡夹。

④锯割时，向前推锯时双手要适当的加力；向后退锯时，应将手锯略微抬起，不要施加压力。

用力的大小应根据被割工件的硬度而确定，硬度大的可加力大些，硬度小的可加小些。

⑤安装或调换新锯条时，必须注意保证锯条的齿尖方向要朝前；锯割中途调换新条后，应调头锯割，不宜继续沿原锯口锯剖；当工件快被锯割下时，应用手扶住，以免下落伤脚。

（2）手电钻使用
①金属外壳要有接地或接零保护：塑料
外壳应防止碰、磕、砸，不要与汽油及
其他溶剂接触；
②钻孔时不宜用力过大过猛，以防止工
具过载；转速明显降低时，应立即把稳，
减少施加的压力；突然停止转动时，必
须立即切断电源。

③安装钻头时，不许用锤子或其他金属
制品物件敲击，手拿电动工具时，必须
握持工具的手柄，不要一边拉软导线，
一边搬动工具，要防止软导线擦破、割
破和被轧坏等。

④较小的工件在被钻孔前必须先固定
牢固，这样才能保证钻时使工件不随钻
头旋转，保证作业者的安全。

⑤外壳的通风口(孔)必须保持畅通；必
须注意防止切屑等杂物进人机壳内。

2．工艺要求
（1）有机玻璃篮板加工要求：尺寸比例、四边磨光滑、篮框位置准确。

（2）铝合金支撑架加工要求：尺寸比例、光滑无毛刺、位置准确、螺栓连接牢固。

（3）底座加工要求：木制、光滑、加
配重。

过程记录
制作模型的步骤
（1）根据设计图尺寸截取有机玻璃板（篮板）
（2）根据设计图尺寸截取铝合金角杆材
（3）在连接位置钻孔
（4）清除铝合金角杆材毛刺
（5）用螺栓连接
（6）安装木制底座
（7）用白色油漆画篮板框
测试与评价：
技术测试要点
（1）篮球架重心在支撑面内
（2）三角形桁架连接牢固
（3）底座及配重合适
●反思
形成认识
1．了解结构强度与稳定性的含义。

2．了解尺寸和形状是如何影响结构的强度和稳定性的。

难点：
利用所学知识分析实际案例,理解影响结构强度与稳定性的主要因素。

下面图片资料是结构被破坏的情景，说明影响结构强度与稳定性的因素；篮球架对结构强度与稳定性含义的理解；结合熟悉的、身边的生活事例，理解影响结构强度及稳定性的主要因素。

**事故案例：篮球架倒塌砸死20岁小伙
2008年10月23日信息时报讯（见习记者张昊记者熊栩帆）在一摊血迹面前，一名青年和一个钢质篮球架倒在旁边……昨日下午5时，20岁的青年赖家乐（音）和七八个职中的同学在海珠区广州大道南后滘北大街附近的一个篮球场打球时，篮球架忽然倒塌，赖家乐当场被砸中头部不幸身亡。

据其家属称，倒塌的篮球架底座全部生锈霉烂，一摸全是粉末状物体。

阅读材料：力学结构的连接方式
1.一体式: 如:粘接,焊接---固连不需再拆卸
2.挤压式: 如:钉连接,螺栓---扣紧套紧可拆卸
3.接插式: 如:插头---方便插拔
面对失败：稳定性试验失败的原因分析
你能说出篮球架框架结构与悬臂梁结构相同点和不同点吗？
另谋新路： 分析制约与条件：
思考：增加稳定性的方法 阅读材料：
分析三角形稳定性的力学原理：
当三角形两边斜杆受压力向内挤压时，下面的水平杆就起到推力的作用。

当三角架顶端受力作用时，两边斜杆受力向两侧扩张，下面的水平杆就起到拉力的作用。

三角形正是通过三边互相之间的推和拉的作用保持它的稳固性。

制作篮球架模型中得到的启发
检测题内容：
（1）影响结构稳定性的因素有（ ）
A ．物体的形状
B ．材料
C ．材料之间的联接方式
D ．物体重心的位置
（2）塔式建筑的结构一般都是由上到下越
来越大，这主要是考虑它的（ ） A ．稳定性 B ．强度 C ．美观性
D ．经济性
（3）说明什么影响了篮球架的结构强度（ ） A ．构件的材料 B ．构件的形状 C ．重心
的高低 D ．连接方式 （4）篮球架、房子、桥梁的桁架结构大多
数是由多个三角形构成。

这是运用了三角形
的什么原理（ ） A ．三角形的稳定性 B ．三角形的结实
C ．三角形用料少
D ．三角形简单 （5）如图所示为可移动篮球架。

为了使运动员在篮球架前活动时更加安全，需要增加其稳定性。

下列方法中，可以有效提高该篮球架稳定性的是（ ）
A ．增加篮球架高度
B ．增加篮板的质量
C ．减少底面积
D ．增加底座的质量
延伸
挑战新情境
从所示图片中分析属于什么结构。

通过篮球架模型的设计与制作，联系生
活实际所观察到的空间桁架结构的典型单元悬臂梁。