典型结构设计项目----篮球架模型设计制作(龚燕江)

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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。

1.明确设计要求

2. 结构形式

3. 构件设计与连接

4.受力分析 ……

○○○○做篮球架模型需要解决什么问题

头脑风暴

建构 头脑风暴 设计要解决的问题 草图 需要教师帮助解决的问题 加油站1 加油站2 动手做

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