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高一通用技术 技术与设计1 基础知识归纳 粤教版


通用技术 技术与设计 1 基础知识归纳
概述 通用技术是指具有基础性、通用性并与专业技术相区别的技术。 第一章 技术及其性质 第一节 技术的性质及其巨大作用 1、技术的内涵: ●工具、人类发明的产品和人工制品 ●创造某种产品所需要的知识体系 ●技术知识的产生过程以及技术产品的开发过程、 协议、 程序 ●包括产品、知识、人员、组织规章制度和生活结构在 内的整个系统

人类改造是自然的工具和方法

☆技术有别于科学 科学的任务是认识世界,技术的任务是改造世界 技术是从科学到生产的中间环节,是把科学理论转化为生产力的桥梁 技术来源于实践经验的总结和科学原理的指导 2、技术的性质 性质 实践性 具体释义 技术源于实践 每一门技术都可以看成由多学科 的知识综合而成 综合性 技术的形式是由多种多样的要素 综合而成的 在原有技术的基础上,人们依据 一定的技术原理和社会需要,有 计划,有目的地进行应用研究和 生产发展的技术开发活动 一项技术的发展需要其他技术的 支持;与此同时,一项技术的发 展又可以带动其他相关技术的发 展 技术本身的价值性所决定。技术 的应用可以产生社会效益,也可 以产生经济效益 技术的发明创造,需要付出艰辛 的劳动,为了保护发明者的合法 权益,许多技术需要保密 制造技术是一门以机械为主的交叉性学科, 与光学、电工、电子、材料、管理、艺术及 社会科学等学科密切相关 技术的形式包括人类发明的产品,人工制品, 创造某种产品需要的知识体系、技术产品的 开发过程、协议、程序?? 今天,除了在家用电器博物馆外,人们在业 看不到几十年前设计的过时的洗衣机了 例证

创新性

相关性

半导体技术的发展, 就大大促进了电视技术 和计算机技术的发展 医疗队下乡义诊,就产生巨大的社会效益; 医疗技术在医院中的作用,除产生社会效益 外,还产生经济效益 新发明的技术申请专利保护

价值性

保密性

3、技术的影响力 回顾过去 :技术的起源和发展

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①技术最早起源于人类寻找、生产实物,制作衣服和野兽搏斗等生存的基本需要。 ②许多技术的进步源于人们改变自身生存条件、改造自然的愿望。 ③技术可以用来定义一个社会或一个时代, 每一个时代的命名反映了那个时代的的技术 特征,按时间顺序依次为: 石器时代 以石头为工具使用的时代 青铜器时代 以青铜为材料来制造工具、用具以及武器的时代 铁器时代 能冶铁和制造铁器的时代 蒸汽机时代 蒸汽机广泛使用的时代 电气时代 以电为能源的时代 信息时代 以电子信息业的突破与迅猛发展为标志的时代, 这一时期的技术主要 包括信息技术、生物工程技术、新材料技术、海洋技术、空间技术五 大领域。 ④技术至少引起了 3 次重大的历史变革 时间 第一次变革 第二次变革
(工业革命)

变革原因 农业的出现和发展 蒸汽机的发明和其他许 多重要机器的研制,以 及第一批工厂的建立 功能强大的计算机和高 速通信网络的发展

变革后果 人类由游牧生活变为定居 人口迅速从乡村向城市集中出现了企业家阶 层和工人阶层 世界进入了现代文明时代, 食 物供应和物质产品生产 人类方便快速地存储、 处理和传递信息, 极大 地促进了教育、娱乐以及商业和科学的发展

14000 年前 18 世纪 20 世纪末

第三次变革

立足今天:技术的巨大影响 ①当代社会,技术无处不在。技术已充分渗透到社会政治、经济、军事、外交、文化和日常 生活的方方面面。 Eg: 计算机与因特网技术,空间技术,农业技术,电冰箱的产生 ②两面性 在应用过程中,技术的应用具有两面性,而技术本身并没有两面性 Eg: Ⅰ 一件工具,一种炸药,其本身并没有两面性,只有它的应用才有两面性 Ⅱ 空调:降暑防寒 \ 空调病 B 超技术:及时发现病症 \ 男女比例失调 汽车:出行便捷快速 \ 引发能源、交通堵塞、环境等一系列问题 展望未来:技术的推动作用 Eg: 机器人的普及;人类对外太空的探索 第二节 技术发明与技术革新 1、技术的源泉 发明和革新是技术的源泉,因为它们都实现了用新的技术取代陈旧落后的技术 ①发明指的是创造发明自然界原来没有的事物 ②革新指的是对原有技术加以改造和提高。 Eg: 洗衣机技术的进步 手洗→人力洗衣机→电动洗衣机→自动洗衣机→电脑控制的全自动洗衣烘干机→ “DIY 模糊型”全自动洗衣机→不用洗衣粉的智能洗衣机 通信技术的发展

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手动电话机→自动电话机→卫星通信、移动通信、光纤通信 技术革新从来源上分为两类: 一是源于有计划、有步骤的设计。如航天技术 二是源于偶然的发现。如抗生素药物的发现 2、影响技术发明和创新的诸多因素 ①主体因素 包括发明者本身的素质,文化水平,生理、心理因素及其他条件 ②社会因素 发明者所处的社会(含微观社会和宏观社会、社会的群体状况、社会的经济能力及社会制 度对发明的促进或制约 ③科技文化因素 包括主体所在环境的科技文化水平,可以使用的设备及条件 ④社会和机遇等 3、技术创新的保护制度 —— 知识产权 ①知识产权 定义 是指对智力劳动成果享有的占有使用、 处理、 收益的权利,是一种无形的财产权,是从事 智力创造性活动取得成果后依法享有的权力 广义 狭义 影响 著作权、邻接权、商标权、商号权、商业秘 密权、产地标记权、专利权、植物新品种权、 集成电路布图设计权、计算机程序著作权等 著作权、专利权、商标权 保护了发明者的创造,使发明者能设计创造 出更多的新产品

知识产权

范围

②专利及其意义、种类 专利:专利通常指专利权。是一种独占权,指国家专利审批机关对提出专利申请的发明 创造,经依法审查合格后,向专利申请人授予的、在规定时间内对该项发明创造 享有的独占权。 专利的意义:保护技术创新,防止科技成果的流失,进而有利于科技进步和经济发展。 专利种类 发明专利 使用新型专利 外观设计专利 定义 对产品、方法或改进所提出的新的技 术方案 对产品的形状、构造或者其结合所提 出的适于实用的新的技术发案 对产品的形状、图案、色彩所作出的 富有美感并适于工业上应用的新设计 审查制度 早期公开、 延迟审 查 初步审查 初步审查 保护期限 20 年, 自申请 之日起算 10 年, 自申请 之日起算 10 年, 自申请 之日起算

③专利的申请步骤: 提交申请→受理→初审→发明专利申请公布→发明专利申请实质审查→授权 申请包括直接申请和委托代理申请 第三节 设计是技术的关键 1、技术的关键是设计:通过设计→解决问题→将解决问题的方法加以总结→技术
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2、设计的定义:是指基于预定的设想和目标,遵从相关的原则和规范进行的构思和规划, 最后用某种形式(模型、图纸、图表、文字文本等)表达出来的活动。 3、设计需要不断改进 Eg:我国的工程师在钢铁生产的流程设计中通过技术的革新,流程的改进,大大提高了钢 产量。 4、设计需要多种知识 Eg:汽车设计与制造技术需要用到燃烧学、机械学和力学、材料学等多学科知识。

第二章 设计的基础 1、思想和感情基础 ?培养良好的基本素质 ① 善于观察和思考,善于实验和实践 Eg:鲁班发明锯子 ② 兴趣和好奇心→丰富的想象力→大胆的猜测和假设→实验证明 Eg:蝙蝠和雷达 ?养成正确的思维方法 ① 发散思维 \ 辐射思维 ② 定势思维 ③ 逆向思维 \ 反向思维 ④ 其他如:抽象思维、形象思维、联想思维、移植思维、类比思维、逻辑推理思维 ?早期开发智能 ① 发现创造法 充分利用被发现的某种现象进行发明创造,有了发明构思后,尽可能想办法去实现 Eg:蜂窝煤的发明 ② 改进创造法 对已有的事物、技术或专利进行研究,找出不足之处进行改进,并产生一种新的事物或 技术 Eg:爱迪生发明白炽电灯 ③ 主体附加法 在原有事物或技术的主体上,附加另一种技术或事物,而构成新的技术或事物 Eg:在洗衣机上附加定时器、在大门上附加门铃、在香烟上附加过滤嘴 ④ 联想创造法 把各种技术和事物连在一起思考,从中创造出新的技术和事物 Eg:播种机关枪、酒味西瓜、毛衣起球去除器 ⑤ 其他创造发明法,如组合法、分解法、反向突破法 2、知识和方法基础 ?设计的种类 ① 原创性设计 \ 开发性设计 Eg:第一台电子计算机 ② 改进性设计 在总是方案原理不变的情况下,对已有的设计进行局部的变更改进,使其更加合理、完 善,或满足某些特定的需要

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Eg:台式电脑→笔记本电脑 ③ 综合(组合)性设计 应用现有技术及原理重新进行组合,使其系统化、综合化,产生新的优点、特色,创造 出新的功能 综合性设计的种类又可分为: 外形组合设计 Eg:多功能小铁锤(空心手把里可装进几把十字形螺丝刀) 性能组合设计 Eg:铁芯铜线(铁的抗拉性+铜的良好导电性) 原理组合设计 Eg:喷气式飞机(喷气原理与燃气轮机技术的组合) 功能组合设计 Eg:汽车(内燃机与传动、制动、转向、照明的组合) 模块组合设计 Eg:文艺晚会的表演(是由每一个文艺节目模块组成的) 系统组合设计 Eg:通信系统、办公系统、安全防范系统 ?设计的方法 ① 常规设计法 包括借鉴法、应用标准器件法和技术(或工程)试验法三个部分 借鉴法:从已有的技术发展历史中寻找可参考的技术,从最新的国内外情报中去找新产 品、新技术、新思想、新动向,从而开阔视野,广开思路 应用标准器件法:查找和应用已有的成就、稳定的优秀的结构元件和器件、标准件,可 最快获得优秀的设计方案 技术(或工程)试验法:通过技术(或工程)试验,检验或探索某些机制、效应、性能, 或对某几种对象进行对比,或寻找未知的原因,或以相似理论 对模型(或原型)进行试验。如:汽车防碰撞设计性能试验 ② 系统设计法 技术设计必须是系统化的,因为解决一个问题要同时考虑许多部分,以及它们之间的协 调问题 ③ 功能设计法 在设计过程中,将设计对象的功能区分为基本功能和辅助功能 ④ 工效学设计法 设计中必须考虑人的心理和生理特征,适应人的生理、心理要求,从而实现安全、方便、 舒适、美观的设计目标 ⑤ 可靠性设计法 包括抗热、抗震、抗干扰,能在规定的环境(可能是恶劣的)下工作 ⑥ 最优化设计法 包含 3 层意思 一是问题的解决方案可以是多种的,而且从不同角度看问题会有不同的评价,设计者必 须综合各种因素,权衡利弊,从综合角度(或是最主要方面)选取最优方案 二是方案选定之后,可以建立数学模型,在满足各种约束条件的前提下,合理地设计其 变量值,从而求得最优化的数据和结论,并据此进行设计 三是设计应该是一个反复进行的过程。设计实施后,通过检测、试用、评价之后发现新 的问题,在反过来修改设计,最后得到比较满意的设计,才可以正式应用或投产 ⑦ 计算机辅助设计法 CAD(computer aided design) 借助计算机进行设计或仿真,可以用最快的速度获得结果 ?设计的原则 ① 科学性原则 ② 创新性原则

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③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩

需要和实用性原则 经济性原则 最优化原则 可靠性原则 安全性原则 工程心理学和生理学原则 法律、道德规范原则 通用性、标准性原则

11 ○时效性原则 12 ○可持续发展原则 ?人机关系 ① 是指人与“机器设备”及其所使用的“一切物品”之间的关系,包括使用时与所在的环 境之间的关系 ② 人机关系中所指的“机”除了人们通常所说的机器外,还包括各种各样的工具、 仪器、 仪表、 设备、设施、家具、交通车辆以及劳动保护用具等。 ③ 人机关系要实现的目标:高效(如美国学者 F· 基尔斯的砌砖作业试验)、健康、舒适、 B 安全(如儿童座椅前的护栏设计);还可考虑美观、成本、实用等目标 ④ 实现合理的人机关系设计中需注意

Ⅰ、普通人群与特殊人群(如



Ⅱ、静态的人与动态的人(如课桌、椅的设计考虑听课、拿东西、活动等方面) Ⅲ、人的生理与心理需求(视觉、听觉、味觉、触觉、嗅觉) Ⅳ、信息交互(如司机与汽车的信息交互中,往往通过驾驶员看汽车上的仪表完成的) ?设计依据的标准 ① 对产品的设计,国内外制定了相关的技术标准和规范: 国际标准、国家标准、部颁标准、行业标准和企业标准等。 ② 我国的国家标准前两个代码是:GB (“国标”二字的汉语汉语拼音首字母) ③ 要了解一些常用标准件和重要的产品标准认证标志 ISO9000 是指质量管理体系标准 ISO1400 是环境管理体系标准

3C 认证(中国强制性产品认证) 可回收标志 节能 质量安全 ?设计的一般过程 第一步:遇到问题,发现问题 这个问题能否解决?是否值得解决? 第二步:确定课题 第三步:调查、收集设计所需的信息、数据、资料 第四步:制定设计方案(多种),并进行权衡,决策优化,选定方案

中国环保

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第五步:进行具体、详细的设计 第六步:实施设计,产品研制,并在制作过程中不断进行检测、评价和改进 第七步:对成品进行检测、总结、评价,找出优缺点和提出修改意见 第八步:进一步修改设计,优化设计,若有必要,甚至要重新进行技术实验,重新调整搜索 新的信息和数据后再进行设计,直到产品(或项目)达到最优为止。 ?初步掌握设计的技术语言 ① 设计的技术语言:口头语言、文本语言、技术符号、技术图纸、图样、图表、模型、网 页和计算机演示 ② 技术语言的内容包括:设计项目名称、设计目的、解决的关键技术问题、依据的标准规 范、达到的功能和技术指标,以及零件图、装配图、装配调试工艺等。 ③ 模型分为物理模型和数学模型两种。 ④ 学会绘制草图和简单的三视图,学会识读一般的机械加工图、效果图和线路图,对设计 有很大的帮助。 3、机械制图及识读基础 ?投影和投影法 ① 投影:在阳光或灯光的照射喜爱,物体在地面或者墙面上就会出现它的影子,这就是物 体的投影。 ② 将光线叫做投影线,将影子所在的平面叫做投影面,将物体的影子叫做投影。 ?正投影的基本特性 ① 真实性 当物体上的平面(或直线),与投影面平行时,它的投影反映实形(或实长) ② 积聚性 当物体上的平面(或直线),与投影面垂直时,它的投影积聚为一直线(或一点) ③ 收缩性 当物体上的平面(或直线),与投影面倾斜时,它的投影缩小(或缩短),并产生变 形 ?机械制图的常用图线线型 图线名称 粗实线 细实线 细点画线 细虚线 图线宽度 d d/2 d/2 d/2 基本线型 一般应用 轮廓线 尺寸线,尺寸界线 轴线,对称中心 不可见轮廓线

?图线画法: ① 在同一张图纸中,同类图线的宽度应一致 ② 绘制圆的对称中心线时,应超出圆外 2~5mm,圆心应为长画的交点,细点画线首末两 端应是长画而不是点 ③ 在较小的图形上绘制细点画线有难度时,可用细实线代替 ④ 细点画线、细虚线和其他图线相交时,避免在间隔或点处相交 ⑤ 两条平行的轮廓线之间距,不得小于 0.7mm ⑥ 尺寸线必须单独画出,不能与其他图线重合或在其延长线上,一般采用箭头作为尺寸线 的终端 ?二视图 ?三视图 ?尺寸标注

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① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨

图形的尺寸数据以真实大小为依据 图形中的尺寸单位一般为毫米,不需在图形中标明。 标注圆的直径、半径的尺寸必须通过圆心 尺寸数字一般标注在尺寸线的上方,且不可被任何图线穿过 标注尺寸时尽量使用符号和缩写词。如:直径Φ ,半径 R,球直径 SΦ ,球半径 SR 尺寸标注不应闭合 标注角度的尺寸数字一律写成水平方向,并注写在尺寸线的中断处。尺寸线应画成圆弧 尺寸应标注在图形最明显的位置,同一位置的尺寸在视图中只能标明一次而不能重复 半圆或不足半圆的圆弧要标注半径

?机械制图符号说明 ① 零件图常见的符号说明 符号 φ3
0 -0.08

解释 基本尺寸稳直径 3mm,上偏差为 0,下偏差为-0.08 圆弧半径为 4mm 基本尺寸为直径 3mm,上偏差为+0.2mm,下偏差为-0.02mm,公差为 C C 0.4mm 箭头指示面轴线相对于 C 面轴线的同轴公差为 0.03mm

R4 φ 3±0.2 ◎ φ 0.03 ⊥ 0.05 HT15-33 16 45# M20 IT12 HPb59-1 Cu/Ep·Ag15 ② 表面粗糙度符号 ③ Ra 值

4-φ 4.4EQS

Ra 值数据表 ④ Ra 值与表面粗糙度获得的方法及应用举例

?识读零件图 ① 读标题栏 了解零件的名称、比例、图号,制造该零件的材料及数量 ② 分析视图,想出零件的形状 ③ 分析尺寸 ④ 了解技术要求 如表面粗糙度、材料、表面涂覆、尺寸公差与形位公差等 ⑤ 综合考虑 把该零件的形状、结构、尺寸和技术要求综合起来考虑,使头脑中对零件 有个整体轮廓 ?草图及其画法 ①三种主要绘图手段:仪器绘图、计算机绘图、徒手绘图。
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②草图:按目测比例徒手画出的图样,称为草图或徒手图 ③草图绘图要求:画线要稳,图线要清晰; 目测尺寸要准, 各部分比例匀称;绘图速度要快; 标注尺寸无误,字体工整 ③ 直线的画法(理解,不用背此处) 手腕贴着纸面,沿着图线方向移动,眼睛要注意终点方向,便于控制绘图线,并将直线 画直。 画短线时,用手腕运笔,画长线则以手臂动作带动手腕运笔 ④ 徒手画圆 当画较小的圆时: 当画较大的圆时: ⑥圆角、椭圆及圆弧连接的画法 尽量利用正方形、长方形、菱形相切的特点,其画法见图: 4、电路图的识读 ?常用元器件符号 ?电路图识读 ① 先找出各电路有哪些功能单元组成,并定性分析各功能单元的工作原理 ② 找出该电路的主要信号是什么,然后找出该信号的流向,一般的规范画法是输入信号在 左方,输出信号在右方 ③ 找出供电电路(直流电源或交流整流滤波电源)供电。从供电电源的开始端到给每一单 元电路时如何供电的 ④ 用总体框图进行整体分析。每个功能单元电路用一个功能框图来表示,并在每个框图中 用文字、公式、波形注明。然后再根据信号流向、相互关系将各单元功能框图连接起来, 即可从整体上识读 ⑤ 定量做分析或估算。 第三章 怎样进行设计:设计的准备工作 1、确定要设计的问题 ?问题的来源:人们的需求和愿望 ?明确设计要解决的技术问题 就是要弄清楚要设计的技术问题的所在, 进而判断: 问题能否解决?是否当前可以解决? 是否值得解决? ① 判断问题能否解决?就是判断要解决的技术问题有没有违反科学理论和客观规律。凡 是伪科学的或反科学的问题都不应徒劳地设计 ② 判断问题是否当前可以解决?是指判断这个问题是否超出了当前的能力与条件。如果 当前是当前科学技术水平无法解决的问题,就不宜进行设计;对超出当前物质条件和 工作条件(人力、物力、资源等)的问题,也不宜进行设计 ③ 判断问题是否值得解决 ?明确解决设计问题的能力 ① 什么是设计能力? 是指解决问题的技术能力。它既可以指一名设计者个人的能力;也可以指一群设计者能 力的综合 ② 影响设计能力的因素:社会发展水平、科学技术水平 ③ 从哪些方面评定解决设计问题的能力?

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要解决的设计问题的实际情况、设计者本人(或团队)的设计知识、技能与经验 ④ 评定设计能力的意义:可以对设计作出一个预测和判断:是否有能力完成这个设计?是 否需要增加设计力量 ⑤ 对于公开竞标的设计问题,设计者还需要做出设计标书,详细说明自己的资历、能力和 经验,充分表明自己有能力胜任这个设计 ?明确解决设计问题的条件 ① 设计者的设计知识和技能 ② 时间条件 ③ 经费条件 ④ 设备条件 ⑤ 其他条件,如需要特殊材料等 ?明确设计的标准 ① 什么叫设计标准 又称为设计规范,是指设计中依据的某一公认的法规和示范。 ② 设计标准的分类 有总的标准,如国家标准、国际标准、企业标准 有各部分或各方面的标准,如产品或部件的功能、 ③ ?明确设计的限制 2、技术实验 3、制定设计方案

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