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1、蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和三、簡單結構的設計三、簡單結構的設計蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和第一單元第一單元 結構與設計結構與設計蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和一、復習設計的一般過程一、復習設計的一般過程1.1.設計框圖：設計框圖：設設 計計設計的過程設計的過程設計的交流設計的交流設計的評價設計的評價2.2.設計流程圖：設計流程圖：發(fā)現(xiàn)與明確發(fā)現(xiàn)與明確 問題問題 制定設計制定設計 方案方案 模型或模型或 原型制造原型制造 優(yōu)化和改進優(yōu)化和改進蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和3.設計的一般過程設計的一般過程: （1） 發(fā)現(xiàn)和明確問題發(fā)現(xiàn)和明確問題 （2） 制定設計方案制定設計方案 （3） 制作
2、模型或原型制作模型或原型 （4） 測試、評估及優(yōu)化測試、評估及優(yōu)化 （5） 產(chǎn)品的使用和維護產(chǎn)品的使用和維護蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和二、結構設計的一般方法和過程二、結構設計的一般方法和過程: 結構設計是屬于設計中的一種類型，它必須遵結構設計是屬于設計中的一種類型，它必須遵循一般的設計方法和過程循一般的設計方法和過程 同時結構設計還必須考慮它自身的特點，即結同時結構設計還必須考慮它自身的特點，即結構的受力情況，其穩(wěn)定性、強度、連接方式和材構的受力情況，其穩(wěn)定性、強度、連接方式和材料的選用等，并能對結構設計進行基本的描述料的選用等，并能對結構設計進行基本的描述（圖紙等），還要從實用和美觀的角
3、度考慮造型（圖紙等），還要從實用和美觀的角度考慮造型設計。設計。蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和 防燙鍋蓋扳手的發(fā)明防燙鍋蓋扳手的發(fā)明 （ 本設計是一位中學生的實際發(fā)明個案，曾本設計是一位中學生的實際發(fā)明個案，曾獲國家專利和全國第十三屆發(fā)明展覽會銅獎。）獲國家專利和全國第十三屆發(fā)明展覽會銅獎。） 一次，喝完礦泉水之后，發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶上的方一次，喝完礦泉水之后，發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶上的方便夾設計得很巧妙，我靈機一動：動手設計制作便夾設計得很巧妙，我靈機一動：動手設計制作防燙鍋蓋扳手防燙鍋蓋扳手 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和防燙鍋蓋扳手制作與應用：防燙鍋蓋扳手制作與應用：防燙鍋蓋扳手結構圖防燙鍋蓋扳手結構圖
4、1.1.制作：制作：2.2.應用：應用：用扳手卡住鍋蓋鈕用扳手卡住鍋蓋鈕用扳手掀起鍋蓋用扳手掀起鍋蓋蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和 （一）結構設計的重要性（一）結構設計的重要性 結構設計對于我們的日常生活、對于各種各樣的生產(chǎn)活動都非常重要。日常生活中，沒有豐富的結構設計，產(chǎn)品將會造型單一、功能單調(diào),那些大型建筑物、交通運輸工具等更是無法產(chǎn)生；生產(chǎn)活動中，產(chǎn)品制造技術、結構安全性及耐久性評估、維修加固技術等，都離不開結構的設計和研究 。杭州灣大橋的觀光臺設計方案杭州灣大橋的觀光臺設計方案蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和如果讓你去設計一輛童車，你會怎么設計？如果讓你去設計一輛童車，你會怎么設計？蘭溪
5、三中蘭溪三中 曾永和曾永和兒童自行車的結構設計 首先應以代步、鍛煉兒童的手腳協(xié)調(diào)能力為設計目標;其次要滿足童車結構設計的國家標準和規(guī)范要求，如自行車的鏈輪、鏈條車把、車閘有一定的要求，否則設計應視為不合格。 （二）結構設計的目標及要求（二）結構設計的目標及要求結構設計目標：結構設計目標： 應以功能的實現(xiàn)應以功能的實現(xiàn)為基本目標，應為基本目標，應滿足設計規(guī)范，滿足設計規(guī)范，滿足使用者的基滿足使用者的基本需要。本需要。蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和結構設計的基本要求：結構設計的基本要求：1、熟悉結構設計的主要因素。、熟悉結構設計的主要因素。2、繪出簡單的設計圖紙，并制作實物模型或原型。、繪出簡單的
6、設計圖紙，并制作實物模型或原型。3、體驗結構設計因素所在。、體驗結構設計因素所在。 結構設計的發(fā)展要求：結構設計的發(fā)展要求：樹立良好的科學設計觀。樹立良好的科學設計觀。結構設計的重要概念：結構設計的重要概念：安全性、適應性、耐久性、安全性、適應性、耐久性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和美觀性等穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和美觀性等蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和 商業(yè)設計的規(guī)范商業(yè)設計的規(guī)范 標準化的作用標準化的作用標準化為科學管理奠定了基礎，促進經(jīng)濟全面發(fā)展，提高經(jīng)濟標準化為科學管理奠定了基礎，促進經(jīng)濟全面發(fā)展，提高經(jīng)濟效益；效益；標準化是科研、生產(chǎn)、使用三者之間的橋梁；標準化是科研、生產(chǎn)、使用三者之間的橋梁；標準化為組
7、織現(xiàn)代化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，促進對資源的合理利用，標準化為組織現(xiàn)代化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，促進對資源的合理利用，保持生態(tài)平衡，維護人類社會當前和長遠的利益；合理發(fā)展產(chǎn)品保持生態(tài)平衡，維護人類社會當前和長遠的利益；合理發(fā)展產(chǎn)品品種，提高企業(yè)應變能力，以更好地滿足社會需求；保證產(chǎn)品質(zhì)品種，提高企業(yè)應變能力，以更好地滿足社會需求；保證產(chǎn)品質(zhì)量，維護消費者利益；在社會生產(chǎn)組成部分之間進行協(xié)調(diào)，確立量，維護消費者利益；在社會生產(chǎn)組成部分之間進行協(xié)調(diào)，確立共同遵循的準則，建立穩(wěn)定地秩序，消除貿(mào)易障礙共同遵循的準則，建立穩(wěn)定地秩序，消除貿(mào)易障礙, ,促進國際技術促進國際技術交流和貿(mào)易發(fā)展，提高產(chǎn)品在國際市場上的競爭能
8、力方面有重大交流和貿(mào)易發(fā)展，提高產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力方面有重大地作用。地作用。蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和（三）結構設計應考慮的主要因素（三）結構設計應考慮的主要因素 一個成功的結構，是功能、外一個成功的結構，是功能、外觀、環(huán)境、人文的統(tǒng)一體；觀、環(huán)境、人文的統(tǒng)一體；工程結構的安全（強度、穩(wěn)工程結構的安全（強度、穩(wěn)定性、剛度）觀念及先進的定性、剛度）觀念及先進的工藝方法；工藝方法； 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和結構設計應考慮的主要因素結構設計應考慮的主要因素結構設計結構設計功能功能成本成本強度強度穩(wěn)定性穩(wěn)定性美觀美觀.安全安全壽命壽命人的個性化需要人的個性化需要蘭溪三中蘭溪三中 曾永
9、和曾永和世界首座弧形鋼塔斜拉橋南京建成通車世界首座弧形鋼塔斜拉橋南京建成通車 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和07年5月13日，法國馬拉松賽參賽者在世界最高斜拉橋上飛奔。該橋橫跨法國南部城鎮(zhèn)密佑附該橋橫跨法國南部城鎮(zhèn)密佑附近的塔恩河上的山谷近的塔恩河上的山谷,高高343米，米，甚至高過了埃菲爾鐵塔而且僅甚至高過了埃菲爾鐵塔而且僅僅比帝國大廈低僅比帝國大廈低38米，堪稱世米，堪稱世界最壯觀的公路橋。界最壯觀的公路橋。密佑高架密佑高架橋橋長長2460米，整個結構耗費米，整個結構耗費鋼材鋼材36000噸，占大橋重量的噸，占大橋重量的四分之一，其他部分是用混凝四分之一，其他部分是用混凝土建造的。土建造的
10、。 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和美國舊金山金門大橋最著名的懸索橋美國舊金山金門大橋最著名的懸索橋蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和英國倫敦塔橋英國倫敦塔橋(Tower Bridge)(Tower Bridge)蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和布達佩斯大橋布達佩斯大橋蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和上海楊浦大橋上海楊浦大橋蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和世界最大斜拉橋蘇通長江公路大橋世界最大斜拉橋蘇通長江公路大橋蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和杭州灣跨海大橋杭州灣跨海大橋杭州灣跨海大橋北起嘉興市海鹽鄭家埭，跨杭州灣跨海大橋北起嘉興市海鹽鄭家埭，跨越寬闊的杭州灣海域后止于寧波市慈溪水路灣，越寬闊的杭州灣海域
11、后止于寧波市慈溪水路灣，全長全長3636公里，是目前世界上已建或在建的最長的公里，是目前世界上已建或在建的最長的跨海大橋?？绾４髽?。 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和大連大連星海廣場馬欄河橋星海廣場馬欄河橋蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和橋功能問題分析：橋功能問題分析：蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和杭州錢江大橋結構杭州錢江大橋結構橋功能問題分析：橋功能問題分析：蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和橋功能問題分析：橋功能問題分析：蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和橋功能問題分析：橋功能問題分析：蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和常州鬧市區(qū)的大型集貿(mào)市場發(fā)生火災常州鬧市區(qū)的大型集貿(mào)市場發(fā)生火災 中新網(wǎng)常州6月21日
12、電：2004年6月19日，晚上八點左右，位于常州鬧市區(qū)的大型集貿(mào)市場路橋小商品批發(fā)市場發(fā)生火災，消防指揮中心緊急調(diào)度三個消防中隊十五輛消防車前往撲救。火勢及時得到控制，并于八時三十分左右，火災被徹底消滅。沒有人員傷亡。常州消防支隊薛亞平副支隊長、盧永平副參謀長等領導親臨現(xiàn)場指揮滅火?；馂脑蛏性谡{(diào)查之中。 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和海地一座百年老市場發(fā)生火災 08年5月30日，在海地首都太子港，一名婦女站在發(fā)生火災的旅游市場附近。這座被大火燒毀的旅游市場建于1889年。新華社/法新蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和杭州：杭州：“開門炮開門炮”引發(fā)市場大火引發(fā)市場大火 人民網(wǎng)訊2009年2月3日
13、上午九點左右，杭州花都五金裝飾城突發(fā)重大火災，過火面積逾千平方米，造成上百家商戶財產(chǎn)嚴重損失，市消防部門出動40余輛消防車及200余名消防官兵，歷時3個多小時才將大火完全撲滅，暫未發(fā)現(xiàn)人員傷亡情況。據(jù)市場內(nèi)的目擊者稱，大火是由一商戶在市場內(nèi)空地上燃放“開門炮”引燃堆放一旁的泡沫板而導致的。具體情況有待消防部進一步查實。蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和產(chǎn)品安全問題產(chǎn)品安全問題蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和產(chǎn)品的成本問題產(chǎn)品的成本問題蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和產(chǎn)品設計美觀問題產(chǎn)品設計美觀問題蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和工藝品設計工藝品設計蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和戶外廣告牌結構戶外廣告牌結
14、構設計的抗風問題設計的抗風問題蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和結構設計需要考慮的因素有很多，除了結構設計需要考慮的因素有很多，除了前述因素外，你認為結構設計還需要考慮哪前述因素外，你認為結構設計還需要考慮哪些因素？請結合實例加以說明。些因素？請結合實例加以說明。增加結構的強度增加結構的強度減少受力面積減少受力面積改變結構的形狀改變結構的形狀加固支撐架、連接點加固支撐架、連接點采用通風孔采用通風孔采用立體環(huán)繞、流線設計采用立體環(huán)繞、流線設計蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和小結：結構設計應考慮的主要因素有： 穩(wěn)定性；穩(wěn)定性； 強度；強度； 成本；成本； 使用壽命；使用壽命； 美觀；美觀； 安全因素；安
15、全因素； 功能；功能； 經(jīng)濟因素等經(jīng)濟因素等 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和結構設計結構設計 設計制作橋梁模型設計制作橋梁模型1、設計：橋梁結構、設計：橋梁結構 ( 提供表格和圖紙)2、組織：、組織： 4人一組人一組3、提供：材料、提供：材料 根據(jù)設計方案提供雙一根據(jù)設計方案提供雙一 次性方便筷和線次性方便筷和線 工具工具 工藝刀工藝刀 膠水膠水5、制作橋梁模型、制作橋梁模型 蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和材料清單：材料清單：一次性筷子若干根，硬紙板，鉤碼一盒活動任務：搭廊橋活動任務：搭廊橋1、依據(jù)示意圖用筷子搭建一座廊橋2、在搭好的橋上放一張硬紙板，然后在紙板上放鉤碼；觀察比較廊橋載重量與橋
16、的穩(wěn)定性有什么關系。討論與交流：觀察比較廊橋載重量與橋的穩(wěn)定性有什么關系。討論與交流：觀察比較廊橋載重量與橋的穩(wěn)定性有什么關系。理解“在一定范圍內(nèi)，拱形廊橋載重越多越穩(wěn)定的科學內(nèi)涵”。蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和 泰順廊橋的結構原理：泰順廊橋的結構原理：廊橋結構的基本組合單元是六根桿件，縱向四根、橫向兩根，平面呈廊橋結構的基本組合單元是六根桿件，縱向四根、橫向兩根，平面呈“井井”字形。利用受壓產(chǎn)生的摩擦力，構件之間越壓越緊。這種結構，不用字形。利用受壓產(chǎn)生的摩擦力，構件之間越壓越緊。這種結構，不用釘鉚，只需用相同規(guī)格的桿件，別壓穿插，搭接而成。從力學上分析，上端釘鉚，只需用相同規(guī)格的桿件，別
17、壓穿插，搭接而成。從力學上分析，上端的縱梁壓在橫梁上，橫梁又壓在相對一根縱梁上，上下兩根縱梁夾住一根橫的縱梁壓在橫梁上，橫梁又壓在相對一根縱梁上，上下兩根縱梁夾住一根橫梁，摩擦力使得橫梁不能滑動，結構簡單而奇妙，這種結構，整體為拱形結梁，摩擦力使得橫梁不能滑動，結構簡單而奇妙，這種結構，整體為拱形結構，因此沿拱心線整體受壓，不會產(chǎn)生彎矩，就每一根桿件來說，又是最簡構，因此沿拱心線整體受壓，不會產(chǎn)生彎矩，就每一根桿件來說，又是最簡單的簡支梁，承受兩種集中荷載。橋的構件統(tǒng)一，無特殊，異形的構件，伐單的簡支梁，承受兩種集中荷載。橋的構件統(tǒng)一，無特殊，異形的構件，伐下的樹木只需經(jīng)少量人工即可制成合格構
18、件，而且，裝卸方便，拆橋時可以下的樹木只需經(jīng)少量人工即可制成合格構件，而且，裝卸方便，拆橋時可以做到不損構件，且可重復利用。小桿件便于運輸，用小構件形成大跨度，經(jīng)做到不損構件，且可重復利用。小桿件便于運輸，用小構件形成大跨度，經(jīng)濟合理。濟合理?！昂鐦蚪Y構虹橋結構”有很好的受壓性能，只要兩端固定，橋就能很好地承有很好的受壓性能，只要兩端固定，橋就能很好地承受向下的荷載，由于結構的特殊，橋受到向上的反彈力，就很容易失穩(wěn)遭受受向下的荷載，由于結構的特殊，橋受到向上的反彈力，就很容易失穩(wěn)遭受破壞。為此，泰順的虹橋都采用了廊橋這種形式，橋上建廊屋非但不是負擔，破壞。為此，泰順的虹橋都采用了廊橋這種形式，
19、橋上建廊屋非但不是負擔，反而增加了穩(wěn)定性。每當山洪爆發(fā)時，當?shù)鼐用駥⒓抑凶钪氐奈矬w或大石頭反而增加了穩(wěn)定性。每當山洪爆發(fā)時，當?shù)鼐用駥⒓抑凶钪氐奈矬w或大石頭搬到橋上來增加橋的穩(wěn)定性。搬到橋上來增加橋的穩(wěn)定性。木拱橋以較短的木材，通過縱橫相貫，猶如彩虹飛架寬闊水面，其巧妙木拱橋以較短的木材，通過縱橫相貫，猶如彩虹飛架寬闊水面，其巧妙的結構，令人驚嘆！的結構，令人驚嘆！蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和泰順廊橋的結構原理示意圖泰順廊橋的結構原理示意圖蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和泰順廊橋欣賞泰順廊橋欣賞蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和泰順廊橋欣賞泰順廊橋欣賞蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和泰順廊橋欣賞泰順廊橋欣賞蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和泰順廊橋欣賞泰順廊橋欣賞蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和泰順廊橋欣賞泰順廊橋欣賞蘭溪三中蘭溪三中 曾永和曾永和
技術與設計2第一單元第三部分第一節(jié)結構設計的主要因素課件三 簡單結構的設計
