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課堂導學
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第一單元
結構及其設計
第1節 常見結構的認識…
第2節 組合結構的受力分析 6
第3節 常見復雜組合結構的受力分析過程· 11
第4節 穩固結構的探析· 14
第5節 結構功能的實現 19
第6節 簡單結構的設計（一） 23
第7節 簡單結構的設計（二） 26
第二單元
流程及其設計
第1節 流程的探析· 32
第2節 流程的設計 36
第3節 流程的優化“ 41
第4節 簡單裝配流程 45
第5節 復雜裝配流程 49
第三單元
系統及其設計
第1節 系統及其特性· 51
第2節 系統分析與設計 57
第3節 系統設計的優化與實現… 64
第四單元
控制及其設計
第1節 控制的方式與應用 71
第2節 開環控制系統的工作過程 75
第3節 閉環控制系統的工作過程 80
第4節 控制系統的工作過程綜合分析 87
第5節 控制系統的設計與實施 92
同步導練]另成冊）
第一單元
結構及其設計
第1節 常見結構的認識 97
第2節 組合結構的受力分析 ·101
第3節 常見復雜組合結構的受力分析過程 106
第4節 穩固結構的探析 109
第5節 結構功能的實現 114
第6節 簡單結構的設計（一） 120
第7節 簡單結構的設計（二） 125
第二單元
流程及其設計
第1節 流程的探析 130
第2節 流程的設計 134
第3節 流程的優化· 139
第4節 簡單裝配流程 ·144
第5節 復雜裝配流程 …147
第三單元
系統及其設計
第1節 系統及其特性· 150
第2節 系統分析與設計 156
第3節 系統設計的優化與實現… 164
第四單元
控制及其設計
第1節 控制的方式與應用· 170
第2節 開環控制系統的工作過程 174
第3節 閉環控制系統的工作過程 179
第4節 控制系統的工作過程綜合分析· 185
第5節 控制系統的設計與實施 192
第一單元檢測卷 結構及其設計· 197
第二單元檢測卷 流程及其設計 201
第三單元檢測卷 系統及其設計： ·205
第四單元檢測卷 控制及其設計 209
必修二綜合檢測卷 213
參考答案與解析 217
結構及其設計
第1節 常見結構的認識
思維導圖
2 結構的受力
）的學和結構是指 的架構形態，它可以抵(2)構件的概念：一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這些組成部分通常被稱為
(3)結構受力情況的分析：
① 首先要清楚組成結構的構件受到哪些力的作用。
② 其次要清楚在這些力的作用下,構件能否安全、可靠地工作,也就是對構件進行 的分析。
(4)根據構件的受力和變形的形式，可以將構件的受力與變形分為這五種基本形式。
| 构件受力与变形图示 | 受力和变形形式 | 受力特点 | 具体案例 |
| F | 受拉 | ①在井中打水时用绳子绑着桶， | |
| 构件两端承受沿轴线方向 | 绳子受拉 | ||
| 的 | ②荡秋千时，吊索受拉 ③斜拉桥的拉索受拉 |
續表
| 构件受力与变形图示 | 受力和变形形式 | 受力特点 | 具体案例 |
| F | 受压 | 构件两端承受沿轴线方向 的 | ①造房子打地基时，地桩受压 ②桥梁的桥墩受压 ③工作中的千斤顶受压 |
| F 「F | 受剪切 | 构件承受两个作用线相距 很近、大小相等、方向 的力 | ①用剪刀剪铁皮时，铁皮受剪切 ②理发师剪头发时，头发受剪切 |
| 受弯曲 | 在通过构件轴线的平面 内，承受垂直于构件轴线 的外力或外力偶的作用 | ①人做引体向上时，单杠受弯曲 ②人在钓到鱼向上提鱼竿时，鱼 竿受弯曲 | |
| F F | 受扭转 | 构件两端受到两个在垂直 于轴线平面内的力偶作 用，两力偶大小相等， 相反 | ①拿钥匙旋转开门时，钥匙受扭转 ②汽车方向盘的转向轴受扭转 用管钳拧水管时，水管受扭转 |
3 結構的類型
(1)結構的分類多種多樣，從形態方面考慮，通 實體結構框架結構殼體結構等基本類型。① 實體結構：通常是指結構體本身是 導圖招 如實心墻、大壩等② 框架結構：通常是指結構體③ 田維 的結構，其 學古法 如摩托車頭依 當門
(2）在生產和生活P，多物體的結構或兩種上的基結構類型組合而成的。
典型例頂
例1
重點總結
不同領域的結構
| 自然界 | 蜂巢、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等都有其特定的结构 |
| 技术领域 | 建筑、机械等都有特定的结构(如“天宫”空间站） |
| 社会领域 | 人口结构、家庭结构、组织结构、城乡结构、区域结构等(如经济结构、供给结构、税制结构） |
例2 請分析下列案例，完成任務 ( 1 ) { ~ } ( 5 ) ○(1)圖a所示的秋千架中，掛在橫梁上的鐵鏈主要的受力形式為(2)圖b所示的木板已被G形夾壓緊，此時G形夾壓頭主要的受力形式為(3)圖c所示為運動員在進行跳水項目比賽，此時跳板主要的受力形式為(4)圖d所示為起重機吊鉤的受力示意圖，其中銷釘主要的受力形式為(5)圖e所示為駕駛員在控制汽車轉彎，此時汽車方向盤的轉向軸主要的受力形式為例③ 請寫出下列常用工具、設備中構件的主要受力與變形形式，鉆頭主要受 和受例4 請寫出下列常見結構模型中構件的主要受力與變形形式。
圖e
(1)
(2)
① 桌腳主要受 ① 桿1主要受② 桌板主要受 ② 桿2主要受③ 重物B主要受
(3)深水井里打水
(4)
① 輪軸主要受 和受
② 繩子主要受
③ 把手主要受
(5)
例5下圖為雞蛋受力試驗圖，壓力測試儀顯示三個雞蛋能承受很大的壓力。從結構角度分析，下列案例中與此試驗原理相同的是 （ ）
A.比薩斜塔例 下圖所示為杭州亞運會主場館的"大蓮花”，它被設計成蓮花花瓣造型，除了有實心柱和墻面外,還有曲面的玻璃幕墻和鋼架結構環梁來承重，其上覆蓋以“鋁鎂錳板"為材料的"花瓣”，采光效果和隔塵效果都非常好。“大蓮花"內部的實心柱和墻面屬于 結構;鋼架結構環梁屬于 結構；以“鋁鎂錳板"為材料的"花瓣”屬于 結構，此類結構用層狀結構來受力。下列選項中正確的是 （）
A.殼體 框架 實體 B.殼體 框架 組合 C.實體 框架 殼體 D.實體 殼體 框架
重點總結
常見結構類型的受力特點
實體結構：外力分布在整個結構體中。 架框架結構：既能承受豎直方向的荷載，也能承受水平方向的荷載殼體結構：外力作用在結構體的表面。 師
A.上部彎曲的度比下部大在 中蛋粗鋼筋下部布細鋼筋 B.上、下都受彎曲，應在上部和下部布置相同的钅 筋 C.上部受壓，下 立在 部布置細鋼筋，下部布置粗鋼筋 D.上部受拉，下部受壓；應在上部布置粗，下部布置細鋼筋
第2節 組合結構的受力分析
典型例題
例 如圖所示的千斤頂,在將頂起的重物緩慢降下的過程中，支撐桿的主要受力形式是（ ）
A.受拉 B.受彎曲 C.受壓 D.受剪切 例2 下圖所示為一款壁燈，當桿1與桿2成 9 0 ^ { \circ } 時，桿1與桿2的主要受力形式是 (
A.桿1受彎曲桿2受彎曲、受扭轉B.桿1受壓，桿2受壓、受拉C.桿1受壓，桿2受壓、受扭轉D.桿1受彎曲,桿2受彎曲、受拉例③正確的是
A.手柄受彎曲，連樣受變裁 C.立桿受壓，連桿受彎 電 受剪切 D.立桿受彎曲，連桿受拉，裁刀受剪切 B.手柄受彎曲，連桿受拉，裁刀受彎曲例4 下圖為縫紉機踏板機構示意圖,通過踩踏踏板1,經過連桿機構最終使得機頭縫紉針上下連續運動。按圖示箭頭方向踩踏啟動時：
(1)踏板1主要的受力形式是受 ,連桿2主要的受力形式是受 O(2)中軸4主要的受力形式是受 和受 ，曲柄3主要的受力形式是受 和受
例5［2022浙江學考]下圖是一種復式杠桿起重器示意圖,在力 F 作用下,手柄通過連桿帶動擺桿將吸盤上的重物輕松平穩提起。圖示位置擺桿和手柄均處于水平位置,連桿與手柄垂直，下列受力分析正確的是 （）
A.手柄受彎曲 B.連桿受壓 C.擺桿受拉 D.吸盤受扭轉
例 下圖所示為一種壓緊機構，在力 F 的作用下，驅動桿通過連桿擺桿、滾子將工件壓緊。壓（）
例7 下圖所示為一種鎖 水平 轉動手柄將工作臺上的工件夾緊時，各構件的主要受力（
A.桿1受拉、桿2受彎曲 B.桿1受壓、桿3受壓受彎曲 C.桿2受彎曲、桿3受拉受彎曲 D.桿2受壓、工件受壓
例 ±b { \ 6 } 下圖是一種壓緊裝置示意圖。在力 F 作用下，加力桿通過連桿帶動壓桿將物體壓緊。支撐桿1、支撐桿2、銷軸的主要受力形式是 （）
A.支撐桿1受壓、支撐桿2受壓、銷軸受彎曲 B.支撐桿1受壓、支撐桿2受拉、銷軸受彎曲 C.支撐桿1受壓、支撐桿2受壓、銷軸受剪切 D.支撐桿1受拉、支撐桿2受壓、銷軸受剪切
例9（）
重點總結
常見桿件的受萬與歸
| 受力类型 | 杆件受力分析与图示 | 注意事项 | |||
| 只受压或只受拉 | 两端铰 连接 的杆件 | 物体 连 销轴 | 连杆 | 在力F的作用下，连杆两端 受到力的作用，有变长的趋 势，连杆受拉 | 定只受拉 或只受压， 有可能会受 弯曲 |
| 受重力作 用的杆件 | 悬臂 吊杆 路灯立柱 | 立柱 | 立柱受整体重力荷载，有变 短的趋势，立柱受压 仅考虑自重的情况下，吊杆 | ||
| 吊杆 V | 受路灯重力的荷载，有变长 的趋势，吊杆受拉 | ||||
| 受力类型 | 机构图示 | 杆件受力分析与图示 | 注意事项 | ||||
| 物体 支撑杆1 支撑杆2 压杆 连杆加力杆 | 销轴 机座 压杆 加力杆 | 在力F的作用下，加力杆三 点受力，有弯曲形变的趋 | |||||
| 势，加力杆受弯曲 压杆三点受力，有弯曲形变 | |||||||
| 三力 直杆 | 重物 横杆 | 横杆 | 的趋势，压杆受弯曲 在重物重力的作用下，横杆 三点受力，有弯曲形变的趋 势，横杆受弯曲 | ①曲杆受外 力作用变 直，也属 于受弯曲 ②三力杆一 | |||
| 三力 弯杆 | 手柄 F | 手柄 | 在力F的作用下,手柄三点 受力，有弯曲形变的趋势， 手柄 | 般受弯曲， 但受弯曲 的未必是 | |||
| L 形 | 二力杆 | 机械臂 形杆底座 连杆 手柄 | 乍用下， 自身形在力 | ||||
| 杆 三力杆 | 立柱 纳 | 柄根据 思维导图搭框架 手柄 知识梳理强记忆 | 三力杆 有弯曲 ，受弯曲 重点总结学方法 | ||||
| 杆件 | 轴承座 与电机刚 转臂 连接的 | 滑轨2 ②铰连接：连接处可以相对转动，但不能相对移动 | 一端与电机刚连接， 一端与连杆铰连接，在电 | ||||
| 滑轨1滑 拨杆挡轴 穿孔带 移动 | 机的带动下，带动连杆在滑轨 中做往复运动，转臂受弯曲 ①刚连接：连接处既不能相对转动也不能相对 | ||||||
第3節 常見復雜組合結構的受力分析過程
盤點歸納
復雜組合結構的受力分析方法
動態結構(一)一對稱結構
對比法分析過程（變化趨勢）
下圖所示為一款機械手。在力 F 作用下，拉桿通過連桿帶動夾持手繞著銷軸轉動，將工件夾緊。連桿和夾持手的主要受力形式是 （）
在對稱結構中，主要考慮受力構件的變形趨勢（變長、變短、構件運動方向等），直接受力 F 作用的拉桿（推桿、頂桿)只能受壓或受拉。
力 愛現，右移，連桿有變短的趨
A.連桿受拉、夾持手受彎曲城
2 分 析夾持手，夾緊過程中，右端受到 連 施加的 同 夾持手夾緊左 端受到工件 向外的力，中間受到銷軟施加的向內的力，三點受持手蒙彎曲
1比得出答案為C。
分析2動態結構（
下圖所示為一種壓緊機構，在F的作用干驅動桿通過連桿1、擺桿、連桿2帶動 下運動，將工件壓緊。壓緊時，連桿1和連桿2與擺桿垂直，且連桿2與壓桿在同一直線上，此時連桿1、擺桿、連桿2、壓桿的主要受力形式是 （ 1
A.連桿1受拉、擺桿受扭轉、連 桿2受壓、壓桿受壓和受彎曲
B.連桿1受壓、擺桿受彎曲、連 桿2受壓、壓桿受壓和受彎曲
C.連桿1受壓、擺桿受扭轉、連 桿2受拉、壓桿受壓
D.連桿1受壓、擺桿受彎曲、連桿2受壓、壓桿受壓
反推法分析過程
① 利用反推法分析，當工件被壓緊時，壓桿與連桿2兩端同時受到相向的力，被壓緊時，連桿2與壓桿在同一直線上，故壓桿、連桿2只受壓。
② 其他分析：擺桿為三力桿，有三處與其他構件鉸連接，左端受向上的力，右端在力 F 的間接作用下，受向上的力，中間受向下的力，故受彎曲。
③ 在力 F 的作用下，驅動桿順時針轉動，連桿1向上運動，有變短的趨勢，故受壓。
④ 由此得出答案為D。
注：如果擺桿與連桿1改為剛連接（焊接），那么連桿1的受力形式主要是受彎曲。
如圖所示的機構，在力 F 的作用下，通過擺桿、連桿1和連桿2帶動拉桿運動，克服阻力 P 。下列分析中不正確的是 （ ）
A.連桿1受壓
B.連桿2受拉
C.拉桿受拉、受彎曲
D.機座立桿受壓、受彎曲① 以二力桿為突破口，圖中連桿1和連桿2屬于二力桿，可分析出連桿2受拉，同時，連桿2對拉桿的力沿連桿2方向，該力可分解成沿拉桿和垂直拉桿方向的兩個力，所以拉桿受拉、受彎曲
② 利用去除法分析，去除連桿1，擺桿將向右轉動，裝置無法平衡，所以連桿1的作用是拉住擺桿，連桿1受拉
③ 機座立桿受垂直機座立桿方向的分力（如連桿1等），所以受彎曲。另外還是可以用去撐著機座立桿，機座立桿受壓
武輪
A.支架受彎曲、銷軸受剪切 B.支架受彎曲、銷軸受彎曲 C.支架受拉、銷軸受彎曲 D.支架受拉、銷軸受扭轉
例2［2024浙江選考]如圖所示的連桿機構，在力 F _ { { d } } 和 \smash { { F _ { { r } } } } 的作用下處于平衡狀態，此時推桿1、推桿2水平，擺桿處于垂直位置。下列對各個構件主要受力形式分析中正確的是 （）
A.推桿1受壓 B.擺桿受壓、受彎曲 C.推桿2受壓、受扭轉 D.連桿2受扭轉
