通用技术学案
通用技术《技术与设计2》 三、简单结构的设计
学习目标
1．熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素。
2．能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
结构设计对于我们的日常生活、对于各种各样的生产活动都非常重要。日常生活中，没有丰富的结构设计，产品将会造型单一、功能单调，那些大型建筑物、交通运输工具等更是无法产生；生产活动中，产品制造技术、结构安全性及耐久性评估、维修加固技术等，都离不开结构的设计和研究。
1、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。例如，装修居室是为了使居住者更舒适，但如果为了美观而损坏承重柱或墙，那么居室在变得豪华气派的同时，很可能留下安全隐患问题；汽车上的安全气囊，假如达不到要求，遇到紧急情况时就会导致事故的发生；汽车的外形设计，如果为了美观而影响行驶速度和安全，也是不可能被采用的。因此，在进行结构设计时，必须明确设计的目标和要求，必须抓住主要因素而展开工作。
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。例如，儿童自行车的结构设计，首先应以代步、锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标，同时要满足童车结构设计的国家标准和规范要求，如自行车的链轮和链条不能裸露在外，要完全包在链条盒内；车把车闸的内侧距离不得超过6cm，外侧距离不得超过8 cm等，否则设计应视为不合格。再如，儿童玩具体内的金属丝，如果是用于支持或加固框架，在设计时应尽可能考虑用塑料
甚至硬质纸板代替；对内装驱动机构的玩具，在结构设计及其选择材料时应考虑其壳体的韧性、牢固性等。
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商业建筑设计规范
商店营业厅的出入门、安全门净宽度不应小于1.40m，不应设置门槛。 营业部分的公用楼梯、坡道应符合下列规定：
（1）室内楼梯的每梯段净宽不应小于1.40m，踏步高度不应大于0.16m，踏步宽度不应小于0.28m；
（2）室外台阶的踏步高度不应大于0.15m，踏步宽度不应小于0.30m； （3）供轮椅使用坡道的坡度不应大于1∶12，两侧应设高度为0.65m的扶手，当其水平投影长度超过15m时，宜设休息室。
马上行动
列出你所知道或听说过的关于结构设计类的国家标准或规范。 生活中： 。 工农业生产中： 。 结构设计应考虑的主要因素
结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，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。
案例分析
户外广告牌结构设计中的抗风问题 某市一小区的户外铁皮广告牌被大风刮倒，砸坏了宋先生新买的汽车。经多方交涉，广告牌的主人答应赔偿宋先生的损失。 春、秋季的雷雨大风天气风力非常强，有时会达到9级、10级，还会突然加大，这样的大风具有强大的破坏力，而且由于城市高楼林立产生的“狭管效应”，使楼间的空地或街道的风力要比其它地方大得多，时常会有十一二级的狂风。 人们要问的是，户外广告牌的设计安装该不该有抗风标准？标准是什么？广告公司人士表示，户外广告牌的抗风标准目前还没有一个强制性的规定，在给客户设计安装户外广告牌时有我们自己的规定，要求抗风标准必须在8级以上。有关人士表示，希望户外广告牌能有抗风标准，并且至少能抗8级大风才行。 马上行动 在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能，以减小正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的抗风问题，提出两种以上可行的方案。 设计方案 内 容 实现的方式、方法、途径 方案1 方案2 方案3
结构设计需要考虑的因素有很多，除了前述因素以外，你认为结构设计还需要考虑哪些因素？请结合实例加以说明。
2、简单结构的设计案例
现以简易相片架为例说明简单结构的设计过程与方法。
案例分析
简易相片架的设计 设计项目：
设计一个简易相片架。 设计要求：
1、能方便地取放相片。
2、具有一定的稳定性和强度。相框不易变形，支架不易松动；相框与支架连接牢固。
3、具有一定的装饰性。
4、相框的长度、宽度、厚度的尺寸要求为175mm×125mm×10mm。 设计分析：
相片架的结构设计可分为两部分，即相框和支架。 1、相框的结构设计。
在取放相片时，相框的构件需要承受一定的外力，所以在相框结构设计中，需要考虑：
（1）相框的几何形状的选择，使相框不变形的措施。 （2）相框构件之间的连接。 （3）相框构件的截面形状。 2、支架的结构设计。
支架的作用在于能支撑起相框并不易翻倒，故在支架结构设计中，需要考虑： （1）支架的支撑形式的选择，使支架不易翻倒的措施。 （2）支架构件的截面形状以及连接。 3、相框与支架之间的连接。
根据不同设计方案，相框与支架间可以是铰连接或固定连接。在批量制造中，还可采用不需要连接的塑料整体成型的结构。
设计准备：
1、合适的制作材料和连接材料，制作材料如木条、竹片、细竹竿、三合板、刨花板、硬纸板、玻璃等，连接材料如小螺钉、小铁钉、小塑料片、玻璃胶等。
2、必备的工具，如卷尺、剪刀、刀、锉、锤等。 设计方案： 方案A
1、相框的几何形状采用长方形。若使用木条为材料，木条的两头分别做成45o倒角，用玻璃胶进行连接。
为使相框不易变形，在其四个角的位置可用细木条或小三角板固定。 2、相框构件的截面形状可以选择长方形、半圆形、直角三角形等，注意应挖出凹槽，以方便相框后衬板的安装。
3、相框的后衬板可选用刨花板或硬纸板，在相框背面的木条上分别用一小钉固定长方形小塑料片的一端，另一端可以活动，用以固定相框的后衬板。
4、相片架的支架采用凹槽形状，由三根细木条钉成，与相框底边共同支撑起相框。
5、用铰接的方式将支架的两端分别固定在相框两侧的适当位置，使支架可以围绕连接点的轴线转动。
方案B
1、相框的几何形状采用长方形，使用木条为相框材料。
2、将四根木条分别按照合适的尺寸裁出“∏”形状的缺口，将四根木条依次拼接好，并在连接处用玻璃胶连接。
3、相框的后衬板选用硬纸板为材料，在相框背面的每条边上分别固定长方形薄铝片，并使它的一端可以活动，用来固定后衬板。
4、相片架的支架采用独脚支撑的形式，分别在相框背面的长边和短边上钻一小孔，做一个与小孔孔径大小一致的圆形小木条，并将其插入孔中，起到支撑的作用，这样就可以横向或纵向放相片架了。
方案C
相框的几何形状采用长方形，与方案A不同的是，相框与支架固定为一体，将相框的两条纵向边加长。截取两根短边，使之分别与纵向边以一定的角度固定连接（短边与纵向边构成的平面要与相框平面垂直），作为底座支撑。
本方案中材料的选择对相框的稳定性影响比较大，要求底座支撑的材料质量较大，上方相框材料的质量较小。
马上行动
苏教版《通用技术(必修)》《技术与设计2》学案：1.3简单结构的设计
