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1、 通用技術 技術與設計1 基礎知識歸納 概述 通用技術是指具有基礎性、通用性并與專業(yè)技術相區(qū)別的技術。 第一章 技術及其性質 第一節(jié) 技術的性質及其巨大作用 1、技術的內涵： ●工具、人類發(fā)明的產品和人工制品 ●創(chuàng)造某種產品所需要的知識體系 ●技術知識的產生過程以及技術產品的開發(fā)過程、協(xié)議、 程序 ●包括產品、知識、人員、組織規(guī)章制度和生活結構在 內的整個系統(tǒng) 人類改造是自然的工具和方法 ☆技術有別于科學 科學的任務是認識世界，技術的任務是改造世界 技術是從科學到生產的中間環(huán)節(jié)，是把科學理論轉化為生產力的橋梁 技術來源于實踐經驗的總結和科學原理的指

2、導 2、技術的性質 性質 具體釋義 例證 實踐性 技術源于實踐 綜合性 每一門技術都可以看成由多學科的知識綜合而成 制造技術是一門以機械為主的交叉性學科， 與光學、電工、電子、材料、管理、藝術及 社會科學等學科密切相關 技術的形式是由多種多樣的要素綜合而成的 技術的形式包括人類發(fā)明的產品，人工制品， 創(chuàng)造某種產品需要的知識體系、技術產品的 開發(fā)過程、協(xié)議、程序…… 創(chuàng)新性 在原有技術的基礎上，人們依據一定的技術原理和社會需要，有計劃，有目的地進行應用研究和生產發(fā)展的技術開發(fā)活動 今天，除了在家用電器博物館外，人們在業(yè)看不到幾十年前設計的過時的洗衣機了

3、相關性 一項技術的發(fā)展需要其他技術的支持；與此同時，一項技術的發(fā)展又可以帶動其他相關技術的發(fā)展 半導體技術的發(fā)展，就大大促進了電視技術和計算機技術的發(fā)展 價值性 技術本身的價值性所決定。技術的應用可以產生社會效益，也可以產生經濟效益 醫(yī)療隊下鄉(xiāng)義診，就產生巨大的社會效益；醫(yī)療技術在醫(yī)院中的作用，除產生社會效益外，還產生經濟效益 保密性 技術的發(fā)明創(chuàng)造，需要付出艱辛的勞動，為了保護發(fā)明者的合法權益，許多技術需要保密 新發(fā)明的技術申請專利保護 3、技術的影響力 回顧過去 ：技術的起源和發(fā)展 ①技術最早起源于人類尋找、生產實物，制作衣服和野獸搏斗等生存的基本需要。 ②許多技術

4、的進步源于人們改變自身生存條件、改造自然的愿望。 ③技術可以用來定義一個社會或一個時代，每一個時代的命名反映了那個時代的的技術特征，按時間順序依次為： 石器時代 以石頭為工具使用的時代 青銅器時代 以青銅為材料來制造工具、用具以及武器的時代 鐵器時代 能冶鐵和制造鐵器的時代 蒸汽機時代 蒸汽機廣泛使用的時代 電氣時代 以電為能源的時代 信息時代 以電子信息業(yè)的突破與迅猛發(fā)展為標志的時代，這一時期的技術主要包括信息技術、生物工程技術、新材料技術、海洋技術、空間技術五大領域。 ④技術至少引起了3次重大的歷史變革

5、 時間 變革原因 變革后果 第一次變革 14000年前 農業(yè)的出現和發(fā)展 人類由游牧生活變?yōu)槎ň? 第二次變革（工業(yè)革命） 18世紀 蒸汽機的發(fā)明和其他許多重要機器的研制，以及第一批工廠的建立 人口迅速從鄉(xiāng)村向城市集中出現了企業(yè)家階層和工人階層 世界進入了現代文明時代，食物供應和物質產品生產 第三次變革 20世紀末 功能強大的計算機和高速通信網絡的發(fā)展 人類方便快速地存儲、處理和傳遞信息，極大地促進了教育、娛樂以及商業(yè)和科學的發(fā)展 立足今天：技術的巨大影響 ①當代社會，技術無處不在。技術已充分滲透到社會政治、經濟、軍事、外交、文化和日常生活的方方

6、面面。 Eg: 計算機與因特網技術，空間技術，農業(yè)技術，電冰箱的產生 ②兩面性 在應用過程中，技術的應用具有兩面性，而技術本身并沒有兩面性 Eg: Ⅰ 一件工具，一種炸藥，其本身并沒有兩面性，只有它的應用才有兩面性 Ⅱ 空調：降暑防寒 \ 空調病 B超技術：及時發(fā)現病癥 \ 男女比例失調 汽車：出行便捷快速 \ 引發(fā)能源、交通堵塞、環(huán)境等一系列問題 展望未來：技術的推動作用 Eg: 機器人的普及；人類對外太空的探索 第二節(jié) 技術發(fā)明與技術革新 1、技術的源泉 發(fā)明和革新是技術的源泉，因為它們都實現了用新的技術取代陳舊落后的技術 ①發(fā)明指的是創(chuàng)造發(fā)明自然界原

7、來沒有的事物 ②革新指的是對原有技術加以改造和提高。 Eg: 洗衣機技術的進步 手洗→人力洗衣機→電動洗衣機→自動洗衣機→電腦控制的全自動洗衣烘干機→“DIY 模糊型”全自動洗衣機→不用洗衣粉的智能洗衣機 通信技術的發(fā)展 手動電話機→自動電話機→衛(wèi)星通信、移動通信、光纖通信 技術革新從來源上分為兩類： 一是源于有計劃、有步驟的設計。如航天技術 二是源于偶然的發(fā)現。如抗生素藥物的發(fā)現 2、影響技術發(fā)明和創(chuàng)新的諸多因素 ①主體因素 包括發(fā)明者本身的素質，文化水平，生理、心理因素及其他條件 ②社會因素 發(fā)明者所處的社會（含微觀社會和宏觀社會、社會的群體狀

8、況、社會的經濟能力及社會制度對發(fā)明的促進或制約 ③科技文化因素 包括主體所在環(huán)境的科技文化水平，可以使用的設備及條件 ④社會和機遇等 3、技術創(chuàng)新的保護制度 —— 知識產權 ①知識產權 知識產權 定義 是指對智力勞動成果享有的占有使用、處理、收益的權利，是一種無形的財產權，是從事智力創(chuàng)造性活動取得成果后依法享有的權力 范圍 廣義 著作權、鄰接權、商標權、商號權、商業(yè)秘密權、產地標記權、專利權、植物新品種權、集成電路布圖設計權、計算機程序著作權等 狹義 著作權、專利權、商標權 影響 保護了發(fā)明者的創(chuàng)造，使發(fā)明者能設計創(chuàng)造出更多的新產品 ②專利及其意義、種類

9、專利：專利通常指專利權。是一種獨占權，指國家專利審批機關對提出專利申請的發(fā)明創(chuàng)造，經依法審查合格后，向專利申請人授予的、在規(guī)定時間內對該項發(fā)明創(chuàng)造享有的獨占權。 專利的意義：保護技術創(chuàng)新，防止科技成果的流失，進而有利于科技進步和經濟發(fā)展。 專利種類 定義 審查制度 保護期限 發(fā)明專利 對產品、方法或改進所提出的新的技術方案 早期公開、延遲審查 20年，自申請之日起算 使用新型專利 對產品的形狀、構造或者其結合所提出的適于實用的新的技術發(fā)案 初步審查 10年，自申請之日起算 外觀設計專利 對產品的形狀、圖案、色彩所作出的富有美感并適于工業(yè)上應用的新設計 初步審查

10、 10年，自申請之日起算 ③專利的申請步驟： 提交申請→受理→初審→發(fā)明專利申請公布→發(fā)明專利申請實質審查→授權 申請包括直接申請和委托代理申請 第三節(jié) 設計是技術的關鍵 1、技術的關鍵是設計：通過設計→解決問題→將解決問題的方法加以總結→技術 2、設計的定義：是指基于預定的設想和目標，遵從相關的原則和規(guī)范進行的構思和規(guī)劃，最后用某種形式（模型、圖紙、圖表、文字文本等）表達出來的活動。 3、設計需要不斷改進 Eg：我國的工程師在鋼鐵生產的流程設計中通過技術的革新，流程的改進，大大提高了鋼產量。 4、設計需要多種知識 Eg：汽車設計與制造技術需要用到燃燒學、機械學和力

11、學、材料學等多學科知識。 第二章 設計的基礎 1、思想和感情基礎 ⑴培養(yǎng)良好的基本素質 ① 善于觀察和思考，善于實驗和實踐 Eg：魯班發(fā)明鋸子 ② 興趣和好奇心→豐富的想象力→大膽的猜測和假設→實驗證明 Eg：蝙蝠和雷達 ⑵養(yǎng)成正確的思維方法 ① 發(fā)散思維 \ 輻射思維 ② 定勢思維 ③ 逆向思維 \ 反向思維 ④ 其他如：抽象思維、形象思維、聯想思維、移植思維、類比思維、邏輯推理思維 ⑶早期開發(fā)智能 ① 發(fā)現創(chuàng)造法 充分利用被發(fā)現的某種現象進行發(fā)明創(chuàng)造，有了發(fā)明構思后，盡可能想辦法去實現 Eg：蜂窩煤的發(fā)明 ② 改進創(chuàng)造法 對已有的事物、技術或專

12、利進行研究，找出不足之處進行改進，并產生一種新的事物或技術 Eg：愛迪生發(fā)明白熾電燈 ③ 主體附加法 在原有事物或技術的主體上，附加另一種技術或事物，而構成新的技術或事物 Eg：在洗衣機上附加定時器、在大門上附加門鈴、在香煙上附加過濾嘴 ④ 聯想創(chuàng)造法 把各種技術和事物連在一起思考，從中創(chuàng)造出新的技術和事物 Eg：播種機關槍、酒味西瓜、毛衣起球去除器 ⑤ 其他創(chuàng)造發(fā)明法，如組合法、分解法、反向突破法 2、知識和方法基礎 ⑴設計的種類 ① 原創(chuàng)性設計 \ 開發(fā)性設計 Eg：第一臺電子計算機 ② 改進性設計 在總是方案原理不變的情況下，對已有的設計進行局部

13、的變更改進，使其更加合理、完善，或滿足某些特定的需要 Eg：臺式電腦→筆記本電腦 ③ 綜合（組合）性設計 應用現有技術及原理重新進行組合，使其系統(tǒng)化、綜合化，產生新的優(yōu)點、特色，創(chuàng)造出新的功能 綜合性設計的種類又可分為： 外形組合設計 Eg：多功能小鐵錘（空心手把里可裝進幾把十字形螺絲刀） 性能組合設計 Eg：鐵芯銅線（鐵的抗拉性+銅的良好導電性） 原理組合設計 Eg：噴氣式飛機（噴氣原理與燃氣輪機技術的組合） 功能組合設計 Eg：汽車（內燃機與傳動、制動、轉向、照明的組合） 模塊組合設計 Eg：文藝晚會的表演（是由每一個文藝

14、節(jié)目模塊組成的） 系統(tǒng)組合設計 Eg：通信系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng) ⑵設計的方法 ① 常規(guī)設計法 包括借鑒法、應用標準器件法和技術（或工程）試驗法三個部分 借鑒法：從已有的技術發(fā)展歷史中尋找可參考的技術，從最新的國內外情報中去找新產品、新技術、新思想、新動向，從而開闊視野，廣開思路 應用標準器件法：查找和應用已有的成就、穩(wěn)定的優(yōu)秀的結構元件和器件、標準件，可最快獲得優(yōu)秀的設計方案 技術（或工程）試驗法：通過技術（或工程）試驗，檢驗或探索某些機制、效應、性能，或對某幾種對象進行對比，或尋找未知的原因，或以相似理論對模型（或原型）進行試驗。如：汽車防碰撞設計性能試驗

15、② 系統(tǒng)設計法 技術設計必須是系統(tǒng)化的，因為解決一個問題要同時考慮許多部分，以及它們之間的協(xié)調問題 ③ 功能設計法 在設計過程中，將設計對象的功能區(qū)分為基本功能和輔助功能 ④ 工效學設計法 設計中必須考慮人的心理和生理特征，適應人的生理、心理要求，從而實現安全、方便、舒適、美觀的設計目標 ⑤ 可靠性設計法 包括抗熱、抗震、抗干擾，能在規(guī)定的環(huán)境（可能是惡劣的）下工作 ⑥ 最優(yōu)化設計法 包含3層意思 一是問題的解決方案可以是多種的，而且從不同角度看問題會有不同的評價，設計者必須綜合各種因素，權衡利弊，從綜合角度（或是最主要方面）選取最優(yōu)方案 二是方案選定之后，可以建立數學模

16、型，在滿足各種約束條件的前提下，合理地設計其變量值，從而求得最優(yōu)化的數據和結論，并據此進行設計 三是設計應該是一個反復進行的過程。設計實施后，通過檢測、試用、評價之后發(fā)現新的問題，在反過來修改設計，最后得到比較滿意的設計，才可以正式應用或投產 ⑦ 計算機輔助設計法CAD（computer aided design） 借助計算機進行設計或仿真，可以用最快的速度獲得結果 ⑶設計的原則 ① 科學性原則 ② 創(chuàng)新性原則 ③ 需要和實用性原則 ④ 經濟性原則 ⑤ 最優(yōu)化原則 ⑥ 可靠性原則 ⑦ 安全性原則 ⑧ 工程心理學和生理學原則 ⑨ 法律、道德規(guī)范原則 ⑩ 通用性、標準性

17、原則 時效性原則 可持續(xù)發(fā)展原則 ⑷人機關系 ① 是指人與“機器設備”及其所使用的“一切物品”之間的關系，包括使用時與所在的環(huán)境之間的關系 ② 人機關系中所指的“機”除了人們通常所說的機器外,還包括各種各樣的工具、儀器、儀表、設備、設施、家具、交通車輛以及勞動保護用具等。 ③ 人機關系要實現的目標：高效（如美國學者F·B基爾斯的砌磚作業(yè)試驗）、健康、舒適、安全（如兒童座椅前的護欄設計）；還可考慮美觀、成本、實用等目標 ④ 實現合理的人機關系設計中需注意 Ⅰ、普通人群與特殊人群（如） Ⅱ、靜態(tài)的人與動態(tài)的人（如課桌、椅的設計考慮聽課、拿東西、活動等方面） Ⅲ、人的生理與心理

18、需求（視覺、聽覺、味覺、觸覺、嗅覺） Ⅳ、信息交互（如司機與汽車的信息交互中，往往通過駕駛員看汽車上的儀表完成的） ⑸設計依據的標準 ① 對產品的設計，國內外制定了相關的技術標準和規(guī)范： 國際標準、國家標準、部頒標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準等。 ② 我國的國家標準前兩個代碼是：GB （“國標”二字的漢語漢語拼音首字母） ③ 要了解一些常用標準件和重要的產品標準認證標志 ISO9000是指質量管理體系標準 ISO1400是環(huán)境管理體系標準 3C認證（中國強制性產品認證） 可回收標志 節(jié)能 質量安全

19、 中國環(huán)保 ⑹設計的一般過程 第一步：遇到問題，發(fā)現問題 這個問題能否解決？是否值得解決？ 第二步：確定課題 第三步：調查、收集設計所需的信息、數據、資料 第四步：制定設計方案（多種），并進行權衡，決策優(yōu)化，選定方案 第五步：進行具體、詳細的設計 第六步：實施設計，產品研制，并在制作過程中不斷進行檢測、評價和改進 第七步：對成品進行檢測、總結、評價，找出優(yōu)缺點和提出修改意見 第八步：進一步修改設計，優(yōu)化設計，若有必要，甚至要重新進行技術實驗，重新調整搜索新的信息和數據后再進行設計，直到產品（或項目）達到最優(yōu)為止。 ⑺初步掌握設計的技術語言 ① 設計的技術語言：口頭語

20、言、文本語言、技術符號、技術圖紙、圖樣、圖表、模型、網頁和計算機演示 ② 技術語言的內容包括：設計項目名稱、設計目的、解決的關鍵技術問題、依據的標準規(guī)范、達到的功能和技術指標，以及零件圖、裝配圖、裝配調試工藝等。 ③ 模型分為物理模型和數學模型兩種。 ④ 學會繪制草圖和簡單的三視圖，學會識讀一般的機械加工圖、效果圖和線路圖，對設計有很大的幫助。 3、機械制圖及識讀基礎 ⑴投影和投影法 ① 投影：在陽光或燈光的照射喜愛，物體在地面或者墻面上就會出現它的影子，這就是物體的投影。 ② 將光線叫做投影線，將影子所在的平面叫做投影面，將物體的影子叫做投影。 ⑵正投影的基本特性 ① 真實

21、性 當物體上的平面（或直線），與投影面平行時，它的投影反映實形（或實長） ② 積聚性 當物體上的平面（或直線），與投影面垂直時，它的投影積聚為一直線（或一點） ③ 收縮性 當物體上的平面（或直線），與投影面傾斜時，它的投影縮小（或縮短），并產生變形 ⑶機械制圖的常用圖線線型 圖線名稱 圖線寬度 基本線型 一般應用 粗實線 d 輪廓線 細實線 d/2 尺寸線，尺寸界線 細點畫線 d/2 軸線，對稱中心 細虛線 d/2 不可見輪廓線 ⑷圖線畫法： ① 在同一張圖紙中，同類圖線的寬度應一致 ② 繪制圓的對稱中心線時，應超出圓外2~5

22、mm，圓心應為長畫的交點，細點畫線首末兩端應是長畫而不是點 ③ 在較小的圖形上繪制細點畫線有難度時，可用細實線代替 ④ 細點畫線、細虛線和其他圖線相交時，避免在間隔或點處相交 ⑤ 兩條平行的輪廓線之間距，不得小于0.7mm ⑥ 尺寸線必須單獨畫出，不能與其他圖線重合或在其延長線上，一般采用箭頭作為尺寸線的終端 ⑸二視圖 ⑹三視圖 ⑺尺寸標注 ① 圖形的尺寸數據以真實大小為依據 ② 圖形中的尺寸單位一般為毫米，不需在圖形中標明。 ③ 標注圓的直徑、半徑的尺寸必須通過圓心 ④ 尺寸數字一般標注在尺寸線的上方，且不可被任何圖線穿過 ⑤ 標注尺寸時盡量使用符號和縮寫詞。如：直徑

23、Φ，半徑R，球直徑SΦ，球半徑SR ⑥ 尺寸標注不應閉合 ⑦ 標注角度的尺寸數字一律寫成水平方向，并注寫在尺寸線的中斷處。尺寸線應畫成圓弧 ⑧ 尺寸應標注在圖形最明顯的位置，同一位置的尺寸在視圖中只能標明一次而不能重復 ⑨ 半圓或不足半圓的圓弧要標注半徑 ⑻機械制圖符號說明 ① 零件圖常見的符號說明 符號 解釋 φ30-0.08 基本尺寸穩(wěn)直徑3mm，上偏差為0，下偏差為-0.08 R4 圓弧半徑為4mm φ3±0.2 基本尺寸為直徑3mm，上偏差為+0.2mm，下偏差為-0.02mm，公差為0.4mm ◎ φ0.03 C 箭頭指示面軸線相對于

24、C面軸線的同軸公差為0.03mm ⊥ 0.05 C 4－φ4.4EQS HT15－33 16 45# M20 IT12 HPb59－1 Cu/Ep·Ag15 ② 表面粗糙度符號 ③ Ra值 Ra值數據表 ④ Ra值與表面粗糙度獲得的方法及應用舉例 ⑼識讀零件圖 ① 讀標題欄 了解零件的名稱、比例、圖號，制造該零件的材料及數量 ② 分析視圖，想出零件的形狀 ③ 分析尺寸 ④ 了解技術要求 如表面粗糙度、材料、表面涂覆、尺寸公差與形位公差等 ⑤ 綜合考慮 把該零件的形狀、結構、

25、尺寸和技術要求綜合起來考慮，使頭腦中對零件 有個整體輪廓 ⑽草圖及其畫法 ①三種主要繪圖手段：儀器繪圖、計算機繪圖、徒手繪圖。 ②草圖：按目測比例徒手畫出的圖樣，稱為草圖或徒手圖 ③草圖繪圖要求：畫線要穩(wěn)，圖線要清晰；目測尺寸要準，各部分比例勻稱；繪圖速度要快；標注尺寸無誤，字體工整 ③ 直線的畫法（理解，不用背此處） 手腕貼著紙面，沿著圖線方向移動，眼睛要注意終點方向，便于控制繪圖線，并將直線畫直。 畫短線時，用手腕運筆，畫長線則以手臂動作帶動手腕運筆 ④ 徒手畫圓 當畫較小的圓時： 當畫較大的圓時： ⑥圓角、橢圓及圓弧連接的畫法 盡量利用正方形、長方形、菱形

26、相切的特點，其畫法見圖： 4、電路圖的識讀 ⑴常用元器件符號 ⑵電路圖識讀 ① 先找出各電路有哪些功能單元組成，并定性分析各功能單元的工作原理 ② 找出該電路的主要信號是什么，然后找出該信號的流向，一般的規(guī)范畫法是輸入信號在左方，輸出信號在右方 ③ 找出供電電路（直流電源或交流整流濾波電源）供電。從供電電源的開始端到給每一單元電路時如何供電的 ④ 用總體框圖進行整體分析。每個功能單元電路用一個功能框圖來表示，并在每個框圖中用文字、公式、波形注明。然后再根據信號流向、相互關系將各單元功能框圖連接起來，即可從整體上識讀 ⑤ 定量做分析或估算。 第三章 怎樣進行設計：設計的

27、準備工作 1、確定要設計的問題 ⑴問題的來源：人們的需求和愿望 ⑵明確設計要解決的技術問題 就是要弄清楚要設計的技術問題的所在，進而判斷：問題能否解決？是否當前可以解決？是否值得解決？ ① 判斷問題能否解決？就是判斷要解決的技術問題有沒有違反科學理論和客觀規(guī)律。凡是偽科學的或反科學的問題都不應徒勞地設計 ② 判斷問題是否當前可以解決？是指判斷這個問題是否超出了當前的能力與條件。如果當前是當前科學技術水平無法解決的問題，就不宜進行設計；對超出當前物質條件和工作條件（人力、物力、資源等）的問題，也不宜進行設計 ③ 判斷問題是否值得解決 ⑶明確解決設計問題的能力 ① 什么是設計

28、能力？ 是指解決問題的技術能力。它既可以指一名設計者個人的能力；也可以指一群設計者能力的綜合 ② 影響設計能力的因素：社會發(fā)展水平、科學技術水平 ③ 從哪些方面評定解決設計問題的能力？ 要解決的設計問題的實際情況、設計者本人（或團隊）的設計知識、技能與經驗 ④ 評定設計能力的意義：可以對設計作出一個預測和判斷：是否有能力完成這個設計？是 否需要增加設計力量 ⑤ 對于公開競標的設計問題，設計者還需要做出設計標書，詳細說明自己的資歷、能力和經驗，充分表明自己有能力勝任這個設計 ⑷明確解決設計問題的條件 ① 設計者的設計知識和技能 ② 時間條件 ③ 經費條件 ④ 設備條件 ⑤ 其他條件，如需要特殊材料等 ⑸明確設計的標準 ① 什么叫設計標準 又稱為設計規(guī)范，是指設計中依據的某一公認的法規(guī)和示范。 ② 設計標準的分類 有總的標準，如國家標準、國際標準、企業(yè)標準 有各部分或各方面的標準，如產品或部件的功能、 ③ ⑹明確設計的限制 2、技術實驗 3、制定設計方案 10 愛心 用心 專心