同学们，欢迎你们进入技术世界。

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学习，是一个螺旋上升的过程，它永无止境 … …

同学们，欢迎你们进入技术世界。

将本单元所学内容与本学科其他内容、与其他学科知识、与自己已有知识和经验综合起来，可以提高综合能力，领略学习的最高境界。

对学习过程和学习结果作一回顾总结和反思，有助于学习目标的真正实现，有助于核心素养的有效形成。

生动活泼、形式多样的作业，使我们所学的内容得以巩固，同时也打通了与课外活动结合的通道。

在学完一单元后，以思维导图形式，对学习内容进行概括和归纳，有助于我们学会学习和自我建构。

穿插在课文之中、形式多种多样的活动使我们所学的知识与技能得到及时的巩固、应用和内化，也是我们学会技术学习的有力工具。技术试验是

在技术活动中为了某种目的所进行的尝试、检验、优化等探索性的实践活动，使我们的实践才能和创新能力得到展示。

亲临其境、亲自动手、亲身体验是本栏目的宗旨。这里的一系列精彩项目将使我们经历激动人心的操作实践，使我们感受到技术实践的特有乐趣，感悟到技术世界的丰富多彩。

每节有2~4个相互联系的任务。我们将在完成一个个任务的过程中，建构积极价值观、必备品格和关键能力，形成核心素养。

基于学生生活经验和技术学科基本特点的情境，带领我们走进真

实的技术世界，发现复杂而真实的技术问题，进入富有意

义建构的学习过程。

技术与设计2 Technology and Design

2 通用技术

必修2

人们长期伏案学习或工作，时常感到腰酸背痛。有研究者提出站立式办公的

理念，作为普通办公的一种调节方式。站立式办公不仅可以有效缓解疲劳、

提高效

率，还维护了身体健康。

结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。结构是普遍存在的，不

同的事物往往有不同的结构。

任务一感知丰富的结构

让木条“动”起来

体验目的：通过活动体验，感受结构的丰富性及其魅力。

情境展示：《武经总要·攻城法》记载：“云梯以大木为床，下施六轮，上立二梯，各长丈余，中施转轴，四面以生牛皮为屏蔽，内以人推进，及城则起飞梯于云梯之上。”古人

是设计了什么结构做到“起飞梯于云梯之上”的？

问题分析：要设计一个能动的木质结构，首先要考虑的就是我们要用这个结构做什么，

什么样的结构可以动起来；其次就是在哪里设计连接，用什么形式的连接等问题。

活动准备：

材料：8根规格为2 00 mm×15 mm×15 mm的中间和

两端分别钻好孔的松木条、M8×35 mm的螺栓及配套的元宝螺母若干（如图1-1所示）。

工具：螺丝刀、羊角锤。

主要过程：

1. 方案1：如图1- 2甲所示，组装好结构后，

就可以

学习目标

学习目标会使我们明确学习的方向，为进入学习过程做好心理准备。

技术与设计2 Technology and Design 2 通用技术

必修2

104 Technology and Design 2 GENERAL TECHNOLOGY 105

图4-1 家庭雨水收集系统示意图

制作盆栽植物自动浇水装置

体验目的：经历制作盆栽植物自动浇水装置的实践过程，体会控制的含义与意义。

情境展示：陈晨一家假期要外出两周，家里阳台的盆栽植物无人定期浇水。她想制作一个自动浇水装置，从而解决植物无人照料的难题。

问题分析：制作一个浇水装置，能把饮料瓶里的雨水灌注到花盆下方的接水盘中，使接水盘中保持一定量的水，泥土自动从接水盘里吸取水分，从而保持植物生长的湿润环境。怎人们利用收集的雨水进行园艺浇灌、汽车冲洗、路面冲洗和厕所冲刷等，减少了不必要的浪费，体现了充分利用水资源的可持续发展理念。陈晨设计了一套适用于家庭使用的雨水收集系统，利用收集的雨水浇灌家中阳台的植物，冲洗拖把和冲刷厕所。

任务一理解控制的含义

事物的发展与变化具有多样性。例如，降落的雨水可以用来灌溉农田，也可以供人们冲洗物品，还可以发电，但是也可能流入江河，增加洪涝灾害发生的可能性；一棵树可能因为某种原因结不出果实，也可能硕果累累，而且果实有大有小，

或酸或甜。

学习目标

1. 通过分析生活中常见案例，阐述控制的含义。

2. 通过案例分析，辨析手动控制、

自动控制、智能控制的特点。

3. 观察生活中的案例，概括控制在生活和生产中的应用。

● 任务一　理解控制的含义

● 任务二　感知控制的应用

一、控制的方式与应用了解本书章节和任务的构成，能使我们总揽全貌，形成关于课程学习的宏观架构。

在，成为引起社会变化、塑造社会变化和应对社会变化的重要因素，也成为实现中华民族伟大复兴的重要支柱。因此，技术素养是当代青少年的基本素养。通用技术课程是普通高中学生人人必须修学的课程。

通用技术是指当代技术体系中较为基础、在日常生活中应用较为广泛、育人价值较为丰富并与专业技术相区别的技术，是学生适应社会生活、高等教育和职业发展所必需的技术。普通高中通用技术课程，以提高学生的学科核心素养为主旨，以设计学习、操作学习为主要特征，是一门立足实践、注重创造、体现科技与人文相统一的课程。它的学习过程是同学们主动建构知识、不断拓展关键能力、铸造积极价值观和关键品格的过程，是一个富有生机、充满探究、方式多元的活动过程。

相信通用技术的学习一定会成为同学们高中时光中夯实基础、练就素养、挑战自我、享受创造与发展乐趣的美好生活的一部分。

本栏目富有典型意义的范例、素材、话题是学习中对话的平台，使我们享受到由丰富的技术感性走向深刻的技术理性的快乐。

第二单元流程及其设计

039

“凡为甲，必先为容，然后制革。权其上旅与其下旅，而重若一。以其长为之围。”这是《考工记》对皮甲制作工艺的记载，体现了我国古代劳动者对制作工艺中的操作流程与规范的高度认识。

科学合理的流程就是高效率，就是高质量。科学合理的流程并不是自然而成的，它是人们不断实践、不断探索、不断设计、不断改进的结果。

一流程的探析二流程的设计三流程的优化

单元

节

选用

选用这些是我们技术学习中拓宽视野、深化认识、铸造精神，品味

技术信息的“美味佳肴”，不要错过哟。

基于关键的技术问题，立体化地加

以呈现，这是我们思维互联、智慧众筹、头脑风暴的广

阔天地。

第一单元结构及其设计技术与设计 2

通用技术必　修

008 009

实体结构通常是指结构体本身是实心的结构，如实心墙、大坝等，如图 1-16 所示。

框架结构通常是指结构体由细长的构件组成的结构，其构件的几何特征是横截面尺寸比长度小得多，如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等，如图 1-17 所示。

思考：为什么鸡蛋能够承受如此大的压力？瓶盖在其中起什么作用？通过该试验，分析部分建筑以及工业用贮液罐采用壳体结构的原因。

壳体结构通常是指层状的结构，其几何特征是厚度比长度和宽度小得多，如摩托车头盔、飞机外壳等，如图 1-18 所示。

图 1-16 实体结构

图 1-17 框架结构

图 1-18 壳体结构

因为试验中鸡蛋会破碎，所以试验前可用塑料薄膜均匀包住鸡蛋。在试验时要戴防护眼镜，穿防护衣。

技术提示记录鸡蛋所能承受的最大砝码质量，并填写下表。

有无瓶盖能承受的砝码质量 /kg 有

任务三辨析结构的类型无

结构的分类多种多样，从形态方面考虑，通常有实体结构、框架结构和壳体结构等基本类型。

壳体结构的受力分析试验目的：体验壳体结构（鸡蛋）的强度试验，研究结构的形状对其强度的影响。

情境展示：孙宇参观了恢宏的中国国家大剧院，其外部采用壳体钢结构，外形似一颗椭圆的珍珠，半浮于如镜水面。如此宏大的建筑为什么要选用壳体结构进行设计呢？这激发了孙宇强烈的探究兴趣。

问题分析：鸡蛋的外壳是天然的壳体结构，

要对其进行壳体结构的受力试验，就要先研究鸡蛋壳的力学特征，然后设计符合试验规范的试验方法和试验步骤并对其进行试验。

试验准备：

材料：大小相近的生鸡蛋若干、大小合适的瓶盖 6 个。

工具：砝码若干、防护眼镜若干、鸡蛋强度测试架。有条件的学校可准备压力测试仪。

试验过程：

1. 将 3 个大小合适的瓶盖以三角形状摆放在测试平台边缘，

将 3 个鸡蛋分别立于瓶盖上，再在鸡蛋上盖上另外 3 个大小合适的瓶盖，如图 1-14 所示。将上测试板盖上，轻轻地将砝码放在上测试板上（砝码应放在鸡蛋所组成的三角形的中部），逐步增加砝码，直至鸡蛋被压碎，记录砝码总质量，如图 1-15 所示。

2. 不垫瓶盖，将 3 个鸡蛋直接摆放在测试平台边缘。将上测试板放在上面，轻轻地将砝码放在上测试板上（砝码应放在鸡蛋所组成的三角形的中部），逐步增加砝码，直至鸡蛋被压碎，

记录砝码总质量。

图 1-13 中国国家大剧院从力学角度来看，结构对技术产品及其功能实现具有什么样的独特价值？

图 1-14 压力测试仪

图 1-15 鸡蛋受力试验

第一单元结构及其设计技术与设计 2

034 035

3. 高度调节固定结构由圆木棒和圆钢棒组成，其结构如图 1-62 所示。在圆木棒两端面钻直径为 7 mm 的孔，嵌入直径为 8 mm 的圆钢棒作为限位销。当限位销卡入卡槽中，滑动支撑板处于限位状态，不能往下滑动；当将桌面往上提时，齿形槽的斜面将限位销往外挤，限位销克服弹簧弹力往槽口移动，滑动支撑板可向上滑动。要将桌面向下调节到坐姿高度，只需将桌面提到最高处，这时限位销被滑动支撑板下端更宽的侧面往外推压，滑落到竖直槽中，失去限位作用。桌面可往下滑动，再次调高桌面时，只需将限位销往上提即可复位。

图 1-60 支撑板图 1-61 框架组合方式

甲乙

图 1-62 高度调节固定结构图 1-63 限位杆

图 1-65 整体效果图方案 C

周华所在的第三小组经过分析后认为，直立式升降操作更方便，设计了直立式升降的方案。

1. 桌面采用实木长条板制作，下方用自攻螺钉安装两根方木料加固，滑动支撑板和方木料之间用圆头螺栓、螺母连接，和书桌的后支撑脚之间用滑轨连接，

可相对支撑脚上下滑动，如图 1-60 甲所示。在滑动支撑板上加工齿形槽若干，

如图 1-60 乙所示。

2. 支撑框架由方木料和实木板组成，板材之间主要以自攻螺钉连接，其结构的组合方法如图 1-61 所示。

图 1-64 折叠桌高度调节结构

甲乙

实木集成板、三合板、三聚氰胺板、铝板、不锈钢型材等；连接材料如自攻螺钉、铆钉、铁钉、螺栓螺母等；工具设备如木工锯、手电钻等。

按照选定的设计方案规划制作过程并进行制作。方案 B 的高度调节结构见图 1-64。

这几个方案的优缺点各是什么？结构的稳定性、强度是否能保证？在制作方面是否具有可行性？有哪些需要改进的地方？

试验：

根据 GB/T10357.1-2013《家具力学性能试验第 1 部分：桌类强度和耐久性》、GB/T10357.7-2013《家具力学性能试验第 7 部分：桌类稳定性》进行强度、稳定性试验，并撰写试验报告。

优化：根据试验结果，优化设计方案。

制作：

选用合适的制作材料、连接材料以及工具设备。制作材料如方木料、实木板、

第二单元流程及其设计技术与设计 2

062 063

采用先进的工艺技术，不仅能够大大缩短工期，而且能够提高产品的质量。因此，谋求工艺设备的改进和工艺方法的优化，是进行流程优化的主要手段之一。

最初是用一个钻头在竹块上钻孔，钻两个孔需要两个环节，效率低下。后来改为用两个钻头同时钻孔，即一期优化，两个钻头同时完成，效率有了显著的提高。

一期优化后，用两个钻头同时钻孔，钻通竹块需要较长的时间，钻孔较深，容易开裂；二期优化采用四个钻头从竹块两侧同时钻孔，每侧钻孔深度减小，提高了效率。

在把串行工序改为并行工序时，要考虑并行工作需要的人力和物力的增加，要把人力和物力增加的成本与工期缩短的成本进行比较。如果改进后的总成本是降低的，那么改进方案就是可行的。工期优化对于大型建筑施工、修路、水利工程等项目，可大大减少工程成本，提高经济效益。

讨论：

以上案例说明，并行工序比串行工序的作业方式效率更高，工期更短。但事物总是相对的，在生活或工作上有没有这样的案例，并行工序比串行工序的作业方案效率低，工期长呢？

早期加工一期优化二期优化

加工方法

先钻一个孔后，再钻一个孔采用两个钻头同

时钻孔采用四个钻头同时钻孔

问题效率低效率较低

竹块

电钻竹块

电钻

快速分拣传送 AGV 在分拣口自动卸货 AGV 过龙门架人工码货到 AGV 中转站货物上分拣线

货物打包根据快递区域直接发运条码识别

图 2-28 智能分拣流水线从自动分拣到智能分拣流水线作业方式自动分拣流水线作业方式是：贴有信息标签的商品进入流水线后，通过射频识别技术进行识别；控制装置接收识别信号后，控制商品进入分拣道口，然后再进入集货区。

智能分拣利用了 AGV（自动导引运输车）。当分拣员将货物放在 AGV 的平台上时，识别检测装置自动检测货物的目的地，根据目的地自动规划出线路，快速送到目的地，并将货物送至下落口。尽管同时作业的机器人数量众多，但都能在自己的路线上运行，秩序井然地完成传送。

加工方法一个法兰的质量材料利用率加工 1 万个法兰的切削总量切削法

3.8 kg 40%

少切削法 90%

工艺优化法兰是以钢材为材料制造的用于管道等的连接器件。从制造工艺上看，有切削法和少切削法两种加工方法。

1. 切削法

切削法就是将圆钢直接在车床上切削成型，然后再钻孔而成。其加工工艺流程如下：

用切削法制造法兰的特点是工艺简单，缺点是切削过程耗费的时间太长，生产效率低，而且材料的利用率很低。

2. 少切削法这种方法的工艺流程如下：

原料断料后，放在加热炉内加热变软，然后用模具将其锻压成型，再经过热处理，最后按照尺寸要求，进行少量的切削加工，并检查质量。

这种工艺流程虽然工序较多，所用设备较多，但由于切削量很少，大大减少了材料的浪费，而且生产效率高。

图 2-29 法　兰

切削钻孔检查

下料

材料断料加热锻压

热处理检查切削图 2-30 少切削法的加工流程图

思考：两种加工方式分别在什么情况下使用？加工质量为 3.8 kg 的法兰时，比较不同加工工艺下钢材的切削量，填写下表。

124 125

干扰因素在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素都可以视为干扰因素。有的干扰因素是环境造成的，如冬天使用电饭锅做饭比夏天更加费电；有的干扰因素是人为原因所致，如当电饭锅在保温状态时，频繁地打开锅盖并将冷的食物放入锅中等。

在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。如战士在大风大雨中进行射击练习，风和雨都是子弹命中准确度的干扰因素。

对于大多数控制系统，在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。空调的温度控制系统是闭环控制系统，它能克服室外温度变化这一干扰。当室外温度升高时，空调监测出干扰引起的室内温度变化，通过启动压缩机降温来克服这一干扰，使室温保持稳定。

请填写下表，完成第一行花房恒温自动控制系统的控制参数，并完成第二、三行其他控制系统的控制参数。

图 4-33 花房恒温自动控制系统

自动控制系统输入量检测装置输出量

花房恒温自动控制

常用传感器及其特点传感器是一种检测装置，能检测到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。通常，根据传感器感知功能可将其分为温度传感器、光传感器、压力传感器、磁性传感器、湿度传感器、声音传感器等。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的重要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感

教学扩音器与干扰教学扩音器，俗称“小蜜蜂”。在教学中使用“小蜜蜂”，既能有效保护教师的嗓子，又能保证所有学生都能听清楚教学内容。

“小蜜蜂”虽然优点颇多，但也存在易受外界电磁波干扰的缺点。教师佩戴“小蜜蜂”讲课的过程中，当手机接收到短信和电话时，“小蜜蜂”就会发出“嗡嗡”的噪音。

是什么原因导致“小蜜蜂”发出噪音呢？原因就在于手机在收发信号时信号强度较大，“小蜜蜂”射频信号屏蔽能力不足时会拾取到手机的信号脉冲，因此产生了射频干扰，便发出了噪音。射频干扰是电磁波所带来的干扰，当两个频率相差不多的电磁波同时被接收机接收，就造成了干扰。

图 4-35 教学扩音器图 4-34 常用传感器

第一单元结构及其设计

002 003

2. 方案 2：如图 1-2 乙所示，按照图示结 构逐一组装完成，然后分别用两手抓住结构的 A、

B 两处相向运动，观察结构的变化情况。

讨论：

1. 方案 1 和方案 2 制作的结构都可以让木条动起来，请比较和分析这两种结构的优缺点，

举例说出这两种结构在实际生活中的应用。

2. 你认为古人是设计了什么结构做到“起飞梯于云梯之上”的？

3. 你还知道哪些神奇的结构？说出来与大家分享。

从技术体验活动来看，材料经过合理搭配形成了各种不同的结构。世界上任何事物都存在结构，结构多种多样且决定着事物存在的性质。

在自然界中，蜂巢、蜘蛛网、大树、

动物的身体与器官等都有其特定的结构。

这些形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。通过对自然界中结构的分析和研究，人们将其研究成果应用到技术领域，更好地服务于人类。

B A

甲乙

图 1-2 结构方案

图 1-3 自然界中形形色色的结构

人们从灌木丛走过，有时裤子上会粘上苍耳子，

这跟苍耳子特殊的结构有关。瑞士的乔治·德·梅斯特拉尔经过多年的研究，根据该结构，发明了尼龙搭扣。

请用放大镜仔细观察苍耳子、尼龙搭扣，分析其结构特点，比较异同，如图 1-4 所示。苍耳子的这种结构除了应用到尼龙搭扣上，还可以应用到哪些地方？

图 1-4 苍耳子与尼龙搭扣人们长期伏案学习或工作，时常感到腰酸背痛。有研究者提出站立式办公的理

念，作为普通办公的一种调节方式。站立式办公不仅要有效缓解疲劳、提高工作效率，

还要能够维护身体健康。那用什么样的结构支撑的办公桌可以实现这些要求呢？

结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。结构是普遍存在的，不同的事物往往有不同的结构。

任务一感知丰富的结构学习目标 1. 通过技术体验和案例分析，归纳并解释结构

的含义，感受结构的丰富性及其魅力。

2. 通过技术探究活动，能从力学的角度解释结构对技术产品及其功能实现的独特价值。

3. 能通过实例说明合理结构的重要性，树立技术规范意识和责任意识。能进行简单结构的受力分析，并辨析结构的一般分类。

● 任务一感知丰富的结构

● 任务二认识结构的受力

● 任务三辨析结构的类型

让木条“动”起来体验目的：通过活动体验，感受结构的丰富性及其魅力。

情境展示：《武经总要·攻城法》记载：“云梯以大木为床，下施六轮，上立二梯，各长丈余，

中施转轴，车四面以生牛皮为屏蔽，内以人推进。及城，则起飞梯于云梯之上。”古人设计了什么结构做到“起飞梯于云梯之上”的？

问题分析：要设计一个能动的木质结构，首先要考虑的就是我们要用这个结构做什么，

什么样的结构可以动起来；其次就是在哪里设计连接，用什么形式的连接等问题。

活动准备：

材料：8 根规格为 200 mm×15 mm×15 mm 的中间和两端分别钻好孔的松木条、M8×35 mm 的螺栓及配套的元宝螺母若干（如图 1-1 所示）。

工具：螺丝刀、羊角锤。

主要过程：

1. 方案 1：如图 1-2 甲所示，组装好结构后，就可以

上下拉动了。图 1-1 材料

一、常见结构的认识

评价内容达成情况

优良合格不合格解释结构的含义，感受结构的丰富性（TA）

进行简单的受力分析，并辨析结构的一般分类（ET、TD）

能描述哪些因素对结构的稳定性、强度产生影响，并能运用其原理进行简单的结构设计（ET、ID）

能说明结构对产品功能实现的影响（TA、ET）

能从技术和文化的角度赏析和评价经典结构（TA、ET）

能根据需求进行结构方案设计并绘制设计图样（ID、TD）

能选择合适的设计方案，做出模型或原型并进行功能测试（ET、CM）

说明

TA——技术意识，ET——工程思维，ID——创新设计，TD——图样表达，CM——物化能力

在平台中完成自我测试测试成绩存在的主要问题第一单元

039

“凡为甲，必先为容，然后制革。权其上旅与其下旅，而重若一。以其长为之围。”这是《考工记》对皮甲制作工艺的记载，体现了我国古代劳动者对制作工艺中的操作流程与规范的高度认识。

科学合理的流程就是高效率，就是高质量。科学合理的流程并不是自然而成的，它是人们不断实践、不断探索、不断设计、不断改进的结果。

一流程的探析二流程的设计三流程的优化

第四单元控制及其设计技术与设计 2

108 109

管的出水。再如，汽车的转向控制，其控制目的是改变汽车行驶方向，控制对象是汽车的车轮，控制手段是驾驶者通过转动方向盘推动转向杆，再带动车轮转向。

从控制过程中人工干预的情形来分，控制可分为人工控制和自动控制。过去，人们对事物的控制往往采取人工控制（又称手动控制）的方式，控制的过程是在人的直接干预或全程干预下进行的。

图 4-5 液位手动控制示意图图 4-6 液位自动控制示意图随着科学技术的发展，控制技术得到了迅速发展，出现了自动控制。自动控制是指在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地朝着期望的方向进行。按照控制信号流和执行部件的不同，自动控制可分为气动控制、液压控制、电动控制、机械控制、电子控制等。

智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能决策的控制方式，它能在无人干预的情况下，自主地驱动智能机器实现控制目标。智能控制主要用于解决复杂系统的控制问题。

随着技术的不断发展，在很多控制现象中，控制的方式是多样、综合的。机械手就是电子与机械控制的实例。

机械手是一种能模仿人的手和臂的动作功能，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，其特点是通过编程来完成各种预期的作业。它能部分地替代人的手工劳动，把人从繁重的体力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，还能扩展人的器官功能，提高劳动生产力。

观察生活中的控制现象，完成下列表格：

场所控制装置控制目的控制对象控制手段

公共场所红外线水龙头自动出水装置

控制需要通过一定的方式或手段来实现。

从电风扇到空调再到智能空调从前，烈日炎炎的夏天，家庭常用的消暑设备是电风扇。随着科学技术的发展，20 世纪 30 年代空调诞生，人们进入房间后，打开空调，使室内温度保持在设定的温度值，达到降温消暑的目的。随着物联网的发展，人们能够在房间以外的任何地方，通过网络提前打开空调，使房间温度、湿度、风量以及空气洁净度稳定在令人舒适的范围。

智能空调能根据外界气候条件，按照预先设定的指标对安装在室内的温度、湿度、空气清洁度传感器所传来的信号，进行分析、判断，并自动启动制冷或加热、去湿及空气净化等功能，使室内空气达到理想的状态。

这三种消暑方式的演变过程可表示为：

思考：对比上述三种控制，比较它们的利弊。使用智能空调让室内温度、湿度、风量以及空气洁净度达到令人舒适的范围使用空调降温

使用电风扇消暑图 4-4 消暑降温方式的演变

手动控制自动控制智能控制

电风扇空调智能空调

传送工件的简易机械手机械手通常由控制系统、驱动系统和执行系统等组成，通过程序控制，由气动或液压动力来驱动机械部件执行运转，达成取放零件或部件的功能，使之按照预定工艺进行操作。

传送工件的简易机械手的工作过程如图 4-7 所示。机械手将工件从 A 点向 B 点传送。机 械手的上升、下降与左移、右移通过双线圈两位电磁阀驱动汽缸来实现。抓手对工件的夹紧、

请列举生活中从手动控制到自动控制再到智能控制的其他事例。

第二单元流程及其设计技术与设计 2

066 067

↓ᶱ⭥㔶

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思考：请说明这三个优化方案分别解决了什么问题，三个优化方案之间有什么关系。效率与安全隐患分析：工人手脚并用，双手放好工件后，立即踩下控制踏板，中间可以

几乎没有任何停顿，快速地完成焊接。但是，由于工人动作太快，双手尚未撤离，控制踏板可能已经被踩下，焊接电极就会直接压到工人的手指，导致严重的安全事故。

从提高安全系数角度看，该流程需要优化。优化方案一：

具体方案是：不采用脚踩下踏板进行焊接，而是在焊接机的两侧放置两个按钮，必须用双手同时按下按钮，焊接机才能进行焊接。这样双手必须离开工件，就避免了焊接时焊接电极砸到手指的事故发生。

优化后的流程图：

此流程的优化通过改变流程的环节，将脚的操作改为手的操作，从而避免了重叠性操作（手脚同时操作）而产生的伤害。

效率与安全隐患分析：这样的设计基本消除了安全隐患，但是依然存在两个问题：

１. 双手需要运动到两侧较远的距离才能按下按钮，降低了生产效率。

２. 按钮有可能被其他人按下，产生安全隐患。

优化方案二：将控制按钮改成微动开关，安装在焊接位置的两侧。工人安放好工件之后，只需要打开双手，双手同时触碰两侧的微动开关，就能控制电极下压进行焊接，在保证安全的同时提高了生产效率。

其流程图：

效率与安全隐患分析：这样的设计消除了安全隐患，但是依然有问题，双手仍要同时触碰微动开关，工人重复劳动时间长。

优化方案三：为了进一步提高安全性，还可以在焊接区域的周围安装光栅传感器，只要任意一条光栅被遮挡，设备就会立即停止。这种优化是以光栅技术作为条件的。

图 2-35 光栅传感器工作原理

图 2-36 优化方案三

孙宇小组制作的笔筒得到了同学们的充分肯定，经过学校及老师的同意，他们决定为全班每位同学制作一个组合式金属笔筒。从一个小组制作一个笔筒，到一个小组制作多个笔筒，必然要对原先的流程进行优化设计，以提高工作效率，降低劳动强度，提高质量。请分析孙宇小组制作流程的优化可以有哪些具体的方案。

组合式笔筒的工艺流程及优化如图 2-37 甲所示是利用三维打印技术制作的笔筒，其工艺流程图如下：

修饰成形建模激光切割机切割粘接组合 CAD 软件

分割表面处理

基材

三维建模打印三维模型

产品二维图形信息

甲

乙图 2-37 组合式笔筒如图 2-37 乙所示是用激光切割机制作的有机玻璃笔筒，其工艺流程图如下：

思考：以上两款笔筒，其工艺流程与手工制作木制笔筒和金属笔筒相比，哪些方面得到了优化？双手按下

两侧按钮用手放置工件 2 用手放置工件 1 焊接台空置

焊接电极下压通电完成焊接

双手打开触碰微动开关焊接电极下压

通电完成焊接用手放

置工件 2 用手放置工件 1 焊接台空置

负极电缆正极电缆

微动开关微动开关

被焊工件 1 被焊工件 2

焊接台

图 2-34 优化方案二

纯铜电极

同 学 们 ， 欢迎你们进入 技术世界。

学 习 ， 是 一 个 螺 旋 上 升 的 过 程 ， 它 永 无 止 境 … …