(共30张PPT)
第三节
系统的设计
一、系统设计的含义
系统设计是在系统分析基础上,设计出满足预定目标的系统的过程。
它既包含了对某个系统进行技术本身的内容，同时又需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。
二、系统设计应考虑的主要问题
1、系统设计的目的与要求
系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的
2、系统各部分之间的相互联系与相互作用
系统设计要运用系统的思想综合考虑和部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。
二、系统设计应考虑的主要问题
3、系统设计方案的优化
首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。
为坐落在山里的村庄策划一个筑路工程设计方案，需要筹划：资金分配、人员调配、地质勘探、路向选择、材料购置、施工进度等。
从系统设计的思路出发，怎样理顺这些关系？
用系统的观点理顺各种关系，分别从筑路方案的总体目标、路线规划方案的选择、方案的优化作出思考。
1、总体目标：安全、快捷、经济地完成筑路工程。
2、选择好的路线方案：如公路要过两座山坡，是修隧道还是绕道。
3、要考虑材料、人员的安排，如何降低成本，减少浪费，考虑天气等因素，提高工程进度。
三、系统设计的一般步骤
主要包括：将系统设计分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。
在发生多起交通事故后，
检验检疫部门组织专家进行
分析和实验室鉴定，认定：
日本三菱帕杰罗越野车
Ｖ３１、Ｖ３３型在设计上存
在严重问题，车后部的“感载阀”在车内坐上人并在颠簸的路上行驶时会压低磨擦到后轴制动油管，经长期反复磨擦，造成后轴制动油管被严重磨损直至出现漏洞，使制动液流出，造成刹车失灵。这是涉及行车安全的严重质量问题！
案例1：封杀三菱帕杰罗汽车事件
为确保人身安全，根据《中华人民共和国进出口商品检验法》及其实施条例的规定，特公告如下： 自公告之日起，
吊销日本三菱帕杰
罗V31、V33越野车
的进口商品安全质
量许可证书，禁止
其进口。
想一想：
三菱帕杰罗汽车被封杀的原因是什么？
1）没有设计好汽车制动系统中的后轴制动油管；
2）没有设计好汽车悬挂系统中的感载阀；
原因：
小结：进行系统设计时，必需要设计好各元素或子系统的功能及子系统间的协调关系。
室内住宅电气系统的设计
4、简单系统的设计的实现
系统设计多用于比较复杂的社会系统工程、经济系统工程、规划系统工程、生态系统工程、能源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、工业及企业系统工程、军事系统工程等方面
手电筒照明供电部分的设计
案例分析：手电筒照明供电部分的设计
设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。
设计分析： ⒈可把手电筒照明供电部分分为照明和供电两个子系统。照明子系统的要素是灯泡、导线，供电子系统的要素是电源和开关。 ⒉手电筒的功能取决于它的各个组成要素，电源通过导线的连接驱动灯泡发光，这些要素缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。 ⒊选择合适的元器件，使它们相互匹配，并能达到设计要求。
方案A （1）设计一个简单的电路，画出电路图。 （2）根据电路图，选择元器件，如灯泡、干电池、导线等，并搭接电路。 （3）通过控制开关，使灯泡发光。
设计方案：
方案B 选择元器件为发光二极管及干电池、金属筒等，其他步骤参照方案A。
方案C 设计一个自发手电筒。 采用发电机代替干电池进行供电。手电系统有以下几个部分组成： 手柄——齿轮组——发电机——小电珠 用手摇动手柄，使齿轮的转速加快，带动一个由电磁铁和线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时将机械能转化为电能，输出电流，使小电珠发光。 方案C不需要使用干电池，所以对环境不产生污染。
案例分析：室内住宅电器系统的设计
设计要求：
1、用电负荷：
2、照明和各种家用电器使用安全、方便，相互之间影响小，便于维修。
设计分析： ⒈设计的目标是方便住户使用，满足住户的舒适和审美要求，便于日后维修，遵守《民用建筑照明设计规范》，确保室内电器线路的安全。 ⒉户内配电系统有电源配电箱和若干个回路组成，它们构成了室内电器线路系统的子系统。 ⒊当某一回路发生故障时，不影响其他回路的正常工作。
电器线路系统
电源配电箱
照明回路
插座回路
空调回路
系统分析的基本程序
确定目标
收集资料
建立模型
比较各方案的性能指标
确定最优方案
是否满意？
建议实施最优方案
否
是
5、系统设计的主要过程
编制《学校田径运动会竞赛日程表》
1、提出设计问题；
学校每年都举行田径运动会，如果你是学生会的体育部长，会如何组织编制好《学校田径运动会竞赛日程表》。
2、收集与分析相关资料（包括外部环境及约束条件）；
(1)学习竞赛规程和田径规则，了解运动会的期限、天数，作息时间，开、闭幕式(表演内容)的时间；
(2)了解参赛单位人数、组别设置；
(3)场地器材条件、跑道条数、跳跃和投掷场地及器材数量；
(4)熟悉赛次的安排、录取办法、录取名次、计分办法；
(5)掌握裁判员的人数和水平、等级情况。
(6)查阅学校前几届运动的相关资料。
3、确定设计目的；
编制好编排合理，符合竞赛规程和学校实际的《学校田径运动会竞赛日程表》。
4、系统的设计
具体讲：竞赛日程的编排视为一个系统，这个系统是系统结构与系统流程相辅相成的系统，要求系统结构合理，运行流程畅通。
A、竞赛日程的编排原则
（1）比赛的间隔时间（最短）：200米及200米以下各项为45分钟；200米以上至1000米各项为90分钟；1000米以上各项目不在同一天；全能各单项间休息30分钟（以最后一人结束比赛到下一项比赛第一人开始）。
（2）尽量不安排项目冲突。
（3）尽量照顾兼项之间的时间间隔，及格赛后间隔一天进行正式比赛。
（4）不同组别的同一田赛项目，一般不连续安排在同一单位。
（5）不同组别的同一径赛项目，最好衔接进行。
（6）跨栏项目一般安排各单元的第一项，还可安排在长距离竞走、跑之后进行。
（7）决赛时预计能破纪录的项目，可分配到各个单元。
（8）同一时间不安排、两个田赛长投项目。
（9）竞走、长跑时最好不要安排标枪。
（10）撑竿跳高尽可能安排在上午。
（11）接力赛尽量安排在单元的最后。
（12）精彩的项目尽可能安排在开、闭幕式后或节假日。
（13）田赛项目注意场地的合理运用。
（14）最后一个单元尽量少安排项目。
（15）尽可能使田赛和径赛同时结束。
B、竞赛日程的编排方法
按竞赛规程规定的比赛天数、单元、时间、组别和项目等，填写竞赛日程安排表，再根据竞赛规程中的参赛单位、报名要求等预计各项赛次，然后先填全能项目，后排单项；单项中先排径赛，后排田赛。
C、编排比赛秩序：
（1）先排全能项目，其次是赛次多的项目，再排跨栏和其他径赛项目。
（2）参阅兼项表进行核对，检查有无兼项冲突。
（3）排完径赛再排田赛，注意兼项和性质相关项目的先后顺序。
（4）全部项目排好后，应详细检查，如有不妥之处，再进行调整。
编排出多个方案，从中筛选最佳方案。
5、系统的评价及优化
对《学校田径运动会竞赛日程表》进行反复研究、征集意见、调整修改。
案例分析
书P087案例分析
书P089案例分析
强调系统设计应考虑的主要问题：
1、系统设计的目的与要求
2、系统各部分之间的相互联系与相互作用
3、系统设计方案的优化
马上行动
唉！没有车位了，又白进一趟！
车位指示系统分解为哪几个子系统呢？各子系统作用是什么？
2、计算机控制系统
4、停车引导系统
1、车位探测系统
请同学们思考能否自己设计出一个车位指示系统？
车位探测系统
计算机控制系统
显示系统
停车引导系统
3、显示系统
评价项目 方案1 方案2 方案3
成本投入状况 少 少 多
实施的速度 快 快 慢
管理的可行性 可行较 可行 有经费可行
技术的先进性 一般 一般 先进
技术实现的可行性 可行 可行 可行
可能产生的负效应 职工人数增多 影响学生正常时间就餐 投入较慢
整体效果 可行 较可行 较可行
对上节练习第一题中的若干方案进行分析(共32张PPT)
常见结构的认识
科罗拉多大峡谷
图片 有关结构的 最好能对单个的图片可以放大 观看参照课本上的
埃及 金字塔
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。
结构（structure)：是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
案例分析
苍耳子与尼龙搭扣
鸟与飞机
鹰眼与导弹跟踪系统
阅读：
这座大桥本该是著名设计师特奥多罗·库帕的一个真正有价值的不朽杰作。库帕曾称他的设计是“最佳、最省的”。可惜，它没有架成。库帕自我陶醉于他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的500米加到600米，以成为世界上最长的桥。桥的建设速度很快，施工也很完善。正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响——大桥的整个金属结构垮了：19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过分自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了一场 悲剧。
【思考】
1、为什么要研究结构？
2、生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？
3、我们人类好多地方不如动物,不能象鸟一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水中欢快游荡,奔跑速度不如狗，打斗力气不如虎。人类凭什么能成为动物界的统治者呢
结构与力
从力学角度来说, 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
每个物体都有它的特定的架构形态，这种架构形态体现着它的结构。
物理学与通用技术研究力的角度不同,物理学往往研究外力,把物体当质点,哪怕是地球,在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质点。
而技术学则关注一个物体内部受力情况。
当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力 , 称为内力。
应力是构件的单位横截面上所产生的内力。
当应力达到某一极限值时, 结构就会遭到破坏。用公式表示应力为：σ =F/s, 其中 ,F 是内力 ,S 是受力面积 , σ是应力。
拉 力 物体所承受的拉拽力
压 力 挤压物体的力
剪切力 两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
扭转力 反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生扭转形变的力
弯曲力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
小实验：
比较不同形状的纸板承受压力的大小
回答问题：
1、哪种情况下纸板的抗压能力最强
2、如果把纸板折成瓦楞状,试验结果会发生什么变化？
３.结构的类型
实体结构、框架结构、壳体结构
实体结构：结构体本身是实心的，它的受力特点是：外力分布在整个体积中，如实心墙，大坝。
框架结构：结构体由细长的构件组成的结构。受力特点：支撑空间而不充满空间。如铁架塔，建筑用脚手架，厂房的框架。
壳体结构：通常是指层状的结构。受力特点是：外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔，飞机的外壳，贝壳。
实体结构：结构体本身是实心的
受力特点：外力分布在整个体积中，如实心墙，大坝。
框架结构：结构体由细长的构件组成的结构
受力特点：支撑空间而不充满空间。如铁架塔，建筑用脚手架，厂房的框架。
壳体结构：通常是指层状的结构
受力特点：外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔，飞机的外壳，贝壳。(共9张PPT)
第二节 稳固结构的探析
1.结构与稳定性
2.结构与强度
3.结构与功能
3 结构与功能
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。
残疾人专用电动车
冰上自行车
链 接
中国土木工程网：http://www.civil./
中国建筑网 http://www./
马上行动
设计制作 屏风
（选用本地合适材料）
交流 屏风
１、设计方案（包括图样）
２、模型或原型
３、评价报告（包括说明书）
OeU
要题业有
YA iT
折叠自行车
Http://www.haoddc.com
差vs
n1
■U
non cnanO en(共43张PPT)
我国古代《申鉴·时事》中记载了这样一个故事：某人在林中看到别人布了一张捕雀的大网，捕到的雀都是进一个个网眼的。于是，他回家用一截截短绳结成了许多互不相连的小绳圈，也去捕雀，有人问：“这绳圈是做什么用的？”他说：“网雀用的。既然一只雀只钻一个网眼，我这种绳圈岂不比一张大网省事？”
自然，此人是一只雀也不会捕到的。他的可笑之处在于没有意识到网中的每个网眼时互相联系的而不时孤立存在的，因此，单个网眼就没有整个网所具有的捕雀功能。在我们的生活中，如果不用整体的、相互联系的系统的观点解决问题，就会犯与此人同样的错误。
一 系统的结构
学习目标:
1.从应用的角度理解系统的含义.
2.通过简单的系统的案例分析,理解系统的基本特征.
我们在日常工作和生活中,经常使用“系统”这个名词。
例如 ，人体中的消化系统、神经系统；一个学校中的教学系统、德育系统、后勤系统；机器中的传动系统、润滑系统等等。
那么，究竟什么是系统呢？
你有没有骑过这样的车
案例分析
自行车及其构件组成
部件 功能
车把
脚蹬
链轮和链条
前后轮
车闸
控制自行车的方向
将动力传递到后轮,驱动自行车行走
车轮的滚动带动自行车整体行进
将人脚踩的力传递链轮链条上
控制自行车的速度
同桌之间讨论完成p65的“讨论”内容
故障 导致后果
车闸的橡皮松了
车把固定螺钉松了
链条断了
车轮的辐条断了
刹车不灵
自行车无法前进
车圈受力不匀而变形
方向把握不准
讨论
系统定义:
由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的整体，称为系统(system)。
系统是要素或部分组成的整体
构成系统的条件:
①
至少有两个或者两个以上的要素(部分)才能组
成系统；
②
要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；
③
这个整体具有的功能是各个要素(部分)的功能中所没有的。
要素
结构
功能
请指出下列系统分别由哪些要素组成，并说出相互之间有怎样的联系？
台灯
手表
学校的多媒体教室
缝纫机
我们在日常工作和生活中,经常使用“系统”这个名词。
消化系统
网络系统
讨论：
在我们教室里，有没有系统呢？尝试举例！
请你说出一个系统，并说出该系统由哪些
要素（部分）组成。
班 级
练习思考：
人 物 事…
男生女生、老师、班委…….
……
班规、课程表、作息时间表…….
练习思考：
？
一个班级是一个系统,课桌椅也是一个系统，你觉得课桌椅系统和班级系统有什么关系呢？
系统 子系统
系统与子系统的关系
思考：
班级系统中有多媒体辅助教学系统等子系统
班级也可以看作是 的一个子系统。
学校
可以看作是 系统当中的一个子系统
学校
教育
可分为：自然系统和人造系统。
自然系统：是自然形成的系统。
人造系统：是由人工制造加工而成的系统。
可分为：实体系统和抽象系统。
实体系统：是实物形态的。
抽象系统：是非实物形态的。
可分为：小型、中型、大型、巨型系统
系统的类型
生态系统
人造肺
人造卫星
动态系统：学校就是一个动态系统，它不仅有建筑物还有教师、学生
静态系统：例如：大桥、公路、房屋
封闭系统：是与外界无明显联系的系统， 如密闭罐中的化学反应
开放系统：与外界有环境有信息、物质和能量交互作用，如商业系统，生产系统，生态系统
系统的分类总是根据不同的需要来划分的，下列
属于实体系统的是 ( )
A.《中学生守则》 B.计算机系统
C.学校未来十年发展计划 D.一头大象
D
练习:
盲人摸象
盲人摸象现象
“盲人摸象”这个成语,现在通常用来形容什么现象
通常形容对事物观察不全面,只了解一部分
情况没有从系统的整体性把握。
三.系统的基本特性------（1）整体性
整体性是系统最基本的特性，在分析系统时要注意从整体上把握。
系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。
系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和，即1＋1>2。
当系统的某要素出现问题时，会影响其它相关的要素，从而影响系统的整体性能的发挥。
马上行动
现象 原因
三个和尚没水喝
三个臭皮匠顶个诸葛亮
一招不慎，全盘皆输
丢卒保车
要素不协作
1＋1>2
局部影响整体
主要与次要的关系
根据系统的整体性特征，解释右表中所列的现象。
案例分析：巴尔扎克的塑像
法国雕塑家罗丹要为法国作家协会雕塑一尊巴尔扎克纪念像。罗丹叫来几个学生来欣赏这尊巴尔扎克塑像，一位学生指着雕像那双叠合在胸前的手说：“这手像极了！我从来也没见过这么奇妙而完美的手啊！” 这句话引起罗丹的沉思，他突然操起一柄斧子，朝塑像的双手砍去，瞬间，巴尔扎克断了双手，学生们全都惊呆住了。
就以上材料，给你以怎样的启示？
木桶理论
系统的整体性理解:
任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体的功能发挥。
相关性是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。
如：建筑物的梁柱关系
钢材中的碳含量的高低与强度、硬度、韧
性的关系。
案例：厨具安装
(2)相关性
相关性：
各要素之间相互作用相互联系
例：厨房装修
生态系统的相关性
沙发VS床
沙发
床
沙发床
任何系统都具有某种目的,都要实现一定的功能.
设计和分析一个系统时，必须事先弄清其目的，否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。
当系统存在多个目标时，要从整体协调的角度出发寻求平衡，以获得整体上的最佳效果。
(3)目的性
飞机涡轮风扇喷气发动机：
目的通过消耗燃料，产生巨大的动力
任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。
运用系统的动态观点，有助于使我们不仅看到系统的现状，而且看到系统的变化和发展，从而预测系统的将来，掌握系统的发展规律。
(4)动态性
动态性：系统处于运动变化之中
例：生病、看病
思考：有没有不具有动态性的系统？？
一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性，发挥自身作用，实现可持续发展。
(5)环境适应性
卧地松：生活在高山上，由于风雪等阻力而无法向上生长，只得沿地面扩张。
水中的红树林：众多的气根，像章鱼爪一样延伸开来。
生物对环境的适应
盲校学生阅读盲文科普书籍
中学生要适应社会的发展
马上行动
1、谈谈“春捂秋冻”的道理。
人自身是一个系统，春天穿多一些是对冬天的一种适应，秋天穿少一些是对夏天气候的和向冬天过渡的一种准备。两者都是为了使人的身体逐渐适应气温的变化而不致于生病。
2、家用电冰箱为什么不能紧贴墙壁放置，而应该与墙保持一定的间距？
目的是为了有一个适当的散热空间，以保持它能正常工作，更好的适应周围的环境。
小结：
1、系统的含义：
是由相互联系、相互作用、相互依赖
和相互制约的若干要素或部分组成的具有
特定功能的有机整体。
2、构成系统的三个条件：P65
3、系统的类型P67
3、系统的基本特性
(5)环境适应性
(4)动态性
(3)目的性
(2)相关性
(1)整体性
整体的角度
联系的观点
发展的眼光
试一试：飞机在空中飞行时，时常受到大气对流的影响而产生颠簸，当飞机的检测装置接收到这一信号后，经过控制器的调节，能在很短的时间内调整好飞行状态，克服大气对流对飞机飞行的影响，保持平稳飞行。这个现象说明了系统的什么基本特性（ ）
A、整体性 B、相关性
C、环境适应性 D、动态性
练习
C
阅读：木桶理论
盛水的木桶是由许多块木板箍成的，盛水量也是由这些木板共同决定的。若其中一块木板很短，则此木桶的盛水量就被短板所限制。这块短板就成了这个木桶盛水量的“限制因素”（或称“短板效应”）。若要使此木桶盛水量增加，只有换掉短板或将短板加长才成。人们把这一规律总结为“木桶原理”，获“木桶定律”，又称“短板理论”。
你的“木桶”又是怎么样呢？(共7张PPT)
第三节 简单结构的设计
---简易相片架的设计
结构设计
美观
稳定性
强度
成本
功能
人的个性化需要
寿命
安全
……..
知识点回顾:
结构设计应考虑的主要因素
现在要你来设计一个相框,你会从哪些方面来考虑
如何来进行你的设计
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.不一定就是参照课本的图片设计,你只要设计出你喜欢的相框;
5.从人性化的设计观点出发,让你的相框多出一些闪亮点.
简易相片架的设计
作品评分:
项目 创新 美观 稳固 实用 可行性
比重 30％ 20％ 20％ 20％ 10％
得分
总评
⊙(共45张PPT)
2.2 流程的设计
学习目标：
1、学会分析流程设计应考虑的基本因素。
2、能画出流程设计的框图。
3、能对生活、生产中的简单事项进行流程设计。
综合：指导人们的工作和生活、有效地组织生产。
流程在生产中的意义：有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质量、保证生产安全。
流程在生活中的意义：节省时间、提高生活质量、提高工作效率、使我们的生活变得有序、合理。
复习：流程对生活和生产有什么意义？
1、流程设计应考虑的基本因素
流程设计的目标与要求
工作和生活
生产活动
节省时间、提高工作效率、提高工作质量
提高效率、提高质量、节省资源、安全生产、提高经济效益、提高管理水平
还应考虑：
实现环保、方便操作
流程设计中的基本因素
材料
工艺
设备
人员和资金
环境
不同的材料有不同的加工处理方法
不同产品的工艺要求各异，流程设计也不同
生产设备的水平决定了流程的自动化水平
人员的技术水平各必要的资金影响生产的过程、质量和周期
生产过程对环境的污染以及环境对生产的反作用
注意：
不同行业的流程有不同的特点，流程设计中应考虑的基本因素也各不相同．
如农业生产中还要考虑： 气候、季节、自然灾害、生态平衡等
合成氨的生产工艺流程
制氮气
制氢气
合成塔：
5000C和300atm,氮气、氢气合成氨
分离器
氨水
氮气、氢气
答：合成氨生产流程包括了以下的环节和时序:
(1)先进行原料气（N2、H2）的制取-----制取环节
(2)气（N2、H2 ）的净化，除杂质-----净化环节；
(3)用压缩机压缩（至高压状态）------压缩环节;
(4)氨合成----合成环节；
(5)最后进行氨的分离，得到浓氨并将未完全反应的N2、H2送回合成塔，再循环加工利用----分离环节。
合成氨的生产工艺流程包含了哪些环节
马上行动
1、处于城乡结合地带的某乡，现要在乡里新建一个小化工厂，在流程设计上应考虑哪些因素？
应考虑：工艺方案、降低能源和原材料消耗、减少污染排放、在资金允许的情况下选用精良设备和技术人员以提高生产效率。
2、要把北方的大豆移栽到南方，在流程设计上要考虑哪些相关因素？
要考虑：季节、气温、湿度、土壤、病虫害，是否破坏生态平衡 。
2、流程设计的步骤
一、明确设计的目标和任务，明确流程应遵循的内在变化规律。
二、分析现有材料、设备、资金、人员、工艺和环境等因素。
三、列出流程涉及的主要事项，并进行初步的排列。
四、分析各事项之间先后顺序，合理地安排流程的时序和环节。
五、画出流程图。
确定目标，明确任务
分析基本因素
明确主要事项(步骤)
确定环节、时序
画出流程图
结束
能否达到目标要求
修改方案
否
一个产品的生产流程设计一般由材料准备环节、加工环节、组装环节、质量检查环节组成。
案例分析：“小铁锤的加工流程设计”
手工制作
锤头的加工流程
锤柄的加工流程
下料
磨削圆头
电镀
板牙套丝
下料
划线
锉削
锯削
划螺孔中心线
钻孔
电镀
淬火
倒角
攻丝
装配：
把加工好的锤柄拧紧到锤头的螺孔中。
技术要求：1、材料：45号钢；2、各型面连接圆滑、光洁、纹理整齐的要求；3、工件最后用砂纸打光。
二、流程设计的主要因素分析
1、设备：常用金工工具，台钻，锯子、锉刀、錾zàn子、
锪huō刀、麻花钻、丝锥等。
2、材料：45号钢的棒料。
三、明确主要事项（步骤）
1、加工方法：采用手工加工工艺方法。用铁锤下料；锤头部分
的加工用锉刀锉平面，台钻钻孔，手工攻丝；锤柄部分的圆头用
砂轮机磨削，螺纹用板牙套丝。
热处理：锤头进行淬火处理，以提高硬度。
四、流程的环节与时序
小铁锤加工过程划分为三个环节
1、加工锤头
2、加工锤柄
3、装配环节
图1
图2
图3
五、编制加工流程，按时序画出加工流程图
锤头的加工流程图：
1、下料
2、划线
3、锯削
4、锉削
5、（1）划螺孔中心线
（2）用洋冲打眼
图1
图2
6、钻孔
7、攻丝
8、倒角
9、淬火
锤柄的加工流程图
1、下料
磨削圆头
板牙套丝
二、批量生产小铁锤的流程设计
工序号 工序 设备
1 下料 电锯
2 铣A1、A2平面，两把刀具同时铣 1号卧式铣床
3 铣B1、B2平面，两把刀具同时铣 2号卧式铣床
4 铣C1、C2平面，两把刀具同时铣 3号卧式铣床
5 铣D斜面 4号卧式铣床
6 钻孔 钻床
7 攻丝 攻丝
8 去毛刺 手工
9 淬火 淬火设备
10 电镀 电镀设备
锤头的加工流程
锤柄的加工流程
工序号 工序 设备
1 下料 电锯
2 车端面 1号车床
3 倒角 1号车床
4 车螺纹 2号车床
5 车圆头 2号车床
6 去毛刺 手工
7 电镀 电镀设备
图1 下料
图2 铣 B1面
图3 铣 A1面
图4 铣 B2面
图5 铣 A2面
图6 铣 C1、C2面
图7 铣 D面
图8 中心钻打眼、麻花钻钻孔
图9锪刀锪孔
图10 攻丝
图11 去毛刺
图12 淬火
图13 平面磨床
锤柄加工流程
1、下料
2、车床车端面、倒角
3、车床车螺纹
锪
4、车床车圆头
批量加工流程有什么特点：
1、机械化程度高，大多工序由机床完成；
2、有的工序可以在同一时间内进行，提高了工作效率。
在设计批量加工流程时，你认为批量加工流程可以划分为哪些环节？
——可分为锤头加工、锤柄加工两大环节，这两大环节还可分为若干道工序。
加工零件的基本流程：
一、工艺技术员根据图纸编写加工工艺卡（流程卡：注明了工序和每道工序的技术要求）
二、工艺卡与零件图纸一起发到各工种的工人手中，工人按图纸和工艺卡上的技术要求进行加工。
三、质量检查员按照图纸和工艺卡的技术要求进行检查，发现加工质量不合格的根据情况作出处理，或者返工，或者报废。
城市污水处理工艺流程
粗格栅间
进水泵房
细格栅间
曝气沉沙池
氧化沟
二沉池
出水泵站
出水流入江河
课堂动手实验
活动手册:P2.2-1
实验内容:积木分捡(共25张PPT)
稳固结构的探析
结构与强度
第一单元 结构与设计
课堂小游戏
如何不借助其他物品让一煮熟的鸡蛋竖立在光滑的桌面上
一、结构与稳定性
1、结构的稳定性
——结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
一、结构与稳定性
一、结构与稳定性
[探究一]：不倒翁为什么不倒？
一、结构与稳定性
[得出结论]：
不倒翁不倒让我们得出什么结论？
重心的高低影响结构的稳定性。
重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。
[链接生活现象]：请同学们想一想生活中有哪些事例是运用降低重心来增加稳定性的？
例如：1、以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理。
一、结构与稳定性
[探究二]：落地电风扇为什么不易翻倒？
一、结构与稳定性
[得出结论]：
落地电扇的底座又让我们得出什么结论呢？
结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。
支撑面越大越稳定，越小越不稳定。
注意支撑面和接触面积的区别.
一、结构与稳定性
[链接生活现象]：
请同学们想一想生活中有哪些事例是运用增大支撑面积来增加稳定性？
一、结构与稳定性
结构或构件的形状影响其稳定性。
一、结构与稳定性
[链接生活现象]：
请同学们想一想生活中有哪些事例是运用改变结构形状来增加稳定性？
一、结构与稳定性
[教师总结]：
影响结构稳定性的主要因素：
1、重心位置的高低
2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小
3、结构的形状
双脚支撑
单脚支撑
一、结构与稳定性
[知识拓展]
有时也利用不稳定来为我们生活提供便利。
例如：1、用倒置的啤酒瓶预报地震2、在水桶的一边挂上重物打水
不稳定结构
作业：
收集一些建筑物坍塌的案例，从结构稳定性角度分析其问题所在(共18张PPT)
二 控制系统的工作过程与方式
1 控制系统
控制系统：
任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统。
控制系统的输出与输入有一定的对应关系。
小游戏
请同学蒙上眼睛在黑板上画出下面的头像。
蒙上眼睛画------开环控制
不蒙上眼睛画------闭环控制
控制系统通常又分为开环控制系统与闭环控制系统
2 开环控制系统
开环控制系统：
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。
游泳池的定时注水控制系统
2 开环控制系统
定时器
进水阀门
游泳池
水流量
设定注水时间
游泳池的水位
在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
开环控制系统的方框图：
2 开环控制系统
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
案例分析：自动门的控制系统
2 开环控制系统
控制
电路
电机
自动门
转动
红外装置是否检测到人体热辐射发出的信号
门的开/关
控制器
执行器
被控对象
被控量
控制量
案例分析：水泵抽水控制系统
2 开环控制系统
电机
水泵
水流
转速
接通电源
水流量
控制器
执行器
被控对象
被控量
控制量
开环控制系统，信号的传递是单向的。
3 闭环控制系统
游泳池水位控制系统
检测装置
控制器
进水阀门
游泳池
给定水位
水流量
比较器
游泳池水位
闭环控制系统
把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统。
闭环控制系统的方框图如下：
3 闭环控制系统
检测装置
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
比较器
与开环控制系统相比，闭环控制系统多了一个由检测装置组成的环节，构成一条闭合回路。
马上行动
3、人工调节液面
4、希罗的自动门控制系统
1、电冰箱的温度控制系统
2、走道灯的声光控制系统
1、电冰箱的温度控制系统
控制
电路
电机-压缩器组
电冰箱
制冷量
箱内温度
预置温度
检测装置
（热敏电阻）
2、走道灯的声光控制系统
声-电传感器
触点延时开关
走道灯
灯亮/灭
有/无声音
眼睛
大脑
手、阀门
容器
给定值
比较器
液面位置
3、人工调节液面
水流量
4、希罗的自动门控制系统
火炉
连动
装置
庙门
祭坛点火
/火熄灭
门的开/关
轴的转动
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
2、开环控制系统
3、闭环控制系统
反馈环节
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控制量
比较器
小结
1、控制系统、开环控制系统、闭环控制系统的概念(共15张PPT)
第四节 经典结构的欣赏
经典结构的欣赏
知识回顾
什么是结构？结构类型有那些？
稳定结构两个重要性质是什么？
经典结构的欣赏
如何欣赏设计作品（以建筑为例）？
技术：包括结构使用功能的实现、结构的稳固耐用、结构造型设计的创意和表现力、材料使用的合理性、工艺制造的精湛程度等。
文化：具体包括民族特色、历史性、时代性、艺术性等方面。
经典结构的欣赏
经典结构之一：赵州桥
桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
观看时，注意：①桥的结构特点？ ②桥的受力分析？ ③桥的文化寓意和民族特色 ？
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
洞庭天下水 岳阳天下楼
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
武当山道教古建筑的宫殿屋檐的每条垂脊前端，都有一排栩栩如生的禽兽像，形状各异，数量不一。这些禽兽被称为小兽。
龙，是传说中一种能兴云作雨的神异动物，封建时代龙又是作为皇帝的象征
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
经典结构的欣赏
中西经典结构欣赏
故宫
文化：汉族文化的代表。建筑色彩以朱墙黄顶为主，表现皇帝的威严。屋顶的飞檐结构减轻了大屋顶的沉重感，既增添了飞动轻快的美感，同时又体现了高贵华美的风韵，丰富了建筑文化。
技术：采用了典型的木结构建筑形式。木结构建筑主要采用榫铆连接。屋顶的飞檐结构扩大了采光面，有利于排泄雨水。
经典结构的欣赏
中西经典结构欣赏
圣彼得大教堂
文化：体现了明显的文艺复兴时期提倡的古典主义形式，主要特征是罗马式的圆顶穹窿、希腊式的石柱以及平的过梁相结合，是典型的哥特式教堂。整个教堂采用巨大的石材结构，象征着不朽和永恒。
技术：穹顶轮廓浑圆饱满，穹顶上的肋与围绕鼓座一圈的双柱一一对应并向上延伸至顶部的采光亭，肋间以十道断面小强度大的环形铁箍抵抗穹顶向外的侧推力。
法
国
巴
黎
圣
母
院
德
国
科
隆
教
堂
荷
兰
阿
姆
斯
特
丹
比
利
时
布
鲁
塞
尔
经典结构的欣赏
我国城市的标志性建筑
北京 天安门
经典结构的欣赏
对作品进行欣赏，除了技术和文化两角度外，还可以从哪些角度欣赏？
中国传统建筑特微
中国园林建筑特微
中国民间结构欣赏- - ->西关大屋
经典结构的欣赏
课堂练习
选定大佛山本地的一个经典建筑结构，通过你对该建筑的认识及浏览相关网页资料，谈谈你如何从文化、技术两个角度欣赏该结构。(共23张PPT)
稳固结构的探析
结构与强度
第一单元 结构与设计
结构与强度
【学习目标】
1、了解内力和应力的概念，知道内力和应力的关系。
2、了解结构强度的概念，理解影响结构强度的因素
结构强度:指结构具有的抵抗被外力破坏的能力.
【学习过程】
根据你的生活经验填写下表：
事件 结果 原因
分别在一根竹竿和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物
沿着垂直于重心线的方向撞击一根完整的钢管与用同样的方法撞击一根中间有焊接缝的钢管
竹竿比脆性塑料杆能挂更多的重物而不会断裂
竹竿材料的抗拉性能更强
中间有焊接缝的钢管受到撞击时容易损坏
因为有连接点
一、关于结构强度的概念
内力：当物体受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用发生改变,产生一种抵抗外力与形变的力.
应力：构件单位横截面积上产生的内力.
公式：
二、影响结构强度的主要因素
案例分析：
空调安装架
注意结构对强度的影响有两点:
一是结构的外部形状
二是结构的构件截面形状
结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。
影响结构强度的几个主要因素
（1）结构的形状
（2）使用的材料
（3）构件之间的连接方式
三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。
(1)结构的形状
各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。
小试验
试验目的：测试不同截面形状的构件做成的悬梁的强度
试验准备：剪贴周长相同、截面分别为三角形、圆形、正方形纸筒各一个，重物若干。
试验过程： 1、分别将不同形状的纸筒的一端固定在桌子上，形成悬梁结构。2、分别在不同形状的纸筒的另一端悬挂相同质量的重物，并依次不断加相同质量的重物，观察结果
结构的 材料
不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。
梁的示意图
压力
拉力
为什么北川希望小学在地震中屹立不倒？
结构的材料
（1）铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。
如折叠伞伞骨间的连接，门与门框的连接等
结构的连接方式
结构的连接方式
（2）刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
具体有榫接、胶接、焊接等
榫接
胶接
焊接
刚连接
还有什么方法可以使相框变牢固？
探究
练习：在自行车各部件之间的连接中
刹车连杆之间属于_____连接；
铰
练习：在自行车各部件之间的连接中
辐条与钢圈之间属于______连接
刚
练习：在自行车各部件之间的连接中
三角架属于_____连接；
刚
比较图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。(共23张PPT)
第四单元 控制与设计（Control&Design）
通古今中外 用现代未来 技神乎其也 术在行动中
4.3闭环控制系统的干扰与反馈
复习巩固：开环控制系统通用方框图
输入量
控制器
执行器
被控对象
输出量
控制量
公共汽车车门的开关控制是气动控制，司机操作开关的装置，电流控制“电磁阀”的启闭，通过电磁阀决定压缩空气的流向，最后由压缩空气推动双向汽缸内的活塞带动连杆机构开门或关门。
开关门的按钮
（输入量）
电磁阀
双向汽缸
汽车车门
车门的开关
（输出量）
位移（控制量）
巩固练习
一、闭环控制系统
开环控制系统给游泳池注水
设定注水的时间
定时器
进水阀门
游泳池
游泳池的水位
输入
输出
水流量
给定水位
控制器
进水阀门
游泳池
水流量
检测装置
×
+
-
改成根据水位来确定注水时间
比较器
游泳池的水位
1.闭环控制系统定义
系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
2.闭环控制系统方框图
给定量
控制器
执行器
被控对象
控制量
检测装置
被控量
×
+
-
比较器
案例分析
在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要对容器中的液位（水位）进行自动控制。
抽水马桶就是典型的案例：
请尝试画出抽水马桶的控制系统方框图
三、干扰与反馈
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称为干扰因素。
例如：人在逆风中骑自行车
风
应保持的速度
自行车
行车速度
在空调的控制系统中，下列哪些处于干扰因素？
⑴开门、开窗；
⑵房间里增加人；
⑶打开房间里的吊扇；
⑷房间里的人走动。
马上行动
游泳池水位控制系统的干扰因素
定时器的误差（定时控制系统）
进水阀门水流量的不稳定性
控制系统中，为了克服干扰，保持输出稳定，需要将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较，这种比较过程称为反馈。
闭环控制系统是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。
闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。
四、闭环控制系统与开环控制系统的比较
比较项目 开环控制系统 闭环控制系统
能否自动调整和补偿 不能 能
控制精度 比较低 高
结构 简单 相对复杂
适用场合 控制精度要求不高而系统本身的元件又比较稳定的场合 要求高精度和高可靠性的场合
五、黑箱方法
西瓜
拍
控制系统
系统的输入
系统的输出
所谓黑箱方法是将要研究的系统作为黑箱，通过对系统输入与输出关系的研究，进而推断系统内部结构及其功能的方法。
声音
马上行动：列举黑箱方法应用的例子，并填写下表。
黑箱方法应用的例子 输入 输出 需要了解的情况
信息学奥赛选手程序 初始数据 运算结果 程序是否正确
⑴路灯控制系统
路灯控制系统一般分两种，一种是定时控制，比如下午6点自动打开，早上7点自动关闭；另一种是增加感光电路，当光照低到某个值时自动打开路灯，反之自动关闭。
五.马上行动
光线亮度
感光 传感器
开关电路
灯
灯的亮灭
开关信号
设定的时间
定时电路
开关电路
灯
开关信号
灯的亮灭
⑵电冰箱的温度控制系统
设定温度
控制电路
压缩机
电冰箱
输出温度
温度检测装置
+
-
比较器
⑶走道路灯的声控系统
声音
声音 传感器
开关电路
灯
开关信号
灯亮
(4)交通路口红绿灯自动控制（根据车流量大小改变红绿灯时间）系统
设定红绿灯停留时间
控制电路
红绿灯 转换器
红绿灯
红绿灯停留时间
车流量检测装置
开关
+
-
比较器
课堂小结
1.闭环控制系统方框图
给定量
控制器
执行器
被控对象
控制量
检测装置
被控量
×
+
-
比较器
干扰：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
反馈：控制系统中，为了克服干扰，保持输出稳定，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。
作业
路灯控制系统 路灯控制系统一般分两种，一种是定时控制，比如下午6点自动打开，早上7点自动关闭；另一种是增加感光电路，当光照低到某个值时自动打开路灯，反之自动关闭。
电冰箱的温度控制系统
走道路灯的声控系统
交通路口红绿灯自动控制（根据车流量大小改变红绿灯时间）系统(共37张PPT)
第二节
系统的分析
一、系统分析的含义
1.决策的方法
决策方法有经验决策和科学决策；
系统分析是一种科学决策的方法。
一、系统分析的含义
2.系统分析的含义
为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。
案例分析
汉字激光照排系统
一、系统分析的含义
王选教授
激光照排机
激光照排机的工作原理是将计算机处理的文字图形信号通过激光扫描的方式在胶片上成像。
二、系统分析的一般步骤
系统分析的出发点为了发挥系统的整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着许多相互关联和一些不确定的因素，所以最佳决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。
二、系统分析的一般步骤
系统分析的一般步骤可以描述为：
明确问题
设立目标
收集资料
制定方案
分析计算
评价比较
检验核实
作出决策
约束条件：对系统的功能起着限制作用，并且是不能认为调节的条件
案例分析
田忌赛马
二、系统分析的一般步骤
战国时代，齐王常与他的大将田忌赛马，双方约定每场各出一匹马，分三场进行比赛。齐王的马有上、中、下三等，田忌的马也有上、中、下三等，但每一等都比不上齐王同等的马，于是田忌屡赛屡输。一日，田忌的宾客、对军事颇有研究的孙膑给田忌出了一个主意，结果以二比一赢了齐王。
田忌赛马
田忌的赛马共有6种方案：
方法 田忌 齐王 方法 田忌齐王
1 上马 ： 上马
中马 ： 中马
下马 ： 下马 2 上马 ： 上马
中马 ： 下马
下马 ： 中马
3 上马 ： 中马
中马 ： 下马
下马 ： 上马 4 上马 ： 中马
中马 ： 上马
下马 ： 下马
5 上马 ： 下马
中马 ： 上马
下马 ： 中马 6 上马 ： 下马
中马 ： 中马
下马 ： 上马
在以上各方案中，齐王与田忌的赛马结局有以3：0赢的，也有以2：1赢的，但只有一种情况是田忌以2：1取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，就是上述方案3。
1.整体性原则
系统分析首先着眼于系统整体，要先分析整体，在分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。
三、系统分析的主要原则
案例分析
丁谓修复皇宫
三、系统分析的主要原则
2.科学性原则
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。
三、系统分析的主要原则
试解释“三三进九不如二五一十”的道理。
与其平均发展，不如突出长处
要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假如试验范围是每吨加入量为1000～2000g，那么究竟应加入多少？
人类很早就想实现“上天”的梦想，人们于是模仿鸟的外型和飞行动作进行尝试，但不管装上翅膀还是以人力驱动扑翼飞机，结果都以失败告终。吸取经验后，海斯勒和维林吉尔在别人的基础上采用科学的方法进行设计，取得了成功。他们抓住了人力飞机是依靠人做动力的关键，进行了分析计算。他们知道，一个强键的运动员连续做功的功率只能达到250W左右，同时他们还知道：P=k1v3 ‘ s=k2/v2得出以下结论：飞机的速度应很低，机翼面积应该很大；而且由于飞行速度低，即使飞机的结构稍大，也不会增加太大的阻力。于是，他们参考了自行车车轮的构造原理，利用中央垂直管和牵引钢丝组成的机翼支撑结构，使面积很大的机翼并不太重。此外，他们还对飞机设计进行了许多细节的改进。1936年，他们的飞机飞到5米的高度，航行了45米，空中飞行时间达到20秒，终于实现了依靠人力“飞天”的梦想。
案例：人力飞机
人类很早就想实现“上天”的梦想，人们于是模仿鸟的外型和飞行动作进行尝试，但不管装上翅膀还是以人力驱动扑翼飞机，结果都以失败告终。吸取经验后，海斯勒和维林吉尔在别人的基础上采用科学的方法进行设计，取得了成功。他们抓住了人力飞机是依靠人做动力的关键，进行了分析计算。他们知道，一个强键的运动员连续做功的功率只能达到250W左右，同时他们还知道：P=k1v3 ‘ s=k2/v2得出以下结论：飞机的速度应很低，机翼面积应该很大；而且由于飞行速度低，即使飞机的结构稍大，也不会增加太大的阻力。于是，他们参考了自行车车轮的构造原理，利用中央垂直管和牵引钢丝组成的机翼支撑结构，使面积很大的机翼并不太重。此外，他们还对飞机设计进行了许多细节的改进。1936年，他们的飞机飞到5米的高度，航行了45米，空中飞行时间达到20秒，终于实现了依靠人力“飞天”的梦想。
通过运用科学的方法海斯勒他们取得了成功。 可见系统分析还需要遵循科学性的原则。
3.综合性原则
系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
三、系统分析的主要原则
系统的优化是指在给定的条件（约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。
四、系统的优化
案例分析
利润问题
四、系统的优化
约束条件
76 16 4760
为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。系统优化的方法是多样的，但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次完善和验证，才能得出最优解或满意解。
四、系统的优化
数学模型
估算、试验
最优解
满意解
完善、验证
案例：装修施工的组织优化
装修进度（周）
3 6 9 12 15
A 水电 K
木工 K
油漆 K
B 水电 K
木工 K
油漆 K
C 水电 K
木工 K
油漆 K
流水施工
优点：
（1）工期____
（2）需要水电、木工和油漆各____个装修队同时工作。
(3)相对于平行施工的方式,这种方式在施工时间内投入的人力、施工设备、材料____。
一、系统分析的含义
二、系统分析的一般步骤
三、系统分析的主要原则
四、系统的优化
小 结
（一）系统的设计
系统设计：
在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。
1．系统的设计的涵义：
2．系统设计应考虑的主要问题：
（一）系统的设计
（1）系统设计的目的与要求。
（2）系统各部分之间的相互联系与相互作用。
（3）系统设计方案的优化。
理解：从系统的整体出发，以系统整体功能的最优为目的。
理解：运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的基本特性，既要考虑当前，也要考虑长远。
理解：从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善个部分的设计。
3．系统设计的一般步骤：
（一）系统的设计
（1）将系统分解为若干子系统；
（2）确定各子系统的目标、功能及其相互关系；
（3）对子系统进行技术设计和评价；
（4）对系统进行总体设计和评价。
可以概括为“总——分——总”。就是当我们要设计一个系统对象时，可以先将对象分解为一个子系统，分析和确定各个子系统的目标、功能以及它们之间的相互关系和结构组成，然后单独对每个子系统进行技术设计、评价及优化，然后对由完成的子系统作为构件的系统整体进行总体技术设计和评价。
1.遵守设计的一般过程、方法和原则（见《技术与设计1》P35～P39）
2.遵守系统设计中特有的两条原则：
（1）设计好系统中的每一个元素或子系统。
（2）设计好各元素或子系统之间的协调关系。
4.系统设计的基本方法要点：
（一）系统的设计
（二）简单系统的设计的实现：
系统设计多用于比较复杂的社会系统工程、经济系统工程、规划系统工程、生态系统工程、能源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、工业及企业系统工程、军事系统工程等方面。
案例分析：“室内住宅电气系统设计”
（二）简单系统的设计的实现：
下面我们就对杨辉购买的一套135.6m2的三室二厅的新房室内电气线路进行系统的设计.
（二）简单系统的设计的实现：
（一）系统设计的目的与要求：
1．分析室内照明的功能需求，书房、卧室、客厅、厨房、卫生间和凉台的照明要求是如何的？
2．系统组成部分之间的相互联系和作用：针对不同的照明需求来选择怎样的灯具？
3．如何计算家居总用电量？
4．室内照明的电线敷设的安全标准？
5．系统设计方案及其优化：
（二）简单系统的设计的实现：
（二）设计要求:
1.用电负荷:照明用电负荷800w，娱乐用电负荷1500w，厨房用电负荷1300w，空调用电负荷3000w。最大功率P=800w+1500w+1300w+3000w=11100w
2．照明和各种家用电器使用安全、方便，相互之间影响小，便于维修。
（二）简单系统的设计的实现：
（三）设计分析；
1．设计的目的方便住户使用，满足住户的舒适和审美要求，便于维修，安装规范，确保室内电气线路的安全。
2．室内配电系统由电源配电箱和若干个回路组成，它们构成了室内电器线路系统的子系统。
3．当某一回路发生故障时，不影响其他回路的正常工作。
（二）简单系统的设计的实现：
（四）设计方案：
1．电源配电箱
电源通过住宅的专用配电箱再进入室内房间，配电箱中应有短路、过载和漏电保护，具有过负载、
过电压和漏电保护功能。每户应设置强弱电箱，配电箱内应设动作电流30MA的漏电保护器，分路经过控开后，分别控制照明，空调，插座等。控开的工作电流应与终端电器的最大工作电流相匹配，一般情况下，照明10A，插座16A，柜式空调20A，进户40-60A。
（二）简单系统的设计的实现：
2．电路的设计
杨挥家用电负荷最大值约为11.1kw，通过安全电流11.1kw/220v=21A,电流过大各线路必须采用单独的电路回路。室内配电系统采用多回路形式，本例设计有照明回路、插座回路、空调回路，对于厨房、浴室设立单独回路。
（二）简单系统的设计的实现：
3．导线与电器设备选择
（1）导线:为了防火、维修及安全，最好选用有长城标志的“国标” 塑料或橡胶绝缘保护层的单股铜芯电线，线材槽载面积一般是：照明用线选用1.5平方毫米，插座用线选用2.5平方毫米，空调用线不得小于4平方毫米，接线选用绿黄双色线，接开关线(火线)用红、白、黑、紫等任一种。但在同一家装工程中用线的颜色用途应一致。
（2）电器设备：电源配电箱、电表、控制开关漏电保护开关、电源插座、开关面板、插座的选材面板的尺寸应与预埋的接线盒的尺寸一致；表面光洁、品牌标志明显，有防伪标志和国家电工安全认证的长城标志；开关开启时手感灵活，插座稳固，铜片要有一定的厚度；面板的材料应有阻燃性和坚固性。
（二）简单系统的设计的实现：
（五）线路布置
1．智能系统：在住宅电气线路设计中应预埋电话线、有线电视信号线、视频线、网络线，在客厅和三间睡房预埋电话线、有线电视信号线、视频线、选择其中一间睡房作为书房，预埋网络线。
2．照明回路：在睡房、客厅、饭厅、厨房、浴室、凉台室安装一个主光源吊灯，在睡房和客厅的墙壁上安装辅助光源壁灯。
3．功能电路：厨房放置冰箱、电饭堡、电热水器，排气扇电源插座，浴室安装淋浴器、洗衣机的电源插座，睡房和客厅安装空调的电源插座，书房安装娱乐电视机、音响、电脑等的电源插座都是独立的电源回路。
（二）简单系统的设计的实现：
4．线路布置图：在形成了住宅的电气线路设计方案后，绘制出线路走向位置尺寸图和线路布线图，编写《电气线路设计说明书》草拟布线图。
（1）划线。确定线路终端插座，开关，面板的位置，在墙面标画出准确的位置和尺寸。
（2） 开槽。
（3）电源线配线
（4） 埋设暗盒及敷设PVC电线管。
（5） 穿线。
（6） 安装开关，面板，各种插座，强弱电箱和灯具。
（7） 检查。
（8） 完成电路布线图，并向住户反馈设计方案，根据住户的意见进行修正。提交设计单位备案。(共52张PPT)
问题：水塔里的水，有时是用光了，直到水龙头没水出来才知道要抽水，而抽水有时候直到水溢出水塔才能发现。这样由人工抽水即不及时又有可能造成浪费。怎么样来解决这个问题？
放一浮子，随水位升降。过低时触动触发点，电路通，抽水机工作，水位到一定高度后，触动另一个触发点，电路断开，抽水机停止工作。
思考：
我们听到过的“控制”有哪些？
如：自动控制、控制情绪、自我控制的能力、控制温度、控制人口增长、控制病情等等
其实控制存在与当今社会的各个方面，控制是普遍存在的
控制的手段与应用
第一节
一、为什么需要控制
《摩登时代》片断
2、自动饮水鸟
http://www./u81/v_MzIyNDM4ODY.html
事物的发展与变化具有多样性。
例如: 下雨
下雪
事物发展的结果可能是人们预先期望的，也可能是与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。如果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当的手段来实现。
一、控制的手段
大禹治水
思考：大禹治水过程中，通过什么手段实现了什么样的目的？
木牛流马
“（建兴）九年，亮复出祁山，以木牛运,粮尽退军，与魏将张郃交战，射杀郃。十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运。…”
——《三国志》
木牛和流马是汉代独轮手推车的两种改进设计，通过改进使人的负重有所减轻。木牛是一种轮子稍小一些的独轮手推车，载重大，前由人拉、后由人推，运行较慢；流马载重小，轮子稍大一些，由一人推，运行速度很快。诸葛亮所说“木牛流马”应是比喻它们运行的灵便程度和载重量的大小：木牛行动较笨而慢，像牛；流马
行动敏捷而快，像马。不
是说它们外形像牛像马。
控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。
控制的含义
小试验1
目的：探究圆形齿轮与条形齿轮组合的控制作用。
任何一种控制都是有目的、有对象、有手段的
小试验1
目的：探究圆形齿轮与条
形齿轮组合的控制作用。
观察: 当圆形齿轮和条形齿轮组合在一起时
1、当圆形齿轮转动时，条形齿轮如何运动？
2、当条形齿轮水平运动时，圆形齿轮会如何运动？
小实验1
目的：探究圆形齿轮与条形齿轮组合的控制作用。
现象：
圆周运动
直线运动
汽车的传动系统
小试验2
目的：探究圆形齿轮与其他元件组合的控制作用。
第一节 控制的手段与应用
探究对象: 会翻跟头的小螵虫。
第一节 控制的手段与应用
观察小螵虫的底部，思考小螵虫为什么会转动及翻转？
小试验2：探究圆形齿轮与其他元件组合的控制作用。
小试验2：探究圆形齿轮与其他元件组合的控制作用。
第一节 控制的手段与应用
观察圆形齿轮
如何控制螵虫的
转动及翻转。
小试验2：探究圆形齿轮与其他元件组合的控制作用。
第一节 控制的手段与应用
转动问题
小试验2：探究圆形齿轮与其他元件组合的控制作用。
第一节 控制的手段与应用
翻转问题
1、控制的对象是什么
理解控制现象，需要明确：
2、控制要达到什么目的
3、采取什么控制手段
控制是普遍存在的
控制事例 控制的对象 控制的目的 控制的手段
大禹治水
电风扇扇叶转速快慢的控制
人力三轮车转弯中的方向控制
洪水
安息洪波、大治水患
疏通河道，泄洪为主
电风扇扇叶
调节速度
换挡
人力三轮车
改变三轮车行驶的方向
双手转动车把
马上行动
请同学们说说你在生活学习中所见到的应用控制的事例。
学校：学校的音乐铃声、多媒体教学系统、自动喷泉等。
家庭：冰箱、电饭煲、微波炉等。
社会：交通信号灯、电子警察、电梯、程控电话交换机等
控制的应用
控制的实现需要通过一定的手段。从控制过程中人工干预的情形来分，控制有手动控制和自动控制。
1、手动控制
概念：控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务。
特点：有人直接干预。
电梯
木 门
风 扇
遥控模型
手动冲床
开车
2、自动控制
概念：在控制的过程中不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统。
特点：不需要人的直接干预。
自动门
太阳能路灯
自动扶梯
自动洗车
下列哪些是自动控制？哪些是人工控制？
马上行动
自发电手电筒
人工控制
现代网络家电
生活
自动控制
汽车自动装配生产线
工业生产
汽车油漆
自动控制
农业生产
水 车
自动控制
温室
自动控制
农田灌溉
电源
控制室
水泵
自动控制
农田灌溉
折射式微喷
射流式微喷
锤式微灌
自动控制
课后思考
自动控制技术在各行各业的应用，一方面减轻了人的劳动强度，解放了劳动生产力，另一方面也可能造成失业人数增加。对此，你有什么看法？
1、控制的涵义
（明确对象、目的、手段）
2、手动控制和自动控制
小结：(共18张PPT)
2.3 流程的优化
学习目标
1.能解释流程的改进与设备、材料等之间的关系;
2.能概括某种简单生产流程优化过程中所应考虑的主要问题;
3.能对生活、生产中的简单对象进行流程的改进设计，并用文字或图表说明流程的改进方案的优越之处。
什么叫做流程的优化
在流程的设计和实施过程中，经常需要进行不断的修改和完善，这种对流程修改的过程，叫做流程的优化。
一、流程优化的内容
——提高工作效率、降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境污染、保证安全生产。
——工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化。
——流程的优化应在综合考虑各项指标的基础上，抓住主要矛盾，突出重点指标的优化，综合权衡，以达到整体优化的目的。
目的
包括
注意
案例1：工期优化
拆卸
2天
零件修理5天
机件检查1天
零件加工8天
电器修理3天
组装
3天
试车
1天
总工期为18天
优化后：总工期为15天
1
7
6
5
4
3
2
拆卸
2天
零件修理5天
机件检查1天
零件加工8天
电器修理3天
组装
3天
试车
1天
1
7
6
3
5
4
2
马上行动
制作台灯流程的工期优化
买电器元件
2小时
焊底座
2小时
组装
2小时
做灯罩
4小时
调试
1小时
1
5
4
3
2
4
买电器元件（2小时）
焊底座（2小时）
组装
2小时
做灯罩（4小时）
调试
1小时
1
5
3
2
共需要11个小时
优化后：只需要7个小时
案例2：法兰的制造----工艺优化
1、切削法
2、少切削法
下料
切削
钻孔
检查
特点：工艺简单 缺点：切削过程耗费时间太长，生产效率低，且材料利用率很低
加热变软
锻压成型
热处理提高硬度
特点：工艺较多,使用的设备多 优点：切削量少,减少了材料的浪费,生产效率高.
假设钢材的价格为3800元/吨，比较不同加工工艺下浪费的钢材金额。
加工方法 1个法兰用料质量 材料利用率 1万个法兰用料质量 浪费总金额
切削法
9.2kg 40%
少切削法 90%
吨
吨
元
元
3.无切削法
例如，电视机、录音机机壳的加工，首先是用钢材做出机壳的模具，然后在注塑机上一次注塑成型，一套模具可以加工出成千上万个机壳。这种方法使加工流程变得非常简单。
通常用无切削法加工的材料有塑料、铸铁等。
案例：成本优化
方案 线路 路程(km)
1 ABCDA
2 ABDCA
3 ACBDA
4 ACDBA
5 ADCBA
6 ADBCA
46
51
47
59
58
51
46
二、流程优化的条件
材料、设备和工艺的改变是流程改进的原因和动力。
1、银行取款流程的优化属于哪种优化 需要什么条件
属于设备优化，依赖于计算机管理系统等设备的改善。
马上行动
国有银行排队现象惊人 一个业务需85分钟
1、银行取款流程的优化属于哪种优化 需要什么条件
属于设备优化，依赖于计算机管理系统等设备的改善。
设备的改进、程序设计和自动控制思想的引入。
2、利用数控机床进行机械加工，首先要根据图纸要求，在电脑上编制加工程序，然后机床自动按程序进行加工，保证加工质量，提高生产效率。这一优化的条件是什么？
洗衣流程的优化
现有一桶水用来洗衣服，有两种方法：一是用整桶水洗一次；二是分成两个半桶洗两次。请问哪种情况衣服洗得更干净？
例如，一件湿衣服含有1kg水，其中含洗涤剂20g。假设用4kg水漂洗一次，随即把衣服拧干到剩下0.5kg水，那么这件衣服还留着2g洗涤剂。如果换一种方法，先把衣服拧干到只剩下0.5kg水,然后用2kg水漂洗一次，拧干到剩下0.5kg水，再用2kg水重复一次。这样，同样使用4kg水，衣服里的洗涤剂就只留下0.4g了。
当我们提取或洗涤某种东西时，用大量溶剂提取或洗涤一次，其效果远不如用同样多的溶剂，分成几次提取或洗涤好。这个“少量多次”的原则在日常生活中常常用到。如煎中药，一般是煎两次，才能把药的有效成分都提取出来：如第一次用1kg水煎一小碗，第二次用0.5kg水煎一小碗，一共用去1.5kg水。若一次用1.5kg水煎一碗中药，效果就差多了。
全自动洗衣机的工作流程，就是借鉴了这一思路。
洗衣流程的优化
小试验
试验目的：
以提高效率为目的，优化制作纸制提兜的流程。
试验准备：
牛皮纸或较厚一点的纸，糨糊，订书机等。
试验过程：
1、设计图样，画出图纸。
2、编写单人制作纸提兜的流程，画出流程图，并测量单人制作一个提兜提兜所需要的时间。
单人制作纸提兜流程分：制作纸兜和提手两个环节
（1）制作纸兜：作图、画线、折纸、裁剪、粘贴
（2）制作提手：折纸、裁剪、粘贴
（3）将纸兜与提手连接起来。
3、编写多人流水化制作10个提兜的流程，画出流程图，并测量和计算流水化制作提兜时平均每个人所需要的时间。
画出联合收割机的工作流程
收割
脱粒
清选
分离
集粮
某公司对工作过程的改革
某公司在改单前，其验收部门虽然产生了货物到达的信息，但却无权处理它，而露要将验枚报告交至付款部门。后来采用新的计算机系统，实现了信息的收集、存储和分享，使验收部门自己就能独立完成产生信息和处理信息的任务。这样，该公司在二作过程中减少了一个环节，精减了75％的员工，降低了成本，极大地提高了效率。(共23张PPT)
认识流程
假如：茶叶有了，火也准备好了；但没有开水；开水壶、茶壶、茶杯还都没洗。那我们该怎么办？
甲的做法是：先洗好开水壶，灌上凉水，放在火上；在等待水开的时候，洗茶壶，洗茶杯，拿茶叶；等水开了，就泡茶。
乙的做法是：先洗开水壶，洗茶壶，洗茶杯，拿茶叶；一切都准备好了，才灌水烧水；坐待水开泡茶。
丙的做法是：先洗净开水壶，灌上凉水，放在火上，坐等水开；水开以后才急急忙忙找茶叶，洗茶壶，洗茶怀；然后泡茶。
甲的做法是：先洗好开水壶，灌上凉水，放在火上；在等待水开的时候，洗茶壶，洗茶杯，拿茶叶；等水开了，就泡茶。
流程的涵义：
流程是一项活动或一系列连续有规律的事项或行为进行的程序，这些活动、事项或行为以确定的方式发生或执行，导致特定结果的实现。
我们也可以把流程理解为为了一定的目的去做事情的顺序。
自行车前轮装圈上轴的过程
上钢丝
装外胎
装内胎
装气门
装前轴
编花
这是自行车的前轮装圈上轴过程，它经历了一系列具体的步骤，而这些步骤都有开始的时间和持续的时间，并且这一系列步骤都是按一定的先后顺序进行的。
我们把这种时间上的先后顺序称为时序。
任何一项生产或生活活动都有一定的时序。时序体现了具体活动内容的先后关系，在这种先后关系中有的步骤是不可以颠倒的，有的是可以颠倒的 。
二、时序
【马上行动】
请大家讨论完成39页马上行动列举生活中时序不可颠倒的事例。
时序不可颠倒的事例 理 由
1、只有先拆开自行车的外胎，才能检查和修补漏气的内胎 内胎被保护在外胎之内
2、煎鸡蛋时，先放油，后放鸡蛋 高温下，在锅与鸡蛋之间没有油润滑，会烧焦鸡蛋
3、
4、
浓硫酸稀释时，是把浓硫酸倒入水中。
稀释浓硫酸时会放出大量的热。
注射青霉素要先皮试再注射
有人对青霉素过敏有生命危险
不可颠倒的时序往往反映了事物或活动的内在规律或机理，我们应尊重和遵循这些规律或机理。对于一些可以颠倒的时序，我们应注意分析和比较，并根据一定的目的和条件，进行适当的安排。
我们把完成某个具体目标、组成某项生产或某个活动过程的若干阶段或小的过程称为环节。
环节是一个相对的概念，依据问题性质的不同和不同的人的理解，环节的划分会有所不同。
环节的划分是相对的，环节本身又可以是一个流程，即流程具有层次性。
三、环节
P40马上行动
高中新生的入学手续有哪些环节？每个环节由哪些具体事项组成？
环 节 具体事项
1、
2、
3、
4、
报名
向班主任报到
注册
凭录取通知书向学校注册
缴费
学校收缴学杂费，并开发票给学生
领取物品
住校生领取生活学习用品，安置寝室
下图是一个男子乒乓球单打比赛程序的结构图，共有16个代表队，采取单淘汰制决出冠军，请你说出环节。
四、流程的表达
任何一个流程都反映了一定时序，体现出一定的环节。
为了使流程的描述清晰可见，我们一般采作流程图来表达流程。
流程图是多种多样的，有文字、表格、图示、模型、动画等。最常用的是方框流程图。
开学典礼活动安排
9：00开学典礼开始
9：05介绍与会领导、来宾及其他与会者
9：10来宾致词
9：30教师代表发言
9：50新同学代表发言
10：10老同学代表发言
10：20领导讲话
10：30开学典礼结束
自习
综合
艺术
政治
周会
8
自习
综合
历史
化学
历史
7
物理
数学
通用技术
信息技术
语文
6
体育
地理
通用技术
信息技术
体育
5
生物
外语
地理
数学
外语
4
数学
物理
数学
语文
物理
3
政治
语文
外语
物理
数学
2
外语
语文
语文
外语
化学
1
五
四
三
二
一
高一（1）班课程表
文字表达
图示表达
表格表达
动画片制作流程
动画片制作流程
前期
中期
后期
构图 原画 修型 动画 校对 线拍
人境合成及特技渲染 上色
回 顾
1.什么是流程？
2.什么是时序？
3.什么是环节？
4.流程的表达方式有哪些？(共23张PPT)
设计的一般思路是什么？
控制也需要设计。
发现与明确问题
制作模型或原型
测试评估及优化
产品的使用与维护
制定设计方案
第四单元 控制与设计
第四节 控制系统的设计与实施
我们知道在设计的一般过程中，首先要发现和明确问题，那么在对控制系统进行设计时我们要明确那些问题呢？
1、控制系统设计的一般思路:
1）要设计好一个控制系统，需要做到：
（1）明确这个系统要达到的目的是什么？
（2）所要控制的对象是什么？
（3）被控对象有哪些重要特征？被控量和控制量分别是什么？
被控对象的特征往往难以直接得到，通常是通过了解被控对象的输入与输出之间的关系来分析它的基本特性，从而确定控制器的运算方式。
（4）外界的主要干扰因素有哪些？
一个控制系统中可能同时存在若干个干扰因素，需要分清主次，找出对系统影响最大的干扰因素。
（5）选择怎样的设计方案既能达到目的，又经济、又易于实现。
为达到实现控制的目的，应采用易于实现的控制方式，降低控制成本、减少对环境的负面影响等。
（6）如何选择设备和元件。
注意在选择元器件时要优先考虑标准件的使用。
在以上问题都确定后：
（1）要根据实际设计对控制精度的要求以及条件的可行性来确定是用开环控制系统还是闭环控制系统来实现所要最终达到的目的。
（2）画出控制方框流程图。
（3）画出必要的设计图纸（控制电路设计或系统结构设计）和实施图纸，撰写设计说明书等。
2）开环控制系统的设计
电风扇控制系统的设计：
被控对象——电风扇，
被控制量——电风扇输出的风速，
控制量——电机的转速。
设计的目的有：
一是有定时关闭电风扇。
二是有不同的风速。
三是又定时，又有不同的风速。
案例分析：电吹风控制系统的设计
请同学快速阅读书中案例《电吹风控制系统的设计》，分析这个系统要达到的目的是什么？控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量的控制量分别是什么？外界的干扰因素是什么？经济实用？
被控对象——电吹风；
被控量——风的速度和温度；
控制量——电机的电压；
干扰因素——房间温度、电源电压的波动；
这个案例是开环控制系统设计的案例，用以说明开环控制系统设计的过程与方法，体现控制系统设计的一般思路。
3）闭环控制系统的设计
对于简单的闭环控制系统有如下的要求：
(1)必须是稳定的。一是工作时要稳定，二是干扰出现时要稳定，这个稳定是通过调节而出现的稳定。
(2)控制精度要符合要求,即系统的输出值与给定值之差应控制在允许的范围之内。
(3)有较好的抗干扰性能。
(4)几项要求有时产生矛盾，要平衡有侧重点的解决。
案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计。
这个案例是闭环控制系统设计的实例，用以说明闭环控制系统设计的过程与方法，体现控制系统设计的一般思路。
讨论：在上述案例中，如果要节约用水，减少水箱每次冲水的量，你能设计哪几种方案？
水箱一次的冲水量实际上是随水箱的横截面积和水位设定高度而变化的，
即：冲水量=水箱的横截面积×设定高度
因此，要减少每次冲水量，应该从减少水箱横截面积和设定高度入手。
具体方案可以有：
1）将杠杆支点右移，使浮球在较小的高度上关闭进水阀。
2）在水箱中放入比水重的物体，起到减小水箱平均截面积的作用。
3）控制进水阀开启的时间，使其在水未放完之前关闭出水阀。这相当于改变设定高度。
4）在水箱中放置1~2块砖头，以减少水箱的实际蓄水量。
5）设计两种冲水方式，一种是半箱水冲洗，一种是整箱水冲洗。
2、控制系统的设计与实施案例
我们了解了控制系统设计的一般思路，下面我们一起来分析和了解控制系统的设计与实施案例。
阅读书中案例《自动升旗简易控制装置的设计》
各方案的特点：
方案A：在控制上采用机械装置，对电子知识要求不高，但升旗和唱国歌的启动需要人工同步，定时装置的精度不高，容易产生不协调现象。
方案B：此方案同样有启动不容易同步的问题，但定时器的精度较高。
其实，对升旗来说，可以采用人工控制。
方案C：可以增加学生的知识面，但需要补充电子线路的知识，比较费时，课时难以保证。
方案D:升旗和唱国歌同步启动，由于CD唱机比较普遍，器材准备较其它方案容易。
因此：方案D实现较容易。
1、控制系统设计的一般思路。
2、控制系统的设计与实施案例。
小结:
1.水车
2.晾衣控制装置
练习:
章节练习：
脚踏运动
自行车轮
摩擦轮
传动机构
发电机
蓄能稳压装置
电视机
1.该套装置中，综合运用了机械能转化为电能及稳压等技术原理，运用了蓄能、系统、稳压和控制等多种技术。其简要过程可以用方框图表示如下：
2.（1）一般家用太阳能热水器温度控制是如何实现的？
家用太阳能热水器通常都是在出水的地方装有冷水管和热水管，使用时，通常采用不断调节热水管和冷水管的流量实现温度控制。
（2）这是一个闭环控制系统，其中有一个感温元件不断测量出水管内的水温，当水温低于某值时，便切换到电加热器加热的状态。
一般来说，宾馆供应的热水温度要比较高，使客人有调节的余地，因此它必须保证热水高于一定的温度。其方法是设计一个闭环温度控制系统，使供应的热水不低于某一温度。
控制系统的工作过程大致如下：测温装置测量储水箱热水的温度，当水温低于某一给定温度时，控制装置将输出一个信号去接通加热装置，使之给水箱加热；当温度高于给定温度时，控制装置就会切断加热器电源，停止加热。
给定温度
控制装置
加热装置
热水箱
输出温度
测温装置
这一过程的的方框图可以表示如下：
