实践与体验

摩天轮模型系统的设计

摩天轮是一种大型的机械建筑。游客坐在摩天轮上可以从空中不断变换的高度俯瞰城市的美景。著名的摩天轮“伦敦眼”（图3.17）自1999年开业迎客后，络绎不绝的游人排队登上这座摩天轮，一睹伦敦全貌。“伦敦眼”也逐渐成为伦敦的地标性建筑之一。

某城市现在想建造一座摩天轮，请分组帮助他们设计并制作摩天轮模型。

【设计要求】

1．摩天轮模型由电动机驱动，能够缓慢转动。

2．摩天轮模型的结构应稳固，确保安全。

3．能方便游客上下，尽量供游客无障碍地欣赏风景。

图3.17 “伦敦眼”摩天轮

【设计准备】

方案一：使用通用技术实验室现有的各类套材。

方案二：使用3D打印机或激光切割机制作完成的各部分零件以及电动机和齿轮组等。

方案三：使用桐木条、PVC板、电动机、齿轮组等。

【设计过程】

任务一：搜集信息，分析要素

同学们在设计摩天轮模型之前，可搜集有关摩天轮的信息与资料，进行整理，分析并总结出摩天轮模型系统的要素及其功能，完成表3.2的填写。

表3.2 摩天轮模型要素及功能

任务二：划分子系统

请同学们运用之前所学子系统的知识，根据总结出的要素及其功能，划分摩天轮模型系统的子系统。

任务三：系统的设计分析

请同学们分析摩天轮模型系统各子系统的设计目标、功能以及子系统之间相互联系又相互制约的关系，完成表3.3。

表3.3 子系统分析

任务四：构思方案、绘制草图

请同学们在系统设计分析的基础上，进行方案构思并绘制出设计草图。

任务五：模型制作

对摩天轮模型系统的子系统（图3.18、图3.19）进行技术设计，制作模型，并进行评估。

图3.18 摩天轮模型系统的子系统（一）   图3.19 摩天轮模型系统的子系统（二）

任务六：交流评价

请同学们与其他小组进行交流，从表3.4所示的几个方面对自己和其他同学设计制作的摩天轮模型系统进行评价。

表3.4 摩天轮模型系统评价

讨论：在摩天轮模型系统的设计中，在保证游客欣赏更多风景的要求下，是如何设计各个子系统的？考虑了哪些相互影响、相互制约的关系？

（二）系统设计的原则

1．基本功能的实现

功能的实现是达到系统目标的保障，所以任何系统的设计首先必须保证实现基本功能。

2．子系统间关联、冲突问题的合理解决

系统的多元性特征决定了系统由两个以上要素（或子系统）组成。系统设计的过程也就是对这些差异要素（或子系统）整合的过程。

3．效益的最大化

效益的最大化是系统追求的目标。

4．动态调整的实现

动态调整是为了达到系统追求的目标所采取的手段，而这种手段又是在过程中实施的。