2.3设计的基本方法和基础知识

主讲人：陈燕一、技术设计的种类技术设计的种类原创性设计（开发性设计）改进性设计综合（组合）性设计一、技术设计的种类1.原创性设计为了打开红酒瓶塞的软木塞，设计的螺旋状开瓶器。这种最初的设计属于原创性设计，又称为开发性设计。想一想这种开瓶器存在哪些不足?如何改进?一、技术设计的种类2.改进性设计在总的方案原理变化不大的情况下，对已有的设计进行局部的变更改进，使其更加合理、完善，或满足某些特定的需要,这种设计叫改进性设计。一、技术设计的种类3.综合（组合）性设计应用现有的技术及原理重新进行组合，使其系统化、综合化、产生新的优点、特色，创造出新的功能设计方法叫做综合（组合）设计。一、技术设计的种类3.综合（组合）性设计技术设计的种类外形组合设计其他组合设计性能组合设计原理组合设计功能组合设计模块组合设计系统组合设计一、技术设计的种类3.1外形组合设计外形巧妙组合，减少体积，携带方便。一、技术设计的种类3.2性能组合设计不同产品或材料的性能组合起来，构成新的性能。一、技术设计的种类3.3原理组合设计不同技术原理组合起来，构成较复杂的技术系统蒸汽机+机械喷气+燃气轮机一、技术设计的种类3.4功能组合设计不同功能的单元或产品组合起来，构成多功能的技术系统，或者产生新的功能。内燃机+传动+制动+照明通讯+照相+录音+视频+音乐等一、技术设计的种类3.5模块组合设计若干个模块组合起来，产生某种作用或特色。若干个文艺节目组合起来的家具+电器的摆放=装潢设计一、技术设计的种类3.6系统组合设计硬件系统+软件系统=计算机系统发射系统+监测系统+控制系统+航天员系统、、、=航天飞船一、技术设计的种类1.以往电路图的设计都是手工绘制，烦琐且易出错；随着电子技术发展，尤其电脑的发展，现在专门的电路图设计软件大大方便了电路设计，而且还可以进行仿真测试，这体现了技术与设计的什么关系？（）A、技术的发展为设计创新提供了条件B、技术的发展和设计无关C、技术的发展对设计不产生影响D、技术就是设计2.我们在进行产品设计分析时，首先要考虑的重要三要素是：（）A、物、人、环境B、物、人、安全C、物、环境、适应性D、人、物、材料成本和结构AA二、技术设计的原则1.科学性原则设计必须遵从科学的原理，按照大自然的规律进行设计，否则设计是不会成功的。想一想：永动机设计者的设计是否遵从了科学性原则？二、技术设计的原则2.创新性原则一个产品的创新设计可以在原理运用、功能、结构、指标、外观等方面进行创新，也可以在安全，可靠耐用，有利于节能、环保、创造优良性价比，有利于使用者身心健康、舒服、快捷、方便等方面进行创新等。电视机从诞生以来，在新材料、新器件、新技术、外观、节能等方面进行了创新设计。二、技术设计的原则3.需要性和实用性原则要把解决存在的问题，满足用户的需要作为设计的一个原则，不要设计用户不欢迎甚至反对的产品。二、技术设计的原则4.经济性原则设计中的经济原则是指以最低的费用取得最佳效果。（1）在材料方面讲究经济原则二、技术设计的原则4.经济性原则（2）在运输成本方面讲究经济原则在设计中，要考虑用户的经济条件，市场的竞争能力，力求用最少的成本，设计出满足用户要求的产品。二、技术设计的原则5.最优化原则所设计的产品或项目在功能、技术上尽可能是目前（并可能在一段时间内）是最合理的。最优化不一定是最先进，但一定是最合理。最优化原则设计要贯彻”系统化”和“优化”的思想。二、技术设计的原则5.最优化原则坦克机动性不及汽车，火力不如远程大炮，防护不如堡垒，但却当之无愧成为“陆战之王”。二、技术设计的原则6.可靠性和安全性原则设计的产品或项目应在规定使用时间内，能可靠安全的工作，能适应规定的条件和环境，不会发生故障和事故。问题：（1）为什么小孩子的玩具都没有锋利的棱角和尖的的局部形状？（2）为什么现在的轿车都配备安全气囊？（3）为什么很多家电产品上都要求必须通过“CCC”认证？（CCC认证即是“中国强制认证”，其英文名称为“ChinaCompulsoryCertification”，缩写为CCC。CCC认证对涉及到的产品执行国家强制的安全认证。）二、技术设计的原则6.可靠性和安全性原则设计的产品或项目应在规定使用时间内，能可靠安全的工作，能适应规定的条件和环境，不会发生故障和事故。二、技术设计的原则7.工程心理学和生理学原则设计的产品或项目必须满足人类心理的需求，要美观、舒适、使用方便，是使用者和产品之间建立最协调的关系（“人类工效学原则”）普通雨伞方便时尚的折叠伞二、技术设计的原则8.法律、道德规范原则技术设计要遵守有关的法律、制度、规范，如技术专利法、环境保护法、公民权益保护法等，不允许有违法、违规的行为。天才与疯子只有一线之隔二、技术设计的原则9.通用性、标准性原则产品设计尽可能采用标准化技术和标准件，这样，产品通用，维护方便，拥有更广阔的市场。你知道火车为什么能安全地运行在铁轨上吗？一个重要因素是铁轨都是按照严格的技术规范标准设计制造的。铁路的铺设、火车的车轮间距离都有严格的技术规范标准，否则火车就无法在铁轨上运行。二、技术设计的原则9.通用性、标准性原则各行各业还有一些标准化的零部件，称为标准件。例如机械行业的螺钉、螺母、销钉，电子行业的一些电子元器件等，都是常见的标准件。二、技术设计的原则10.时效性原则必须按照设计任务书规定的截至日期完成设计任务，避免使产品制造出来后成为过时的东西。分析课本P49例1，说明设计失败的原因。(1)违反了时效性原则，没有在规定的6个月期限交货，而是8个月才交货；(2)还违反了时效性原则的第二个内容“不应该使产品制造出来后成为过时的东西”。因为8个月后已经有另一研究所同时研制出性能相同，价格更便宜的产品。所以A研究所设计的产品成为过时的产品。二、技术设计的原则11.可持续发展原则就是要克服传统产品设计的不足，使所设计的产品既能满足产品功能的要求，又能满足适应环境与可持续发展的需求。基本思想：在设计阶段将环境因素和预防污染的措施纳人设计之中，将环境保护作为产品的设计目标和出发点。二、技术设计的原则11.可持续发展原则一次性筷子风能的利用二、技术设计的原则1、试分析以下举措分别主要考虑到了哪些原则？（1）西藏自治区政府决定关闭三个火力发电站代之以两个水利发电站、两个地热发电站和一个风力发电站。以上措施主要遵循哪一原则？（2）F1迈凯轮被控窃取法拉利赛车的绝密技术，用以调校赛车动力提升赛车性能，迈凯轮此举违反了技术设计中的哪一原则？（3）海尔电热水器上加装隔电墙（4）把创口贴改进设计为各种花形，美观实用。可持续发展原则违反法律、道德规范原则，不公平竞争，以非法手段窃取了他人的资料安全性原则工程生理学和心理学原则二、技术设计的原则2、英国奥索假肢公司研制和发明了智能仿生假肢，其仿生足内装有传感器，由于这种智能感应，“本体”的使用者可以更轻松自然地站立或坐下，步态也更加平衡矫健。以上设计主要考虑了哪些原则？创新性原则、工程生理学和心理学原则二、技术设计的原则3.远望5号解决船舶稳性的方法：（1）在船体上前后各装两个减摇鳍，把十几度的摇摆减少到5度。（2）在雷达基座上安装相关设备，进而把5度的摇摆减少到1度。（3）在天线上安装相关设备，把1度的摇摆减少到几秒。三级减摇措施，就使主测量船在6级海浪下达到了陆地标准，可以在12级台风中昂首挺立。以上措施主要考虑设备的哪一因素？可靠性原则三、技术设计的方法1.常规设计法常规设计法借鉴法（时效性和创新性原则）应用标准器件法（通用性、标准型原则）技术（或工程）试验法（科学原则）三、技术设计的方法2.系统设计法（最优化原则）技术设计必须是系统化的，因为解决一个问题要同时考虑许多部分，以及它们之间的协调问题。技术设计存在许多不同的设计方法和解决方案。系统设计法可使一个系统各个部分有条不紊地工作。三、技术设计的方法3.功能设计法（需要性和实用性原则）在设计过程中，将设计对象的功能分为基本功能和辅助功能。基本功能是直接满足主要技术目标的功能，不能随意改变；同一基本功能可由不同的技术原理来实现。辅助功能是为完善基本功能而在设计中添加的功能，它可以在保证实现基本功能的前提下作出某种改变（如改变显示的方法和形式等）。三、技术设计的方法4.工效学设计法（工程心理学和生理学原则）设计中必须考虑人的生理和心理特征，适应人的生理、心理的要求，从而实现安全、方便、舒适、美观的设计目标。5.可靠性设计法（可靠性、安全性原则）可靠性设计是一门学问，包括抗热、抗震、抗干扰，能在规定的环境（可能是恶劣的）下工作。三、技术设计的方法6.最优化设计法（最优化原则）（1）问题的解决方案可以是多种的，而且从不同的角度看问题会有不同的评价。设计者必须综合各种因素，权衡利弊，从综合角度选取最优秀的方案。（2）方案选定之后，可以建立其数学模型，在满足各种约束条件的前提下，合理地设计其变量值，从而求得最优化的数据和结论，并据此进行设计。（3）设计应该是一个反复进行的过程。设计实施之后，通过检验、试用、评价之后发现新的问题，再反过来修改设计，最后得到较满意的设计，才可以正式应用或投产。三、技术设计的方法7.计算机辅助设计法CAD（Computeraideddesign)计算机辅助设计是借助计算机进行设计或仿真，可以用最快的速度获得结果。服装设计、建筑设计、管道设计、线路设计等。快速高效、降低成本。四、人机关系人机关系是指人与”机器设备”及所使用的”一切物品”之间的关系,包括使用时与所在的环境之间的关系.五、设计的依据和标准技术标准和规范国际标准国家标准行业标准企业标准部颁标准六、技术设计的一般过程发现问题展开调查制定方案制作模型测试优化推广应用六、技术设计的一般过程是无否有值得发现问题值得解决吗？有条件解决吗？确定设计课题调查、手机设计所需的信息、数据、资料制定设计方案（多种），并进行权衡，决策优化，选定方案进行具体、详细的设计实施设计（产品研制）产品（或方案实施结果）的检测评价、提出改进意见是最优化设计吗？完成设计进行鉴定申请专利不解决暂时不解决修改设计否中间过程检测，评价及改进七、课堂练习1.人机关系是指人与及其所使用的之间的关系，包括使用时与所在的之间的关系。2.在制定设计方案阶段，收集和处理信息指的是（）。Ａ.人们的需求Ｂ.类似产品的信息Ｃ.限制条件的信息Ｄ.具有创新思维的信息机器设备一切物品环境B八、课后练习3.下雨天，同学们会带来各种各样的雨具。为了放好这些雨具，让教室更加整洁，需要在教室里放置一个雨具架。请从结构的稳定性、强度、材料、使用方法以及美观等方面综合考虑，设计一个雨具架，以方便放置雨具。（1）结合设计的一般过程写出设计思路。（2）用草图表达你的设计思想，并写出必要的说明。（3）针对你的设计方案，列出加工所需的工具和材料。