第二章第二节设计的基本方法和基础知识(最新)

1、第二章 设计的基础第二节第二节 设计的基本方法和基础知识（二）设计的基本方法和基础知识（二）（一）原创性设计（一）原创性设计原创性设计的意思就是内容不是抄录别人的，而完全是自己创作设计的。例如头盔的发明，就是完全无意识的设计原创性设计原创性设计 为了打开红酒瓶塞的软木塞，设计的螺旋状开瓶器。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这种最初的设计属于原创性设计又称为开发性设计。又称为开发性设计。开瓶器开瓶器存在的缺陷存在的缺陷 两只手向相反方向拉木塞时，当软木塞突然离开酒瓶时，两只手向相反方向拉木塞时，当软木塞突然离开酒瓶时，因酒瓶的突然后退，可能将酒洒出瓶外，

2、甚至因左手握不住因酒瓶的突然后退，可能将酒洒出瓶外，甚至因左手握不住酒瓶，造成酒瓶脱手。酒瓶，造成酒瓶脱手。 有些酒瓶由于软木塞太紧，即使用较大的力也无法拔出。有些酒瓶由于软木塞太紧，即使用较大的力也无法拔出。改进：改进： 改进者使用了杠杆省力的原理及齿轮改变力的方向的原理，改进者使用了杠杆省力的原理及齿轮改变力的方向的原理，设计了一个功能较为较为完善的开酒瓶软木塞的工具。设计了一个功能较为较为完善的开酒瓶软木塞的工具。改进后的开瓶器改进后的开瓶器 由上面的改进设计可以看到，设计者在原来由上面的改进设计可以看到，设计者在原来的基础上应用了力学上的两个原理，才使开瓶的基础上应用了力学上的两个原理

3、，才使开瓶技术有了进步。而技术有了进步。而改进设计的设想改进设计的设想，来源于来源于开开酒瓶软木塞中酒瓶软木塞中碰到的问题碰到的问题。方便袋的改进性设计方便袋的改进性设计案例案例2：案例案例3：笔的改进性设计笔的改进性设计改进性设计改进性设计 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，这样的设计叫做改进，使其更加合理、完善，或满足某些特定的需要，这样的设计叫做改进性设计改进性设计。音乐音乐笔笔彩色笔彩色笔验钞笔验钞笔综合（组合）性设计综合（组合）性设计 应用现有的技术及原理

4、重新进行组合，使其系统化、综合化、产生新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。的优点、特色，创造出新的功能设计方法叫做综合（组合）设计。开瓶器的各种组合性设计开瓶器的各种组合性设计外形组合设计外形组合设计 多功多功能螺丝刀能螺丝刀外形巧妙组合设计出瑞士军刀外形巧妙组合设计出瑞士军刀性能组合设计性能组合设计 通通 信信 光光 缆缆原理组合设计原理组合设计 喷气原理与燃汽轮技术组合喷气原理与燃汽轮技术组合蒸汽机原理与机械原理组合蒸汽机原理与机械原理组合功能组合设计功能组合设计 内燃机与传动、制动、转向、内燃机与传动、制

5、动、转向、照明、电气等功能结合设计出照明、电气等功能结合设计出汽车汽车两把刀刃上下相对交错组合设计出剪刀两把刀刃上下相对交错组合设计出剪刀声电转换原理与光电转换、无线通信、多媒体相结合设计出手机声电转换原理与光电转换、无线通信、多媒体相结合设计出手机链接：多功能文具链接：多功能文具文艺晚会的表演由每一场文艺节目模块组合而成文艺晚会的表演由每一场文艺节目模块组合而成家具、电器的摆放、装潢设计也是一种组合设计家具、电器的摆放、装潢设计也是一种组合设计模块的组合设计模块的组合设计系统的组合设计系统的组合设计 计算机系统：由硬件系统和计算机系统：由硬件系统和软件系统的组合设计而成。软件系统的组合设计而

6、成。 神舟六号飞船由发射系统、神舟六号飞船由发射系统、监测系统、控制系统、航天员监测系统、控制系统、航天员系统、飞船本身系统和回收系系统、飞船本身系统和回收系统等子系统组成。统等子系统组成。观察与思考： 观察学校、家庭及其周围的一些物品，找出一些应用组合（综合）方法进行设计的例子，并分析它们是采用哪一种组合方法。例如：亲子装的设计、打印复印扫描一体机、电压力锅等 （一）、技术设计的原则: 科学性原则 创新性原则 需要性原则 经济性原则 最优化原则 可靠性原则 安全性原则 工程心理学和生理学原则 法律规范原则 通用性标准性原则 时效性原则 可持续发展原则完成问题4二、技术设计的原则、方法和标准二

7、、技术设计的原则、方法和标准 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。永动机设计者的设计就是违反了科学性原永动机设计者的设计就是违反了科学性原则。则。 2、创新性原则： 设计只有不断进行创新，才能具有新的生命力。 例如：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。男士车男士车女士车女士车 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。 4、经济性原则设计中的经济原则是指以最低的费用设计中的经济原则是指以最低的费用取得最佳效果。取得最佳效果。 在材料

8、方面讲究经济原则在材料方面讲究经济原则 在运输成本方面讲究经济原则在运输成本方面讲究经济原则 经济性原则在设计中，要考虑用户经济性原则在设计中，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。的成本，设计出满足用户要求的产品。 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6、 可靠性和安全性原则可靠性和安全性原则问题：问题： （1）为什么小孩子的玩具都没有锋利的棱角和尖）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？的的局部形状？（

9、2）为什么现在的轿车都配备安全气囊？）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）为什么很多家电产品上都要求必须通过 “CCC”认证？认证？（CCC认证即是认证即是“中国强制认证中国强制认证”，其英，其英文名称为文名称为“China Compulsory Certification”，缩写为，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。）认证对涉及到的产品执行国家强制的安全认证。） 设计的产品或项目应在规定使用时间内，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，能可靠安全的工作，能适应规定的条件和环境，不会发生故

10、障和事故。不会发生故障和事故。 7、 工程心理学和生理学原则 产品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。 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，不允许有违法、违规行为。 目前流行的目前流行的LED“免电灯免电灯”，用的是电话线的，用的是电话线的余电，电费由电信部门负担，厂家这一技术创新符余电，电费由电信部门负担，厂家这一技术创新符合法律规范原则吗？合法律规范原则吗？ “免电灯免电灯”侵害了电信部门的合法权益侵害了电信部门的合法权益,也侵犯也侵犯了用户正常使用通信业务的权益了用户正常使用通信业务的权益 9、 通用性、标准性原则

11、 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。 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。 11. 可持续发展原则 基本思想是，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。阅读课文阅读课文45-4645-46页中的例子，页中的例子，分析、讨论这些设计遵守或分析、讨论这些设计遵守或违反了什么原则？违反了什么原则？(二)、技术设计的一些方法（7种） 一、常规设计法：一、常规设计法：1.借鉴法：从已有的技术发展史中寻找可参考的技借鉴法：从已有的技术发展史中寻找

12、可参考的技术，从最新的国内外情报资料中去查找新产品、术，从最新的国内外情报资料中去查找新产品、新技术、新思想、新动向（俗称新技术、新思想、新动向（俗称“查新查新”），从），从而开阔视野，广开思路。而开阔视野，广开思路。2.应用标准器件法：查找和应用已有的成就、稳定应用标准器件法：查找和应用已有的成就、稳定的优秀的结构原件和器件。的优秀的结构原件和器件。3.技术（或工程）实验法：通过技术（或工程）试技术（或工程）实验法：通过技术（或工程）试验，检验或探索某些机制、效应、性能，或对某验，检验或探索某些机制、效应、性能，或对某几种对象进行对比，或寻找未知的原因，或以相几种对象进行对比，或寻找未知的原

13、因，或以相似理论对模型（或原理）进行实验等。似理论对模型（或原理）进行实验等。 借鉴法借鉴法应用标准件法应用标准件法汽车防撞设计性能试验汽车防撞设计性能试验技术（或工程）试验法技术（或工程）试验法二、系统设计法：技术设计必须是系统化的，因为二、系统设计法：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，以及他们之间解决一个问题要同时考虑许多部分，以及他们之间的协调问题。的协调问题。三、功能设计法：将设计对象的功能区分为基本功能和辅三、功能设计法：将设计对象的功能区分为基本功能和辅助功能。助功能。基本功能：直接满足主要技术目标的功能，不能随意改变基本功能：直接满足主要技术目标的功能，

14、不能随意改变辅助功能：为完善基本功能而在设计中添加的功能辅助功能：为完善基本功能而在设计中添加的功能四、工效学设计法：考虑人的生理和心理特征，适应人的四、工效学设计法：考虑人的生理和心理特征，适应人的生理、心理要求，从而实现安全、方便、舒适、美观的设计生理、心理要求，从而实现安全、方便、舒适、美观的设计目标。目标。五、可靠性设计法：包括抗热、抗震、抗干扰，能在规定五、可靠性设计法：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。如某些设备要能在电压不的环境（可能是恶劣的）下工作。如某些设备要能在电压不稳、高温、高湿等环境下工作。还要考虑预备稳、高温、高湿等环境下工作。还要考虑预备

15、“余量余量”的问的问题，预防预料不到的状态发生。题，预防预料不到的状态发生。六、最优化设计法：六、最优化设计法：1 1）问题的解决方案可以是多种的）问题的解决方案可以是多种的 2 2）建立数学模型，求得最优化的数据和结论）建立数学模型，求得最优化的数据和结论 3 3）设计应该是一个反复进行的过程）设计应该是一个反复进行的过程七、计算机辅助设计法：是借助计算机进行设计或仿真，七、计算机辅助设计法：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。可以用最快的速度获得结果。变形金刚变形金刚3片段片段（三）、人机关系 1.概念: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

16、用时与所在的环境之间的关系. 2.目的:是为了在设计产品和实施某个项目时,实现快速高效,让人感到方便,舒适,同时保证健康和安全. 在具体的设计中,这里的”人”往往是指大多数人的情况,同时,我们也尽可能考虑到特殊人的特殊需要,必要时专门为他们进行专门的设计.在人处于运动状态或环境有可能变迁时,我们的设计还要用”动态”的角度来展开,以实现最合理、最长久的优良效果.（1）、高效）、高效设计中应把人和机作为一个整体来考虑，合设计中应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能以促进二者的理或最优地分配人和机的功能以促进二者的协调，提高人的工作效率。协调，提高人的工作效率。3 3、人机关系要

17、实现的目标、人机关系要实现的目标2 2、人机关系要实现的目标、人机关系要实现的目标( (2 2) )、舒适、舒适人在使用产品的过程中，人体能处于自然的状人在使用产品的过程中，人体能处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然、正常态，操作或使用的姿势能够在人们自然、正常的肢体活动范围之内，从而使人不致过早地产的肢体活动范围之内，从而使人不致过早地产生疲劳。生疲劳。思考：思考：你觉得右边图中的你觉得右边图中的小工具，哪个使用起小工具，哪个使用起来更舒适？为什么？来更舒适？为什么？想一想想一想，生活中还，生活中还有哪些类似的例子有哪些类似的例子?2 2、人机关系要实现的目标、人机关系要实现的目标

18、(3)、安全安全人在长期操作或使用产品的过程中，产品对人的人在长期操作或使用产品的过程中，产品对人的安全不会造成不良的影响。安全不会造成不良的影响。想一想：想一想：在我们学校有哪此地方实现了人机关系中的安全在我们学校有哪此地方实现了人机关系中的安全目标？目标？ 例如：走廊的栏杆、消防栓和灭火器、塑胶跑道例如：走廊的栏杆、消防栓和灭火器、塑胶跑道（四）、设计的依据标准国际标准国际标准国家标准国家标准行业标准行业标准企业标准企业标准部颁标准部颁标准案例：我国家用吸油烟机的设计、案例：我国家用吸油烟机的设计、 生产制造标准：生产制造标准：中华人民共和国标准吸油烟机中华人民共和国标准吸油烟机GB/T

19、17713-1999其内容包括：其内容包括： 适用范围、引用标准、术语、产品分类、技术要适用范围、引用标准、术语、产品分类、技术要求（环境条件、安全性能、噪音、调速、照明、结求（环境条件、安全性能、噪音、调速、照明、结构要求、外观等）、试验方法、检测规则、标志标构要求、外观等）、试验方法、检测规则、标志标签与包装等项目。签与包装等项目。吸油烟吸油烟机机三、技术设计的一般过程是是无无否否有有值得值得发现问题发现问题值得解决吗？值得解决吗？有条件解决吗？有条件解决吗？确定设计课题确定设计课题调查、手机设计所需的信息、数据、资料调查、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、详细的设计进行具体、详细的设计实施设计（产品研制）实施设