通用技术：设计的基础——设计的基础方法和基础知识

1、第二节第二节 设计的基础方法和基础知识设计的基础方法和基础知识一、技术设计的种类一、技术设计的种类（一）原创性设计（一）原创性设计,又称开发性设计又称开发性设计（二）改进性设计（二）改进性设计（三）综合（组合）性设计（三）综合（组合）性设计外形组合设计外形组合设计性能组合设计性能组合设计原理组合设计原理组合设计功能组合设计功能组合设计模块组合设计模块组合设计系统的组合设计系统的组合设计二、技术设计的原则、方法和标准二、技术设计的原则、方法和标准（一）技术设计的原则（一）技术设计的原则1 1 科学性原则科学性原则设计必须遵从科学原理，按照大自然的规律进行设设计必须遵从科学原理，按照大自然的规律进

2、行设计，否则设计不会成功。计，否则设计不会成功。2 2 创新性原则创新性原则 设计只有不断进行创新，才能具有新的生命力。设计只有不断进行创新，才能具有新的生命力。但是并不是所有的设计都有创新性的，那些重复但是并不是所有的设计都有创新性的，那些重复的、过时的、照抄、仿冒他人的产品的设计就没的、过时的、照抄、仿冒他人的产品的设计就没有创新性。有创新性。3 3 需要性和实用性原则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，不要设计拥护不欢迎甚至反对的产品。一个原则，不要设计拥护不欢迎甚至反对的产品。4 4 经济性原则经济性原则在

3、设计中，要考虑用户用户的经济条件、市场在设计中，要考虑用户用户的经济条件、市场的竞争力，力求用最少的成本，设计出满足用的竞争力，力求用最少的成本，设计出满足用户要、要求的产品。户要、要求的产品。5 5 最优化原则最优化原则 所设计的产品或项目在功能、技术上尽可能是所设计的产品或项目在功能、技术上尽可能是目前（并能在一段时间内）最合理的。注意目前（并能在一段时间内）最合理的。注意最最优化不一定是最先进的，但一定是最合理的优化不一定是最先进的，但一定是最合理的。6 6 可靠性原则可靠性原则设计的产品或项目应在使用时间内，能适应规定的设计的产品或项目应在使用时间内，能适应规定的条件和环境而可靠地工作

4、，不会发生故障，原规定条件和环境而可靠地工作，不会发生故障，原规定的功能、性能指标不低于使用说明书规定的范围。的功能、性能指标不低于使用说明书规定的范围。7 7 安全性原则安全性原则 所设计的产品或项目，在使用时或操作运所设计的产品或项目，在使用时或操作运行时必须是安全的，不允许发生事故，更行时必须是安全的，不允许发生事故，更不允许发生人身伤亡事故。不允许发生人身伤亡事故。8 8 工程心理学和生理学原则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，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，及使用者和产品之要美观、舒适、使用方便，及使用者和产品之间要建立最协

5、调的关系。间要建立最协调的关系。9 9 法律、道德规范原则法律、道德规范原则技术设计要遵守有关的法律、制度、规范，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。法等，不允许有违法、违规的行为。三鹿奶粉事件三鹿奶粉事件大连星海广场大连星海广场10 10 通用性、标准性原则通用性、标准性原则电脑风扇电脑风扇汽车齿轮汽车齿轮产品设计尽可能采用标准化技术和标准件，产品设计尽可能采用标准化技术和标准件，这样，产品通用，维护更方便，拥有更广阔这样，产品通用，维护更方便，拥有更广阔的市场。的市场。电脑主板电脑

6、主板11 11 时效性原则时效性原则必须按照设计任务书规定的截止日期完成设计，必须按照设计任务书规定的截止日期完成设计，要避免要避免使产品制造出来后成为过时的东西使产品制造出来后成为过时的东西。20072007年哈尔滨糖酒会年哈尔滨糖酒会12 12 可持续发展原则可持续发展原则技术设计必须满足可持续发展原则。技术设计必须满足可持续发展原则。一次性筷子一次性筷子风能的利用风能的利用阅读材料：分析这些设计违反了阅读材料：分析这些设计违反了什么原则？什么原则？例例1 A1 A研究所接受某空调机厂的研究所接受某空调机厂的委托，研究一种可变频空调的电委托，研究一种可变频空调的电机模板，当时规定机模板，当

7、时规定6 6个月内交货，个月内交货，每块价格不超过每块价格不超过200200元，该研究所元，该研究所在在8 8个月后才完成任务，该控制模个月后才完成任务，该控制模板各功能指标符合设计任务书的，板各功能指标符合设计任务书的，每块价格每块价格190190元，但该空调机厂家元，但该空调机厂家不能接受该项目研究成果，因为不能接受该项目研究成果，因为当时已有另一研究所同时研究出当时已有另一研究所同时研究出功能相同的控制模板，每块价格功能相同的控制模板，每块价格为为160160元。元。参考答案：参考答案： 违反了时效性原则。因为没有在规定的违反了时效性原则。因为没有在规定的6 6个个月期限交货，而是月期限

8、交货，而是8 8个月。个月。 违反了时效性原则的内容，违反了时效性原则的内容，“要避免使产要避免使产品制造出来后成为过时的东西品制造出来后成为过时的东西”。因为。因为8 8个个月后另一家研究所同时研究出性能相同的月后另一家研究所同时研究出性能相同的主板，而且价格还便宜。主板，而且价格还便宜。 违反了经济性原则违反了经济性原则例例2 A2 A市电热水器厂发明了一市电热水器厂发明了一项高温预热式电热水器，其原项高温预热式电热水器，其原理是在浴室内气温太低时起用，理是在浴室内气温太低时起用，它可以先喷出高温水蒸气（达它可以先喷出高温水蒸气（达150150 C C）将浴室内温度提高，当）将浴室内温度提

9、高，当浴室温度达到一定温度（如浴室温度达到一定温度（如2020 C)C)后则停止喷射高温水蒸气，后则停止喷射高温水蒸气，自动转入正常供热水状态。该自动转入正常供热水状态。该产品开始很受北方寒冷地区用产品开始很受北方寒冷地区用户的欢迎，但由于外壳受潮后户的欢迎，但由于外壳受潮后会带会带220V220V交流电，而且喷出高交流电，而且喷出高温水蒸气的控制技术不够可靠，温水蒸气的控制技术不够可靠，在洗澡时，会喷出高温水蒸气，在洗澡时，会喷出高温水蒸气，造成伤人事故，后来被迫停产。造成伤人事故，后来被迫停产。参考答案：参考答案： 违反了安全性原则和可靠性原则违反了安全性原则和可靠性原则 外壳受潮后绝缘不

10、良导致漏电。外壳受潮后绝缘不良导致漏电。 高温喷出水蒸气的控制器性能不稳定高温喷出水蒸气的控制器性能不稳定。（二）技术设计的一些方法（二）技术设计的一些方法1 1 常规设计法常规设计法 常规设计法常规设计法借鉴法借鉴法应用标准器件法应用标准器件法技术（或工程）试验法技术（或工程）试验法借鉴法：借鉴法：从已有的技术发展历史中寻找可参考的技术，从已有的技术发展历史中寻找可参考的技术，从最新的国内外情报资料中去查找新产品、新技术、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（俗称新思想、新动向（俗称“查新查新”），从而开阔视野，），从而开阔视野，广开思路，这叫做技术借鉴。广开思路，这

11、叫做技术借鉴。应用标准器件法：应用标准器件法：查找和应用已有的成就、稳定的优查找和应用已有的成就、稳定的优秀的结构原件和器件、标准件、可最快获得优秀的设秀的结构原件和器件、标准件、可最快获得优秀的设计方案。计方案。技术（或工程）试验法：技术（或工程）试验法：通过技术（或工程）试验，通过技术（或工程）试验，检验或探索某些机制、效应、性能，或对几种对象进检验或探索某些机制、效应、性能，或对几种对象进行对比，或寻找未知的原因，或以相似理论对模型行对比，或寻找未知的原因，或以相似理论对模型（或原型）进行试验等。（或原型）进行试验等。汽车防撞性能设计，获取数据和结论，作为设计的依据。汽车防撞性能设计，获

12、取数据和结论，作为设计的依据。2 2 系统设计法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。使一个系统各个部分有条不紊地工作。3 3 功能设计法功能设计法在设计过程中，将设计对象的功能分为基本功能和辅在设计过程中，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，助功能。基本功能是直接满足主要技

13、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）。改变（如改变显示的方法和形式等）。4 4 工效学设计法工效学设计法设计中必须考虑人的生理和心理特征，适应人的生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、美理、心理的要求，从而实现安全、方便、舒适、美观的设计目标。观的设计目标。5 5

14、 可靠性设计法可靠性设计法可靠性设计是一门学问，包括抗热、抗震、抗干扰，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。能在规定的环境（可能是恶劣的）下工作。6 6 最优化设计法最优化设计法（1 1）问题的解决方案可以是多种的，而且从不同的）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。素，权衡利弊，从综合角度选取最优秀的方案。（2 2）方案选定之后，可以建立其数学模型，在满足）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

15、前提下，合理地设计其变量值，从而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。求得最优化的数据和结论，并据此进行设计。（3 3）设计应该是一个反复进行的过程。设计实施之）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。应用或投产。7 7 计算机辅助设计法计算机辅助设计法CADCAD（Computer aided Computer aided design)design)

16、计算机辅助设计是借助计算机进行设计或仿真，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。可以用最快的速度获得结果。计算机辅助设计法计算机辅助设计法CADCAD（三）人机关系（三）人机关系 人机关系是指人机关系是指人人与与“机器设备机器设备”及及所使用所使用的的“一切物品一切物品”之间的关系。之间的关系。 目标：高效、方便、舒适、健康、安全。目标：高效、方便、舒适、健康、安全。例： 图中反应了人机关系要实现的哪个目标图中反应了人机关系要实现的哪个目标（ ） A A 高效高效 B B 安全安全 C C 舒适舒适 D D 健康健康（四）设计的依据标准（四）设计的依据标准 国际标

17、准国际标准 国际标准国际标准: :国际标准是指国际标准化组织（国际标准是指国际标准化组织（ISOISO）、）、国际电国际电工委员会工委员会（IECIEC）和国际电信联盟（）和国际电信联盟（ITUITU）制定的标准，以）制定的标准，以及国际标准化组织确认并公布的其他国际组织制定的标准及国际标准化组织确认并公布的其他国际组织制定的标准 例：例：ISO9000 ISO9000 质量认证质量认证 ISO9001 ISO9001 管理认证管理认证 ISO9002 ISO9002 安全认证安全认证 ISO9003 ISO9003 食品认证食品认证 ISO9004 ISO9004 机械认证机械认证 ISO9

18、005 ISO9005 汽车安全认证汽车安全认证 ISO9006 ISO9006 升降机认证升降机认证 国家标准国家标准: ANSI ( ANSI (美国国家标准美国国家标准) ) GOST ( GOST (俄罗斯国家标准俄罗斯国家标准) ) JSA ( JSA (日本标准日本标准) ) GB ( GB (中华人民共和国标准中华人民共和国标准) ) BIS ( BIS (印度标准印度标准) ) BSI ( BSI (英国标准英国标准) ) CSA ( CSA (加拿大标准协会加拿大标准协会) ) NF ( NF (法国标准法国标准) ) DIN ( DIN (德国标准德国标准) ) 部颁标准部颁标准 行业标准行业标准 企业标准企业标准三、技术设计的一般过程三、技术设计的一般过程发现问题发现问题值得解决吗？值得解决吗？不解决不解决有条件解决吗？有条件解决吗？确定设计课题确定设计课题调查、收集设计所需的信息、数据、资料调查、收集设计所需的信息、数据、资料制定设计方案（多种），并进制定设计方案（多种），并进行权衡，决策优化，选定方案行权衡，决策优化，选定方案否否暂时不解决暂时不解决值得解决值得解决无无有有进行具体、详细的设计进行具体、详细的设计