第二章 第二节设计的基本方法和基础知识

1、第二节第二节 设计的基本方法和基础知识设计的基本方法和基础知识一、技术设计的种类一、技术设计的种类技术设计技术设计三大类三大类原创性设计原创性设计综合性设计综合性设计改进性设计改进性设计案例：红酒开瓶器的三种设计案例：红酒开瓶器的三种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

2、将酒洒出瓶外，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，设计者在原来的基础上应用了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，才使开瓶技

3、术有了进步。而改进设计的设想，力学上的两个原理，才使开瓶技术有了进步。而改进设计的设想，来源于开酒瓶软木塞中碰到的问题。来源于开酒瓶软木塞中碰到的问题。马袋夹的改进性设计马袋夹的改进性设计案例案例2：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。综合（组合）性设计综合（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、产生新应用现有的技术及原

4、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综合综合性设计性设计组合组合性设计性设计外形组合外形组合性能组性能组合合功能组合功能组合模块组合模块组合原理组合原理组合系统组合系统组合多功能螺丝刀多功能螺丝刀外形的组合设计外形的组合设计通信光缆通信光缆性能的组合设计性能的组合设计抗拉强度大的钢线抗拉强度大的钢线喷气式飞机喷气式飞机原理的组合设计原理的组合设计功能的组合设计功能的组合设计内燃机与传动、制动、转向、照明、电气等功能结合设计出汽车内

5、燃机与传动、制动、转向、照明、电气等功能结合设计出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自身的组合设计自身的组合设计双体船双体船并木以渡并木以渡舫舫双体客船双体客船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 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、

6、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。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、方法和标准技术设计的原则技术设计的原则科学性原则科学性原则创新性原则创新性原则需要性和实用性原则需要性和实用性原则经济性原则经济性原则最优化原则最优化原则可靠性原则可靠性原则安全性原则安全性原则工程心理学和生理学原则工程心理学和生理学原则法律、道德规范原则法律、道德规范原则 阅读教材阅读教材P45-46两页中的两页中的五个例子，分析、讨论这些设五个例子，分析、讨论这些设计遵守或违反了左边什么原则？计遵守或违反了左边什么原则？技术设计的十二大

7、原则技术设计的十二大原则时效性原则时效性原则通用性、标准性原则通用性、标准性原则可持续发展原则可持续发展原则技术设计的一些方法技术设计的一些方法常规设计法常规设计法系统设计法系统设计法功能设计法功能设计法工效学设计法工效学设计法可靠性设计法可靠性设计法最优化设计法最优化设计法计算机辅助设计法计算机辅助设计法CAD（Computer Adied Design）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）实验法技术（或工程）实验法保证系统各个部分的协调工作保证系统各个部分的协调工作基本功能和辅助功能基本功能和辅助功能考虑人的生理和心理特征，能做到安全、方便、考虑人的生理和心理特征，能做到

8、安全、方便、舒适、美观的设计目标舒适、美观的设计目标抗热、抗震、抗干扰，适应环境，预备抗热、抗震、抗干扰，适应环境，预备“余量余量”设计是一个反复进行的过程，以实现最优选择设计是一个反复进行的过程，以实现最优选择利用计算机进行设计或仿真，可以用利用计算机进行设计或仿真，可以用最快的速度获得效果。最快的速度获得效果。技术设计的七种方法技术设计的七种方法例如：城市交通例如：城市交通例如：横跨一条江河的交通：轮渡、桥梁、隧道例如：横跨一条江河的交通：轮渡、桥梁、隧道人机关系人机关系 （1）什么是人机关系？（2）人机关系要实现的目标？(3)如何实现合理的人机关系。 技术世界中的设计以满足人的需要为最终

9、目的。因此，设计时必须考虑人机关系，以便能使设计的技术产品适合人的需要。设计的依据标准设计的依据标准对于产品的设计，国内外制定了相关的技术标准和规范：对于产品的设计，国内外制定了相关的技术标准和规范：国际标准、国家标准、部颁标准、行业标准、企业标准等。国际标准、国家标准、部颁标准、行业标准、企业标准等。案例：我国家用吸油烟机的设计、生产制造标准：案例：我国家用吸油烟机的设计、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 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、技术要求（环境适用范围、引用标准、术语、产品分类、技术要求（环境

10、条件、安全性能、噪音、调速、照明、结构要求、外观等）、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、标志标签与包装等项目。试验方法、检测规则、标志标签与包装等项目。吸油烟吸油烟机机三、技术设计的一般过程三、技术设计的一般过程 技术设计的一般过程是必须遵守的步骤，技术设计的一般过程是必须遵守的步骤，省略某些步骤会带来设计的缺陷，甚至造成省略某些步骤会带来设计的缺陷，甚至造成重大的失误，最后导致设计失败，给国家和重大的失误，最后导致设计失败，给国家和人民带来重大的损失。人民带来重大的损失。案例：泰坦尼克号上的救生艇不足。案例：泰坦尼克号上的救生艇不足。发现问题值得解决吗？不解决有条件解决吗？值得解决暂不解决否无确定设计课题调查、收集设计所需要的信息、数据、资料技术设计的一般过程：第一步有制定设计方案（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？修改设计是设计完成第二步第三步第四步第五步第六步否发现问题否值得解决吗？不解决有条件解决吗？值得解决暂不解决无确定设计课题调查、收集设