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高二通用技术 设计的基本方法和基础知识2课件


§2.2设计的基本方法和 基础知识

一、技术设计的种类
原创性设计 技术设计的种类 改进性设计

综合(组合)性设计

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?

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。

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。

几种开瓶器的综合性设计

外形组合 性能组合 综合(组合) 性设计 原理组合 功能组合 模块组合 系统组合

外形组合设计

多 功 能 螺 丝 刀

性能组合设计

通信光缆

原理组合设计

功能组合设计

模块组合设计

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

系统的组合设计
计算机系统:由硬件系统和 软件系统的组合设计而成。

汽车也可以看作系统的组合设计
神舟六号飞船由发射系统、 监测系统、控制系统、航天员 系统、飞船本身系统和回收系 统等子系统组成。

二、技术设计的原则、方法和标准 A 技术设计的原则

科学性原则

创新性原则

需要性和实用性原则
最优化原则 安全性原则

经济性原则

可靠性原则 工程心理学和生理学原则

法律道德规范原则
时效性原则

通用性标准性原则

可持续发展原则

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?

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。 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。 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。

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。

男士车

女士车

对比:

(1)以前的靠按钮或旋钮来实现开关或调台的 的传统电视机为什么会逐渐被淘汰,出现了现 在比较高级的遥控电视机? (2)以前的手机体积比较大,重量也比较大, 而且功能也比较单一,现在的手机体积、质量 小,而且功能也月来越来越多,用处也越来越 大。为什么会出现这种状况?

4、 经济性原则

在材料方面讲究经济原则

设计中的经济原则是指以最低的费用 取得最佳效果。

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 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。

议一议:
应从哪些方面着手降低成本,体现经济原则?
材料(合理使用质优价廉、能优化产品品质 的原材料)、技术、管理、工艺(加工方 法)、包装、运输、仓储等等。

小资料:

性价比,全称是性能价格比,是一个 性能与价格之间的比例关系,具体公式: 性价比=性能/价格。所以,大家购买产品 时,都会选择性价比高的产品购买。但 是,产品的性价比应该建立在同一的性 能基础上,也就是说,如果没有一个相 同的性能比较基础,得出的性价比是没 有意义的。

提高功能成本比的方法: ①功能不变,降低成本。 ②价格不变,增加功能。 ③增加功能,降低成本。 厨用剪刀 怎样实现价值优化

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。这一原则要求在研究解决问题时,统筹 兼顾,大力协同,多中择优,采用时间、空 间、程序、主体、客体等方面的峰值佳点, 本着“多利相衡取其重,多害相衡取其轻” 的精神进行综合优化和系统筛选。

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”。

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“China Compulsory Certification”,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。)

热得快

电热水瓶

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。 又称“人类工效学原则”。

普通雨伞

方便时尚的折叠伞

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LED“免电灯”,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 合法律规范原则吗? “免电灯”侵害了电信部门的合法权益,也侵犯 了用户正常使用通信业务的权益

设计通过互联网窃取他人银 行卡密码的木马程序

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。 各行各业都可能有一些设计的技术规范,这些规范 往往是实践经验及科学理论的总结,在进行设计活 动时必须遵循。

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。

中国标准插头

欧洲标准插头

你能辨认这些标志吗?

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P45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。

9.

可持续发展原则

可持续发展的设计原则,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。

可持续发展设计原则包括以下主要内容:
⒈ 设计过程的每一个决策充分考虑尽量减少对环境 的破坏。 ⒉ 尽可能减少原料和自然资源的使用,减轻各种技 术、工艺对环境的污染。 ⒊ 在设计过程中最大限度地减小产品重量和体积, 精简结构;在生产中减少消耗;在流通中降低成 本;在消费中减少污染。 ⒋ 改进产品结构设计,使用过的产品废弃物中尚有 利用价值的资源或部件便于回收,减少废弃物的 垃圾量。

议一议:

下列产品的设计,为什么符合可持续 发展原则?

光电池

可降解的餐盒

1、试分析以下举措分别主要考虑 到了哪些原则?
⑴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?

⑵F1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?

⑶海尔电热水器上加装隔电墙

以下是一则网络幽默,虽然稍显 荒诞不经,但是你是否从里面悟 出点什么道理?

军委主席: 成吉思汗 国务院总理: 诸葛亮 外交部长: 周恩来 卫生部长: 华佗 公安部长: 展昭 最高人民法院院长:包拯 国家禁 毒署署长: 林则徐 教育部长: 孔子

这样的人员配置,遵循了哪一原则?

(4)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?

远望5号解决船舶稳定性的方法
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?

小结:

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 这些原则之间是怎样的一种关系?这些原则 是独立存在的吗?之些原则能同时遵守吗? 最优化原则 可靠性原则 设计的一般原则要求我们在设计中要考 安全性原则 工程心理学和生理学原则 实际运用中,各个原则并不是独立的,它们 虑到人文因素和要机关系,要树立创新 法律规范原则 通用性标准性原则 之间有着相互联系,相互制约、相互影响的关 意识,同时要具有对人、社会、环境的 系。这些原则可以同时遵守,但侧重点会有所 时效性原则 可持续发展原则 责任感。 不同。在运用中既要综合考虑,又要分清主次。

B 技术设计的一些方法

七种方法:

借鉴法

常规设计法 系统设计法 功能设计法

应用标准器件法 技术(或工程)实验法 保证系统各个部分的协调工作
例如:城市交通

基本功能和辅助功能

工效学设计法 考虑人的生理和心理特征,能做到安全、方便、
舒适、美观的设计目标

可靠性设计法抗热、抗震、抗干扰,适应环境,预备“余量” 最优化设计法 设计是一个反复进行的过程,以实现最优选择
例如:横跨一条江河的交通:轮渡、桥梁、隧道 利用计算机进行设计或仿真, 计算机辅助设计法CAD (Computer Adied Design) 可以用最快的速度获得效果。

C 人机关系
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,包括使用时与所在的环境之间的 关系.

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.

C 设计的依据标准
国际标准

技 术 标 准 和 规 范

国家标准

部颁标准
行业标准 企业标准

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GB/T 17713-1999》
吸 油 烟 机

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。

发现问题

三、技术设计 的一般过程

值得解决吗? 值得



不解决

有条件解决吗?
有 确定设计课题 无

暂时不解决

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 修 改 设 计 否 是最优化设计吗? 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 中间过程检测,评价及改进


完成设计 进行鉴定 申请专利

四、技术设计的一般过程举例
发现问题

展开调查

制定方案

制作模型

测试优化

推广应用


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