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设计的基本方法和基础知识


设计的基本方法和基本知识

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?

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。

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。

开瓶器的各种组合性设计

?外形的组合设计 从功能上看,工具的各种功能没有什么改变,但由于其外形 组合巧妙,减少了体积,给携带着带来了方便。

瑞士军刀

多功能螺丝刀

性能组合设计

将若干产品或材料的性 能组合起来,构成新的 性能

通信光缆

原 理 的 组 合 设 计

喷气式飞机 流体力学原理与燃气轮机技术的组合 设计

将两种或两种以上的技术原理组合起来,构成较 复杂的技术系统。

?功能的组合设计 将不同功能单元或产品组合起来,得到多功能 的技术系统,甚至产生了新的功能。

+
带摄像功能的手机

=

?模块组合设计

将若干个模块组合起来,产生某种作用或特色。

+
梳妆台

=

?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。

二、技术设计的原则、方法和标准

(一)技术设计的原则
1 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 计,否则设计不会成功。

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、需要性原则

彩色电视机 液晶电视机

黑白电视机

3、实用原则
这两台电视哪台实用些 ,在什么方面实用?

? 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。
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。

图中的厨用剪刀怎样实现价值优化?

提高功能成本比的方法: ①功能不变,降低成本。 ②价格不便,增加功能。 ③增加功能,降低成本。

应从哪些方面着手降低成本,体现经济原则?

? 答案:从材料、技术、管理、工艺、包装、运输、 仓储等方面降低成本。

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(并能在 一段时间内)最合理的。注意最优化不一定是最先进的,但 一定是最合理的。

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

可靠性原则

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,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。

7

安全性原则

? 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,更不允许发生人身伤亡事故。

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”。CCC认证对涉及到的产品执行国家强制的 安全认证。)

8

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,及使用者和产品之间要建立最协调的关系。

9

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。

三鹿奶粉事件

设计通过互联网窃取他人 银行卡密码的木马程序

10

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, 维护更方便,拥有更广阔的市场。

汽车齿轮

电脑风扇
电脑主板

11

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,要 避免使产品制造出来后成为过时的东西。

阅读材料:分析这些设计违反了 什么原则? 例1 A研究所接受某空调机厂的 委托,研究一种可变频空调的电 机模板,当时规定6个月内交货, 每块价格不超过200元,该研究所 在8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, 每块价格190元,但该空调机厂家 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 功能相同的控制模板,每块价格 为160元。

参考答案:
? 违反了时效性原则。因为没有在规定的6个月期限交货,而是8个月 。 ? 违反了时效性原则的内容,“要避免使产品制造出来后成为过时的 东西”。因为8个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。 ? 违反了经济性原则

12

可持续发展原则

技术设计必须满足可持续发展原则。

风能的利用

一次性筷子

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。

光电池

可降解的餐盒

例2 A市电热水器厂发明了一项高温预 热式电热水器,其原理是在浴室内气温 太低时起用,它可以先喷出高温水蒸气 (达150?C)将浴室内温度提高,当浴室 温度达到一定温度(如20?C)后则停止喷 射高温水蒸气,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户 的欢迎,但由于外壳受潮后会带220V交 流电,而且喷出高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,造成伤人事故,后来被迫停产。

参考答案:
? 违反了安全性原则和可靠性原则 ? 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。

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、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?

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 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
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?这些原则能同 时遵守吗?

实际运用中,各个原则并不是独立的,它们之间有着相互 联系,相互制约、相互影响的关系。这些原则可以同时遵 守,但侧重点会有所不同。在运用中既要综合考虑,又要 分清主次。

发现问题

四、技术设计的一 般过程

值得解决吗? 有

否 否

值得解决吗?

有条件解决吗?
有 确定设计课题

值得解决吗?

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


完成设计 进行鉴定


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