第二章__現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)課件

1、12.1 設(shè)計方法學(xué)設(shè)計方法學(xué)概述概述2.2 技術(shù)系統(tǒng)及其確定技術(shù)系統(tǒng)及其確定 2.3 系統(tǒng)化設(shè)計系統(tǒng)化設(shè)計第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)22.1 設(shè)計方法學(xué)設(shè)計方法學(xué)概述概述一、設(shè)計方法學(xué)的含義一、設(shè)計方法學(xué)的含義用用系統(tǒng)系統(tǒng)的觀點，考慮的觀點，考慮自然科學(xué)、社會科學(xué)、經(jīng)濟科學(xué)自然科學(xué)、社會科學(xué)、經(jīng)濟科學(xué)等等各種現(xiàn)代因素，為獲得各種現(xiàn)代因素，為獲得質(zhì)優(yōu)價廉有創(chuàng)新質(zhì)優(yōu)價廉有創(chuàng)新的產(chǎn)品，研究產(chǎn)品的的產(chǎn)品，研究產(chǎn)品的一般設(shè)計進程、設(shè)計思維和工作方法、設(shè)計工具一般設(shè)計進程、設(shè)計思維和工作方法、設(shè)計工具的綜合性學(xué)的綜合性學(xué)科?？?。沒有正確的方法，猶如在黑暗中摸索前進。沒有正確的方法，猶如在

2、黑暗中摸索前進。好的方法將為人們展開更廣闊的前景，使人們認識更好的方法將為人們展開更廣闊的前景，使人們認識更深層次的規(guī)律，從而更有效地改造世界。深層次的規(guī)律，從而更有效地改造世界。培根培根巴普洛夫巴普洛夫第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)3設(shè)計方法學(xué)設(shè)計方法學(xué) design methodology設(shè)計中各種方法的研究設(shè)計中各種方法的研究實質(zhì)實質(zhì)二、設(shè)計方法學(xué)的研究對象二、設(shè)計方法學(xué)的研究對象1 1、設(shè)計對象、設(shè)計對象設(shè)計對象設(shè)計對象是一個能實現(xiàn)一定技術(shù)過程的是一個能實現(xiàn)一定技術(shù)過程的技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)。對于一定的生產(chǎn)或生活需要來說，能滿足這個需要的技對于一定的生產(chǎn)或生活需要來說，能滿足這

3、個需要的技術(shù)過程不是唯一的，能實現(xiàn)某個一定的技術(shù)過程的技術(shù)系術(shù)過程不是唯一的，能實現(xiàn)某個一定的技術(shù)過程的技術(shù)系統(tǒng)也不是唯一的。影響技術(shù)過程和技術(shù)系統(tǒng)的因素很多，統(tǒng)也不是唯一的。影響技術(shù)過程和技術(shù)系統(tǒng)的因素很多，要全面系統(tǒng)地考慮，研究確定最優(yōu)技術(shù)系統(tǒng)即設(shè)計對象。要全面系統(tǒng)地考慮，研究確定最優(yōu)技術(shù)系統(tǒng)即設(shè)計對象。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)42 2、設(shè)計進程、設(shè)計進程研究設(shè)定技術(shù)過程及劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界，就確定了技術(shù)研究設(shè)定技術(shù)過程及劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界，就確定了技術(shù)系統(tǒng)的系統(tǒng)的總功能總功能，包括，包括物質(zhì)功能物質(zhì)功能和和精神功能精神功能?？偣δ芸煞纸鉃椴煌瑢哟蔚姆止δ堋７止δ芾^續(xù)分解

4、到總功能可分解為不同層次的分功能。分功能繼續(xù)分解到不宜再分時，就構(gòu)成不宜再分時，就構(gòu)成功能元功能元。總功能總功能分功能分功能 1 1分功能分功能 2 2 分功能分功能N N解解 1 1解解 M MN NM M個整體方案個整體方案第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)5功能元求解即尋求實現(xiàn)某功能元的多種實體結(jié)構(gòu)即功能載體。功能元求解即尋求實現(xiàn)某功能元的多種實體結(jié)構(gòu)即功能載體。N N個分功能中，若解數(shù)最多的有個分功能中，若解數(shù)最多的有M M個解，以個解，以NMNM形態(tài)矩陣來組形態(tài)矩陣來組合分功能解，可得合分功能解，可得NMNM個整體方案，從中尋求最優(yōu)整體方案。個整體方案，從中尋求最優(yōu)整體方案。

5、 3 3、設(shè)計評價、設(shè)計評價優(yōu)先多個設(shè)計方案的方法是：先根據(jù)一定的準則和方法對各優(yōu)先多個設(shè)計方案的方法是：先根據(jù)一定的準則和方法對各方案作出評價，然后按正確的原則和步驟進行決策，逐步求得最方案作出評價，然后按正確的原則和步驟進行決策，逐步求得最優(yōu)方案。優(yōu)方案。4 4、設(shè)計思維、設(shè)計思維 設(shè)計是一種創(chuàng)新，設(shè)計思維應(yīng)是創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維有設(shè)計是一種創(chuàng)新，設(shè)計思維應(yīng)是創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維有其本身的特點和規(guī)律，并可通過一定的創(chuàng)造技術(shù)方法來激發(fā)人們其本身的特點和規(guī)律，并可通過一定的創(chuàng)造技術(shù)方法來激發(fā)人們的創(chuàng)造性思維。的創(chuàng)造性思維。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)65 5、設(shè)計工具、設(shè)計工

6、具 把分散在不同學(xué)科領(lǐng)域的大量設(shè)計信息集中起來，按設(shè)把分散在不同學(xué)科領(lǐng)域的大量設(shè)計信息集中起來，按設(shè)計方法學(xué)的系統(tǒng)程式分類列表，建立各種設(shè)計信息庫，通過計方法學(xué)的系統(tǒng)程式分類列表，建立各種設(shè)計信息庫，通過計算機等先進設(shè)備方便快速地調(diào)用參考。計算機等先進設(shè)備方便快速地調(diào)用參考。6 6、現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的應(yīng)用、現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的應(yīng)用把成批涌現(xiàn)且不斷發(fā)展的各種現(xiàn)代設(shè)計理論與方法應(yīng)用到把成批涌現(xiàn)且不斷發(fā)展的各種現(xiàn)代設(shè)計理論與方法應(yīng)用到設(shè)計進程中來，使設(shè)計方法學(xué)更臻完善。設(shè)計進程中來，使設(shè)計方法學(xué)更臻完善。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)7一、技術(shù)系統(tǒng)一、技術(shù)系統(tǒng)2.2 技術(shù)系統(tǒng)及其確定技

7、術(shù)系統(tǒng)及其確定定義：定義：以一定技術(shù)手段來實現(xiàn)社會特定需求的人造系統(tǒng)，即設(shè)計人以一定技術(shù)手段來實現(xiàn)社會特定需求的人造系統(tǒng)，即設(shè)計人員所設(shè)計的產(chǎn)品。員所設(shè)計的產(chǎn)品。功能：功能：將輸入的能量、物料、訊號進行有目的的轉(zhuǎn)換或變化后輸出，將輸入的能量、物料、訊號進行有目的的轉(zhuǎn)換或變化后輸出，轉(zhuǎn)換裝置。轉(zhuǎn)換裝置。能量：機械、熱、光、化學(xué)、核、生物能量：機械、熱、光、化學(xué)、核、生物.物料：材料、毛坯、半成品、液體、氣體物料：材料、毛坯、半成品、液體、氣體.訊號：數(shù)據(jù)、控制信號、控制脈沖訊號：數(shù)據(jù)、控制信號、控制脈沖.第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)能量能量物料物料訊號訊號輸入輸入能

8、量能量物料物料訊號訊號輸出輸出外界影響外界影響對外界影響對外界影響電機電機電能電能機械能機械能熱能熱能黑黑 箱箱9沖床沖床機械能機械能板板 料料控制信號控制信號成品件成品件邊角料邊角料振動振動噪聲噪聲第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)坯料坯料是是作業(yè)對象作業(yè)對象，加工中心加工中心是是技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)，所完成的所完成的加工過程加工過程是是技術(shù)過程技術(shù)過程。設(shè)計的目的是為滿足一定的需求。設(shè)計的目的是為滿足一定的需求。例如，為得到某種復(fù)雜形狀的金屬零件，可通過編程在加例如，為得到某種復(fù)雜形狀的金屬零件，可通過編程在加工中心上對坯料進行加工。工中心上對坯料進行加工。設(shè)計是為對作業(yè)對象完成某種技

9、術(shù)過程，產(chǎn)品就是人造技術(shù)設(shè)計是為對作業(yè)對象完成某種技術(shù)過程，產(chǎn)品就是人造技術(shù)系統(tǒng)。系統(tǒng)。10作業(yè)對象可分三大類：作業(yè)對象可分三大類：物料物料、能量能量和和信息信息。例如：加工過程中的坯料，發(fā)電過程中的電量、控制過程中例如：加工過程中的坯料，發(fā)電過程中的電量、控制過程中的電子信號等。的電子信號等。只有在技術(shù)過程中轉(zhuǎn)換了狀態(tài)，滿足了需求，才是作業(yè)對象。只有在技術(shù)過程中轉(zhuǎn)換了狀態(tài)，滿足了需求，才是作業(yè)對象。滿足一定需求的技術(shù)過程不是唯一的，因而相對應(yīng)的技術(shù)系滿足一定需求的技術(shù)過程不是唯一的，因而相對應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)也是不同的。統(tǒng)也是不同的。例如：某種形狀的金屬零件可以用切削、鑄造、鍛造、軋制、例如：某種

10、形狀的金屬零件可以用切削、鑄造、鍛造、軋制、激光成型等不同的技術(shù)過程來完成，相對應(yīng)的技術(shù)有切削機床、激光成型等不同的技術(shù)過程來完成，相對應(yīng)的技術(shù)有切削機床、精密鑄機、精密鍛機、冷軋機、激光成型機等。精密鑄機、精密鍛機、冷軋機、激光成型機等。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)11第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)技術(shù)過程的確定技術(shù)過程的確定技術(shù)過程的確定，對設(shè)計技術(shù)系統(tǒng)是非常重要的。確定的一技術(shù)過程的確定，對設(shè)計技術(shù)系統(tǒng)是非常重要的。確定的一般步驟如下：般步驟如下： 根據(jù)信息集約和調(diào)研預(yù)測的資料，分析確定作業(yè)對象及其主根據(jù)信息集約和調(diào)研預(yù)測的資料，分析確定作業(yè)對象及其主要轉(zhuǎn)換要求

11、；要轉(zhuǎn)換要求； 分析比較傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的理論和實踐，確定實現(xiàn)主要轉(zhuǎn)換的工分析比較傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的理論和實踐，確定實現(xiàn)主要轉(zhuǎn)換的工作原理；作原理； 明確實現(xiàn)技術(shù)過程的環(huán)境和約束條件。環(huán)境是與技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生明確實現(xiàn)技術(shù)過程的環(huán)境和約束條件。環(huán)境是與技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系的外界的總和，包括經(jīng)濟條件、生產(chǎn)條件、技術(shù)條件、社會條聯(lián)系的外界的總和，包括經(jīng)濟條件、生產(chǎn)條件、技術(shù)條件、社會條件等；件等； 確定主要技術(shù)過程和其他輔助過程；確定主要技術(shù)過程和其他輔助過程； 根據(jù)高效、經(jīng)濟、可靠、美觀、使用方便等原則，初步劃定技根據(jù)高效、經(jīng)濟、可靠、美觀、使用方便等原則，初步劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界即工作范圍。術(shù)系統(tǒng)的邊界即工作范圍

12、。12第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)技術(shù)過程是在技術(shù)過程是在人人-技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)-環(huán)境環(huán)境這一大系統(tǒng)中完成的。這一大系統(tǒng)中完成的。劃定技術(shù)系統(tǒng)與人這一方的邊界，主要確定哪些功能由人完成，劃定技術(shù)系統(tǒng)與人這一方的邊界，主要確定哪些功能由人完成，哪些功能由技術(shù)系統(tǒng)完成。哪些功能由技術(shù)系統(tǒng)完成。劃定技術(shù)系統(tǒng)與環(huán)境這一方的邊界，主要確定環(huán)境對技術(shù)系統(tǒng)劃定技術(shù)系統(tǒng)與環(huán)境這一方的邊界，主要確定環(huán)境對技術(shù)系統(tǒng)有哪些干擾，技術(shù)系統(tǒng)對環(huán)境有哪些影響。有哪些干擾，技術(shù)系統(tǒng)對環(huán)境有哪些影響。這樣劃定了技術(shù)系統(tǒng)的兩方邊界，就確定了技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的這樣劃定了技術(shù)系統(tǒng)的兩方邊界，就確定了技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的功能

13、。功能。技術(shù)系統(tǒng)所具有的功能，是完成技術(shù)過程的根本特性。從功能技術(shù)系統(tǒng)所具有的功能，是完成技術(shù)過程的根本特性。從功能的角度分析，技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)具有下列能完成不同分功能的單元：的角度分析，技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)具有下列能完成不同分功能的單元：13第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué) 作業(yè)單元，完成轉(zhuǎn)換工作；作業(yè)單元，完成轉(zhuǎn)換工作； 動力單元，完成能量的轉(zhuǎn)換、傳遞與分配動力單元，完成能量的轉(zhuǎn)換、傳遞與分配; ; 控制單元，接受、處理和輸出控制信息；控制單元，接受、處理和輸出控制信息； 檢測單元，檢測技術(shù)系統(tǒng)各種功能的完成情況，反饋給控檢測單元，檢測技術(shù)系統(tǒng)各種功能的完成情況，反饋給控制單元；制單元； 結(jié)構(gòu)單

14、元，實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的聯(lián)接與支承。結(jié)構(gòu)單元，實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的聯(lián)接與支承。 下圖為切削加工中心的功能構(gòu)成。下圖為切削加工中心的功能構(gòu)成。14第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)加工中心的功能構(gòu)成加工中心的功能構(gòu)成15作業(yè)對象作業(yè)對象坯料（物料）與機床、刀具、夾具組成坯料（物料）與機床、刀具、夾具組成工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)，完，完成作業(yè)功能，生產(chǎn)出合格的工件。成作業(yè)功能，生產(chǎn)出合格的工件。電源電器電源電器對外部能量進行處理，完成對外部能量進行處理，完成動力功能動力功能。數(shù)控裝置數(shù)控裝置把操作者輸入的信息進行存儲、運算、輸出指令，把操作者輸入的信息進行存儲、運算、輸出指令，完成完成控制功能?？刂乒δ堋?/p>

15、第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)傳感器傳感器檢測工作過程的變化，反饋給數(shù)控裝置，完成檢測工作過程的變化，反饋給數(shù)控裝置，完成檢測功能。檢測功能。機件機件聯(lián)接和支承各個部件，完成聯(lián)接和支承各個部件，完成結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)功能。 周圍環(huán)境周圍環(huán)境傳入熱、振動等干擾因素，加工中心的熱、噪聲、振傳入熱、振動等干擾因素，加工中心的熱、噪聲、振動、切屑等伴生輸出傳給周圍環(huán)境。動、切屑等伴生輸出傳給周圍環(huán)境。16第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)二、信息集約二、信息集約信息集約由企業(yè)各部門共同完成，分工如下：信息集約由企業(yè)各部門共同完成，分工如下：產(chǎn)品的技術(shù)資料及發(fā)展趨勢，專利情報，行業(yè)技術(shù)經(jīng)濟

16、情報等。產(chǎn)品的技術(shù)資料及發(fā)展趨勢，專利情報，行業(yè)技術(shù)經(jīng)濟情報等。1 1、情報部門、情報部門 性能試驗，新材料、新工藝、新技術(shù)等。性能試驗，新材料、新工藝、新技術(shù)等。2 2、研究部門、研究部門 產(chǎn)品性能、規(guī)格、造型，各種標準法規(guī)，設(shè)計方法等。產(chǎn)品性能、規(guī)格、造型，各種標準法規(guī)，設(shè)計方法等。3 3、設(shè)計部門、設(shè)計部門 生產(chǎn)能力，工時，制造工藝，設(shè)備，技術(shù)數(shù)據(jù)等。生產(chǎn)能力，工時，制造工藝，設(shè)備，技術(shù)數(shù)據(jù)等。4 4、制造部門、制造部門 17國家計劃、政策，產(chǎn)品壽命周期分析，市場調(diào)查，需求預(yù)測，國家計劃、政策，產(chǎn)品壽命周期分析，市場調(diào)查，需求預(yù)測，經(jīng)營銷售分析等。經(jīng)營銷售分析等。5 5、銷售部門、銷售部

17、門 第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)6 6、供應(yīng)部門、供應(yīng)部門 材料和外購件的價格與供應(yīng)情況，協(xié)作廠質(zhì)量與供貨能力等。材料和外購件的價格與供應(yīng)情況，協(xié)作廠質(zhì)量與供貨能力等。7 7、服務(wù)部門、服務(wù)部門老產(chǎn)品用戶意見分析，事故與維修情況分析等。老產(chǎn)品用戶意見分析，事故與維修情況分析等。8 8、公關(guān)部門、公關(guān)部門 產(chǎn)品和企業(yè)的社會形象，同行的競爭與聯(lián)合等。產(chǎn)品和企業(yè)的社會形象，同行的競爭與聯(lián)合等。9 9、社會部門、社會部門 產(chǎn)品與環(huán)境污染、節(jié)能、資源、動力供應(yīng)等的關(guān)系，產(chǎn)品進產(chǎn)品與環(huán)境污染、節(jié)能、資源、動力供應(yīng)等的關(guān)系，產(chǎn)品進入和退出社會、報廢消失、升級換代等的效應(yīng)等。入和退出社會、報廢消

18、失、升級換代等的效應(yīng)等。18第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)三、調(diào)研預(yù)測三、調(diào)研預(yù)測調(diào)研預(yù)測一般從市場、技術(shù)、社會環(huán)境、企業(yè)內(nèi)部四個方面進行。調(diào)研預(yù)測一般從市場、技術(shù)、社會環(huán)境、企業(yè)內(nèi)部四個方面進行。（1 1）用戶對象）用戶對象 如：市場面、用戶分類、購買力、采購特點等。如：市場面、用戶分類、購買力、采購特點等。1 1、市場調(diào)研、市場調(diào)研（2 2）用戶需求）用戶需求 如：品種規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量、價格、交貨期，心理與生理特點等。如：品種規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量、價格、交貨期，心理與生理特點等。（3 3）產(chǎn)品的市場位置）產(chǎn)品的市場位置 如：質(zhì)量、品種、規(guī)格統(tǒng)計對比，新老產(chǎn)品情況，市場滿足率，如：質(zhì)

19、量、品種、規(guī)格統(tǒng)計對比，新老產(chǎn)品情況，市場滿足率，產(chǎn)品壽命周期等。產(chǎn)品壽命周期等。（4 4）同行）同行 如：競爭對手分析，銷售情況與方法，市場占有率等。如：競爭對手分析，銷售情況與方法，市場占有率等。19（5 5）外購件供應(yīng)）外購件供應(yīng) 如：原材料、元器件供應(yīng)質(zhì)量、價格、期限等。如：原材料、元器件供應(yīng)質(zhì)量、價格、期限等。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)2 2、技術(shù)調(diào)研、技術(shù)調(diào)研（1 1）現(xiàn)有產(chǎn)品的水平、特點、系列、結(jié)構(gòu)、造型、使用情況、存）現(xiàn)有產(chǎn)品的水平、特點、系列、結(jié)構(gòu)、造型、使用情況、存在問題和解決方案等。在問題和解決方案等。（2 2）有關(guān)的新材料、新工藝、新技術(shù)的發(fā)展水平、動態(tài)

20、與趨勢。）有關(guān)的新材料、新工藝、新技術(shù)的發(fā)展水平、動態(tài)與趨勢。（3 3）適用的相關(guān)科技成果。）適用的相關(guān)科技成果。（4 4）標準、法規(guī)、專利、情報。）標準、法規(guī)、專利、情報。3 3、社會環(huán)境調(diào)研、社會環(huán)境調(diào)研（1 1）國家的計劃與政策）國家的計劃與政策（2 2）產(chǎn)品使用環(huán)境）產(chǎn)品使用環(huán)境（3 3）用戶的社會心理與需求）用戶的社會心理與需求20第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)4 4、企業(yè)內(nèi)部調(diào)研、企業(yè)內(nèi)部調(diào)研（1 1）開發(fā)能力）開發(fā)能力 如：各級管理人員的素質(zhì)與管理方法，已開發(fā)產(chǎn)品的水平與經(jīng)驗如：各級管理人員的素質(zhì)與管理方法，已開發(fā)產(chǎn)品的水平與經(jīng)驗教訓(xùn)，技術(shù)人員的開發(fā)能力，開發(fā)組織管理

21、方法與經(jīng)驗教訓(xùn)，掌握教訓(xùn)，技術(shù)人員的開發(fā)能力，開發(fā)組織管理方法與經(jīng)驗教訓(xùn)，掌握情報資料的能力和手段，情報、試驗、研究、設(shè)計人員素質(zhì)與數(shù)量。情報資料的能力和手段，情報、試驗、研究、設(shè)計人員素質(zhì)與數(shù)量。（2 2）生產(chǎn)能力）生產(chǎn)能力 如：如制造工藝水平與經(jīng)驗，動力、設(shè)備能力、生產(chǎn)協(xié)作能力。如：如制造工藝水平與經(jīng)驗，動力、設(shè)備能力、生產(chǎn)協(xié)作能力。（3 3）供應(yīng)能力）供應(yīng)能力 如：開辟資源與供貨條件的能力，選擇材料、外購和協(xié)作單位的如：開辟資源與供貨條件的能力，選擇材料、外購和協(xié)作單位的能力，信息收集能力，存儲與運輸手段。能力，信息收集能力，存儲與運輸手段。21第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)

22、（4 4）銷售能力）銷售能力 如：宣傳和開辟市場的能力與經(jīng)驗，聯(lián)系與服務(wù)用戶的能力，信如：宣傳和開辟市場的能力與經(jīng)驗，聯(lián)系與服務(wù)用戶的能力，信息收集能力，存儲與運輸能力。息收集能力，存儲與運輸能力。四、可行性報告四、可行性報告在信息集約、調(diào)研預(yù)測的基礎(chǔ)上，由企業(yè)內(nèi)所有業(yè)務(wù)部門參加在信息集約、調(diào)研預(yù)測的基礎(chǔ)上，由企業(yè)內(nèi)所有業(yè)務(wù)部門參加的并行設(shè)計組織和用戶共同進行可行性分析，提出可行性報告。的并行設(shè)計組織和用戶共同進行可行性分析，提出可行性報告?？尚行詧蟾嬉话惆ㄏ铝袃?nèi)容?？尚行詧蟾嬉话惆ㄏ铝袃?nèi)容。 用戶的需求，包括產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、外觀、價格等；用戶的需求，包括產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、外觀、價格等；

23、 新產(chǎn)品的功能、類型、技術(shù)指標、市場壽命周期和對社會新產(chǎn)品的功能、類型、技術(shù)指標、市場壽命周期和對社會環(huán)境的影響，新產(chǎn)品的經(jīng)濟鏟益和社會效益預(yù)測，國內(nèi)外市場環(huán)境的影響，新產(chǎn)品的經(jīng)濟鏟益和社會效益預(yù)測，國內(nèi)外市場上同類產(chǎn)品的生產(chǎn)情況和發(fā)展趨勢等；上同類產(chǎn)品的生產(chǎn)情況和發(fā)展趨勢等；22第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué) 待解決的關(guān)鍵設(shè)計、工藝問題；待解決的關(guān)鍵設(shè)計、工藝問題； 開發(fā)進度、投資估算和經(jīng)濟分析；開發(fā)進度、投資估算和經(jīng)濟分析； 產(chǎn)品開發(fā)的必要性和可能性。產(chǎn)品開發(fā)的必要性和可能性。 作為可行性報告附件的設(shè)計項目表中列出盡可能定量的設(shè)計要求作為可行性報告附件的設(shè)計項目表中列出盡可能定

24、量的設(shè)計要求和設(shè)計參數(shù)，包括保證產(chǎn)品基本功能的要求與參數(shù)，及希望達到的和設(shè)計參數(shù)，包括保證產(chǎn)品基本功能的要求與參數(shù)，及希望達到的附加要求與參數(shù)。附加要求與參數(shù)。23 2.3 系統(tǒng)化設(shè)計系統(tǒng)化設(shè)計第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)一、功能分析一、功能分析 功能：功能：一個技術(shù)系統(tǒng)在以實現(xiàn)某種任務(wù)為目標時，其輸入量和一個技術(shù)系統(tǒng)在以實現(xiàn)某種任務(wù)為目標時，其輸入量和輸出量的轉(zhuǎn)換所作的抽象化描述。輸出量的轉(zhuǎn)換所作的抽象化描述。功用：作原動機功用：作原動機用途：驅(qū)動電扇、機床用途：驅(qū)動電扇、機床 性能：效率、耐用性、振動性能：效率、耐用性、振動能力：功率、轉(zhuǎn)速能力：功率、轉(zhuǎn)速電動機電動機電機功能

25、將電能轉(zhuǎn)化為機械能電機功能將電能轉(zhuǎn)化為機械能24 分析系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的總功能總功能常采用常采用“黑箱法黑箱法”第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)硬幣計數(shù)包卷機：整理、清點、計數(shù)、包卷硬幣計數(shù)包卷機：整理、清點、計數(shù)、包卷例：例：硬幣硬幣計數(shù)包卷機計數(shù)包卷機信息信息 S S能量能量 E E物料物料 MMSSMM，幣卷，幣卷卷幣紙、幣堆卷幣紙、幣堆25第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)洗衣機洗衣機例：例：衣物衣物介質(zhì)介質(zhì)能量能量衣物衣物含污物介質(zhì)含污物介質(zhì)控制信號控制信號黑箱黑箱滾筒式滾筒式普通式普通式手搓式手搓式26第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)泵泵例：例：往復(fù)泵往復(fù)

26、泵凸輪泵凸輪泵蝸桿泵蝸桿泵齒輪泵齒輪泵螺桿泵螺桿泵能量能量液體液體壓力液體壓力液體黑箱黑箱27第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)黑箱法不要首先從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)著手而應(yīng)該從系統(tǒng)功能出發(fā)設(shè)計產(chǎn)黑箱法不要首先從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)著手而應(yīng)該從系統(tǒng)功能出發(fā)設(shè)計產(chǎn)品，這樣有利于抓住問題本質(zhì)、擴大思路、擺脫傳統(tǒng)舊框框，獲得品，這樣有利于抓住問題本質(zhì)、擴大思路、擺脫傳統(tǒng)舊框框，獲得新穎的較高水平的設(shè)計方案。新穎的較高水平的設(shè)計方案。二、功能原理設(shè)計二、功能原理設(shè)計機械產(chǎn)品設(shè)計的最初環(huán)節(jié)，是先要針對產(chǎn)品的主要功能提出一機械產(chǎn)品設(shè)計的最初環(huán)節(jié)，是先要針對產(chǎn)品的主要功能提出一些原理性的構(gòu)思。這種針對主要功能的原理性設(shè)計，稱

27、為功能原理些原理性的構(gòu)思。這種針對主要功能的原理性設(shè)計，稱為功能原理設(shè)計。設(shè)計。 原理：摩擦、離心力、氣吹原理：摩擦、離心力、氣吹 解法（物理效應(yīng)解法（物理效應(yīng)）：摩擦輪、轉(zhuǎn)動架、氣嘴）：摩擦輪、轉(zhuǎn)動架、氣嘴點鈔機分離功能點鈔機分離功能例：例：28第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)提出創(chuàng)新構(gòu)思、思維提出創(chuàng)新構(gòu)思、思維“發(fā)散發(fā)散”，方案不成熟，用簡圖或示意圖，方案不成熟，用簡圖或示意圖表示。表示。1 1、功能原理設(shè)計重點：、功能原理設(shè)計重點：功能原理設(shè)計功能原理設(shè)計是對產(chǎn)品的成敗起決定性作用的工作。是對產(chǎn)品的成敗起決定性作用的工作。一個好的功能原理設(shè)計應(yīng)該既有創(chuàng)新構(gòu)思，又應(yīng)同時考慮其市一

28、個好的功能原理設(shè)計應(yīng)該既有創(chuàng)新構(gòu)思，又應(yīng)同時考慮其市場競爭潛力，因為脫離市場需求的盲目創(chuàng)新是沒有意義的。場競爭潛力，因為脫離市場需求的盲目創(chuàng)新是沒有意義的。 例如：美國寶麗來公司，一次成象照相機，在研投入了大量人例如：美國寶麗來公司，一次成象照相機，在研投入了大量人力物力，取得技術(shù)上成功，投入市場之后，很快就被日本的自動照力物力，取得技術(shù)上成功，投入市場之后，很快就被日本的自動照相機壓倒了。相機壓倒了。原因在于其單片成本過高且不易復(fù)制。原因在于其單片成本過高且不易復(fù)制。當(dāng)然這也許是暫時的失敗，在經(jīng)過改進后，在新的條件下可能當(dāng)然這也許是暫時的失敗，在經(jīng)過改進后，在新的條件下可能會獲得新的成功。會

29、獲得新的成功。因為功能原理上的創(chuàng)新總是有其潛在的價值的。因為功能原理上的創(chuàng)新總是有其潛在的價值的。29第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)2 2、 功能原理設(shè)計的特點功能原理設(shè)計的特點 1 1）功能原理設(shè)計是用一種新的物理效應(yīng)來代替舊的物理）功能原理設(shè)計是用一種新的物理效應(yīng)來代替舊的物理效應(yīng)，使機器的工作原理發(fā)生根本的變化的設(shè)計。效應(yīng)，使機器的工作原理發(fā)生根本的變化的設(shè)計。 2 2）功能原理設(shè)計中往往要引入某種新技術(shù)（新材料、新工）功能原理設(shè)計中往往要引入某種新技術(shù)（新材料、新工藝、藝、），但首先要求設(shè)計人員有一種新想法（），但首先要求設(shè)計人員有一種新想法（New New IdeaIde

30、a）、新構(gòu)思。沒有新想法，即使新技術(shù)放到面前也不會）、新構(gòu)思。沒有新想法，即使新技術(shù)放到面前也不會把它運用到設(shè)計中去。把它運用到設(shè)計中去。 3 3）功能原理設(shè)計使機器品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。例如，機械表）功能原理設(shè)計使機器品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。例如，機械表不論在技術(shù)上如何改進，其走時的精確性始終不可能和石英不論在技術(shù)上如何改進，其走時的精確性始終不可能和石英電子表相媲美。電子表相媲美。 同一種功能可以用多種不同的方法實現(xiàn)同一種功能可以用多種不同的方法實現(xiàn)點鈔機分離功能構(gòu)思點鈔機分離功能構(gòu)思第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)31第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)例：例： 船用抽水機船用抽水

31、機利用船體擺動、利用船在水中的起伏、利用漲潮水位落差利用船體擺動、利用船在水中的起伏、利用漲潮水位落差32第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)3 3 、功能原理設(shè)計的任務(wù)和步驟、功能原理設(shè)計的任務(wù)和步驟針對給定的針對給定的“功能目標功能目標”，尋求一些可以實現(xiàn)功能目標的，尋求一些可以實現(xiàn)功能目標的“物理效應(yīng)物理效應(yīng)”，并借助某些，并借助某些“作用原理作用原理”，求得實現(xiàn)功能目標，求得實現(xiàn)功能目標的的“解法原理解法原理”。功能目標功能目標要實現(xiàn)的輸入與輸出之間的變換要實現(xiàn)的輸入與輸出之間的變換物理效應(yīng)物理效應(yīng)聯(lián)系有關(guān)輸入與輸出量的自然定律聯(lián)系有關(guān)輸入與輸出量的自然定律作用原理作用原理以工程

32、方式實現(xiàn)物理效應(yīng)的基本形式以工程方式實現(xiàn)物理效應(yīng)的基本形式解法原理解法原理以工程方式實現(xiàn)物理效應(yīng)的實現(xiàn)形式以工程方式實現(xiàn)物理效應(yīng)的實現(xiàn)形式市市場場調(diào)調(diào)查查需需求求發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)任任務(wù)務(wù)確確定定信信息息收收集集資資料料研研究究多多向向聯(lián)聯(lián)想想弱弱點點發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問問題題剖剖析析建建立立準準則則評評價價比比較較用用戶戶調(diào)調(diào)查查功功能能澄澄清清目目標標建建立立創(chuàng)創(chuàng)新新構(gòu)構(gòu)思思思思維維實實驗驗?zāi)ＤＰ托蛯崒嶒烌灨母腻e錯修修正正完完善善提提高高權(quán)權(quán)衡衡利利弊弊去去劣劣存存優(yōu)優(yōu)明確明確功能目標功能目標醞釀醞釀解法原理解法原理改進完善改進完善解法原理解法原理選出選出滿意解滿意解34第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方

33、法學(xué)4 4、 功能原理設(shè)計與技術(shù)創(chuàng)新功能原理設(shè)計與技術(shù)創(chuàng)新35第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)自行車原型自行車原型( (約二百年前）約二百年前）36第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)自行車的進化自行車的進化37只有用抽象的概念來表述系統(tǒng)的功能，才能深入識別需求的本只有用抽象的概念來表述系統(tǒng)的功能，才能深入識別需求的本質(zhì)，辨明主題，發(fā)散思維，啟發(fā)創(chuàng)新。質(zhì)，辨明主題，發(fā)散思維，啟發(fā)創(chuàng)新。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)舉例說明通過問題的抽象化獲得功能定義能擴大解的范圍。舉例說明通過問題的抽象化獲得功能定義能擴大解的范圍。（1 1）臺鉗功能表述對解法的影響）臺鉗功能表述對

34、解法的影響適適度度抽抽象象化化功能表述功能表述螺旋加壓螺旋加壓機械加壓機械加壓形成加壓形成加壓解法解法螺旋絲桿螺旋絲桿偏心機構(gòu)偏心機構(gòu)氣動、液壓機構(gòu)氣動、液壓機構(gòu)只要形成壓力只要形成壓力即可即可機械范圍內(nèi)機械范圍內(nèi)思路窄、暗示螺旋機構(gòu)思路窄、暗示螺旋機構(gòu) （2 2）取核桃仁的功能描述）取核桃仁的功能描述適適度度抽抽象象化化功能分析功能分析解法構(gòu)思解法構(gòu)思砸殼砸殼殼仁分離殼仁分離外外部部加加壓壓砸：重力砸：重力夾：杠桿機構(gòu)，核桃夾子夾：杠桿機構(gòu)，核桃夾子壓：螺旋機構(gòu)壓：螺旋機構(gòu)沖擊：水力沖擊沖擊：水力沖擊射擊：射擊：核桃為子彈射向硬靶核桃為子彈射向硬靶殼變脆：易碎殼變脆：易碎殼溶解：溶解殼不溶解

35、仁殼溶解：溶解殼不溶解仁側(cè)向側(cè)向思維思維內(nèi)部內(nèi)部加壓加壓逆向逆向思維思維鉆孔：向內(nèi)充氣撐破鉆孔：向內(nèi)充氣撐破整體加壓，外壓驟減內(nèi)壓充氣撐整體加壓，外壓驟減內(nèi)壓充氣撐破破39第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)（3 3）“車床加工零件車床加工零件”抽象為抽象為“把多余材料從毛坯上分離出把多余材料從毛坯上分離出去去”，再抽象為，再抽象為“獲得合格表面獲得合格表面”，思維就從，思維就從“車削車削”發(fā)散到發(fā)散到“強強力磨削力磨削”、“激光加工激光加工”再到再到“成型擠壓成型擠壓”、“冷軋冷軋”。三、功能分析法步驟三、功能分析法步驟40明確任務(wù)明確任務(wù)黑箱法黑箱法總功能總功能分功能分功能功能元功能

36、元功能元分解功能元分解最佳功能原理方案最佳功能原理方案功能樹功能樹創(chuàng)造性方法創(chuàng)造性方法解法目錄解法目錄形態(tài)學(xué)矩陣形態(tài)學(xué)矩陣評價法評價法分分析析綜綜合合評評價價決決策策第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)41四、功能分解四、功能分解1 1、功能樹、功能樹總功能總功能分功能分功能功能元功能元第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)總功能復(fù)雜難以直接求解，為此將復(fù)雜的總功能分解為較簡單總功能復(fù)雜難以直接求解，為此將復(fù)雜的總功能分解為較簡單的分功能，分解原則的分功能，分解原則1 1）按解決問題的因果關(guān)系或手段、目的關(guān)系來分解，平口鉗：）按解決問題的因果關(guān)系或手段、目的關(guān)系來分解，平口鉗：為夾緊

37、工件，必須施加壓力。為夾緊工件，必須施加壓力。2 2）按照生產(chǎn)的空間順序分解，汽水瓶罐裝自動機分功能，瓶、）按照生產(chǎn)的空間順序分解，汽水瓶罐裝自動機分功能，瓶、蓋、汽水貯存、罐裝、加蓋、封口、貼商標、產(chǎn)品運輸?shù)?。蓋、汽水貯存、罐裝、加蓋、封口、貼商標、產(chǎn)品運輸?shù)取?2防止設(shè)計人員知識經(jīng)驗的局限和過早地進入具體方案，而應(yīng)從防止設(shè)計人員知識經(jīng)驗的局限和過早地進入具體方案，而應(yīng)從技術(shù)系統(tǒng)的功能出發(fā)進行功能原理設(shè)計。技術(shù)系統(tǒng)的功能出發(fā)進行功能原理設(shè)計?？偣δ苤鸩椒纸鉃楸容^簡單的分功能，一直分解到直接找到解總功能逐步分解為比較簡單的分功能，一直分解到直接找到解法的功能元，形成功能樹。法的功能元，形成功能

38、樹。例如，絲杠冷軋機的功能樹如下圖所示。例如，絲杠冷軋機的功能樹如下圖所示。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)43 絲杠冷軋機的功能樹絲杠冷軋機的功能樹442 2、功能元、功能元第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)功能元功能元可以用來組成任意復(fù)雜系統(tǒng)的最基本單元可以用來組成任意復(fù)雜系統(tǒng)的最基本單元典型的基本動作：典型的基本動作：放出放出吸收吸收傳導(dǎo)傳導(dǎo)絕緣絕緣集合集合擴散擴散引導(dǎo)引導(dǎo)阻礙阻礙轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變恢復(fù)恢復(fù)放大放大縮小縮小變向變向定向定向調(diào)整調(diào)整激動激動連接連接斷開斷開結(jié)合結(jié)合分離分離接合接合拆開拆開儲存儲存取出取出功能元被看成象電子元件，設(shè)想用來聯(lián)接成各種復(fù)雜的總功能，功能元被

39、看成象電子元件，設(shè)想用來聯(lián)接成各種復(fù)雜的總功能，但在機械設(shè)計實踐中并不很有效但在機械設(shè)計實踐中并不很有效45第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)3 3、功能原理的類型及其發(fā)展、功能原理的類型及其發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 功能功能綜合技術(shù)綜合技術(shù)功能功能 純機械功能純機械功能46第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)1）簡單）簡單動作功能及其求解思路動作功能及其求解思路簡單動作功能特點：簡單動作功能特點：完成功能必須的構(gòu)件數(shù)量較少，利用構(gòu)件幾何形體的巧妙完成功能必須的構(gòu)件數(shù)量較少，利用構(gòu)件幾何形體的巧妙結(jié)合，實現(xiàn)相互鎖合或相互動作的功能。結(jié)合，實現(xiàn)相互鎖合或相互動作的功能。例：例： 改變世

40、界的耗子鼠標改變世界的耗子鼠標杠桿，輪軸，刀，鋸，弓箭，針線，拉鎖，杠桿，輪軸，刀，鋸，弓箭，針線，拉鎖，魔方，雙動開關(guān)，彈子鎖魔方，雙動開關(guān)，彈子鎖 ，多色圓珠筆，多色圓珠筆 ，雙向開啟門窗，隨意定位窗，汽車安全帶雙向開啟門窗，隨意定位窗，汽車安全帶列車掛鉤，槍栓列車掛鉤，槍栓電視機調(diào)節(jié)盒蓋、多色圓珠電視機調(diào)節(jié)盒蓋、多色圓珠筆、齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等筆、齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等474849求解思路求解思路: :幾何形體組合法幾何形體組合法針對功能目標，對零件的幾何形體進行構(gòu)思。針對功能目標，對零件的幾何形體進行構(gòu)思。簡單動作功能具有廣范的用途，具有寬廣的創(chuàng)造空間。簡單動作功能具有廣范的用途，具有寬

41、廣的創(chuàng)造空間。通過分析已有的優(yōu)秀設(shè)計實例，可以學(xué)習(xí)到很多巧妙的設(shè)通過分析已有的優(yōu)秀設(shè)計實例，可以學(xué)習(xí)到很多巧妙的設(shè)計方法。計方法。2） 復(fù)雜復(fù)雜動作功能及其求解思路動作功能及其求解思路當(dāng)蒸汽機、內(nèi)燃機和電動機發(fā)明后，由于這些原動機的當(dāng)蒸汽機、內(nèi)燃機和電動機發(fā)明后，由于這些原動機的運動特征與多數(shù)工作機不匹配，需要對原動機的運動進行運動特征與多數(shù)工作機不匹配，需要對原動機的運動進行變換，為此，人類發(fā)明了各種基本機構(gòu)。變換，為此，人類發(fā)明了各種基本機構(gòu)。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)50求解思路：求解思路： 基本機構(gòu)組合法基本機構(gòu)組合法第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)利用現(xiàn)有基

42、本機構(gòu)進行組合，可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動利用現(xiàn)有基本機構(gòu)進行組合，可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動規(guī)律和運動軌跡。規(guī)律和運動軌跡。多數(shù)機械傳動裝置的功能屬于復(fù)雜動作功能。多數(shù)機械傳動裝置的功能屬于復(fù)雜動作功能。5152533） 工藝工藝功能及其求解思路功能及其求解思路工藝功能是以實現(xiàn)對對象物的加工為目的的功能。工藝功能是以實現(xiàn)對對象物的加工為目的的功能。在每一個基本的工藝系統(tǒng)中，至少包含一個工作頭在每一個基本的工藝系統(tǒng)中，至少包含一個工作頭S S1 1，一個被加工對象一個被加工對象S S2 2，和一種場，和一種場F F；工藝過程中通過工作頭的；工藝過程中通過工作頭的形狀、運動方式和作用場（三要素）對被加工

43、對象施加作形狀、運動方式和作用場（三要素）對被加工對象施加作用，完成工藝功能。用，完成工藝功能。求解思路：物求解思路：物場分析法（場分析法（Substance-Field) Substance-Field) 工作頭工作頭S1 工具，刀具，主體工具，刀具，主體被加工對象被加工對象S2 物料，工件，對象，客體物料，工件，對象，客體場場F 作用方式，可以是應(yīng)力，重力，電，作用方式，可以是應(yīng)力，重力，電， 磁，光，熱，磁，光，熱，化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)544 4、功能元的求解、功能元的求解功能元的求解過程是選擇實用的科技工作原理，構(gòu)思實現(xiàn)工作功能元的求解過程是選擇實

44、用的科技工作原理，構(gòu)思實現(xiàn)工作原理的技術(shù)結(jié)構(gòu)即功能載體。原理的技術(shù)結(jié)構(gòu)即功能載體。1 1）選擇工作原理）選擇工作原理 設(shè)計人員在選擇工作原理時，思維發(fā)散是關(guān)鍵。設(shè)計人員在選擇工作原理時，思維發(fā)散是關(guān)鍵。 機械設(shè)備的設(shè)計不應(yīng)局限于機械學(xué)的范圍，電子學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、機械設(shè)備的設(shè)計不應(yīng)局限于機械學(xué)的范圍，電子學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、仿生學(xué)等科技工作原理都應(yīng)在考慮之列。熱學(xué)、仿生學(xué)等科技工作原理都應(yīng)在考慮之列。例如：應(yīng)用磁學(xué)、電子學(xué)工作原理的磁力軸承，代替應(yīng)用摩擦例如：應(yīng)用磁學(xué)、電子學(xué)工作原理的磁力軸承，代替應(yīng)用摩擦學(xué)、流體力學(xué)工作原理的液壓軸承等。學(xué)、流體力學(xué)工作原理的液壓軸承等。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)

45、計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)55 先進的科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能設(shè)計出新一代的創(chuàng)新產(chǎn)品。先進的科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能設(shè)計出新一代的創(chuàng)新產(chǎn)品。選擇先進的工作原理時，必須分析工作條件是常規(guī)的還是非常選擇先進的工作原理時，必須分析工作條件是常規(guī)的還是非常規(guī)的，功能載體在不同的工作條件下表現(xiàn)出來的特性是一般的顯特規(guī)的，功能載體在不同的工作條件下表現(xiàn)出來的特性是一般的顯特性，還是某種內(nèi)在的潛特性。性，還是某種內(nèi)在的潛特性。 例如：例如：普通鋼材在超低溫下的冷脆性使強度大大降低，而在超高壓普通鋼材在超低溫下的冷脆性使強度大大降低，而在超高壓下的高塑性使硬度大大降低。下的高塑性使硬度大大降低。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)

46、計方法學(xué)562 2）構(gòu)思功能載體）構(gòu)思功能載體 構(gòu)思完成某個功能元的功能載體，一般采取以下方法。構(gòu)思完成某個功能元的功能載體，一般采取以下方法。（1 1）檢索）檢索 在各種設(shè)計目錄、信息庫、手冊等設(shè)計工具中進行檢索，尋求最在各種設(shè)計目錄、信息庫、手冊等設(shè)計工具中進行檢索，尋求最優(yōu)功能載體。優(yōu)功能載體。（2 2）集成）集成 把不同的特性、功能、技法等綜合集成，產(chǎn)生創(chuàng)新功能載體。把不同的特性、功能、技法等綜合集成，產(chǎn)生創(chuàng)新功能載體。 例如：耐拉纖維和耐高溫陶瓷例如：耐拉纖維和耐高溫陶瓷 高強度陶瓷；高強度陶瓷； 具有收音、計時、記憶、報警等多種功能的收音機；具有收音、計時、記憶、報警等多種功能的收

47、音機； 至于集自動加工、裝配、檢測、調(diào)整、運輸、儲存、管理等功至于集自動加工、裝配、檢測、調(diào)整、運輸、儲存、管理等功能于一身的計算機集成制造系統(tǒng)（能于一身的計算機集成制造系統(tǒng)（CIMSCIMS），更是機電一體化綜合集），更是機電一體化綜合集成的技術(shù)高峰。成的技術(shù)高峰。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)57第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)（3 3）縮放）縮放 由于材料、集成電路及其工藝等的發(fā)展，機器人已可縮小到從由于材料、集成電路及其工藝等的發(fā)展，機器人已可縮小到從血管進入心臟完成手術(shù)，這只是縮小的微機械的一例。血管進入心臟完成手術(shù)，這只是縮小的微機械的一例。 相反的例子有放大

48、到數(shù)百平方米的電視屏幕。相反的例子有放大到數(shù)百平方米的電視屏幕。（4 4）變換）變換 電動機的部分矽鋼片變換為永磁材料，產(chǎn)生了響應(yīng)特性大大提電動機的部分矽鋼片變換為永磁材料，產(chǎn)生了響應(yīng)特性大大提高的控制電動機。高的控制電動機。 彈簧質(zhì)量系統(tǒng)變換為壓電晶體，電阻絲變換為半導(dǎo)體，使傳感彈簧質(zhì)量系統(tǒng)變換為壓電晶體，電阻絲變換為半導(dǎo)體，使傳感器和應(yīng)變片的性能大大提高。器和應(yīng)變片的性能大大提高。 相反，利用永磁材料的特性，用大慣量轉(zhuǎn)子變換小慣量轉(zhuǎn)子，相反，利用永磁材料的特性，用大慣量轉(zhuǎn)子變換小慣量轉(zhuǎn)子，大大提高了伺服電動機的特性，是逆向變換的成功實例。大大提高了伺服電動機的特性，是逆向變換的成功實例。5

49、8第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)3 3）分功能之間的關(guān)系）分功能之間的關(guān)系分功能分功能1 1分功能分功能2 2分功能分功能3 3串串 聯(lián)聯(lián)分功能分功能1 1分功能分功能2 2分功能分功能3 3并并 聯(lián)聯(lián)分功能分功能1 1分功能分功能2 2條件條件并并 聯(lián)聯(lián)59分功能分功能1 1分功能分功能2 2分功能分功能3 3環(huán)環(huán) 形形分功能分功能1 1分功能分功能2 2條條 件件環(huán)環(huán) 形形60分功能分功能1 1分功能分功能2 2分功能分功能3 3環(huán)環(huán) 形形分功能分功能1 1分功能分功能2 2條條 件件環(huán)環(huán) 形形61組合式組合式62四、方案綜合四、方案綜合第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法

50、學(xué)功能原理方案綜合常用形態(tài)學(xué)矩陣。矩陣的行數(shù)功能原理方案綜合常用形態(tài)學(xué)矩陣。矩陣的行數(shù)n n為為功能元數(shù)，矩陣列數(shù)為實現(xiàn)一個功能元的不同功能載體功能元數(shù)，矩陣列數(shù)為實現(xiàn)一個功能元的不同功能載體數(shù)中最多的載體數(shù)數(shù)中最多的載體數(shù)m m，見下表。，見下表。功能原理方案的形態(tài)學(xué)矩陣功能原理方案的形態(tài)學(xué)矩陣 n nm m的形態(tài)學(xué)矩陣名義上有的形態(tài)學(xué)矩陣名義上有n nm m個解即個解即n nm m個方案，實際有個方案，實際有a ak kb bl ln nm m個方案。方案數(shù)太大難以尋優(yōu)，一般按以下方法淘個方案。方案數(shù)太大難以尋優(yōu)，一般按以下方法淘汰大部分一般方案。汰大部分一般方案。 63 各功能元解必須相容，不相容者淘汰；各功能元解必須相容，不相容者淘汰； 淘汰與國家政策民族習(xí)性有矛盾的、經(jīng)濟效益差的解；淘汰與國家政策民族習(xí)性有矛盾的、經(jīng)濟效益差的解； 優(yōu)先選擇主要功能元的技術(shù)先進的解。優(yōu)先選擇主要功能元的技術(shù)先進的解。第二章第二章 現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué) 尋求組合方案時，注意防止按常規(guī)走老路的傾向，重視創(chuàng)新的尋求組合方案時，注意防止按常規(guī)走