通用技術(shù)：設(shè)計的基礎(chǔ)——設(shè)計的基礎(chǔ)方法和基礎(chǔ)知識

1、第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)計的基礎(chǔ)方法和基礎(chǔ)知識設(shè)計的基礎(chǔ)方法和基礎(chǔ)知識一、技術(shù)設(shè)計的種類一、技術(shù)設(shè)計的種類（一）原創(chuàng)性設(shè)計（一）原創(chuàng)性設(shè)計,又稱開發(fā)性設(shè)計又稱開發(fā)性設(shè)計（二）改進(jìn)性設(shè)計（二）改進(jìn)性設(shè)計（三）綜合（組合）性設(shè)計（三）綜合（組合）性設(shè)計外形組合設(shè)計外形組合設(shè)計性能組合設(shè)計性能組合設(shè)計原理組合設(shè)計原理組合設(shè)計功能組合設(shè)計功能組合設(shè)計模塊組合設(shè)計模塊組合設(shè)計系統(tǒng)的組合設(shè)計系統(tǒng)的組合設(shè)計二、技術(shù)設(shè)計的原則、方法和標(biāo)準(zhǔn)二、技術(shù)設(shè)計的原則、方法和標(biāo)準(zhǔn)（一）技術(shù)設(shè)計的原則（一）技術(shù)設(shè)計的原則1 1 科學(xué)性原則科學(xué)性原則設(shè)計必須遵從科學(xué)原理，按照大自然的規(guī)律進(jìn)行設(shè)設(shè)計必須遵從科學(xué)原理，按照大自然的規(guī)律進(jìn)

2、行設(shè)計，否則設(shè)計不會成功。計，否則設(shè)計不會成功。2 2 創(chuàng)新性原則創(chuàng)新性原則 設(shè)計只有不斷進(jìn)行創(chuàng)新，才能具有新的生命力。設(shè)計只有不斷進(jìn)行創(chuàng)新，才能具有新的生命力。但是并不是所有的設(shè)計都有創(chuàng)新性的，那些重復(fù)但是并不是所有的設(shè)計都有創(chuàng)新性的，那些重復(fù)的、過時的、照抄、仿冒他人的產(chǎn)品的設(shè)計就沒的、過時的、照抄、仿冒他人的產(chǎn)品的設(shè)計就沒有創(chuàng)新性。有創(chuàng)新性。3 3 需要性和實用性原則需要性和實用性原則要把解決存在的問題，滿足用戶的需要作為設(shè)計的要把解決存在的問題，滿足用戶的需要作為設(shè)計的一個原則，不要設(shè)計擁護(hù)不歡迎甚至反對的產(chǎn)品。一個原則，不要設(shè)計擁護(hù)不歡迎甚至反對的產(chǎn)品。4 4 經(jīng)濟(jì)性原則經(jīng)濟(jì)性原則在

3、設(shè)計中，要考慮用戶用戶的經(jīng)濟(jì)條件、市場在設(shè)計中，要考慮用戶用戶的經(jīng)濟(jì)條件、市場的競爭力，力求用最少的成本，設(shè)計出滿足用的競爭力，力求用最少的成本，設(shè)計出滿足用戶要、要求的產(chǎn)品。戶要、要求的產(chǎn)品。5 5 最優(yōu)化原則最優(yōu)化原則 所設(shè)計的產(chǎn)品或項目在功能、技術(shù)上盡可能是所設(shè)計的產(chǎn)品或項目在功能、技術(shù)上盡可能是目前（并能在一段時間內(nèi)）最合理的。注意目前（并能在一段時間內(nèi)）最合理的。注意最最優(yōu)化不一定是最先進(jìn)的，但一定是最合理的優(yōu)化不一定是最先進(jìn)的，但一定是最合理的。6 6 可靠性原則可靠性原則設(shè)計的產(chǎn)品或項目應(yīng)在使用時間內(nèi)，能適應(yīng)規(guī)定的設(shè)計的產(chǎn)品或項目應(yīng)在使用時間內(nèi)，能適應(yīng)規(guī)定的條件和環(huán)境而可靠地工作

4、，不會發(fā)生故障，原規(guī)定條件和環(huán)境而可靠地工作，不會發(fā)生故障，原規(guī)定的功能、性能指標(biāo)不低于使用說明書規(guī)定的范圍。的功能、性能指標(biāo)不低于使用說明書規(guī)定的范圍。7 7 安全性原則安全性原則 所設(shè)計的產(chǎn)品或項目，在使用時或操作運所設(shè)計的產(chǎn)品或項目，在使用時或操作運行時必須是安全的，不允許發(fā)生事故，更行時必須是安全的，不允許發(fā)生事故，更不允許發(fā)生人身傷亡事故。不允許發(fā)生人身傷亡事故。8 8 工程心理學(xué)和生理學(xué)原則工程心理學(xué)和生理學(xué)原則設(shè)計的產(chǎn)品或項目必須滿足人類心理的需求，設(shè)計的產(chǎn)品或項目必須滿足人類心理的需求，要美觀、舒適、使用方便，及使用者和產(chǎn)品之要美觀、舒適、使用方便，及使用者和產(chǎn)品之間要建立最協(xié)

5、調(diào)的關(guān)系。間要建立最協(xié)調(diào)的關(guān)系。9 9 法律、道德規(guī)范原則法律、道德規(guī)范原則技術(shù)設(shè)計要遵守有關(guān)的法律、制度、規(guī)范，技術(shù)設(shè)計要遵守有關(guān)的法律、制度、規(guī)范，如技術(shù)專利法、環(huán)境保護(hù)法、公民權(quán)益保護(hù)如技術(shù)專利法、環(huán)境保護(hù)法、公民權(quán)益保護(hù)法等，不允許有違法、違規(guī)的行為。法等，不允許有違法、違規(guī)的行為。三鹿奶粉事件三鹿奶粉事件大連星海廣場大連星海廣場10 10 通用性、標(biāo)準(zhǔn)性原則通用性、標(biāo)準(zhǔn)性原則電腦風(fēng)扇電腦風(fēng)扇汽車齒輪汽車齒輪產(chǎn)品設(shè)計盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件，產(chǎn)品設(shè)計盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件，這樣，產(chǎn)品通用，維護(hù)更方便，擁有更廣闊這樣，產(chǎn)品通用，維護(hù)更方便，擁有更廣闊的市場。的市場。電腦主板電腦

6、主板11 11 時效性原則時效性原則必須按照設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的截止日期完成設(shè)計，必須按照設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的截止日期完成設(shè)計，要避免要避免使產(chǎn)品制造出來后成為過時的東西使產(chǎn)品制造出來后成為過時的東西。20072007年哈爾濱糖酒會年哈爾濱糖酒會12 12 可持續(xù)發(fā)展原則可持續(xù)發(fā)展原則技術(shù)設(shè)計必須滿足可持續(xù)發(fā)展原則。技術(shù)設(shè)計必須滿足可持續(xù)發(fā)展原則。一次性筷子一次性筷子風(fēng)能的利用風(fēng)能的利用閱讀材料：分析這些設(shè)計違反了閱讀材料：分析這些設(shè)計違反了什么原則？什么原則？例例1 A1 A研究所接受某空調(diào)機(jī)廠的研究所接受某空調(diào)機(jī)廠的委托，研究一種可變頻空調(diào)的電委托，研究一種可變頻空調(diào)的電機(jī)模板，當(dāng)時規(guī)定機(jī)模板，當(dāng)

7、時規(guī)定6 6個月內(nèi)交貨，個月內(nèi)交貨，每塊價格不超過每塊價格不超過200200元，該研究所元，該研究所在在8 8個月后才完成任務(wù)，該控制模個月后才完成任務(wù)，該控制模板各功能指標(biāo)符合設(shè)計任務(wù)書的，板各功能指標(biāo)符合設(shè)計任務(wù)書的，每塊價格每塊價格190190元，但該空調(diào)機(jī)廠家元，但該空調(diào)機(jī)廠家不能接受該項目研究成果，因為不能接受該項目研究成果，因為當(dāng)時已有另一研究所同時研究出當(dāng)時已有另一研究所同時研究出功能相同的控制模板，每塊價格功能相同的控制模板，每塊價格為為160160元。元。參考答案：參考答案： 違反了時效性原則。因為沒有在規(guī)定的違反了時效性原則。因為沒有在規(guī)定的6 6個個月期限交貨，而是月期限

8、交貨，而是8 8個月。個月。 違反了時效性原則的內(nèi)容，違反了時效性原則的內(nèi)容，“要避免使產(chǎn)要避免使產(chǎn)品制造出來后成為過時的東西品制造出來后成為過時的東西”。因為。因為8 8個個月后另一家研究所同時研究出性能相同的月后另一家研究所同時研究出性能相同的主板，而且價格還便宜。主板，而且價格還便宜。 違反了經(jīng)濟(jì)性原則違反了經(jīng)濟(jì)性原則例例2 A2 A市電熱水器廠發(fā)明了一市電熱水器廠發(fā)明了一項高溫預(yù)熱式電熱水器，其原項高溫預(yù)熱式電熱水器，其原理是在浴室內(nèi)氣溫太低時起用，理是在浴室內(nèi)氣溫太低時起用，它可以先噴出高溫水蒸氣（達(dá)它可以先噴出高溫水蒸氣（達(dá)150150 C C）將浴室內(nèi)溫度提高，當(dāng)）將浴室內(nèi)溫度提

9、高，當(dāng)浴室溫度達(dá)到一定溫度（如浴室溫度達(dá)到一定溫度（如2020 C)C)后則停止噴射高溫水蒸氣，后則停止噴射高溫水蒸氣，自動轉(zhuǎn)入正常供熱水狀態(tài)。該自動轉(zhuǎn)入正常供熱水狀態(tài)。該產(chǎn)品開始很受北方寒冷地區(qū)用產(chǎn)品開始很受北方寒冷地區(qū)用戶的歡迎，但由于外殼受潮后戶的歡迎，但由于外殼受潮后會帶會帶220V220V交流電，而且噴出高交流電，而且噴出高溫水蒸氣的控制技術(shù)不夠可靠，溫水蒸氣的控制技術(shù)不夠可靠，在洗澡時，會噴出高溫水蒸氣，在洗澡時，會噴出高溫水蒸氣，造成傷人事故，后來被迫停產(chǎn)。造成傷人事故，后來被迫停產(chǎn)。參考答案：參考答案： 違反了安全性原則和可靠性原則違反了安全性原則和可靠性原則 外殼受潮后絕緣不

10、良導(dǎo)致漏電。外殼受潮后絕緣不良導(dǎo)致漏電。 高溫噴出水蒸氣的控制器性能不穩(wěn)定高溫噴出水蒸氣的控制器性能不穩(wěn)定。（二）技術(shù)設(shè)計的一些方法（二）技術(shù)設(shè)計的一些方法1 1 常規(guī)設(shè)計法常規(guī)設(shè)計法 常規(guī)設(shè)計法常規(guī)設(shè)計法借鑒法借鑒法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)器件法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)器件法技術(shù)（或工程）試驗法技術(shù)（或工程）試驗法借鑒法：借鑒法：從已有的技術(shù)發(fā)展歷史中尋找可參考的技術(shù)，從已有的技術(shù)發(fā)展歷史中尋找可參考的技術(shù)，從最新的國內(nèi)外情報資料中去查找新產(chǎn)品、新技術(shù)、從最新的國內(nèi)外情報資料中去查找新產(chǎn)品、新技術(shù)、新思想、新動向（俗稱新思想、新動向（俗稱“查新查新”），從而開闊視野，），從而開闊視野，廣開思路，這叫做技術(shù)借鑒。廣開思路，這

11、叫做技術(shù)借鑒。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)器件法：應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)器件法：查找和應(yīng)用已有的成就、穩(wěn)定的優(yōu)查找和應(yīng)用已有的成就、穩(wěn)定的優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)原件和器件、標(biāo)準(zhǔn)件、可最快獲得優(yōu)秀的設(shè)秀的結(jié)構(gòu)原件和器件、標(biāo)準(zhǔn)件、可最快獲得優(yōu)秀的設(shè)計方案。計方案。技術(shù)（或工程）試驗法：技術(shù)（或工程）試驗法：通過技術(shù)（或工程）試驗，通過技術(shù)（或工程）試驗，檢驗或探索某些機(jī)制、效應(yīng)、性能，或?qū)追N對象進(jìn)檢驗或探索某些機(jī)制、效應(yīng)、性能，或?qū)追N對象進(jìn)行對比，或?qū)ふ椅粗脑?，或以相似理論對模型行對比，或?qū)ふ椅粗脑?，或以相似理論對模型（或原型）進(jìn)行試驗等。（或原型）進(jìn)行試驗等。汽車防撞性能設(shè)計，獲取數(shù)據(jù)和結(jié)論，作為設(shè)計的依據(jù)。汽車防撞性能設(shè)計，獲

12、取數(shù)據(jù)和結(jié)論，作為設(shè)計的依據(jù)。2 2 系統(tǒng)設(shè)計法系統(tǒng)設(shè)計法技術(shù)設(shè)計必須是系統(tǒng)化的，因為解決一個問題要同時技術(shù)設(shè)計必須是系統(tǒng)化的，因為解決一個問題要同時考慮許多部分，以及它們之間的協(xié)調(diào)問題。技術(shù)設(shè)計考慮許多部分，以及它們之間的協(xié)調(diào)問題。技術(shù)設(shè)計存在許多不同的設(shè)計方法和解決方案。系統(tǒng)設(shè)計法可存在許多不同的設(shè)計方法和解決方案。系統(tǒng)設(shè)計法可使一個系統(tǒng)各個部分有條不紊地工作。使一個系統(tǒng)各個部分有條不紊地工作。3 3 功能設(shè)計法功能設(shè)計法在設(shè)計過程中，將設(shè)計對象的功能分為基本功能和輔在設(shè)計過程中，將設(shè)計對象的功能分為基本功能和輔助功能。基本功能是直接滿足主要技術(shù)目標(biāo)的功能，助功能?；竟δ苁侵苯訚M足主要技

13、術(shù)目標(biāo)的功能，不能隨意改變；同一基本功能可由不同的技術(shù)原理來不能隨意改變；同一基本功能可由不同的技術(shù)原理來實現(xiàn)。輔助功能是為完善基本功能而在設(shè)計中添加的實現(xiàn)。輔助功能是為完善基本功能而在設(shè)計中添加的功能，它可以在保證實現(xiàn)基本功能的前提下作出某種功能，它可以在保證實現(xiàn)基本功能的前提下作出某種改變（如改變顯示的方法和形式等）。改變（如改變顯示的方法和形式等）。4 4 工效學(xué)設(shè)計法工效學(xué)設(shè)計法設(shè)計中必須考慮人的生理和心理特征，適應(yīng)人的生設(shè)計中必須考慮人的生理和心理特征，適應(yīng)人的生理、心理的要求，從而實現(xiàn)安全、方便、舒適、美理、心理的要求，從而實現(xiàn)安全、方便、舒適、美觀的設(shè)計目標(biāo)。觀的設(shè)計目標(biāo)。5 5

14、 可靠性設(shè)計法可靠性設(shè)計法可靠性設(shè)計是一門學(xué)問，包括抗熱、抗震、抗干擾，可靠性設(shè)計是一門學(xué)問，包括抗熱、抗震、抗干擾，能在規(guī)定的環(huán)境（可能是惡劣的）下工作。能在規(guī)定的環(huán)境（可能是惡劣的）下工作。6 6 最優(yōu)化設(shè)計法最優(yōu)化設(shè)計法（1 1）問題的解決方案可以是多種的，而且從不同的）問題的解決方案可以是多種的，而且從不同的角度看問題會有不同的評價。設(shè)計者必須綜合各種因角度看問題會有不同的評價。設(shè)計者必須綜合各種因素，權(quán)衡利弊，從綜合角度選取最優(yōu)秀的方案。素，權(quán)衡利弊，從綜合角度選取最優(yōu)秀的方案。（2 2）方案選定之后，可以建立其數(shù)學(xué)模型，在滿足）方案選定之后，可以建立其數(shù)學(xué)模型，在滿足各種約束條件的

15、前提下，合理地設(shè)計其變量值，從而各種約束條件的前提下，合理地設(shè)計其變量值，從而求得最優(yōu)化的數(shù)據(jù)和結(jié)論，并據(jù)此進(jìn)行設(shè)計。求得最優(yōu)化的數(shù)據(jù)和結(jié)論，并據(jù)此進(jìn)行設(shè)計。（3 3）設(shè)計應(yīng)該是一個反復(fù)進(jìn)行的過程。設(shè)計實施之）設(shè)計應(yīng)該是一個反復(fù)進(jìn)行的過程。設(shè)計實施之后，通過檢驗、試用、評價之后發(fā)現(xiàn)新的問題，再反后，通過檢驗、試用、評價之后發(fā)現(xiàn)新的問題，再反過來修改設(shè)計，最后得到較滿意的設(shè)計，才可以正式過來修改設(shè)計，最后得到較滿意的設(shè)計，才可以正式應(yīng)用或投產(chǎn)。應(yīng)用或投產(chǎn)。7 7 計算機(jī)輔助設(shè)計法計算機(jī)輔助設(shè)計法CADCAD（Computer aided Computer aided design)design)

16、計算機(jī)輔助設(shè)計是借助計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計或仿真，計算機(jī)輔助設(shè)計是借助計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計或仿真，可以用最快的速度獲得結(jié)果?？梢杂米羁斓乃俣全@得結(jié)果。計算機(jī)輔助設(shè)計法計算機(jī)輔助設(shè)計法CADCAD（三）人機(jī)關(guān)系（三）人機(jī)關(guān)系 人機(jī)關(guān)系是指人機(jī)關(guān)系是指人人與與“機(jī)器設(shè)備機(jī)器設(shè)備”及及所使用所使用的的“一切物品一切物品”之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 目標(biāo)：高效、方便、舒適、健康、安全。目標(biāo)：高效、方便、舒適、健康、安全。例： 圖中反應(yīng)了人機(jī)關(guān)系要實現(xiàn)的哪個目標(biāo)圖中反應(yīng)了人機(jī)關(guān)系要實現(xiàn)的哪個目標(biāo)（ ） A A 高效高效 B B 安全安全 C C 舒適舒適 D D 健康健康（四）設(shè)計的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（四）設(shè)計的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)

17、準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn): :國際標(biāo)準(zhǔn)是指國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國際標(biāo)準(zhǔn)是指國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISOISO）、）、國際電國際電工委員會工委員會（IECIEC）和國際電信聯(lián)盟（）和國際電信聯(lián)盟（ITUITU）制定的標(biāo)準(zhǔn)，以）制定的標(biāo)準(zhǔn)，以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織確認(rèn)并公布的其他國際組織制定的標(biāo)準(zhǔn)及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織確認(rèn)并公布的其他國際組織制定的標(biāo)準(zhǔn) 例：例：ISO9000 ISO9000 質(zhì)量認(rèn)證質(zhì)量認(rèn)證 ISO9001 ISO9001 管理認(rèn)證管理認(rèn)證 ISO9002 ISO9002 安全認(rèn)證安全認(rèn)證 ISO9003 ISO9003 食品認(rèn)證食品認(rèn)證 ISO9004 ISO9004 機(jī)械認(rèn)證機(jī)械認(rèn)證 ISO9

18、005 ISO9005 汽車安全認(rèn)證汽車安全認(rèn)證 ISO9006 ISO9006 升降機(jī)認(rèn)證升降機(jī)認(rèn)證 國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn): ANSI ( ANSI (美國國家標(biāo)準(zhǔn)美國國家標(biāo)準(zhǔn)) ) GOST ( GOST (俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)) ) JSA ( JSA (日本標(biāo)準(zhǔn)日本標(biāo)準(zhǔn)) ) GB ( GB (中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)) ) BIS ( BIS (印度標(biāo)準(zhǔn)印度標(biāo)準(zhǔn)) ) BSI ( BSI (英國標(biāo)準(zhǔn)英國標(biāo)準(zhǔn)) ) CSA ( CSA (加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會) ) NF ( NF (法國標(biāo)準(zhǔn)法國標(biāo)準(zhǔn)) ) DIN ( DIN (德國標(biāo)準(zhǔn)德國標(biāo)準(zhǔn)) ) 部頒標(biāo)準(zhǔn)部頒標(biāo)準(zhǔn) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三、技術(shù)設(shè)計的一般過程三、技術(shù)設(shè)計的一般過程發(fā)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)問題值得解決嗎？值得解決嗎？不解決不解決有條件解決嗎？有條件解決嗎？確定設(shè)計課題確定設(shè)計課題調(diào)查、收集設(shè)計所需的信息、數(shù)據(jù)、資料調(diào)查、收集設(shè)計所需的信息、數(shù)據(jù)、資料制定設(shè)計方案（多種），并進(jìn)制定設(shè)計方案（多種），并進(jìn)行權(quán)衡，決策優(yōu)化，選定方案行權(quán)衡，決策優(yōu)化，選定方案否否暫時不解決暫時不解決值得解決值得解決無無有有進(jìn)行具體、詳細(xì)的設(shè)計進(jìn)行具體、詳細(xì)的設(shè)計