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(共57張PPT)
§2.2設計的基本方法和基礎知識
一、技術設計的種類
技術設計的種類
原創性設計
改進性設計
綜合（組合）性設計
1、原創性設計
為了打開紅酒瓶塞的軟木塞，設計的螺旋狀開瓶器。
這種最初的設計屬于原創性設計,又稱為開發性設計
想一想這種開瓶器存在哪些不足?如何改進?
在總的方案原理變化不大的情況下，對已有的設計進行局部的變更改進，使其更加合理、完善，或滿足某些特定的需要,這種設計叫改進性設計。
3、綜合（組合）性設計

應用現有的技術及原理重新進行組合，使其系統化、綜合化、產生新的優點、特色，創造出新的功能設計方法叫做綜合（組合）設計。
幾種開瓶器的綜合性設計
綜合(組合)性設計
外形組合
性能組合
功能組合
模塊組合
原理組合
系統組合
外形組合設計
多功能螺絲刀
性能組合設計
通 信 光 纜
原理組合設計
功能組合設計
文藝晚會的表演由每一場文藝節目模塊組合而成
家具、電器的擺放、裝潢設計也是一種組合設計
模塊組合設計
系統的組合設計
計算機系統：由硬件系統和軟件系統的組合設計而成。
神舟六號飛船由發射系統、
監測系統、控制系統、航天員
系統、飛船本身系統和回收系
統等子系統組成。

汽車也可以看作系統的組合設計
A 技術設計的原則
二、技術設計的原則、方法和標準
科學性原則 創新性原則
需要性和實用性原則 經濟性原則
最優化原則 可靠性原則
安全性原則 工程心理學和生理學原則
法律道德規范原則 通用性標準性原則
時效性原則 可持續發展原則
1、科學性原則：
設計必須遵從科學的原理，按照大自然的規律進行設計，否則設計是不會成功的。
想一想：永動機設計者的設計是否遵從了科學性原則？
2、創新性原則：
設計只有不斷進行創新，才能具有新的生命力。
一個產品的創新設計可以在原理運用功能、結構、指標、外觀等方面進行創新，也可以在安全，可靠耐用，有利于節能、環保創造優良性價比，有利于使用者身心健康、舒服、快捷、方便等方面進行創新等。

例如：電視機從誕生以來，在新材料、新器件、新技術、外觀、節能等方面進行了創新設計。

3、 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計的一個原則，不要設計用戶不歡迎甚至反對的產品。
男士車
女士車

（1）以前的靠按鈕或旋鈕來實現開關或調臺的的傳統電視機為什么會逐漸被淘汰，出現了現在比較高級的遙控電視機？
（2）以前的手機體積比較大，重量也比較大，而且功能也比較單一，現在的手機體積、質量小，而且功能也月來越來越多，用處也越來越大。為什么會出現這種狀況？
4、 經濟性原則
設計中的經濟原則是指以最低的費用取得最佳效果。
在材料方面講究經濟原則
在運輸成本方面講究經濟原則
經濟性原則－－在設計中，要考慮用戶的經濟條件，市場的競爭能力，力求用最少的成本，設計出滿足用戶要求的產品。
應從哪些方面著手降低成本，體現經濟原則?
材料（合理使用質優價廉、能優化產品品質的原材料）、技術、管理、工藝（加工方法）、包裝、運輸、倉儲等等。
性價比，全稱是性能價格比，是一個性能與價格之間的比例關系，具體公式：性價比=性能/價格。所以，大家購買產品時，都會選擇性價比高的產品購買。但是，產品的性價比應該建立在同一的性能基礎上，也就是說，如果沒有一個相同的性能比較基礎，得出的性價比是沒有意義的。
提高功能成本比的方法：
①功能不變，降低成本。
②價格不便，增加功能。
③增加功能，降低成本。
廚用剪刀
怎樣實現價值優化
5、 最優化原則－－所設計的產品或項目在功能、技術上盡可能是目前（并可能在一段時間內）是最合理的。

最優化不一定是最先進，但一定是最合理

最優化原則設計要貫徹”系統化”和優化的思想。這一原則要求在研究解決問題是，統籌兼顧，大力協同，多中擇優，采用時間、空間、程序、主體、客體等方面的峰值佳點，本著“多利相衡取其重，多害相衡取其輕”的精神進行綜合優化和系統篩選。
坦克機動性不及汽車，火力不如遠程大炮，防護不如堡壘，但卻當之無愧成為“陸戰之王”。
6、 可靠性和安全性原則
問題：
（1）為什么小孩子的玩具都沒有鋒利的棱角和尖的的局部形狀？
　（2）為什么現在的轎車都配備安全氣囊？
　（3）為什么很多家電產品上都要求必須通過 “CCC”認證？（CCC認證即是“中國強制認證”，其英文名稱為“China Compulsory Certification”，縮寫為CCC。CCC認證對涉及到的產品執行國家強制的安全認證。）
－－設計的產品或項目應在規定使用時間內，能可靠安全的工作，能適應規定的條件和環境，不會發生故障和事故。
電熱水瓶
熱得快
7、 工程心理學和生理學原則
－－設計的產品或項目必須滿足人類心理的需求，要美觀、舒適、使用方便，是使用者和產品之間建立最協調的關系。又稱“人類工效學原則”。

普通雨傘
方便時尚的折疊傘
8、 法律、道德規范原則－－技術設計要遵守有關的法律、制度、規范，不允許有違反、違規行為。
目前流行的LED“免電燈”，用的是電話線的余電，電費由電信部門負擔，廠家這一技術創新符合法律規范原則嗎？
“免電燈”侵害了電信部門的合法權益,也侵犯了用戶正常使用通信業務的權益
設計通過互聯網竊取他人銀
行卡密碼的木馬程序
9、 通用性、標準性原則

－－產品設計盡可能采用標準化技術和標準件，這樣，產品通用，維護方便，擁有更廣闊的市場。

你知道火車為什么能安全地運行在鐵軌上嗎？
一個重要因素是鐵軌都是按照嚴格的技術規范標準設計制造的。鐵路的鋪設、火車的車輪間距離都有嚴格的技術規范標準，否則火車就無法在鐵軌上運行。

各行各業都可能有一些設計的技術規范，這些規范往往是實踐經驗及科學理論的總結，在進行設計活動時必須遵循。
各行各業還有一些標準化的零部件，稱為標準件。例如機械行業的螺釘、螺母、銷釘，電子行業的一些電子元器件等，都是常見的標準件。
中國標準插頭
歐洲標準插頭
你能辨認這些標志嗎？
10、 時效性原則
－－必須按照設計任務書規定的截至日期完成設計任務，避免使產品制造出來后成為過時的東西。

分析課本P45例1，說明設計失敗的原因。
(1)違反了時效性原則，沒有在規定的6個月期限交貨，而是8個月才交貨；
(2)還違反了時效性原則的第二個內容“不應該使產品制造出來后成為過時的東西”。因為8個月后已經有另一研究所同時研制出性能相同，價格更便宜的產品。所以A研究所設計的產品成為過時的產品。
9. 可持續發展原則

可持續發展的設計原則，就是要克服傳統產品設計的不足，使所設計的產品既能滿足產品功能的要求，又能滿足適應環境與可持續發展的需求。

基本思想是，在設計階段將環境因素和預防污染的措施納人設計之中，將環境保護作為產品的設計目標和出發點。
可持續發展設計原則包括以下主要內容：

⒈ 設計過程的每一個決策充分考慮盡量減少對環境的破壞。
⒉ 盡可能減少原料和自然資源的使用，減輕各種技術、工藝對環境的污染。
⒊ 在設計過程中最大限度地減小產品重量和體積，精簡結構；在生產中減少消耗；在流通中降低成本；在消費中減少污染。
⒋ 改進產品結構設計，使用過的產品廢棄物中尚有利用價值的資源或部件便于回收，減少廢棄物的垃圾量。
下列產品的設計，為什么符合可持續發展原則？
光電池
可降解的餐盒
1、試分析以下舉措分別主要考慮
到了哪些原則？
⑴西藏自治區政府決定關閉三個
火力發電站代之以兩個水利發電
站、兩個地熱發電站和一個風力
發電站。以上措施主要遵循哪一
原則？
⑵F1邁凱輪被控竊取法拉利賽車
的絕密技術，用以調校賽車動力
提升賽車性能，邁凱輪此舉違反
了技術設計中的哪一原則？
⑶海爾電熱水器上加裝隔電墻
以下是一則網絡幽默，雖然稍顯
荒誕不經，但是你是否從里面悟
出點什么道理？
軍委主席： 成吉思汗 國務院總理： 諸葛亮 外交部長： 周恩來 衛生部長： 華佗 公安部長： 展昭 最高人民法院院長：包拯
國家禁 毒署署長： 林則徐 教育部長： 孔子
這樣的人員配置，遵循了哪一原則？
（4）英國奧索假肢公司研制和發明
了智能仿生假肢，其仿生足內裝有傳
感器，由于這種智能感應，“本體”
的使用者可以更輕松自然地站立或
坐下，步態也更加平衡矯健。

以上設計主要考慮了哪些原則？
遠望5號解決船舶穩性的方法
在船體上前后各裝兩個減搖鰭，把
十幾度的搖擺減少到5度。
2. 在雷達基座上安裝相關設備，
進而把5度的搖擺減少到1度。
3.在天線上安裝相關設備，把1度
的搖擺減少到幾秒。 三級減搖措施，就使主測量船在6
級海浪下達到了陸地標準，可以在
12級臺風中昂首挺立。
以上措施主要考慮設備的哪一因素？
技術設計的原則:
科學性原則 創新性原則
需要性原則 經濟性原則
最優化原則 可靠性原則
安全性原則 工程心理學和生理學原則
法律規范原則 通用性標準性原則
時效性原則 可持續發展原則

這些原則之間是怎樣的一種關系？這些原則是獨立存在的嗎？之些原則能同時遵守嗎？

實際運用中，各個原則并不是獨立的，它們之間有著相互聯系，相互制約、相互影響的關系。這些原則可以同時遵守，但側重點會有所不同。在運用中既要綜合考慮，又要分清主次。



設計的一般原則要求我們在設計中要考慮到人文因素和要機關系，要樹立創新意識，同時要具有對人、社會、環境的責任感。
B 技術設計的一些方法


七種方法：
常規設計法
系統設計法
功能設計法
工效學設計法
可靠性設計法
最優化設計法
計算機輔助設計法CAD
（Computer Adied Design）
借鑒法
應用標準器件法
技術（或工程）實驗法
保證系統各個部分的協調工作
基本功能和輔助功能
考慮人的生理和心理特征，能做到安全、方便、
舒適、美觀的設計目標
抗熱、抗震、抗干擾，適應環境，預備“余量”
設計是一個反復進行的過程，以實現最優選擇
利用計算機進行設計或仿真，可以用最快的速度獲得效果。
例如：城市交通
例如：橫跨一條江河的交通：輪渡、橋梁、隧道
C 人機關系
概念:人機關系是指人與”機器設備”及所使用的”一切物品”之間的關系,包括使用時與所在的環境之間的關系.

目的:是為了在設計產品和實施某個項目時,實現快速高效,讓人感到方便,舒適,同時保證健康和安全.
在具體的設計中,這里的”人”往往是指大多數人的情況,同時,我們也盡可能考慮到特殊人的特殊需要,必要時專門為他們進行專門的設計.在人處于運動狀態或環境有可能變遷時,我們的設計還要用”動態”的角度來展開,以實現最合理、最長久的優良效果.
C 設計的依據標準
技術標準和規范
國際標準
國家標準
行業標準
企業標準
部頒標準
案例：我國家用吸油煙機的設計、
生產制造標準：
《中華人民共和國標準吸油煙機GB/T 17713-1999》
其內容包括：
適用范圍、引用標準、術語、產品分類、技術要求（環境條件、安全性能、噪音、調速、照明、結構要求、外觀等）、試驗方法、檢測規則、標志標簽與包裝等項目。
吸油煙機
三、技術設計的一般過程
是
無
否
有
值得
發現問題
值得解決嗎？
有條件解決嗎？
確定設計課題
調查、手機設計所需的信息、數據、資料
制定設計方案（多種），并進行權衡，決策優化，選定方案
進行具體、詳細的設計
實施設計（產品研制）
產品（或方案實施結果）的檢測
評價、提出改進意見
是最優化設計嗎？
完成設計
進行鑒定
申請專利
不解決
暫時不解決
修 改 設 計
否
中間過程檢測，評價及改進
四、技術設計的一般過程舉例
發現問題
展開調查
制定方案
制作模型
測試優化
推廣應用

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