云南省红河州弥勒县庆来学校高一通用技术《第二章 设计的基础》课件 新人教版.ppt

第二章设计的基础 了解设计师所需具备的基本素质学习和应用优良的思维方法学习开发智能和创造潜能的方法学会设计的种类 原则和方法初步掌握设计 交流中的技术语言 第二章设计的基础 学习目标 第一节做一名优秀的设计师 一 优秀设计师应具备的素质 故事1鲁班发明锯子 故事解读 要善于观察和思考 要善于实践和实验 故事2蝙蝠与雷达 radar 故事解读 要想发现问题和设计新东西首先必须有兴趣和好奇心 其次还要用想象力去进行大胆的猜测和假设 最后要用实验来证明 故事3爱迪生 alvaedison 发明电灯 爱迪生在认真总结了前人制造电灯的失败经验后 制定发详细的试验计划 分别在两方面进行试验 一是分类试验1600多种不同耐热的材料 二是改进抽空设备 使灯泡有高真空度 他还对新型发电机和电路分路系统等进行了研究 爱迪生将1600多种耐热发光材料逐一地试验下来 唯独白金丝性能量好 但白金价格贵得惊人 必须找到更合适的材料来代替 1879年 几经实验 爱迪生最后决定用炭丝来作灯丝 他把一截棉丝撒满炭粉 弯成马蹄形 装到坩锅中加热 做成灯丝 放到灯泡中 再用抽气机抽去灯泡内空气 电灯亮了 竟能连续使用45个小时 就这样 世界上第一批炭丝的白炽灯问世了 继爱迪生之后 1909年 美国柯进而奇发明了用钨丝代替炭丝 使电灯效率猛增 从此 电灯跃上新台阶 日光灯 碘钨灯等形形色色的灯如雨后春笋般登上照明舞台 1847年2月11日 1931年10月18日举世闻名的美国电学家和发明家 被誉为 世界发明大王 他除了在留声机 电灯 电话 电报 电影等方面的发明和贡献以外 在矿业 建筑业 化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见 爱迪生一生共有约两千项创造发明 为人类的文明和进步作出了巨大的贡献 爱迪生同时也是一位伟大的企业家 1879年 爱迪生创办了 爱迪生电力照明公司 1880年 白炽灯上市销售 1890年 爱迪生已经将其各种业务组建成为爱迪生通用电气公司 1891年 爱迪生的细灯丝 高真空白炽灯泡获得专利 1892年 汤姆 休斯顿公司与爱迪生电力照明公司合并成立了通用电气公司 开始了通用电气在电气领域长达一个世纪的统治地位 托马斯 阿尔瓦 爱迪生生平介绍 爱迪生的重要发明 复印机1976年 爱迪生开始量产他发明的复印机 一下子 机关 学校 事业单位 团体都采用这种蜡纸油印机 同步发报机爱迪生本身是电报技师 便著手改良传统发报机 制造出二重发报机 1974年又研发出四重发报机 也就是同步发报机 在无线电还没有发展的当时 同步发报机是一项重大的突破 改良电话机我们都知道 现代电话是由贝尔所发明的 事实上 电话能够清晰的接收与发话 要归功於爱迪生一次又一次的试验 突破传统的窠臼 制造出碳粉送话器 一举提高了电话的灵敏度 音量 接收距离 留声机诞生爱迪生又多次改良留声机 直到将滚筒式改成胶木唱盘式为止 这中间可不是一 二年而已 而是历经几十年的不断改进喔 光明的使者19世纪初 人们开始使用煤气灯 瓦斯灯 但是煤气靠管道供给 一但漏气或堵塞 非常容易出事 人们对于照明的改革 十分殷切 经过不眠不休的做了1600多次耐热材料和600多种植物纤维的实验 才制造出第一个炭丝灯泡 可以一次燃烧45个钟头 后来他更在这基础上不断改良制造的方法 终于推出可以点燃1200小时的竹丝灯泡 优秀设计师应具备的一些素质 二 正确思维方式的培养 一 发散思维 发散思维又叫辐射思维 它以思维的问题为中心向外扩展各种想法 即从多角度 多层次 深度 来探讨问题的解决方法 并由此导致思路的转移和思想的跃进 然后在众多的思维中 找出一种或多种解决问题的方法 或解决问题的一个系统 整套 方法 如解决交通拥挤问题面临如下一些问题 道路问题 交通管理问题 住房问题 就业问题 交通工具问题 城市规划问题 城市居民的素质和教育问题 思维的发散可以从材料结构 功能 形态 方法 关系和因果等方面进行 发散思维的特点 流畅性 灵敏 迅速 变通性 不受约束 独特性 新角度 新观念 新特点 二 定势思维 定势思维又叫思维定势 是人的思想被长期即定的惯例和习惯所束缚 引导或迫使自己按习以为常的思路和方法去思考和处理问题的思维方式 怎样克服思维定势 1 把自己熟悉的事物当作陌生的事物 2 用幼稚的心灵重新想象这些事物 3 从新的角度异化原有的事物和规律 4 多学习和应用其他有益的思维方法 思维定势 又叫旧思维 对人们的发明 创新设计活动无益 一定要想办法克服 不要墨守成规 或许换一种思维方式或角度 就可使问题迎刃而解 三 逆向思维 逆向思维又叫反向思维 它的特点是采用与正向思维完全不同 甚至相反 的方法来思考问题 提出解决问题的方法 处理问题可以从事物的方向 顺序 分合 结构 功能 状态 多少 大小 有无等多个角度进行思维逆转 以求得解决问题的新办法 例合金的用途 特种钢 合金钢 合金钢也叫特种钢 在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素 使钢的组织结构发生变化 从而使钢具有各种不同的特殊性能 如强度 硬度大 可塑性 韧性好 耐磨 耐腐蚀 以及其他许多优良性能 下面是一些特种钢的性能和用途 1 钨钢 锰钢 硬度很大 制造金属加工工具 拖拉机履带和车轴等 2 锰硅钢 韧性特别强 制造弹簧片 弹簧圈等 3 钼钢 抗高温制造飞机的曲轴 特别硬的工具等 4 钨铬钢 硬度大 韧性很强做机床刀具和模具等 5 镍铬钢 不锈钢 抗腐蚀性能强 不易氧化制造化工生产上的耐酸塔 医疗器械和日常用品等 其他的思维方式 抽象思维 形象思维 联想思维 联想思维 类比思维 逻辑思维等 三 开发智能与创造潜能 一 开发智能 人的智能不仅与遗传因素有关 还与后天的智能培养密切相关 但更重要的是 每个人要能正确认识自己 有意识地培养和开发自己的各种智能 二 开发创造潜能 1发现创造法 发现创造法是充分利用被发现的某种现象进行创造 有了发明构思之后 尽可能想办法去实现 完成这一构思创造 例蜂窝煤的发明过程 2改进创造法 改进创造法是对已有的事物 技术或专利进行研究 找出不足之处进行改进 并产生一种新的事物或技术 例爱迪生用改进创造发明电灯 3主体附加法 主体附加法是在原有事物或技术的主体上 附加另一种技术或事物 而构成新的技术或事物 例洗衣机上附加定时器 标定输入电压 127vc 10 60hz标定输入电压 127vac电流输入范围 正常输入9a 冲流15a每分钟周期 120 10 工作电压 95vac 139 7vac工作环境温度 5 60 寿命 10 000测试周期 20分钟一个周期 例大门上附加门铃 外出关门自动提醒器楼宇可视门铃对讲门铃无线数码门铃有线门铃 例香烟上附加过滤嘴 4联想创造法 联想创造法是经常把各种技术和事物连在一起思考 从中创造出新的技术和事物来 播种机关枪 有人曾突发奇想而口出怪论 种庄稼像现在这样播种太费事了 播种应该像机关枪那样把种子射出去 又快又 这说得多荒唐 可是 国外却真的已经发明了用来播种的种子枪 这种 枪 实际上是在一种特制的容器里面装上种 还有种子发芽需要的养料及杀虫药 播种的时候 只要把一粒粒种子弹射到地里 这些种子落地以后就会生根发芽 挑战杯 挑战杯是 挑战杯 全国大学生系列科技学术竞赛的简称 是由共青团中央 中国科协 教育部和全国学联共同主办的全国性的大学生课外学术实践竞赛 挑战杯 竞赛在中国共有两个并列项目 一个是 挑战杯 中国大学生创业计划竞赛 另一个则是 挑战杯 全国大学生课外学术科技作品竞赛 这两个项目的全国竞赛交叉轮流开展 每个项目每两年举办一届 5其他创造发明法 组合法 分解法 反向突破法 2006中国大学生年度十大人物 新鲜出炉 活动由教育部思想政治工作司 团中央学校部 人民日报教科文部指导 人民网和大学生杂志社联合举办 南京航空航天大学研究生 小发明家 胡铃心获此殊荣 成为江苏唯一 2005年11月 奇奇 获第九届 挑战杯 全国大学生科技竞赛一等奖 2005年10月23日 胡铃心受到了温总理的亲切接见 历史发展 第一届竞赛于1989年在清华大学举行第二届竞赛于1991年在浙江大学举行 第三届竞赛于1993年在上海交通大学举行 第四届竞赛于1995年在武汉大学举行 第五届竞赛于1997年在南京理工大学举行 第六届竞赛于1999年在重庆大学举行 第七届竞赛于2001年在西安交通大学举行 第八届竞赛于2003年在华南理工大学举行 第九届竞赛于2005年在复旦大学举行 第十届竞赛于2007年在南开大学举办 第十一届竞赛于2009年在北京航空航天大学举办 四 影响技术发明和创新的诸多因素 主体性因素社会因素科技文化因素机会和机遇其他 第二节设计的基础方法和基础知识 一 技术设计的种类 一 原创性设计 又称开发性设计 二 改进性设计 三 综合 组合 性设计 外形组合设计 性能组合设计 原理组合设计 功能组合设计 模块组合设计 系统的组合设计 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 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 但是并不是所有的设计都有创新性的 那些重复的 过时的 照抄 仿冒他人的产品的设计就没有创新性 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 不要设计拥护不欢迎甚至反对的产品 4经济性原则 在设计中 要考虑用户用户的经济条件 市场的竞争力 力求用最少的成本 设计出满足用户要 要求的产品 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 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 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 大连星海广场 10通用性 标准性原则 电脑风扇 汽车齿轮 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 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 12可持续发展原则 技术设计必须满足可持续发展原则 一次性筷子 风能的利用 阅读材料 分析这些设计违反了什么原则 例1a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 例2a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 二 技术设计的一些方法 常规设计法 借鉴法 从已有的技术发展历史中寻找可参考的技术 从最新的国内外情报资料中去查找新产品 新技术 新思想 新动向 俗称 查新 从而开阔视野 广开思路 这叫做技术借鉴 应用标准器件法 查找和应用已有的成就 稳定的优秀的结构原件和器件 标准件 可最快获得优秀的设计方案 技术 或工程 试验法 通过技术 或工程 试验 检验或探索某些机制 效应 性能 或对几种对象进行对比 或寻找未知的原因 或以相似理论对模型 或原型 进行试验等 汽车防撞性能设计 获取数据和结论 作为设计的依据 2系统设计法 技术设计必须是系统化的 因为解决一个问题要同时考虑许多部分 以及它们之间的协调问题 技术设计存在许多不同的设计方法和解决方案 系统设计法可使一个系统各个部分有条不紊地工作 3功能设计法 在设计过程中 将设计对象的功能分为基本功能和辅助功能 基本功能是直接满足主要技术目标的功能 不能随意改变 同一基本功能可由不同的技术原理来实现 辅助功能是为完善基本功能而在设计中添加的功能 它可以在保证实现基本功能的前提下作出某种改变 如改变显示的方法和形式等 4工效学设计法 设计中必须考虑人的生理和心理特征 适应人的生理 心理的要求 从而实现安全 方便 舒适 美观的设计目标 5可靠性设计法 可靠性设计是一门学问 包括抗热 抗震 抗干扰 能在规定的环境 可能是恶劣的 下工作 6最优化设计法 1 问题的解决方案可以是多种的 而且从不同的角度看问题会有不同的评价 设计者必须综合各种因素 权衡利弊 从综合角度选取最优秀的方案 2 方案选定之后 可以建立其数学模型 在满足各种约束条件的前提下 合理地设计其变量值 从而求得最优化的数据和结论 并据此进行设计 3 设计应该是一个反复进行的过程 设计实施之后 通过检验 试用 评价之后发现新的问题 再反过来修改设计 最后得到较满意的设计 才可以正式应用或投产 7计算机辅助设计法cad 计算机辅助设计是借助计算机进行设计或仿真 可以用最快的速度获得结果 计算机辅助设计法cad 三 人机关系 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 目标 高效 方便 舒适 健康 安全 例 图中反应了人机关系要实现的哪个目标 a高效b安全c舒适d健康 四 设计的依据标准 国际标准国际标准 国际标准是指国际标准化组织 iso 国际电工委员会 iec 和国际电信联盟 itu 制定的标准 以及国际标准化组织确认并公布的其他国际组织制定的标准例 iso9000质量认证iso9001管理认证iso9002安全认证iso9003食品认证iso9004机械认证iso9005汽车安全认证iso9006升降机认证 国家标准 ansi 美国国家标准 gost 俄罗斯国家标准 jsa 日本标准 gb 中华人民共和国标准 bis 印度标准 bsi 英国标准 csa 加拿大标准协会 nf 法国标准 din 德国标准 三 技术设计的一般过程 技术设计第一步产生于遇到问题第二步决定是否进行方案设计第三步对具体产品进行详细设计第四步对所设计产品进行制作 并在制作过程中不断进行检测 评价 改进第五步对产品进行检测 总结 评价 找出优缺点和提出改进意见 第六步进一步修改设计 优化设计 如有必要重新进行技术试验 重新调查搜索新的信息和数据再进行设计 直到产品达到最优化为止 四 技术设计的一般过程举例 一 发现问题 二 开展调查 搜索信息 三 制定方案 决策优化 四 实施制作 评价改进 五 修改设计 达到最优 六 受到表彰 推广应用 第三节设计和交流中的技术语言 口头语言文本语言技术符号技术图纸图样图表模型网页计算机演示 一 设计交流中的技术语言及其作用 二 机械制图与识图基础 一 投影和投影法 在阳光或者灯光的照射下 物体在地面或者墙面上就会出现它的影子 这就是物体的投影 在平面上画出物体投影的原理和方法 用来表示物体的形状和大小 这种方法叫做投影法 我们将光线叫做投影线 影子所在的平面叫投影面 影子叫投影 在机械制图中 常常使用互相平行的光线作为投影线 这叫做平行投影法 平行投影法 二 正投影的基本特性 物体的表面都是由线和面所组成的 物体的投影就是组成物体的线和面的投影总和 研究正投影的基本特性 主要是研究线和面的投影特性 特别是直线和平面的投影特性 物体上的平面或直线 对投影面所处的位置有平行 垂直与倾斜3种情况 其投影特性如下 真实性 当物体上的平面 或直线 与投影面平行时 它的投影反映实形 或实长 这种投影特性叫做真实性 积聚性 当物体上的平面 或直线 与投影面垂直时 它的投影积聚为一直线 或一点 这种投影特性叫做积聚性 收缩性 当物体上的平面 或直线 与投影面倾斜时 它的投影缩小 或缩短 并产生变形 这种投影特性叫做收缩性 三个不同物体试图相同 二 二视图 主视图和俯视图 二视图 主视图和俯视图的展开 主视图和俯视图的关系 主俯视图 长对正 主视图和左视图 主视图和左视图的关系 主 左二视图的高相等 四 三视图 1三视图的视图 三投影面体系的3个互相垂直的投影面 正投影面v 简称正面 水平投影面h 简称水平面 侧投影面w 简称侧面 三视图的形成 三视图的展开 三视图的展开 三视图 三个视图之间的投影关系 三个视图之间的投影关系 三 三视图的画法 要求 画出图 a 所示支承块的的两面视图 拓展与应用 轴承座三视图的画法 1形体分析与线面分析 2选择主视图 练习 对号入座 四 草图及其画法 一 绘制草图的概念 绘制草图是不用绘图仪器的 而按目测比例徒手画出图样的绘图方法 这种图样称为草图或徒手图 这种图主要用于现场测绘 设计方案讨论或技术交流 因此 工程技术人员必须具备徒手绘图的能力 由于计算机绘图的普及 草图的应用也越来越广泛 仪器绘图 计算机绘图和徒手绘图已成为3种主要测绘手段 二 绘图的要求与方法 绘图要求 画线要稳 图线要清晰 目测尺寸要准 各部分比例匀称 绘图速度要快 标注尺寸无误 字体工整 方法 1直线的画法 2徒手画圆 1 图形的尺寸数据以真实大小为依据 2 图形中的尺寸单位一般