2.2-设计的基础方法和基础知识解析

1、2021/2/111 第二节 设计的基础方法和基础知识 2021/2/112 一、技术设计的种类一、技术设计的种类 （一）原创性设计（一）原创性设计（又称开发性设计又称开发性设计） 2021/2/113 （二）改进性设计（二）改进性设计 2021/2/114 2021/2/115 2021/2/116 （三）综合（组合）性设计（三）综合（组合）性设计 外形组合设计外形组合设计 2021/2/117 性能组合设计性能组合设计 2021/2/118 原理组合设计原理组合设计 喷气式飞机喷气式飞机 2021/2/119 功能组合设计功能组合设计 2021/2/1110 模块组合设计模块组合设计 20

2、21/2/1111 系统的组合设计系统的组合设计 2021/2/1112 二、技术设计的原则、方法和标准二、技术设计的原则、方法和标准 （一）技术设计的原则（一）技术设计的原则 1 1 科学性原则科学性原则 设计必须遵从科学原理设计必须遵从科学原理, ,按照大自然的规律进行设按照大自然的规律进行设 计计, ,否则设计不会成功。否则设计不会成功。 2021/2/1113 2 2 创新性原则创新性原则 设计只有不断进行创新设计只有不断进行创新,才能具有新的生命力。但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是并不是所有的设计都有创新性的,那些重复的、那些重复的、 过时的、照抄、仿冒他人

3、的产品的设计就没有创过时的、照抄、仿冒他人的产品的设计就没有创 新性。新性。 2021/2/1114 3 3 需要性和实用性原则需要性和实用性原则 要把解决存在的问题要把解决存在的问题, ,满足用户的需要作为设计的满足用户的需要作为设计的 一个原则一个原则, ,不要设计拥护不欢迎甚至反对的产品。不要设计拥护不欢迎甚至反对的产品。 2021/2/1115 4 4 经济性原则经济性原则 在设计中在设计中,要考虑用户用户的经济条件、市场要考虑用户用户的经济条件、市场 的竞争力的竞争力,力求用最少的成本力求用最少的成本,设计出满足用户设计出满足用户 要、要求的产品。要、要求的产品。 2021/2/11

4、16 5 5 最优化原则最优化原则 所设计的产品或项目在功能、技术上尽可能是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。注意目前（并能在一段时间内）最合理的。注意最最 优化不一定是最先进的优化不一定是最先进的,但一定是最合理的但一定是最合理的。 2021/2/1117 6 6 可靠性原则可靠性原则 设计的产品或项目应在使用时间内设计的产品或项目应在使用时间内,能适应规定的条能适应规定的条 件和环境而可靠地工作件和环境而可靠地工作,不会发生故障不会发生故障,原规定的功能、原规定的功能、 性能指标不低于使用说明书规定的范围。性能指标不低于使用说明书规定的范围。 20

5、21/2/1118 7 7 安全性原则安全性原则 所设计的产品或项目所设计的产品或项目,在使用时或操作运行在使用时或操作运行 时必须是安全的时必须是安全的,不允许发生事故不允许发生事故,更不允许更不允许 发生人身伤亡事故。发生人身伤亡事故。 2021/2/1119 8 8 工程心理学和生理学原则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设计的产品或项目必须满足人类心理的需求,要要 美观、舒适、使用方便美观、舒适、使用方便,及使用者和产品之间要及使用者和产品之间要 建立最协调的关系。建立最协调的关系。 2021/2/1120 9 9 法律、道德规范原则法律、道德规范原则 技术

6、设计要遵守有关的法律、制度、规范技术设计要遵守有关的法律、制度、规范,如如 技术专利法、环境保护法、公民权益保护法技术专利法、环境保护法、公民权益保护法 等等,不允许有违法、违规的行为。不允许有违法、违规的行为。 三鹿奶粉事件三鹿奶粉事件 2021/2/1121 10 10 通用性、标准性原则通用性、标准性原则 汽车齿轮汽车齿轮 产品设计尽可能采用标准化技术和标准件产品设计尽可能采用标准化技术和标准件,这这 样样,产品通用产品通用,维护更方便维护更方便,拥有更广阔的市场。拥有更广阔的市场。 2021/2/1122 11 11 时效性原则时效性原则 必须按照设计任务书规定的截止日期完成设计必须按

7、照设计任务书规定的截止日期完成设计,要要 避免避免使产品制造出来后成为过时的东西使产品制造出来后成为过时的东西。 1 12 2 可持续发展可持续发展原则原则 风能的利用风能的利用一次性筷子一次性筷子 2021/2/1123 阅读材料阅读材料: :分析这些设计违反了什分析这些设计违反了什 么原则么原则? ? 例例1 A1 A研究所接受某空调机厂的研究所接受某空调机厂的 委托委托, ,研究一种可变频空调的电机研究一种可变频空调的电机 模板模板, ,当时规定当时规定6 6个月内交货个月内交货, ,每块每块 价格不超过价格不超过200200元元, ,该研究所在该研究所在8 8个个 月后才完成任务月后才

8、完成任务, ,该控制模板各功该控制模板各功 能指标符合设计任务书的能指标符合设计任务书的, ,每块价每块价 格格190190元元, ,但该空调机厂家不能接但该空调机厂家不能接 受该项目研究成果受该项目研究成果, ,因为当时已有因为当时已有 另一研究所同时研究出功能相同另一研究所同时研究出功能相同 的控制模板的控制模板, ,每块价格为每块价格为160160元。元。 2021/2/1124 参考答案参考答案: 违反了时效性原则。因为没有在规定的违反了时效性原则。因为没有在规定的6 6个个 月期限交货月期限交货, ,而是而是8 8个月。个月。 违反了时效性原则的内容违反了时效性原则的内容, ,“要避

9、免使产品要避免使产品 制造出来后成为过时的东西制造出来后成为过时的东西”。因为。因为8 8个月个月 后另一家研究所同时研究出性能相同的主后另一家研究所同时研究出性能相同的主 板板, ,而且价格还便宜。而且价格还便宜。 违反了经济性原则违反了经济性原则 2021/2/1125 例例2 A2 A市电热水器厂发明了一市电热水器厂发明了一 项高温预热式电热水器项高温预热式电热水器, ,其原理其原理 是在浴室内气温太低时起用是在浴室内气温太低时起用, ,它它 可以先喷出高温水蒸气（达可以先喷出高温水蒸气（达 150150 C C）将浴室内温度提高）将浴室内温度提高, ,当当 浴室温度达到一定温度（如浴室

10、温度达到一定温度（如 2020 C)C)后则停止喷射高温水蒸气后则停止喷射高温水蒸气, , 自动转入正常供热水状态。该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产品开始很受北方寒冷地区用 户的欢迎户的欢迎, ,但由于外壳受潮后会但由于外壳受潮后会 带带220V220V交流电交流电, ,而且喷出高温水而且喷出高温水 蒸气的控制技术不够可靠蒸气的控制技术不够可靠, ,在洗在洗 澡时澡时, ,会喷出高温水蒸气会喷出高温水蒸气, ,造成造成 伤人事故伤人事故, ,后来被迫停产。后来被迫停产。 2021/2/1126 参考答案参考答案: 违反了安全性原则和可靠性原则违反了安全性原则和可靠性原

11、则 外壳受潮后绝缘不良导致漏电。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高温喷出水蒸气的控制器性能不稳定。 2021/2/1127 （二）技术设计的一些方法（二）技术设计的一些方法 1 1 常规设计法常规设计法 常规设计法常规设计法 借鉴法借鉴法 应用标准器件法应用标准器件法 技术（或工程）试验法技术（或工程）试验法 2021/2/1128 借鉴法借鉴法:从已有的技术发展历史中寻找可参考的技术从已有的技术发展历史中寻找可参考的技术,从从 最新的国内外情报资料中去查找新产品、新技术、新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（俗称思想、新动向（俗称“查新

12、查新”）,从而开阔视野从而开阔视野,广开思路广开思路, 这叫做技术借鉴。这叫做技术借鉴。 2021/2/1129 应用标准器件法应用标准器件法:查找和应用已有的成就、稳定的优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秀的结构原件和器件、标准件、可最快获得优秀的设 计方案。计方案。 2021/2/1130 技术（或工程）试验法技术（或工程）试验法:通过技术（或工程）试验通过技术（或工程）试验,检检 验或探索某些机制、效应、性能验或探索某些机制、效应、性能,或对几种对象进行或对几种对象进行 对比对比,或寻找未知的原因或寻找未知的原因,或以相似理论对模型（或原或以

13、相似理论对模型（或原 型）进行试验等。型）进行试验等。 汽车防撞性能设计汽车防撞性能设计,获取数据和结论获取数据和结论,作为设计的依据。作为设计的依据。 2021/2/1131 2 2 系统设计法系统设计法 技术设计必须是系统化的技术设计必须是系统化的,因为解决一个问题要同时因为解决一个问题要同时 考虑许多部分考虑许多部分,以及它们之间的协调问题。技术设计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。使一个系统各个部分有条不紊地工作。 2021/2/1132 3 3 功能设计法功

14、能设计法 在设计过程中在设计过程中,将设计对象的功能分为基本功能和辅助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功能。基本功能是直接满足主要技术目标的功能,不能不能 随意改变随意改变;同一基本功能可由不同的技术原理来实现。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辅助功能是为完善基本功能而在设计中添加的功能,它它 可以在保证实现基本功能的前提下作出某种改变（如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）。改变显示的方法和形式等）。 2021/2/1133 4 4 工效学设计法工效学设计法

15、设计中必须考虑人的生理和心理特征设计中必须考虑人的生理和心理特征,适应人的生理、适应人的生理、 心理的要求心理的要求,从而实现安全、方便、舒适、美观的设从而实现安全、方便、舒适、美观的设 计目标。计目标。 2021/2/1134 5 5 可靠性设计法可靠性设计法 可靠性设计是一门学问可靠性设计是一门学问,包括抗热、抗震、抗干扰包括抗热、抗震、抗干扰,能能 在规定的环境（可能是恶劣的）下工作。在规定的环境（可能是恶劣的）下工作。 2021/2/1135 6 6 最优化设计法最优化设计法 （1 1）问题的解决方案可以是多种的）问题的解决方案可以是多种的, ,而且从不同的角而且从不同的角 度看问题会

16、有不同的评价。设计者必须综合各种因素度看问题会有不同的评价。设计者必须综合各种因素, , 权衡利弊权衡利弊, ,从综合角度选取最优秀的方案。从综合角度选取最优秀的方案。 （2 2）方案选定之后）方案选定之后, ,可以建立其数学模型可以建立其数学模型, ,在满足各在满足各 种约束条件的前提下种约束条件的前提下, ,合理地设计其变量值合理地设计其变量值, ,从而求得从而求得 最优化的数据和结论最优化的数据和结论, ,并据此进行设计。并据此进行设计。 （3 3）设计应该是一个反复进行的过程。设计实施之）设计应该是一个反复进行的过程。设计实施之 后后, ,通过检验、试用、评价之后发现新的问题通过检验、

17、试用、评价之后发现新的问题, ,再反过再反过 来修改设计来修改设计, ,最后得到较满意的设计最后得到较满意的设计, ,才可以正式应用才可以正式应用 或投产。或投产。 2021/2/1136 7 7 计算机辅助设计法计算机辅助设计法CADCAD( (ComputerComputer aided aided designdesign) ) 计算机辅助设计是借助计算机进行设计或仿真计算机辅助设计是借助计算机进行设计或仿真,可可 以用最快的速度获得结果。以用最快的速度获得结果。 2021/2/1137 （三）人机关系（三）人机关系 人机关系是指人机关系是指人人与与“机器设备机器设备”及及所使用所使用

18、的的“一切物品一切物品”之间的关系。之间的关系。 目标目标:高效、方便、舒适、健康、安全。高效、方便、舒适、健康、安全。 2021/2/1138 （四）设计的依据标准（四）设计的依据标准 国际标准国际标准 国际标准国际标准: :国际标准是指国际标准化组织（国际标准是指国际标准化组织（ISOISO）、）、国际电国际电 工委员会工委员会（IECIEC）和国际电信联盟（）和国际电信联盟（ITUITU）制定的标准）制定的标准, ,以以 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 例例: :ISO9000 ISO9000 质量认证质量认证 ISO

19、9001 ISO9001 管理认证管理认证 ISO9002 ISO9002 安全认证安全认证 ISO9003 ISO9003 食品认证食品认证 ISO9004 ISO9004 机械认证机械认证 ISO9005 ISO9005 汽车安全认证汽车安全认证 ISO9006 ISO9006 升降机认证升降机认证 2021/2/1139 国家标准国家标准: ANSI ( ANSI (美国国家标准美国国家标准) ) GOST ( GOST (俄罗斯国家标准俄罗斯国家标准) ) JSA ( JSA (日本标准日本标准) ) GB ( GB (中华人民共和国标准中华人民共和国标准) ) BIS ( BIS (印度标准印度标准) ) BSI ( BSI (英国标准英国标准) ) CSA ( CSA (加拿大标准协会加拿