第五章 制订设计方案

第五章制定设计方案

p76第一节产品初步设计一、人机界面设计洗衣机面板二、产品功能机构设计任何产品功能的实现都需要经过一定的技术过程：把处理对象（如垃圾）从一种状态转化为另一种状态，如垃圾桶的技术过程分析人的使用过程，并用流程图表示出来，如垃圾桶的使用活动流程然后画出产品的各项子功能及相互关系，也就是功能结构图，如垃圾桶的基本功能结构三、产品内部布局设计内部各部分的分布会影响其外观的设计。第二节产品深化设计一、产品造型设计过程（二）总体及零部件结构形式二、造型设计方法（一）几何体造型法（三）移植法移植法是指将某一领域中的科学技术原理应用到另一个领域中的创意设计方法，是指把多门学科的技术原理引进移植，使不同学科的技术原理有机结合，打破学科内的思维定式，形成跨界的设计。在产品设计中，通常有外形移植、情境移植、体验移植和结构移植等。（三）移植法移植法是指将某一领域中的科学技术原理应用到另一个领域中的创意设计方法，是指把多门学科的技术原理引进移植，使不同学科的技术原理有机结合，打破学科内的思维定式，形成跨界的设计。在产品设计中，通常有外形移植、情境移植、体验移植和结构移植等。（三）移植法移植法是指将某一领域中的科学技术原理应用到另一个领域中的创意设计方法，是指把多门学科的技术原理引进移植，使不同学科的技术原理有机结合，打破学科内的思维定式，形成跨界的设计。在产品设计中，通常有外形移植、情境移植、体验移植和结构移植等。（三）移植法移植法是指将某一领域中的科学技术原理应用到另一个领域中的创意设计方法，是指把多门学科的技术原理引进移植，使不同学科的技术原理有机结合，打破学科内的思维定式，形成跨界的设计。在产品设计中，通常有外形移植、情境移植、体验移植和结构移植等。（三）仿生设计法仿生设计是模仿大自然中的物体进行产品形态、功能、颜色、结构等方面的设计。三、外观件的CMF设计外观件的色彩、材料和表面处理工艺，现代的产品设计会把这三个要素统一考虑，简称CMF(Color，Material，Finishing)设计。第三节材料与制造P83一、材料的分类（来源）1、天然材料：是指不改变其在自然界中保持的状态，或只施加低度加工的材料，如木材、竹材、棉、毛、皮革、石材等。2、加工材料加工材料是指自然界存在的、不能直接使用的或者自然界不存在的，需要经过人为加工或合成后才能使用的材料。

如塑料（合成树脂和添加剂）、玻璃（主要成分是二氧化硅和其他）、

金属、尼龙、橡胶尼龙玻璃制品不锈钢橡胶塑料3、复合材料：是指运用先进的材料制备技术，将两种或两种以上不同性质的材料组分优化组合而成的具有综合性能的新材料。复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料（如导电橡胶等）胶合板导电橡胶垫二、材料的性能（物理）1、强度

概念：指材料承受外力而不被破坏（不可恢复的变形也属被破坏）的能力。

分类：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度

抗压强度——材料承受“挤压”变形的能力。

抗拉强度——材料承受“拉伸”变形的能力

抗弯强度——材料对致弯外力的承受能力。

抗剪强度——材料承受剪切力的能力。

剪切”是在一对（1）相距很近、（2）大小相同、（3）指向相反的横向外力（即垂直于作用面的力）作用下，材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象。

抗扭强度——材料承受扭转力的能力。

（2）弹性：指材料受外力作用改变形状后，当外力消失时恢复原来形状的能力。典型例子如橡皮筋、弹簧。实际上，很多材料如塑料、金属、木材等都具有一定的弹性。橡皮筋弹簧（3）韧性：指材料抗冲击震动的性能。例如玻璃的韧性很差，易被敲碎。橡胶的韧性好，常被用来制造减震零件。（4）硬度：指材料抵抗刮削、切割或磨损的能力。例如金刚石。（5）延展性：指材料接受折、锻、压等外力，被改变形状、被延伸时没有断裂或破裂的性能。

（一）木材及其加工工艺

1、天然木材

木材主要由木纤维构成，沿着纤维方向和垂直纤维方向的力学性能是不同的，“横木压百斤，立木顶千斤”说的就是木材沿着纤维方向的抗压能力强。三、常用材料及其加工工艺

（一）木材及其加工工艺

1、天然木材

①质地较软的木材

杉木为中国长江流域、秦岭以南地区栽培最广、生长快、经济价值高的用材树种。三、常用材料及其加工工艺

1、木材

①质地较软的木材——松木

三、几种常用材料简介②软硬适中的木材——樟木（主产长江以南及西南各地）

②软硬适中的木材——梓木（分布于长江流域及以北地区）③较硬的木材——黄花梨（名贵木材）

③人造板材：包括胶合板、刨花板、纤维板（密度板）、饰面板等

耐火纤维板刨花板饰面板胶合板③人造板材：包括胶合板、刨花板、纤维板、饰面板等

人造板材具有可供使用的面积大、不易弯曲开裂、厚薄均匀、表面光洁平整、加工和使用都很方便、价格便宜、美观实用等优点。因此，人造板材被广泛应用于家具制造、房屋装修、车船制造等各个行业。工艺常识一、工艺概念及其意义概念：工艺是指利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法。

二、工艺的一般过程（1）备料：根据设计要求，选择产品零件所需的合适材料，同时准备产品所需的元器件、标准件、辅助材料等。（2）形成坯件：这是零件制作的初步。（3）零件加工：这是形成零件成品的过程。（4）部件制作：较复杂的产品往往是由多个部件组合而成的，因此要先制作部件。（5）总装配：将所有零部件装配成设计产品的过程。（6）表面涂饰：按要求进行表面涂饰．这一环节是产品工艺过程的结束．至此，产生成品，进入包装环节。3、木材加工工艺3、木材加工工艺（二）塑料及其加工工艺塑料：是一种石油化工产品。有热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料的物态变化是可循环的。加热时，固态塑料会软化、熔解而变为液态；冷却时，又会形成固态并恢复到原来的硬度。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等，此类塑料不宜制作承受高温的物品，仅可做一般日用品和建筑用品，如瓶类包装材料、水管等。（二）塑料及其加工工艺塑料：是一种石油化工产品。有热塑性塑料和热固性塑料两大类。热固性塑料的物态变化不可循环，原料加热后变为液体，可倒入模具成型，冷却后凝固成一定的形状，而不能恢复到原来的状态。此类塑料可做机械零件、座椅、工具手柄、电器壳体等。塑料加工工艺（1）塑材配料：聚合物和各种塑料助剂（2）塑料成型：将各种形态的塑料（粉、粒、溶液或分散体）制成所需形状的制品或坯件（3）塑料结合及装配：焊接和粘接（4）机械加工：制造尺寸精确或数量不多的塑料制品，也作为成型的塑料加工辅助工序（5）表面处理：提高附着力2、金属材料：包括黑色金属（含铁金属）和有色金属（不含铁金属）两大类。黑色金属主要有铸铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、工具钢、高速钢、不锈钢等；有色金属包括轻金属（铝、镁、锂等）、重金属（铜、锌、镍等）、贵金属（金、银、铂等）和稀有金属（钨、钼、钽、钛等）各种金属材料在出厂时都会做成不同的型材，即其断面呈各种固定的标准形状，以方便各种不同的用途。例如圆形、管形、方形、直角形、工字形、槽形、丁字形等。

金属加工工艺

车工工艺:使用车床加工旋转体零件，如轴套类零件等刨工工艺:使用刨床加工零件的平面，如平板、机身床面等铣(xi)工工艺:使用铣床加工各种异形或凹槽。如齿轮的齿面、零件的键槽等。

磨工工艺:使用磨床对零件表面的精加工

焊接工艺焊接工艺是利用高温和焊接材料将分离的零件（或材料）融合在一起形成整体的制造方法，主要适用于各种金属框、架等结构的联接，如桥梁、房屋等的钢架，钢板焊接的机械零件，自行车的车架等等。铸造工艺

铸造工艺是将铁或其他金属熔化成液体，浇注入一定的型腔中，以获得一定形状的零件的制造方法，主要适用于制作那些外表形状比较复杂而不太规则的黑色金属和有色金属零件毛坯。有些零件的成品，也可采用精密铸造的方法获得锻造工艺锻造工艺是将金属材料加热到一定的温度使其软化，然后通过锤打、锻压改变其形状，使其符合预定要求的制造方法，有自由锻和模锻。主要应用于制作钢制零件毛坯，如轴套、曲轴等。

冲压工艺冲压工艺是利用冲床结合模具将具有较好延展性的金属冲压成型的制造方法，例如金属盘、碗、门扣等都是冲压成型的。热切割工艺热切割工艺是利用一定的设备将化学能、电能、光能转化为热能产生瞬间高温熔化金属材料的一种切割加工方法，如氧割，主要应用于下料；激光加工，主要应用于精细加工。金属材料热处理工艺热处理工艺是通过“加热一冷却”多操作程序改变金属材料的金相组织结构，使其物理性能（如硬度、韧性等）得到改变的方法，广泛应用于机械零件、五金工具的处理。表面涂覆处理工艺表面涂覆工艺有多种，如涂、喷油漆，广泛应用干木制品、金属制品，起到增强外表美观，防止金属氧化腐蚀等作用；还有涂覆一层金属，如镀铝、镀锌，起到改善外观和防腐作用。镀银四、设计时如何选择材料（1）材料的固有特性应满足设计产品的使用功能、使用寿命等要求。（2）材料的工艺性应方便设计产品，实现制造结构，有利于优化生产加工工艺过程。（3）材料的质感应与设计产品的造型特点、民族和地域特征、文化艺术品位等设计风格相协调，以实现较好的外观效果。（4）有安全性等特殊要求的产品和零部件的选材要按照有关标准选用。（5）在满足设计要求的基础上，优先选择资源丰富、价格低廉、有利于环保的材料。四、设计时如何选择材料（6）注意市场调研，了解消费者对选材的期望，并在合理的前提下尽量满足消费者的需求；同时，注意发挥新材料的优势为设计服务。（7）注重人类社会可持续发展原则，设计选材时应研究产品的整个生命周期对自然环境的影响，要尽量减少对环境的污染和破环，减少对资源的浪费，充分考虑材料的回收、再生和重复利用，以利于节约资源和保护环境。五、产品的装配有三种不同类型的连接方法，分别是永久连接、暂时连接和活动连接。（一）永久连接木材的永久连接包括斜接、齿接、半叠接、对接、搭接、榫接以及黏合剂胶合等；金属的永久连接包括钎焊、熔接、铆接、胶合等；塑料的永久连接主要为胶合。五、产品的装配有三种不同类型的连接方法，分别是永久连接、暂时连接和活动连接。（二）暂时连接指在某些时候不得不分离或“不完整”的连接五、产品的装配有三种不同类型的连接方法，分别是永久连接、暂时连接和活动连接。（三）活动连接活动连接又可分为线性活动（沿一条直线）连接和转动活动（旋转）连接。

木材连接方式钉联接、榫联接、胶联接、活动联接等联接方法第四节设计的工程表达P94一、工程制图1.什么是技术语言(TechnicalLanguage)?

技术语言是一种在技术活动中进行信息交流的特有的语言形式。2.技术语言的种类一、技术语言的种类和应用机械加工图1）图样2.技术语言的种类一、技术语言的种类和应用1）图样电子电路图2）图表2.技术语言的种类一、技术语言的种类和应用折线图2）图表2.技术语言的种类一、技术语言的种类和应用柱状图2.技术语言的种类一、技术语言的种类和应用3）模型房屋2.技术语言的种类第四节设计的工程表达4）符号交通标志2.技术语言的种类一、技术语言的种类和应用5）手势

手语2.技术语言的种类一、技术语言的种类和应用6）计算机语言

设计的交流主要依靠图纸，图纸就是工程技术界的技术语言。（一）制图标准（1）图纸幅面及格式幅面代号A0A1A2A3A4尺寸B

L841

1189594

841420

594297

420210

297制图标准（2）字体。汉字应写成长仿宋体，字母及数字一般写成斜体（与水平成75°）和直体制图标准（3）比例。比例是图样中的图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。无论采用何种比列，所注尺寸数字均应是物体的真实大小，与绘图比例无关。制图标准（4）图线。国标规定粗线宽度b应按图的大小和复杂程度，在0.13—2mm之间选择。机械图样采用粗、细两种线宽，其比例为2：1。制图标准（5）尺寸标注单位为毫米时不标注单位（二）绘图工具及用品1、图板绘图工具1.图板

图板用来固定图纸，一般用胶合板制作，四周镶硬质木条。

绘图工具

使用时，必须随时注意尺头工作边(内侧面)与图板工作边靠紧。画水平线要用尺身工作边(上边缘)，使用完毕应悬挂放置，以免尺身弯曲变形。2.丁字尺绘图工具

一副三角板由45°和30°-60°两块组成。L为其规格尺寸。3.三角板绘图工具

要随时注意将三角板下边缘与丁字尺尺身工作边靠紧。

三角板与丁字尺配合，可以画垂直线、从0°开始间隔15°的倾斜线及其平行线。三角板的使用绘图工具

曲线板用来画非圆曲线。描绘曲线时，先徒手将已求出的各点顺序轻轻地连成曲线，再根据曲线曲率大小和弯曲方向，从曲线板上选取与所绘曲线相吻合的一段与其贴合，每次至少对准四个点，并且只描中间一段，前面一段为上次所画，后面一段留待下次连接，以保证连接光滑流畅。4.曲线板绘图工具圆规是绘图仪器中的主要件，用来画圆及圆弧。6.圆规及其附件2.1.2.2.绘图工具7.分规(1)用分规量取线段(2)用分规等分线段2.1.2.3.绘图用品2.绘图铅笔硬软软硬适中…4H3H2HHHBB2B3B4B…写字或加深细线画底稿线加深粗线（三）三视图及绘制p98视图的投影过程（1）三面投影的形成O正面V正面投影侧面投影Y投影轴YZZ投影轴侧面WX投影轴X水平面H水平投影

（2）投影面的展开规定:V面保持不动，H面向下绕OX轴旋转900，W面向右绕OZ轴旋转900。向下向右展开后的情况：WHVOXZYHYW正面投影水平投影侧面投影俯视图主视图左视图总结提炼abc主视图主视图俯视图左视图左视图俯视图总结提炼abc主视图主视图俯视图左视图高长宽宽左视图俯视图总结提炼abc大小：主俯等长,主左等高,左俯等宽.收获：位置？左在主之右，俯在主之下.acacababbcbcWHVOXZYHYW长高宽高（3）三面投影的投影规律主视图与俯视图：长对正主视图与左视图：高平齐俯视图与左视图：宽相等

…长宽动手实践主视主视把长方体一个切角去掉，画出三个不同放置的几何体的三视图，并比较它们的异同.能看见的轮廓线和棱用实线表示，不能看见的轮廓线和棱用虚线表示；把能反映物体形状的方向当成主视图的方向；尽量让视图虚线少。总结提炼主视（四）装配图及识读：产品及其部件的装配、调试、安装、维修等工作老年人眼神不好，穿针困难。为解决此问题，设计了一款如图所示的快速穿针器，使用时把穿针器的尖端穿过针孔，然后把线穿过穿针器的圈，再把穿针器从针孔中拉出来，就可以把线穿好。你认为穿针器尖端适合的材科是（）。

A细钢丝B细铝丝C细棉线D细毛线

A如图所示的手摇式晾衣架，在转动手柄升降晾衣架的过程中，转轴主要受到的作用力是（

）A:拉力B:压力C:剪切力D:扭转力D钢丝受拉、转轴受扭转、直柄受弯曲

BB手动抽水机原理为:在按下手柄时，活塞杆带动活塞向上运动，将水抽出。在此过程中，以下分析正确的是（

）A手柄受到拉力B活塞杆受到剪切力C手柄受到压力D活塞杆受到扭转力C活塞杆受力：受压或受拉C如图所示是同学们常用的学校餐厅常用的不锈钢餐盘，如要求快速加工一次成型（

）。

A冲压工艺B焊接工艺C铸造工艺D锻造工艺

A如果您的自行车钢梁断裂，修复时通常采用合理的连接方式是（

）A榫接B焊接

C钉接

D胶接B某公园需要用钢筋混凝土制作一批结实的圆桌供大家使用，为了增加桌面强度，需在桌面构件中添加钢筋网，钢筋网位置(黑线表示)放置合理的是（

）

A、BB、CC、DD、A

D儿童处于发育时期，身高变化比较显著。如图所示是设计师为儿童设计的一款座椅，可根据身高通过螺栓调节椅面和脚踏的高度。当脚踩在脚踏板中间时，螺栓在连接踏板和凳腿的交接处主要受到的力为（

）。

A拉力B扭转力

C剪切力D弯曲力

C材料的选择在产品设计制作过程中，是非常关键的一个环节。我们不仅要考虑材料自身的特性与产品相适应，还要考虑材料与人、环境的有机联系。以下对材料的分析不合理（

）A卡纸，方便加工，但强度较低、弹性较差B金属，具有独特的金属光泽，结实但不耐磨，延展性差C塑料，种类繁多，具有较好的化学性能和加工性能D木材，方便加工制作，具有木质纹理，美观自然B若自行车的金属车架有些断裂不牢固，可以采用锡焊方式焊接，使之牢固。()×小孟同学喝汤时发现有很多油浮在上面，很难去除，为了解决这个问题，他设计了一款简易的油水分离勺（如图所示）。若采用不锈钢材料制作此勺，下列勺柄和勺头的连接方式合理的是（

）。

A铆接B钉接C榫接D铰接A多选小张同学准备设计制作一个书立来规范摆放书籍，放在自己的桌子上使用。技术教室现有木工和金工常见的手动工具，根据现有加工条件，他可以选用的加工材料是（

）A、1mm美术用卡纸B、10mm松木板C、8mm亚克力板D、2mm铝合金板BCD亚克力又称特殊处理的有机玻璃C如图所示的千斤顶，是私家车中途发生故障进行修理的必备工具。转动千斤顶的螺杆，将车辆顶起后，关于螺杆和底座的受力分析正确的是()A螺杆受拉力，底座受扭转力B螺杆受压力，底座受弯曲力C螺杆受压力，底座受拉力D螺杆受拉力，底座受压力D连接自行车的车筐和车架最适合使用的标准件是（

）

BA、铆钉B、螺栓和螺母C、自攻螺丝D、膨胀螺丝要设计制作一款可折叠落地晾衣架，主要考虑到防晒、轻便、抗腐蚀、耐用、易加工等因素，下列制作材料中最合适的是（）A铝合金B塑料C黄铜D角铁A木工流传一句话:“横木压百斤，立木顶千斤”说的是木材沿着纤维方向的抗压能力强（）√如图所示，销钉的受力形式为（）A剪切力B拉力C扭转力D压力A某次“风车设计与制作”比赛，组委会提供了部分材料，其中一定不是标准件的是（

）A内径中6mm滚动轴承B5mm自攻螺钉C内径0.6mm垫圈D15x15x300mm方木料D王琳同学一直觉得买来的电脑桌使用起来不方便，学习了通用技术后，他决定对电脑桌进行改造。王琳列出了桌子使用不方便的地方,记录了简单的改造方案并绘制了相应的草图。你认为接下来李明应该做的是()A动手制作原型B撰写产品说明书C绘制机械加工图D评估并优化方案C如图所示是一款高度可调的金属支架电脑桌。为了方便竖杆与横杆拆装，减小包装的尺寸，以下连接方式中，竖杆与横杆之间适宜采用的是()A螺栓、螺母连接B焊接C胶接D铆钉连接AB根据如图所示的组合体，在下列选项中选出正确的左视图如图所示为某工件的立体图，其对应三视图的俯视图正确的是（

）A:AB:BC:CD:DD小王将新购买的房子交给装饰公司装修，为了形象直观地了解房子装修后的整体情况，他应该要求装饰公司提供的技术图样为（

）A:三视图B:剖视图C:正等轴测图D:设计效果图D剖视图假想用剖切面(一般为平面)剖开机件,将处在观察者和剖切面之间的部分移去,而将其余部分向投影面投影所得的图形,称为剖视图。如图所示为某零件的机械加工图的一部分，图中尺寸标注不正确的是（

）

A:10B:20C:R16D:R15D如图所示工件立体图，其三视图绘制正确的是（）

D以下技术图样中属于机械加工图的是（

）CABBDCCDA

D如图所示是某零件的主视图，若其作图比例为2:1，则此零件底边实际长度为（

）

A30mmB15cmC60mmD30cmA在物体的三视图中，能反映物体高度的视图是（

）A俯视图和左视图B主视图和俯视图C主视图和左视图D俯视图和右视图C仔细观察下图工件图样，尺寸标注中不正确的是（

）B设计汽车发动机等复杂产品时，为了将设计方案的详细内容准确表达出来与他人交流，最适合采用的技术语言是（

）A设计草图B技术图样C口头语言B下图某零件机械加工图的一部分，尺寸标注错误的是（

）A2×ɸ25B35C70DR15

B某同学为准备制作一个零部件，特地绘制了如图所示的俯视图。图中尺寸标注错误的是（）A④B①C②D③

A王老师展示了一个零件帮助学生学习三视图时。小张同学选择了如图所示的主视方向，其绘制的主视图正确的是（

）ACBDCADB

D下面技术图样中，按照草图、电子线路图、透视图、剖视图顺序排列的是（

）A①②④③B②①③④C②①④③D①②③④A小王同学用铁板加工一个圆角定制部件。在加工前，他发现图纸尺寸标注错误。请你结合技术图样知识，找出图中共有几处尺寸错误标注（

）

A1处B2处C3处D4处BADBACBDCB若在某张图纸中，绘图比例为1:5，某长方体在图纸上标注的边长为150，那么该物体的实际边长是750mm（）×如果构件的主视图和左视图如图，其对应正确的俯视图是（）A、AB、BC、CD、D

C多选小勇同学在制作花架时，绘制了某一构件的图样并对其作了尺寸标注，其中标注错误的有（）A28B15C2XSR7D2XR8BC技术语言是在技术设计、交流中采用的语言，不同的场合采用不同的形式。下列不属于技术语言的是（

）A、CB、DC、AD、BA如图所示的形体，已知主视图和俯视图，其正确的左视图是（

）。

AABBCCDDC如图所示是某一形体的轴测图，其正确的主视图是ACBDCADBABCDD连接方式很重要。如图所示是一款木质书架，板与板之间均采用如图所示的钉接方式。使用时发现图示虚线部分连接处极易松动，结构不牢固。出现该问题的主要原因是()A设计之初没有明确材料、连接等的限制因素B加工工具选择错误，工艺精度差C没有提供具体的加工图D设计分析时，没有考虑使用者的尺寸需求A李华将两块木板直角连接，施加图示力F后，下列方案最不易松脱的是()ABBDCCDAA技术语言包括口头语言，文本、技术符号、技术图样、图表、模型、网页和计算机演示等在下列技术语言中，选出不同于其它技术语言类型的选项()。A①B③C④D②A下列对圆柱尺寸“圆柱的高和直径分别是6厘米和5厘米)标注正确的是()

①②③④

A②B③C④D①B下图中是同学们做的环保台灯，以下四幅图中最适合做主视图的是A①B②C③D④A如图所示的结构由3根相同的木档榫接而成。下列木档结构正确的是()ADBACBDCA某商场安全通道双开门，推开任意一扇门，另一扇门也会同时打开。门轴与连杆之间不能相对转动，连杆与连杆之间可以相对转动。下列方案中能实现双开门功能的是（）ACBDCADBA如右图所示是某一形体的轴测图，其正确的主视图是()ABBDCCDAA下图是一个凹槽的立体图，现给定主视方向，那么下