课件113张PPT。第二节 设计的基本方法和基础知识一、技术设计的种类
二、技术设计的原则
三、技术设计的一些方法
四、技术设计的依据标准
五、技术设计中的人机关系
六、技术设计的一般过程一、技术设计的种类技术设计的种类原创性设计改进性设计综合(组合)性设计1、原创性设计
为了打开红酒瓶塞的软木塞,设计的螺旋状开瓶器。这种最初的设计属于原创性设计,又称为开发性设计 想一想这种开瓶器存在哪些不足?如何改进? 在总的方案原理变化不大的情况下,对已有的设计进行局部的变更改进,使其更加合理、完善,或满足某些特定的需要,这种设计叫改进性设计。2.改进性设计3、综合(组合)性设计
应用现有的技术及原理重新进行组合,使其系统化、综合化、产生新的优点、特色,创造出新的功能设计方法叫做综合(组合)设计。几种开瓶器的综合性设计 综合(组合)性设计外形组合性能组合功能组合模块组合原理组合系统组合外形组合设计 多功能螺丝刀性能组合设计 通 信 光 缆原理组合设计 功能组合设计 文艺晚会的表演由每一场文艺节目模块组合而成家具、电器的摆放、装潢设计也是一种组合设计模块组合设计 系统的组合设计 计算机系统:由硬件系统和软件系统的组合设计而成。 神舟六号飞船由发射系统、
监测系统、控制系统、航天员
系统、飞船本身系统和回收系
统等子系统组成。
汽车也可以看作系统的组合设计
科学性原则 创新性原则
需要性和实用性原则 经济性原则
最优化原则 可靠性原则
安全性原则 工程心理学和生理学原则
法律道德规范原则 通用性标准性原则
时效性原则 可持续发展原则二、技术设计的一般原则1、科学性原则:
设计必须遵从科学的原理,按照大自然的规律进行设计,否则设计是不会成功的。
想一想:永动机设计者的设计是否遵从了科学性原则?
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。
一个产品的创新设计可以在原理运用功能、结构、指标、外观等方面进行创新,也可以在安全,可靠耐用,有利于节能、环保创造优良性价比,有利于使用者身心健康、舒服、快捷、方便等方面进行创新等。
例如:电视机从诞生以来,在新材料、新器件、新技术、外观、节能等方面进行了创新设计。
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,不要设计用户不欢迎甚至反对的产品。
(1)以前的靠按钮或旋钮来实现开关或调台的的传统电视机为什么会逐渐被淘汰,出现了现在比较高级的遥控电视机?
(2)以前的手机体积比较大,重量也比较大,而且功能也比较单一,现在的手机体积、质量小,而且功能也月来越来越多,用处也越来越大。为什么会出现这种状况?
4、 经济性原则设计中的经济原则是指以最低的费用取得最佳效果。 在材料方面讲究经济原则 在运输成本方面讲究经济原则 经济性原则--在设计中,要考虑用户的经济条件,市场的竞争能力,力求用最少的成本,设计出满足用户要求的产品。 应从哪些方面着手降低成本,体现经济原则?材料(合理使用质优价廉、能优化产品品质的原材料)、技术、管理、工艺(加工方法)、包装、运输、仓储等等。 性价比,全称是性能价格比,是一个性能与价格之间的比例关系,具体公式:性价比=性能/价格。所以,大家购买产品时,都会选择性价比高的产品购买。但是,产品的性价比应该建立在同一的性能基础上,也就是说,如果没有一个相同的性能比较基础,得出的性价比是没有意义的。提高功能成本比的方法:
①功能不变,降低成本。
②价格不便,增加功能。
③增加功能,降低成本。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(并可能在一段时间内)是最合理的。
最优化不一定是最先进,但一定是最合理
坦克机动性不及汽车,火力不如远程大炮,防护不如堡垒,但却当之无愧成为“陆战之王”。6、 可靠性和安全性原则问题:
(1)为什么小孩子的玩具都没有锋利的棱角和尖的的局部形状?
(2)为什么现在的轿车都配备安全气囊?
(3)为什么很多家电产品上都要求必须通过 “CCC”认证?(CCC认证即是“中国强制认证”,其英文名称为“China Compulsory Certification”,缩写为CCC。CCC认证对涉及到的产品执行国家强制的安全认证。) --设计的产品或项目应在规定使用时间内,能可靠安全的工作,能适应规定的条件和环境,不会发生故障和事故。 电热水瓶热得快7、 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,是使用者和产品之间建立最协调的关系。又称“人类工效学原则”。
普通雨伞方便时尚的折叠伞8、 法律、道德规范原则--技术设计要遵守有关的法律、制度、规范,不允许有违反、违规行为。
目前流行的LED“免电灯”,用的是电话线的余电,电费由电信部门负担,厂家这一技术创新符合法律规范原则吗? “免电灯”侵害了电信部门的合法权益,也侵犯了用户正常使用通信业务的权益 设计通过互联网窃取他人银
行卡密码的木马程序9、 通用性、标准性原则
--产品设计尽可能采用标准化技术和标准件,这样,产品通用,维护方便,拥有更广阔的市场。
各行各业还有一些标准化的零部件,称为标准件。例如机械行业的螺钉、螺母、销钉,电子行业的一些电子元器件等,都是常见的标准件。 中国标准插头欧洲标准插头10、 时效性原则
--必须按照设计任务书规定的截至日期完成设计任务,避免使产品制造出来后成为过时的东西。
分析课本P45例1,说明设计失败的原因。
(1)违反了时效性原则,没有在规定的6个月期限交货,而是8个月才交货;
(2)还违反了时效性原则的第二个内容“不应该使产品制造出来后成为过时的东西”。因为8个月后已经有另一研究所同时研制出性能相同,价格更便宜的产品。所以A研究所设计的产品成为过时的产品。9. 可持续发展原则
可持续发展的设计原则,就是要克服传统产品设计的不足,使所设计的产品既能满足产品功能的要求,又能满足适应环境与可持续发展的需求。
基本思想是,在设计阶段将环境因素和预防污染的措施纳人设计之中,将环境保护作为产品的设计目标和出发点。
可持续发展设计原则包括以下主要内容:
⒈ 设计过程的每一个决策充分考虑尽量减少对环境的破坏。
⒉ 尽可能减少原料和自然资源的使用,减轻各种技术、工艺对环境的污染。
⒊ 在设计过程中最大限度地减小产品重量和体积,精简结构;在生产中减少消耗;在流通中降低成本;在消费中减少污染。
⒋ 改进产品结构设计,使用过的产品废弃物中尚有利用价值的资源或部件便于回收,减少废弃物的垃圾量。下列产品的设计,为什么符合可持续发展原则? 光电池可降解的餐盒1、试分析以下举措分别主要考虑
到了哪些原则?⑴西藏自治区政府决定关闭三个
火力发电站代之以两个水利发电
站、两个地热发电站和一个风力
发电站。以上措施主要遵循哪一
原则?⑵F1迈凯轮被控窃取法拉利赛车
的绝密技术,用以调校赛车动力
提升赛车性能,迈凯轮此举违反
了技术设计中的哪一原则?⑶海尔电热水器上加装隔电墙以下是一则网络幽默,虽然稍显
荒诞不经,但是你是否从里面悟
出点什么道理?军委主席: 成吉思汗 国务院总理: 诸葛亮 外交部长: 周恩来 卫生部长: 华佗 公安部长: 展昭 最高人民法院院长:包拯
国家禁 毒署署长: 林则徐 教育部长: 孔子 这样的人员配置,遵循了哪一原则?(4)英国奥索假肢公司研制和发明
了智能仿生假肢,其仿生足内装有传
感器,由于这种智能感应,“本体”
的使用者可以更轻松自然地站立或
坐下,步态也更加平衡矫健。
以上设计主要考虑了哪些原则? 远望5号解决船舶稳性的方法
在船体上前后各装两个减摇鳍,把
十几度的摇摆减少到5度。
2. 在雷达基座上安装相关设备,
进而把5度的摇摆减少到1度。
3.在天线上安装相关设备,把1度
的摇摆减少到几秒。三级减摇措施,就使主测量船在6
级海浪下达到了陆地标准,可以在
12级台风中昂首挺立。 以上措施主要考虑设备的哪一因素?技术设计的原则:
科学性原则 创新性原则
需要性原则 经济性原则
最优化原则 可靠性原则
安全性原则 工程心理学和生理学原则
法律规范原则 通用性标准性则
时效性原则 可持续发展原则
这些原则之间是怎样的一种关系?这些原则是独立存在的吗?之些原则能同时遵守吗?
实际运用中,各个原则并不是独立的,它们之间有着相互联系,相互制约、相互影响的关系。这些原则可以同时遵守,但侧重点会有所不同。在运用中既要综合考虑,又要分清主次。
设计的一般原则要求我们在设计中要考虑到人文因素和要机关系,要树立创新意识,同时要具有对人、社会、环境的责任感。三、技术设计的一些方法常规设计法系统设计法功能设计法工效学设计法可靠性设计法最优化设计法计算机辅助设计法CAD
(Computer Adied Design)借鉴法应用标准器件法技术(或工程)实验法保证系统各个部分的协调工作基本功能和辅助功能考虑人的生理和心理特征,能做到安全、方便、
舒适、美观的设计目标抗热、抗震、抗干扰,适应环境,预备“余量”设计是一个反复进行的过程,以实现最优选择利用计算机进行设计或仿真,可以用最快的速度获得效果。例如:城市交通例如:横跨一条江河的交通:轮渡、桥梁、隧道技术标准和规范国际标准国家标准行业标准企业标准部颁标准四、技术设计的依据标准案例:我国家用吸油烟机的设计、
生产制造标准:《中华人民共和国标准吸油烟机GB/T 17713-1999》其内容包括: 适用范围、引用标准、术语、产品分类、技术要求(环境条件、安全性能、噪音、调速、照明、结构要求、外观等)、试验方法、检测规则、标志标签与包装等项目。吸油烟机什么是人机关系?人机关系要实现的目标五、设计中得人机关系思考:在人和物品的关系中,谁是主体? 当人使用物品时,物品就与人或(人的某些部位)产生了一种相互的关系,这种人与物品 的相互关系就称为人机关系。一 什么是人机关系 这里的机,包括机器设备、工具、家具、车辆、劳保用品,也包括环境等。讨论:“乘电梯” 时的人机关系1、人与电梯门的人机关系。
2、人与电梯外按键的人机关系。
3、人与电梯箱体的人机关系。
4、人与电梯内按键的人机关系。 扶手靠背座面、支撑座面支撑、底座在产品设计中,要关注人机关系的哪些方面呢?
请同学们结合生活和学习经验用简洁的语言归纳一下。 二、人机关系要实现的目标1. 高 效 在设计中,应把人和机作为一个整体来考虑,合理或最优地分配人和机的功能,以促进二者的协调,提高人的工作效率。二、人机关系要实现的目标2. 健 康 人机关系所追求的健康,是指人在长期使用产品过程中不会对健康造成不良的影响。二、人机关系要实现的目标 下图是学生上课、学习用的椅子,指出下图中人机关系设计不合理、有损人体健康的地方:abcd靠背角度大座面倾斜靠背高度低座面太小5.这个稍大于学生腰宽的
缺口,能让学生的身体进
入桌子里,学生的双臂可
以舒服地靠在托肘板上。1.这块桌板是下
倾的,不必低头
弯腰就能看书了。2.左右两块升降板
可以把学习桌调节
到最适合学生身高
的高度。4.这个护栏可
以放书、笔、
杯子等物。3.学生的胳膊
可以很舒服地
放在这个下倾
的托肘板上。能够有效帮助学生防止近视驼背。3. 舒 适 人在使用产品的过程中,人体能处于自然的状态,操作或使用的姿势能够在人们自然、正常的肢体活动范围之内,从而使人不致过早地产生疲劳。二、人机关系要实现的目标 心理上的舒适感受也是人机关系应考虑的目标。沙发人体工程学键盘、鼠标4.安全 在长期操作和使用产品过程当中,对人体不会构成生理上的伤害。二、人机关系要实现的目标思考:
右边培土小工具的改进实现了人机关系的哪些目标? 舒适(增加木柄、塑料包裹)、健康(减轻腰部劳损)、高效(减少培土量,人机效率高)、安全(除去尖锐的边角)的目标。二、人机关系要实现的目标一、什么是人机关系质量、经济、环保等 设计要体现以人为本的理念设计中的人机关系杭州湾跨海大桥 杭州湾跨海大桥的景观设计师们借助西湖苏堤的美学理念,兼顾杭州湾复杂的水文环境特点,结合行车时司机和乘客的心理因素,最终确定“长桥卧波”为杭州湾大桥的最终桥型。大桥在海面上有4个转折点,从空中鸟瞰,平面上呈“ S”形蜿蜒跨越杭州湾,线形优美,生动活泼。请从人机关系的角度分析横线部分的内容。
3.如何实现合理的人机关系(1) 设计参照普通人群为标准,也要考虑特殊人群的需要.
马上行动
如图所示的地下通道,你认为其设计忽略了哪些人群的需要 ?
盲人设计要体现以人为本的理念地下过道中要修盲人道讨论: 上图设计中考虑到了哪些特殊人群的需要?单车婴儿车 设计要体现以人为本的理念
(2)设计要符合人体的静态尺寸,也要符合人体的动态尺寸,还有生活习惯、民族信仰 。设计要体现以人为本的理念1、图中是否考虑到了人的静态尺寸和动态尺寸?
2、请你找出生活中类似的情况,并提出改进的方案。 设计要体现以人为本的理念(3)要满足人的生理需求,也要满足人的心理需求(视觉、听觉、触觉、味觉)
如:
茶座、咖啡厅的设计应以暖色调为主,空间要小一些,以营造温馨、宁静的效果
办公室以冷色调为主,空间要简洁明快,以求产生严谨、高效的工作氛围
医院以蓝色、白色为主,使病人产生平和的心态设计要体现以人为本的理念(4)信息的交互
人与产品的互动过程就是人与产品之间信息传递的过程.
如:电话机的号码显示、手机的来电显示、带摄像头的手机、3G手机、从收音机到电视机
思考:如果汽车的喇叭声换成闪灯会出现什么后果? 阅读:汽车的颜色 哪种颜色的汽车最危险?
哪种颜色的汽车最安全?
危险:棕色、绿色、灰色
安全:银灰色、红色、黄色、蓝色阅读:汽车的颜色 【思考】
这些作品基于什么目的而设计的,它解决了什么问题? 我们来看看这些新颖的设计作品
六、技术设计的一般过程感冒纸巾架新颖的设计作品防溅雨伞新颖的设计作品眼药水专用漏斗新颖的设计作品木屐皮鞋与防切手新颖的设计作品帮你挤牙膏新颖的设计作品
任何一种产品的设计不是一步到位、立竿见影的,设计是一个有计划的创新活动,它有着科学合理的基本工作程序。 设计的一般过程设计的一般过程户外活动无处坐设计的一般过程 我们今天从最简单的便携式小板凳的设计开始,来了解设计过程的基本环节。设计的一般过程一、发现与明确问题二、制定设计方案三、制作模型或原型 四、测试、评估及优化 五、产品的使用和维护 设计必须从调查需求、分析信息、发现与明确需要解决问题开始,提出设计项目,明确设计要求。
讨论:
陈晨发现了什么问题?
产生了什么需求?
明确需求和设计要求:
便携式小凳的设计要求是什么?
怎样写一份设计要求?设计的一般过程统计分析问卷调查、访谈、查找资料明确问题统计分析,汇制图表确定项目设计的一般过程——马上行动明确设计具体目标设计便携式小凳“设计要求”包括的内容有: ⑴ 功能; ⑵ 外形、材料、结构、技术指标等要求; ⑶ 完成时间、成本等; ⑷ 反映的文化内涵。
便携式小凳的设计要求:
(1)功能:外出使用;
(2)结构稳固,最大承重为600牛顿;
(3)质量不大于1千克,并能方便地 放入中学生书包;
(4)材料成本不高于5元。
设计的一般过程设计的一般过程 1.收集信息
2.设计分析
3.方案构思
4.方案呈现
5.方案筛选应明确:
1.运用不同的材料、结构可以产生不同的设计方案。
2.任何设计方案都有改进的可能性,好方案决不会仅有一个。设计的一般过程1.收集信息收集有关各类凳子的资料
收集有关各类便携、折叠、组合式凳子的资料设计的一般过程用户调查专家咨询查阅图书浏览互联网1.收集信息设计的一般过程2.设计分析材料强度材料密度材料价格……扩大支撑面连接方式:插接、榫接、合页、粘接等……尽量缩小体积采取可拆卸式采用折叠式……结构稳固易于制作自重轻体积小携带方便成本不高于5元材料结构携带设计的一般过程3.方案构思根据设计要求,大胆构思,挖掘创造潜力,提出多个设想。材料结构
(画草图、做模型)连接方式
(画草图、做模型)设计的一般过程3.方案构思设计的一般过程材 料结 构连接
方式设计的一般过程4.方案呈现A.
采用瓦楞纸材料的方案草图设计的一般过程4.方案呈现 B. 采用木板木棍材料的方案草图设计的一般过程4.方案呈现C.采用五夹板材料的方案草图
D.采用其他材料的方案草图设计的一般过程4.方案呈现【要求】
先画出自己设计的方案草图,要求别人能够看懂,并能理解里面的设计要点,必要时可以附带文字说明。 设计的一般过程5.方案筛选对提出的几个设计方案,依据一定的原则,对方案进行筛选。设计的一般过程【要求】
以小组为单位,对小组内的设计方案进行初步的筛选,对现有的方案进行整合,并最终呈现出1-2个你们小组认为最合适的便携式小凳设计草图。5.方案筛选设计的一般过程(1)绘制图样;
(2)制作模型或
原型(缩小简化)。设计的一般过程设计的一般过程设计是一个动态发展的过程,在设计中有些步骤之间可能出现一定的循环。设计的一般过程一、发现与明确问题二、制定设计方案三、制作模型或原型 四、测试、评估及优化 五、产品的使用和维护 小结收集信息
设计分析
方案构思
方案呈现
方案筛选
技术设计的一般过程是无否有值得发现问题值得解决吗?有条件解决吗?确定设计课题调查、手机设计所需的信息、数据、资料制定设计方案(多种),并进行权衡,决策优化,选定方案进行具体、详细的设计实施设计(产品研制)产品(或方案实施结果)的检测评价、提出改进意见是最优化设计吗?完成设计进行鉴定申请专利不解决暂时不解决修 改 设 计否中间过程检测,评价及改进