1、通用技术,技术与设计1,授课教师： 易娟,第三章 怎样进行设计,1,发现与明确问题,一、设计问题的来源,人们的需要和愿望是设计问题的来源 满足人们需求和愿望是设计者的责任，也是设计的动力。,案例：家里或商场的开关比较多，经常开错灯，怎么办？,二、明确设计要解决的技术问题,1、判断问题是否能够解决，就是指判断要解决的技术问题有没有违反科学理论和违反客观规律。,例如： 永动机 “水”变“油” 长生不老药,二、明确设计要解决的技术问题,2、判断问题是否当前可以解决，解决这个问题是否超出了当前的能力与条件。,3、判断问题是否值得解决，解决这个问题是否有价值。,第三章 怎样进行设计,2,明确解决设计问题
2、的能力、条件与要求,一、明确解决设计问题的能力与条件,（一）明确解决设计问题的能力1、设计的能力：解决问题的技术能力通常受到社会发展水平和科学技术水平的制约。2、设计的条件： 时间条件：解决设计问题所需的时间 经费条件：解决设计问题所需的费用 设备条件：解决设计问题所需的科学仪器与机器设备 其它条件：例如需要特殊材料,二、明确设计的要求,（一）明确设计的标准根据设计对象和现有的工作条件确定设计要达到标准。例如：国际、国家、行业和企业标准；产品或部件的功能、大小、安全、外观和耐用性等方面要达到的标准。,（二）明确设计的限制是指设计产品的活动受到时间、成本、环境等因素等限制。 时间限制：设计任务书
3、所规定的完成设计的时间要求 成本限制：设计任务书所规定的完成设计的成本要求 环境限制：产品使用环境条件的限制 其它限制：例如产品的节能和安全限制,案例：广告宣传灯的设计,明确设计能力,在确定了要设计多用途广告宣传灯后，设计者既要对设计多用途广告宣传灯的技术要求有一个全面的了解，又要对自己在这方面的知识、技能与经验作出衡量与评价，明确自己是否有能力完成这个设计。设计涉及电学、光学等学科，设计者应该综合应用这些学科的相关知识和技能，并能加以运用。,案例：广告宣传灯的设计,明确设计条件,时间：7天。 调查需要与明确问题1天，收集信息与整理信息1天，制订方案、制作样品、优化方案和完成最终设计共5天。
4、经费：50元。 调查、收集与整理信息5元，设计方案5元，制作样品、优化方案与完成设计共30元，其它10元。 设备：各种木工加工设备， 如锯、刀、刨；裁缝工具；少量的金属加工工具； 安装工具，如尖嘴钳等。,案例：广告宣传灯的设计,明确设计标准或要求,整体要达到的标准如下： 用途：增加节日庆典气氛、文字宣传、图像宣传、灯光渲染、语音宣传等。 形状：正四面柱或六面柱体，高h=500mm，底面最长对角线长l=300cm，误差不超过2%。 外观：整体造型协调、美观，外挂饰物和艺术雕刻视设计条件而灵活掌握。 安全：悬挂（固定）部件牢固，灯光部件防水、防风和防火性能良好。,案例：广告宣传灯的设计,明确设计的
5、限制,时间限制：7天内完成全部设计。 环保限制：灯光强度（光污染）的限制。 成本限制：总成本不超过50元。 其他限制：地方政府对广告宣传灯的限制，例如：节能（耗能）的限制，以及广告内容的限制等。,第三章 怎样进行设计,3,信息的收集与整理,一、信息的收集,收集信息是为了利用信息，来自设计问题的各种信息既是设计产品的主要要素，又是设计者构思设计方案的素材和源泉。常见的方式有：实地调查，访问有关人员，借助媒体（广播、电视、报纸杂志）、互联网，查阅图书资料，向专家咨询，以及调查市场现状。,全面：信息要尽量齐全，直接信息和间接信息都要收集，以防有用信息的丢失。 （1）信息时间的跨度要足够长 （2）信息
6、对象要足够广 （3）信息覆盖面要足够大 真实准确：收集的信息可靠性要高，准确无误。,一、信息的整理,信息整理是指对信息的加工处理。由于收集的信息是原始的信息，所以在利用前必须进一步整理，筛选出对设计有用的信息。常见的方式有：归类、去伪存真、抓住重点，突出主要因素、其它方式。,信息整理的常用方法： 比较法 核对法 佐证法 逻辑法 文献法 评估法 调查法 其它方法,第三章 怎样进行设计,4,怎样挑选材料,产品由各种材料做成。材料对产品的成本、价格、市场定位有重要的影响。,案例：仔细观察以下广告宣传灯笼，由哪些材料制成？,广告灯笼骨架用材,广告灯笼罩布（膜）用材,一、材料及其性质,(一）材料的分类,
7、天然材料：竹、木、石、宝石等,金属材料：铁、铜、铝等,化学材料：塑料、涂料、油漆等,复合材料：各类合金、玻璃纤维等,PVC：主要成分为聚氯乙烯，另外加入其它成分来增强其耐热性、韧性、延展性等。,有机玻璃：PMMA，化学名称叫聚甲基丙烯酸酯，是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物。表明光滑、色彩艳丽，比重小，强度较大，耐腐蚀，耐湿，耐晒，绝缘性能好，隔声性好。,新材料：通常指人们运用新技术，最新制备的具有特殊性质或性能的材料。如纳米材料、高温超导材料。,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10100个原子紧密排列在一起的
8、尺度。,一、材料及其性质,指固态材料保持形状的特征（塑料、铜、铝）,塑性,指固态材料恢复形状的特性（橡胶、钢材）,弹性,指材料化学性能稳定的特性，如塑料的耐酸性等,耐腐蚀性,如光学特性、放射性、硬度特性等,其它特性,(二）材料的特性,二、标准件与元器件,（一）标准件,1、定义：指具有统一形状、尺寸、公差和技术要求等的零件（或部件）。 2、优点： 节约设计力量； 有利于先进工艺技术的使用； 有效地提高生产质量，降低生产成本。 3、缺点：有时会使产品缺乏个性。,二、标准件与元器件,（二）元器件,定义：在电子和电器产品中，因某一功能部件被广泛、大量使用，人们出于使用方便、简化制作过程和节约成本的需求
9、，单独设计和生产了这种零部件，称之为元器件。,三极管,电容器,二、标准件与元器件,（三）材料选择与资源保护,原则： 合理、合适 多使用元器件和标准件 尽可能地选取再生、可再生和储藏量丰富的资源,第三章 怎样进行设计,5,技术试验,一、技术试验及其作用,（一）什么是技术试验,从技术的角度对材料、元器件及整机（产品）进行测试和检验叫作技术试验。,材料的性能试验：通过技术试验来测定材料的性能。,一、技术试验及其作用,（二）技术试验的作用,是开展技术设计及进行设计优化的重要依据； 是进行技术革新、技术发明、科学探究的重要途径，更是揭露问题的关键； 可将技术设计的失误降到最低程度，同时使技术设计得以改进
10、、完善和优化。,一、技术试验及其作用,（三）技术试验的方法和步骤,1、技术试验的方法,实物试验：新设计的飞机试飞、汽车碰撞试验 对比试验：新药试用在一组白鼠身上，另一组不用药，进行对比观察两组白鼠各有什么不同的情况 模拟（模型）试验：奥运场馆模拟地震测试、飞机模型的风洞试验；长江三峡大坝模型的排沙试验 计算机仿真试验：导弹发射、新通信系统传输等项目仿真试验。,模拟试验法：,飞机风洞试验,模拟太空飞行,定义：通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法。,计算机仿真试验法（又称虚拟试验法）：,用计算机模拟“勇气号”火星探测仪登陆火星表面,定义：利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原形并进行试验的方法。
11、 优点：缩短周期，节省研制经费。,2、技术试验的步骤,二、技术试验的种类,按物理专业分为力学试验、电学试验、光学试验,按专业,分为工业试验、医药试验、武器试验、农业试验等,按行业,功能、性能试验，优化、老化试验，环境适应性试验，破坏性试验,按目的,分为材料试验、结构试验、元件试验、整机试验等,按试验对象,分为小试、中试、应用（用户）试验等,按试验阶段,三、技术试验的实施与试验报告的写作,（一）技术试验的实施,制订计划 抽取样本 进行试验 分析数据 得出结论,三、技术试验的实施与试验报告的写作,（二）试验报告的写作,试验目的 试验原理 试验设备和材料 试验步骤 试验结果和分析：记录原始数据、试验
12、数据的处理、误差分析 试验总结,试验报告撰写注意事项,试验报告的文字应力求简明扼要； 试验记录应该完整和真实； 记录内容应包括实验的全过程。实验现象反常时，应做出明显标记，做出详细记录； 为了数据准确，试验应重复几次； 技术试验完成后要分析和总结试验结论。,习题：,1、小刚同学自己动手制作了一张座椅，并准备对座椅的稳定性进行试验，下列试验做法合理的是（ ） A.将座椅从二楼扔下来，看其是否损坏 B.放一些重物在椅子上，看其是否能承受 C.用电风扇对椅子吹风，看其是否会被吹倒 D.用手将座椅左右摇晃一下，看其是否稳固,2、在现代机械设计中，一般利用计算机技术对产品的机械性能进行仿真试验，这种技术
13、试验的方法属于（ ） A.实物试验法 B.对比试验法 C.虚拟试验法 D.模型试验法,5、某厂家在推广某款U盘时宣称，该款U盘具有防水、防尘、防摔等性能，为验证这些功能所做下列试验中，不合理的是（ ） A.将U盘放入水中浸泡一段时间，取出晾干后观察是否仍然可以正常使用 B.用铁锤敲击U盘多次，观察是否仍然可以正常使用 C.在一定的高度扔下U盘，反复多次，观察是否仍然可以使用 D.将U盘放在灰尘中一段时间，取出擦干净后观察是否可以使用,3、在手机开发的过程中，需要对一些零部件进行性能试验，下列针对手机按键的试验项目中，不必要的是（ ） A.按键表面的耐磨损试验 B.按键可承受的按击次数试验 C.
14、按键材料的耐高温试验 D.按键表面的触感试验,4、北京奥运会火炬祥云，自2008年3月24日起在全球范围内传递（包括登上珠穆朗玛峰），如果对该火炬进行外界适应性试验，下列试验不需要进行的是（ ） A.防火试验 B.高原试验 C.200度高温试验 D.雨中试验,第三章 怎样进行设计,6,制定设计方案,一、设计的角度和思路,目的和服务对象,工作时间和时效性,工作地点和环境,灯光的发光强度,放置运行方式,种类、结构和外形,材料的选择,图画、图像、语音文字和配乐,光源的种类、色彩配置和工作方式,遵纪守法，弘扬历史民族文化,控制方式,组合方式,广告宣传灯设计的角度与思路,二、设计方案的制定,（一）设计说
15、明书,设计说明书是预先对设计项目进行全面构思、统筹规划之后提出的。,设计说明书的格式 （1）封面：单位名称、产品名称、设计人签字、设计日期、单位负责人签字； （2）第二页：产品外观总图照片； （3）第三页：目录； （4）第四页：设计说明书正文。,二、设计方案的制定,设计说明书正文格式 1、设计依据及设计要求 （1）设计依据的规范、规程及规定； （2）设计的要求； （3）所设计产品的类别。 2、设计主要阐述的内容 （1）产品功能及其指标； （2）产品安全信息； （3）新技术、新工艺、新材料采用情况； （4）标准化情况； （5）条件许可时，阐述产品选型及产品制作方式； （6）其他需要阐述的问题。,
16、例：多用途广告宣传灯设计说明书的内容（部分）,设计依据及设计要求 （1）设计依据国家有关的广告设计和发布的规范及规定； （2）设计遵循当地相关部门对广告宣传灯设置的规定； （3）所设计的产品为木材、塑料和金属混合型灯具。 设计主要阐述的内容 （1）产品选型概述：本设计产品为多用途广告宣传等，属综合（组合）性设计； （2）产品安全信息：本产品设计有漏电保护装置，能抗5级阵风，防火，防风雪； （3）关键材料选取情况：面板采用有机玻璃，骨架采用木材，美观耐用，防腐蚀，符号设计的经济学原则； （4）螺钉、灯泡、电线等采用标准件，灯泡功率为25W，220V市电供电； （5）产品的制作方式：手工制作； （
17、6）安装方式：悬挂。,二、设计方案的制定,（二）设计图纸,内容：封面、目录、图纸和说明等。 阶段：产品总图和详图设计两个阶段。 （1）产品总图是制作详图的依据； （2）详图设计是产品总图的细化和补充。 满足： （1）编制生产施工预算和生产施工招标要求； （2）进行备料的要求； （3）完成生产施工详图的要求； （4）进行工程或者产品验收的要求。,二、设计方案的制定,（三）成本估算,包括成本估算编制说明、成本估算表及用材量估算表； 编制说明应包括编制依据及其它必须说明的问题等内容； 编制内容可参照国家和本地有关产品设计概算、预算文件； 用材量估算是指产品生产过程中主要材料的消耗总量。,三、方案的比
18、较、权衡和决策,解决一个问题，可以有多种解决方法，存在多个设计方案。通过比较、权衡和决策，可以选出最佳方案。,方案的比较：将各方案的产品性能、技术指标、特点、外形尺寸、造价等要素列表，逐一分析、比较。 方案的权衡：在比较的基础上，从整体上衡量各方案的优劣。 方案的决策：经过比较和权衡，根据时间、成本、环境影响等要素综合考虑，选出一个最优方案。 方案的比较、权衡和决策，通常是由专家学者、同行和设计委托人共同进行论证和评判来完成的。,多用途广告宣传灯设计方案的对比,四、方案的改进与拓展,（一）设计方案的改进,选定设计方案后，就进入产品制作、试用和使用阶段，在此过程中仍然可以对方案进行改进。 在制作
19、阶段，备料、加工、安装和调试等环节，如果发现原方案存在缺陷或不足，就需要改进。 在试用期间，产品等功能发挥、技术指标的稳定性、环境的适应性等都受到考验，某些潜在问题会显露出来，需要通过改进方案来解决。 在产品的使用期间，由于条件、环境发生改变，也需要对原方案进行改进。,四、方案的改进与拓展,（二）设计方案的拓展,在执行过程中，遇到重大社会变革、重大环境灾难等情况，要求对原方案进行重大的改革。,在原设计方案的主要功能不变的前提下，增加新的功能。,指设计产品升级换代式的发展。,其它重大变革,五、广告宣传灯、照明路灯自动开关电路的设计,（一）电路控制单元的设计,1、首先根据要照明的区域大小及周围环境等情况，考虑照明路灯用什么电源供电；再考虑根据照明需要，确定发光灯等种类和功率。 2、在选好发光灯种类、功率、供电电源、继电器型号后，要根据继电器线圈的工作电流来选择驱动电路的结构和元器件，继电器的开关、触点在线圈电磁铁的吸合下由断开变为闭合。 3、选择光敏传感器件，可选择光敏电阻或光敏二极管、光敏三极管作光敏元件。 4、电路设计必须有控制亮度起控点可调元件。 5、控制电路必须有抗干扰能力。,谢谢！,
