通用技术培训课程技术设计的过程与创新.ppt

国培计划-通用技术课程培训,技术设计的过程与创新,一.技术设计的一般过程,1.1 设计及其含义：,国培计划-通用技术课程培训,1.设计（Design）：设计是基于一定的设想，有目的的规划和创造活动，是人类的一种创造性劳动，是将各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。,2.设计与技术之间的关系：（1）设计是技术发展的重要驱动力；（2）技术目标需要通过设计实现；（3）设计与技术相互促进。,国培计划-通用技术课程培训,3.设计的类型及特点：,（1）技术设计：是围绕技术目的而开展的设计，注重于功能、机构、结构、材料、流程、工艺等具体的技术问题。,（2）艺术设计：是围绕艺术目的而展开的设计，注重于色彩、造型、质感、布局、构图等视觉感觉的需要。,（3）技术设计与艺术设计的界限：技术设计与艺术设计之间并没有明显的界限，技术设计中需要考虑人们审美的需要，考虑技术产品外在质量对使用功能的影响；而艺术设计中也广泛应用了一些技术手段。,国培计划-通用技术课程培训,1.2 技术设计的一般步骤,国培计划-通用技术课程培训,二.原理方案的创新设计,2.1 原理方案创新设计步骤（功能设计法）：,1.功能设计法：是用系统工程的原理，从产品的功能分析入手，通过创新构思，探求众多的方案，而后进行技术经济评价，优化筛选出最优的原理方案的一种方法。这种方法是先发散后收敛的过程。,国培计划-通用技术课程培训,（1）功能：功能是产品或技术系统特定工作能力抽象化的描述，与产品的用途、能力、性能等概念是不同的。,（2）功能的概念是1946年由美国工程师L.D.麦尔斯提出的，把它作为价值工程研究的核心问题。其认为顾客购买的不是产品本身，而是产品的功能。,（3）在产品设计时，产品的机构或结构是由工作原理确定，而工作原理的构思又由产品的功能来确定，所以正确描述产品的功能是决定创新设计的关键。,（4）产品功能的描述，力求准确、简洁，并合理抽象，体现其本质，避免带有倾向性的提法而形成种种框框。,国培计划-通用技术课程培训,（5）黑箱法：是系统工程研究分析问题的一种常用方法。其将一个未知系统看作一个不知道内部结构的不透明黑箱，而后通过对外部的输入输出分析，了解其功能、特性，从而再进一步探求其内部原理和结构。,国培计划-通用技术课程培训,2.原理方案设计一般步骤：,国培计划-通用技术课程培训,2.2 原理方案创新设计举例,根据市场调查，设计一个结构简单、便携、价廉的手动剃须刀。,1.明确设计任务：结构简单、体积小、价格低廉、不用电的剃须工具。,2.总功能设计：采用黑箱法求解所设计产品的总功能。对于手动剃须刀，其总功能分析为：,国培计划-通用技术课程培训,3.总方案设计分析：是在总功能基础上对系统原理方案进行设计和分析，确定原理方案的过程。具体实施可先在较大领域内进行工作原理的搜索，而后采用一些创造技法求得满足功能要求的总原理方案。,国培计划-通用技术课程培训,对于“形成螺纹”的总功能，在机械加工范围内可得到5种方案：,国培计划-通用技术课程培训,对于剃须刀“须肤分离”的总功能，采用机械式、化学式等多种原理，而机械式又可采用拔须、剪须、剃须等原理，剃须又可采用移动式、回转式等结构。由于剃须时要对皮肤进行良好保护，所以要求刀具运动平稳、运行速度高，因此选择回转式结构。,国培计划-通用技术课程培训,4.功能元分解：对于比较复杂的技术系统，很直接求得满足总功能的原理解，这时可利用系统工程分解性原理，将系统按总功能、分功能、功能元（是指不能再分解的功能）进行分解，化繁为简，以便通过各功能元的组合求得大量的技术系统原理方案。功能元分解一般采用树状结构图表达。,国培计划-通用技术课程培训,激光分层实体制造设备的功能分析：,激光分层实体制造原理图,国培计划-通用技术课程培训,回转式剃须的总功能分解为以下分功能和功能元：,国培计划-通用技术课程培训,5.功能元求解：是对所分解的功能元进行求解，获得尽可能多的解决方案。常用的方法有：（1）参考借鉴有关产品资料和专利文献；（2）利用“设计目录”法；（3）运用各种创新技法。,国培计划-通用技术课程培训,“分纸”的功能元的多种功能解：,国培计划-通用技术课程培训,对于回转式剃须的功能元有：,驱动（A）、运动转化（B）、速度提升（C）、速度调节（D）、贮须（E）。每一个功能元均可求得若干功能解。如手动驱动可采用往复移动和往复摆动；速度提升可采用定轴轮系和周转轮系；速度调节可采用离心调速和飞轮调速等。,国培计划-通用技术课程培训,6.求系统原理解：将功能元解合理组合得到多个系统原理解，一般采用“形态学”矩阵进行组合，具体方法是将各功能元和相应的功能元解作为纵、横坐标，列出形态学矩阵，而后进行合理的组合，最多可得到N种解：N=n1n2njnm,国培计划-通用技术课程培训,剃须刀形态学矩阵：,则可组合的方案数为：N=24322=96,国培计划-通用技术课程培训,7.最佳系统原理解：在多个系统解中，根据不相容性和设计边界条件的限制删去不可行的方案和明显不理想的方案。对剩余的方案通过定量评价、优化，得到最佳原理方案。,（1）评价目标及内容：a.技术评价目标：包括工作性能、加工工艺性能、装配工艺性能、人机关系性能、使用维护性能、技术先进性指标；b.经济评价目标：包括成本、利润、投资回收期等指标；c.社会评价目标：包括对社会的影响、市场效应、环境保护、节能、报废后可挥手利用价值等指标。,国培计划-通用技术课程培训,（2）评价方法：a.直接评分法：评分者根据 b.加权平分法：c.模糊评价法：,-盒式贮须（F1）,-盒式贮须,（3）手动剃须刀通过对多个方案的评价、优化得到一种较理想的原理方案：往复移动（A1）-齿轮齿条传动（B1）-定轴轮系变速（C1）-飞轮调速（D2）-盒式贮须（F1）,国培计划-通用技术课程培训,国培计划-通用技术课程培训,三.机构原理创新设计方法,四.结构原理创新设计方法：,五.技术设计中常用创新方法,