ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 技术设计的过程与创新技术设计的过程与创新技术设计的一般过程；原理方案的创新设计方法；机构方案的创新设计方法；结构方案的创新设计方法；技术设计中常用的创新方法。ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11一.技术设计的一般过程1.1 设计及其含义：国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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。 ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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。ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 1.2 技术设计的一般步骤规 划 设 计原 理 方 案 设 计制作原形或样机评估及优化设计设计产品技术文件技 术 设 计ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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。ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 （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。 ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 （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。 黑箱水能量压力水功能：液体增压黑箱脏衣服能 量功能：物料分离净衣服污 物ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 2.原理方案设计一般步骤：明确设计任务总功能设计总方案设计分析功能元分解功能元求解系统原理解最佳原理方案黑 箱 法创造技法功能树分析法形态学矩阵评 价 法创造技法抽象搜索分解搜索组合收敛ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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：功能：须肤分离黑箱带须皮肤能 量皮 肤须 末ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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。 ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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：a.车削加工b.铣削加工+搓丝轮工件c.滚压加工定搓丝板动搓丝板工件+工件工件搓丝板搓丝板搓丝轮ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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。 ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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。ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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型 层 叠 合形成纸型送纸收纸X向扫描y向扫描驱动 传动 送纸驱动 传动 收纸驱动 传动 X向位移y向位移驱动 传动纸型叠合 Z向升降压纸 粘合驱动 传动 辊y向位移排烟测控 操纵高度测 量工作状态显示激光分层实体制造系统功能树ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 回转式剃须的总功能分解为以下分功能和功能元：贮须（E ）回转剃须驱动（A）刀片运动运动转换（B ）速度调节（D ）速度提升（C）ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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。ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 “分纸”的功能元的多种功能解：切向力摩擦力重 力1.气吹力负压吸力静电吸力离心力“分纸”功能元解ShanxiShanxi Normal University The school of Engineering Normal University The school of Engineering LiuyuLiuyu 2009.112009.11国培计划国培计划- -通用技术课程培训通用技术课程培训 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