第1章设计方法学现代设计方法教学课件

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1、第一节设计方法学概述设计方法学的涵义设计方法学是用系统观点，考虑自然科学、社会科学、经济科学等各种现代因素，为获得质优价廉有创新的产品，研究产品的一般设计进程、设计规律、设计思维和工作方法、设计工具的综合性学科。设计方法学的研究对象（1）设计对象：能实现一定技术过程的技术系统。（2）设计进程（3）设计评价（4）设计思维：即创造性思维，其有自身的特点和规律，通过一定的创造技术方法激发。（5）设计工具（6）现代设计理论与方法的应用第二节系统化设计技术系统完成某个特定功能或职能的各个事物的集合，简称为技术系统。技术系统可

2、由子系统组成，也可组成超系统。技术系统的作业对象一般分为三大类：物料、能量、信息。完成同一作业对象需求的技术过程不同所对应的技术系统也不同。技术过程确定需以下步骤：（1）根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对象及主要转换要求。（2）分析比较传统理论、现代理论和实践，确定实现转换的工作原理。（3）明确实现技术过程的环境和约束条件，环境是与技术系统发生联系的外界的总和，约束条件包括经济条件、生产条件、技术条件和社会条件。（4）确定主要技术过程和其他辅助过程。（5）根据高效、经济、可靠、美观和使用方便等原则，初步划

3、定技术系统的边界，即工作范围。第二节系统化设计技术系统技术过程是在人——技术系统——环境这一大系统中完成。技术系统物料输入能量输入信号输入物料输出能量输出信号输出振动噪声灰尘振动噪声灰尘确定人和技术系统所分别完成的功能确定环境和技术系统的干扰与影响第二节系统化设计技术系统中的信息集约信息集约旨在对产品相关信息进行收集整理、分析加工，一般由各个部门分工完成。（1）情报部门负责产品的技术资料及发展趋势，专利情报，行业技术情报等。（2）开发部门负责产品性能试验，新材料、新工艺、新技术，产品性能、规格、造型，各种标准法规、

4、设计方法等。（3）制造部门负责提供生产能力、制造工艺设备、工时及其他相关技术数据等信息。（4）营销部门负责国家产业政策、产品寿命周期分析，市场调查，需求预测，经营销售分析，材料和外购件价格与供应情况，质量和供货能力，老产品用户意见分析，事故与维修情况分析。（5）公关部门负责产品和企业的社会形象，与同行的竞争与联合情况分析。（6）社会部门负责产品与环境污染、节能、资源、动力供应等地关系，产品进入社会和退出社会、报废、升级换代等的效应分析。第二节系统化设计技术系统中的调研预测调研预测一般从市场、技术、社会环境及企业环境

5、四个方面进行。可行性报告（1）产品开发的必要性和可能性。（2）目前国内外该产品的现状及发展水平。（3）确定产品的技术规格、性能参数和约束条件。（4）提出该产品的技术关键和解决途径。（5）预期达到的技术、经济、社会效益。（6）预算投资费用及项目进度、期限。第二节系统化设计方案的系统化设计方案的系统化设计是把设计对象看做一个完整的技术系统，然后用系统工程的方法对系统各要素进行分析和综合，使系统内部协调一致，并使系统与环境协调，以获得整体最优设计方案。功能分析设计法是系统化设计中探寻功能原理方案的主要方法，具体的原理方案

6、设计步骤为：第二节系统化设计设计任务求总功能总功能分解为功能元功能元求解元理解组合评价与决策最佳原理方案设计要求表黑箱法功能树、功能结构图创造性方法、目录法、调查分析法形态学矩阵法各种评价方法分析综合评价决策第二节系统化设计功能分析技术系统由构造体系和功能体系构成，建立构造体系是为了实现功能。功能分析阶段的目标是通过分析，建立对象系统的功能结构，通过局部功能的联系，实现系统的总功能。功能是对技术系统中输入和输出的转换所作的抽象化描述。用抽象的概念来表述系统的功能，才能深入识别需求的本质，辨明主题，发散思维，启发创新

7、。总功能逐步分解为比较简单的分功能，一直分解到能直接找到解法的功能元，形成功能树。第二节系统化设计功能原理设计将总功能分解成一系列功能元之后，即可按以下程序确定原理方案：1.选用或创造不同的技术过程实现同一功能；2.选用不同的运动规律对应不同的功能；3.选用不同的工作原理、不同的机构满足同一功能要求。4.选用或创造不同的机构及组合实现同一工作原理；5.将求得的功能元的元理解按照功能结构合成总功能原理解；6.从多个可行总功能原理解中选出最佳原理方案。第二节系统化设计功能元求解方法功能求解是方案设计中重要的“发散”、“

8、搜索”阶段，主要解法有：1.参考有关资料、专利或相似产品求解；2.利用各种创造性方法开阔思路探寻解法；3.利用设计目录求解。第二节系统化设计功能元求解功能元的求解过程是选择实用的科技工作原理，构思实现工作原理的技术结构即功能载体。1、选择工作原理：采用发散思维，机械设备的设计部应局限于机械学的范围，电子学、磁学、光学、热学、仿生学均可用于解决机械设计的原理问