制訂設計方案（課件）-高中技術必修技術與設計1（豫科版2019）

第2節(jié)

制訂設計方案（2課時）第3章設計的過程豫科版2019必修一設計資料的整理01初步構思設計方案02材料、標準件、常用件和功能件的選擇03設計方案的評價04設計的表達05

熟悉專業(yè)設計資料的收集方法，并學會對資料進行處理。01

熟悉常用材料的分類，能根據(jù)設計要求選擇材料。02

了解標準件、常用件和功能件的定義及選用方法。03

了解一般設計原則和相關設計規(guī)范,能制訂較完整的簡單設計方案。04

了解設計的表達方法。05新課導入想想一

同學們都聽長輩們說過這樣一句話，凡事預則立，不預則廢。同學們知道是什么意思呢？意思就是做任何事情，事前有準備就可以成功，沒有準備就會失敗。

那么在我們生活中，同學們你們要制作一個作品，是不是也要做一個方案，這個設計方案就和我們長輩常說的那句話就很好的切合上了。

本節(jié)課我們的所講的這個知識就和這句古話有關。問題一：PART01設計資料的整理設計資料的整理一

在上節(jié)課中，同學們收集了現(xiàn)有的公共座椅產(chǎn)品信息，并整理成了表格，作為設計的一個參考。參考現(xiàn)有公共座椅產(chǎn)品信息設計資料的整理一

前期進行的市場調(diào)查就是信息資料的收集，在明確設計問題后，需要進一步收集更為詳細的設計資料。對所收集的信息和資料進行篩選，將有用的設計資料按照圖表的形式進行匯總，以備設計時參考。收集的信息越多有效解決問題方法的可能性就越大信息收集渠道觀看電視瀏覽網(wǎng)頁向?qū)＜易稍冇脩粽{(diào)查查閱圖書管資料以上為常用信息收集渠道，同學們也可以補充其他的信息收集渠道。PART02初步構思設計方案初步構思設計方案二

同學們分析了收集的資料并結(jié)合設計要求，初步設計了兩種具有放置食物和遮陽傘功能的公共座椅方案，并繪出了方案草圖。繪制公共座椅方案草圖初步構思設計方案二

構思的對象較為復雜的工程系統(tǒng)完成系統(tǒng)構思的基礎上分別設計出局部再將它們組合成完整的系統(tǒng)巧克力生產(chǎn)線的方案

根據(jù)巧克力生產(chǎn)工藝過程，由生產(chǎn)率、工藝要求等參數(shù)，分別設計出計量混合機、二輥粗磨機、五輥精磨機、連續(xù)精煉機、澆模成型機、包裝機和裝箱機，然后根據(jù)工藝順序、車間布局等因素設計出各個單體設備之間的傳送路線，并按生產(chǎn)節(jié)拍進行速度匹配等，進而形成完整的巧克力生產(chǎn)線方案。初步構思設計方案二

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用反向思考構思方案

在構思初步方案時，除了將已有的產(chǎn)品結(jié)構作為參考進行設計構思外，還可采用反向思考（或逆向思維）的方法來進行構思。如右圖所示的菠蘿果肉挖取設計師采用了反向設計構思，不考慮如何將堅硬的菠蘿皮削掉，而是考慮如何將菠蘿的果肉挖出來，由此設計出的菠蘿果肉挖取器創(chuàng)意十足。菠蘿果肉挖取器PART03材料、標準件、常用件和功能件的選擇材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

怎么辦想一想

初步設計了公共座椅方案后，張明和同學們開始面臨椅子材料的選擇問題。

用哪種材料比較適合戶外環(huán)境，同時具有較好的加工性能呢？材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

材料的選擇產(chǎn)品結(jié)構、造型的載體為產(chǎn)品的物質(zhì)基礎能滿足功能要求材料

選用含有一定比例砂的陶土制作的砂鍋保溫性好，可直接在火上加熱，但表面粗糙，不易清潔；而用瓷土制作的瓷器，質(zhì)地堅硬，表面光滑，便于清洗，但不宜在火上加熱。

不同的材料具有不同的性質(zhì)與使用范圍，從而直接影響到產(chǎn)品的功能。材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

在產(chǎn)品設計中，為每個零件選用合適的材料對產(chǎn)品的性能極為重要。選擇材料時要考慮的因素材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

物理性能涵蓋面注意事項案例分析物理性能主要包括強度、韌性、密度、熔點、顏色等。

選擇材料時，應考慮在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中材料的物理性能能否滿足要求。

一般機械工程材料要求具有足夠的機械強度、剛性、沖擊韌性及加工性能等；

電器工程材料除具有機械性能外，還要具備導電性、導熱性、絕緣性或磁性等特殊性能；

對于特殊環(huán)境使用的產(chǎn)品，還要考慮材料的化學穩(wěn)定性等。材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

化學性能涵蓋面案例分析

如設計日常用品時，設計人員要了解相關的國家標準，確保選擇的材料無毒、耐腐蝕、人體可以直接接觸等。注意事項

選擇材料時，設計人員要熟悉材料的組成狀況，不能僅僅根據(jù)商品的名稱來選擇。

化學性能包括毒性、腐蝕性、穩(wěn)定性等。材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

食品包裝材料橡膠制品紙制品塑料制品無機包裝材料涂覆材料小貼士我國頒布實施了許多有關食品包裝的法律、法規(guī)、衛(wèi)生標準及相關標準檢驗方法。材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

加工成型性能材料的性質(zhì)是決定產(chǎn)品結(jié)構形式和成型工藝的主要因素。材料應有良好的加工成型性，符合生產(chǎn)中成型、加工工藝和表面處理的要求，并與現(xiàn)有的加工工藝和設備相適應。不同性質(zhì)的材料需要不同的成型工藝。在一定的條件下，同樣的材料通過不同的成型方法也能獲得不同形態(tài)的產(chǎn)品。性質(zhì)工藝形態(tài)加工

鋼鐵材料的加工，主要應用鑄造、鍛壓、焊接和各種切削加工以及熱處理和表面處理；塑料幾乎可以注塑成任何形狀復雜的形體；而木材可通過車、鉆、刨、鋸等方式，加工成各種形狀。案例分析材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

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不同的材料成型工藝不同

不同性質(zhì)的材料需要不同的成型工藝。不銹鋼杯（下圖一）的杯身成型工藝為：金屬板材沖裁落料—首次拉伸—二次拉伸—切邊—卷邊—拋光。杯子的把手成型工藝為：金屬板材沖裁落料—卷邊—沖壓—拋光。最后通過焊接將把手固定到杯身上。塑料杯（下圖二）的成型工藝為：塑料顆粒在注塑機中加熱熔融后，將液態(tài)的塑料原料擠入用于成型杯子形狀的模具中，經(jīng)冷卻成型后脫模得到杯子。圖一不銹鋼杯圖二塑料杯材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

材料的成本案例分析圖片展示

在選擇材料時還要考慮成本，在滿足設計要求的前提下，優(yōu)先考慮易得且價格低廉的材料。鋁合金材料門牌

為教學樓設計新的教室門牌，常用的材料有鋁合金材料和亞克力材料。由于鋁合金的價格比亞克力的價格高，且制作周期長，從節(jié)約成本和縮減制作周期的角度來考慮，用亞克力制作門牌更合適。亞克力材料門牌材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

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亞克力

亞克力又叫有機玻璃，是一種可塑性高分子材料，具有較好的透明性、化學穩(wěn)定性和良好的印刷適應性，在室內(nèi)裝潢、廣告業(yè)中有著廣泛的應用。材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

材料的肌理感

材料材質(zhì)所表現(xiàn)的美感，并不在于材料的貴重與否，而在于是否合理并且藝術性、創(chuàng)造性地使用材料。

材料的肌理能讓人產(chǎn)生不同的感受，如冷暖感、輕重感、軟硬感等。美感

實木桌面給人溫暖、踏實、包容的感覺（圖一），玻璃桌面給人輕盈、透亮的感覺（圖二）。感受案例圖一實木桌面圖二玻璃桌面材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

環(huán)保性能

隨著新技術和新工藝方法的發(fā)展，涌現(xiàn)出許多新材料，如復合材料、納米材料、功能陶瓷材料、超導材料、環(huán)保材料等，這些材料已廣泛地應用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、日常生活等方面，顯示出了傳統(tǒng)材料所沒有的優(yōu)良性能。我們要不斷緊跟科學技術的步伐，為產(chǎn)品的制造選擇合適的材料。

在選擇材料時應以盡量減少對生態(tài)環(huán)境的影響為原則，在生產(chǎn)和使用過程中最好無污染、無公害，在廢棄過程中易回收、易降解和易再生處理，使人、產(chǎn)品、環(huán)境實現(xiàn)良好的協(xié)調(diào)。原則前景材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

盡量選用標準件、常用件和功能件

因為螺釘實現(xiàn)了標準化，而殼體沒有做到標準化。為什么會出現(xiàn)這種情況？很難買到相同規(guī)格的殼體更換。插線板的殼體壞了

買來相同規(guī)格的螺釘裝上，插線板就能正常使用插線板上的螺釘壞了插線板材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

標準件作用概念

標準化是在經(jīng)濟、技術、科學及管理等社會實踐中，對重復性的事物和概念，通過制定、發(fā)布和實施標準，達到統(tǒng)一，以獲得最佳的社會經(jīng)濟效益。

結(jié)構、尺寸、畫法、標記等被完全標準化，并由專業(yè)工廠大批量生產(chǎn)的零部件，稱為標準件，如螺栓、鍵、銷、滾動軸承等。標準件具有互換性。在進行產(chǎn)品設計時，設計者只要依標準參數(shù)在手冊中查取即可，無須重復設計。材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

部分常用標準件標準件產(chǎn)品圖例使用圖例作用螺釘將兩個物體進行緊固連接，其中一個物體較厚螺栓將兩個厚度中等的物體緊固連接，與墊圈、螺母配套使用螺柱用于兩個物體的緊固連接，其中一個物體較厚，另一個物體經(jīng)常拆換。與墊圈、螺母配套使用螺母見螺栓、螺柱使用圖例與螺栓、螺柱配套使用材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

部分常用標準件標準件產(chǎn)品圖例使用圖例作用墊圈見螺栓、螺柱使用圖例與螺栓、螺柱配套使用軸承用于支撐旋轉(zhuǎn)運動的軸，降低軸在轉(zhuǎn)動過程中的摩擦系數(shù)并提高運轉(zhuǎn)精度鍵用于軸和軸上零件之間的周向固定，以傳遞扭矩彈簧使兩個物體之間實現(xiàn)彈性連接銷釘用作裝配定位，也可用作安全裝置中的過載剪斷連接材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

在機械行業(yè)，把部分結(jié)構標準化了的零件定義為常用件，例如常見的帶輪、齒輪、鏈輪等。常用件產(chǎn)品圖例使用圖例作用帶輪帶輪與帶配合形成帶傳動，用于傳輸運動和動力，其輪槽為標準結(jié)構齒輪齒輪與齒輪或齒輪與齒條嚙合形成齒輪傳動，用于傳輸運動和動力，其齒廓為標準結(jié)構鏈輪鏈輪與鏈條配合形成鏈傳動，用于傳輸運動和動力，其齒牙為標準結(jié)構部分常用件材料、標準件、常用件和功能件的選擇三

概念用處作用案例

有些功能要求在設計中比較常用，設計者把其以功能模塊的形式推出，專業(yè)化生產(chǎn)，供設計時選用，稱為功能件。各種集成電路芯片，機械設備上常用的機械密封、脹緊套、減速機等。

使用功能件也可顯著提高設計效率，縮短產(chǎn)品制作的周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低設計和制造成本。

同學們設計制作足球機器人（圖1）時，用于測量位移和方向的光電傳感器（圖2）就是一種功能件，可以從市場上直接選型購買，不需要自己設計制作。圖1足球機器人在進行球賽圖2光電傳感器PART04設計方案的評價設計方案的評價四

如何評價呢？分組討論需要在兩種公共座椅方案中選擇一種作為最終方案。哪一種方案更適合？在設計初步方案時，材料的選擇、設計對象的使用環(huán)境以及使用者的使用體驗等，都會影響方案的形成。初期的方案構思往往會形成多種方案，從多種方案中確定一種最佳方案的過程稱為方案論證。方案論證設計方案的評價四

科學性創(chuàng)新美觀性安全性實用性經(jīng)濟性環(huán)保性

在進行方案設計時，應根據(jù)產(chǎn)品的目標，將各種因素逐一羅列，分清主次，把握好分寸。人機工程學……設計方案的評價四

創(chuàng)新性原則

創(chuàng)新是設計的靈魂，設計中的創(chuàng)新主要體現(xiàn)為技術的發(fā)明和革新。設計時要解放思想，避免任何固定的設計思路，從個人的體驗和深層的領悟中創(chuàng)造出新的設計，這樣才能不斷滿足日益發(fā)展的需求。

右圖所示為可升降車位，車位分成兩層，上層車位上升后，下層車位即可停放車輛?？缮弟囄辉谟邢薜目臻g里增加了車位的數(shù)量，提高了車位的利用率，緩解了車輛劇增帶來的停車壓力。創(chuàng)新案例可升降車位設計方案的評價四

實用性原則設計產(chǎn)品就是要滿足人們某些方面的需求。滿足了解簡單可靠產(chǎn)品功能消費心理、產(chǎn)品的使用環(huán)境、使用者的能力等方便使用、易操作、易維修等。調(diào)研設計方案的評價四

美觀性原則需求案例

美觀是指設計要符合時代和社會的審美情趣，能體現(xiàn)設計對象本身的特色，從功能、形態(tài)和色彩上，要讓人們在視覺、聽覺甚至于嗅覺和味覺方面都能夠得到美的體驗。對于產(chǎn)品設計而言，美觀性原則除了功能美以外，主要的是外觀美。因為人們在接觸產(chǎn)品時，首先看到的是產(chǎn)品的造型、色彩等，第一感官的印象往往左右著人們的購買行為。不同的眼鏡造型

黑色樹脂邊框眼鏡看起來穩(wěn)重、文雅，金絲邊框眼鏡則顯得高貴、大氣。總結(jié)

設計的美觀性原則不能片面地停留在外在的造型或裝飾上，應該“由外而內(nèi)”，從外觀的美透視到內(nèi)在的深層次的美，從而充分體現(xiàn)產(chǎn)品的美。設計方案的評價四

經(jīng)濟性原則選擇合適合適的材料、工藝和方法設計出最具使用價值的產(chǎn)品價值最佳的用料、最短的時間、最適當?shù)墓芾砑夹g設計方案的評價四

安全性原則目的案例

設計要講究安全性。產(chǎn)品在設計、制造、使用過程中和廢棄處理時，應盡量做到不對人和環(huán)境造成危害。

用于密封藥品的壓旋兒童安全蓋，它由內(nèi)外兩個蓋子嵌套而成，內(nèi)蓋上有螺紋，與瓶口螺紋相互旋合達到密封藥瓶的效果。外蓋的內(nèi)頂部有凹槽，和內(nèi)蓋頂部的凸塊相對應。沒有外力作用時，凹槽和凸塊不嵌合，此時外蓋無法帶動內(nèi)蓋旋轉(zhuǎn)，瓶子無法打開。當按下外蓋時，外蓋里的凹槽和內(nèi)蓋頂部的凸塊嵌合，此時旋轉(zhuǎn)外蓋即可帶動內(nèi)蓋旋轉(zhuǎn)，瓶蓋被打開。這種壓旋蓋的結(jié)構可以有效防止4歲以下的兒童開啟瓶蓋而誤服藥物。壓旋兒童安全蓋設計方案的評價四

技術規(guī)范性原則要求

設計要符合相關的技術規(guī)范。一次性紙杯案例

一次性紙杯上，杯口距杯身15mm內(nèi)不應印刷圖文，這是GB/T27590—2011《紙杯》對一次性紙杯的要求。設計方案的評價四

人機工程學原則

設計還要考慮到人的因素，這就涉及人機工程學問題。人機工程學運用人體測量學、生物力學、生理學和心理學等研究手段和方法，綜合地進行人體結(jié)構、功能、心理和力學等方面的研究，以設計出使操作者能發(fā)揮最大能效的產(chǎn)品。

右圖是一款人機工程學椅子。椅子的坐墊和靠背面料采用透氣網(wǎng)布，椅背上的腰墊可根據(jù)人的身高進行上下調(diào)整，也可以取下，不同身高的人坐在這款椅子上都可以獲得最佳的舒適度。人機案例人機工程學椅子PART05設計的表達設計的表達五

當最終設計方案確定后，就需要將方案細化成可指導實施的設計，其中包括