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1、设计内涵设计内涵v功能设计方法就是将设计对象视为一个技术系统，用抽象的功能设计方法就是将设计对象视为一个技术系统，用抽象的方法分析其总的功能，并把实现总功能的低一级功能（分功方法分析其总的功能，并把实现总功能的低一级功能（分功能）加以分析，进而寻求实现各分功能的技术途径（或称技能）加以分析，进而寻求实现各分功能的技术途径（或称技术效应、技术原理等）。术效应、技术原理等）。 黑箱黑箱（待待设设计计的的技技术术系统）系统）信息信息1能量能量1物料物料1信息信息2能量能量2物料物料2外界环境对设计对象的影响外界环境对设计对象的影响设计对象对外界环境的影响设计对象对外界环境的影响信息流可以是各种测量值
2、、输入指令、图像、数据等信息流可以是各种测量值、输入指令、图像、数据等能量流可以是机械能、电能、热能、光能等，通过设计对象进能量流可以是机械能、电能、热能、光能等，通过设计对象进行能量的转换。行能量的转换。输入的物料流可以是气体、液体或固体，如原材料、毛坯等，输入的物料流可以是气体、液体或固体，如原材料、毛坯等，设计对象要对其进行混合、分离、移动等变化，输出的是变化设计对象要对其进行混合、分离、移动等变化，输出的是变化后的物料。后的物料。 功能创新设计方法的步骤：功能创新设计方法的步骤：v1、首先是认识总功能。、首先是认识总功能。无论是新产品的开发设计还是老产品的改进设计，都有一个明无论是新产
3、品的开发设计还是老产品的改进设计，都有一个明确的设计任务，对设计对象有一个定性或是定量的描述，由此可确的设计任务，对设计对象有一个定性或是定量的描述，由此可明确设计目标。明确设计目标。v2、其次对总功能进行分解，把总功能分成若干分功能，分功能、其次对总功能进行分解，把总功能分成若干分功能，分功能还可以进一步分解。还可以进一步分解。（形成功能树）（形成功能树）一个设计对象一般不可能用一个技术原理就可以满足总功能，一个设计对象一般不可能用一个技术原理就可以满足总功能，总是有一些子系统完成各个分功能，这些分功能按照一定的逻辑总是有一些子系统完成各个分功能，这些分功能按照一定的逻辑关系连起来来满足总功
4、能，所以对总功能的分解是必不可少的。关系连起来来满足总功能，所以对总功能的分解是必不可少的。但功能的分解也不必过细，一般以能找到实现该分功能的技术但功能的分解也不必过细，一般以能找到实现该分功能的技术途径为宜途径为宜，过细会大大增加不必要的工作量。，过细会大大增加不必要的工作量。v3、寻找各分功能实现的技术途径。、寻找各分功能实现的技术途径。设计者可以查阅各种参考文献，如技术手册、设计原理方案设计者可以查阅各种参考文献，如技术手册、设计原理方案目录、专利等，尤其是要寻找一些新颖、独特的实现方法。目录、专利等，尤其是要寻找一些新颖、独特的实现方法。v4、对各种技术途径进行排列组合，优选出最佳的技
5、术原理、对各种技术途径进行排列组合，优选出最佳的技术原理方案。方案。（采用形态学矩阵）（采用形态学矩阵）实现分功能的各种技术途径的排列组合就是可能的原理方实现分功能的各种技术途径的排列组合就是可能的原理方案，这种组合方案数量很多，但其中许多可能是不可行的，案，这种组合方案数量很多，但其中许多可能是不可行的，首先要判断各种技术途径间是否相容，可以排除不相容的组首先要判断各种技术途径间是否相容，可以排除不相容的组合。再次对相容的方案进行可行性评价，优选出最佳方案。合。再次对相容的方案进行可行性评价，优选出最佳方案。v5、原理方案的具体化。、原理方案的具体化。功能创新设计方法的优点：功能创新设计方法
6、的优点：v1、从设计对象本身转向以功能为中心，打破原有的结构限制。、从设计对象本身转向以功能为中心，打破原有的结构限制。v2、利于克服思维定势，开拓思维，推陈出新，创新设计。、利于克服思维定势，开拓思维，推陈出新，创新设计。v3、排除不必要功能，降低成本。、排除不必要功能，降低成本。v4、功能单元与造型单元构造相结合，提供一种造型设计新思、功能单元与造型单元构造相结合，提供一种造型设计新思路。路。一、一、评价目标树评价目标树 工程设计工程设计的各个阶段，对多种方案都要进行评价决策，的各个阶段，对多种方案都要进行评价决策，逐步优化。评价目标一般有三个方面。逐步优化。评价目标一般有三个方面。3 3
7、、社会目标、社会目标 国家政策、国际惯例、资源、节能、环境污染等。国家政策、国际惯例、资源、节能、环境污染等。具体的评价目标一般具体的评价目标一般6 -106 -10项，过多可能影响主要功能目标。项，过多可能影响主要功能目标。评评价与决策方法价与决策方法1 1、技术目标、技术目标 技术性能、工艺性、可靠性、自动化程度等。技术性能、工艺性、可靠性、自动化程度等。2 2、经济目标、经济目标 成本、利润、投资额、回报率、市场寿命等。成本、利润、投资额、回报率、市场寿命等。 为为比较各目标的重要程度，定量评价时要设加权系数。比较各目标的重要程度，定量评价时要设加权系数。一般各加权系数一般各加权系数q
8、qi i 1 =0.65 第三章第三章 评价与决策方法评价与决策方法二、经济评价二、经济评价对方案进行经济评价对方案进行经济评价求方案的经济价求方案的经济价H 实际制造成本，包括材料费、工资实际制造成本，包括材料费、工资 费、管理费等（估算值）费、管理费等（估算值）H2允许制造成本（允许制造成本（=0.7第三章第三章 评价与决策方法评价与决策方法1 求总价值求总价值三、技术三、技术经济综合评价经济综合评价第三章第三章 评价与决策方法评价与决策方法2 作作优优度度图图可选方案可选方案11开发线0.70.65WeWt第三章第三章 评价与决策方法评价与决策方法四、四、技术技术经济综合评价步骤经济综合
9、评价步骤初选方案初选方案建立目标树，确定评价目标建立目标树，确定评价目标 确定重要性系数确定重要性系数 ，评分评分 技术价技术价 经济价经济价 总价值总价值 将将 ， 填入优度图填入优度图 作价值剖作价值剖面图面图 初步剔除初步剔除 剔除剔除 剔除剔除分析数据，提分析数据，提出改进措施，出改进措施，消除薄弱环节消除薄弱环节 决决 策策 高高速速专专用用磨磨床床的的主主轴轴前前支支承承有有三三排排深深沟沟球球轴轴承承、三三瓦瓦液液体体动动压压轴轴承承和和球球面面液液体体静静压压轴轴承承三三种种方方案案。已已知知各各方方案案的的技技术术指指标标b b1i1i、W W2i 2i 、W W3i3i及及
10、加加权权系系数数q qi i 如如图图所所示示，和和各各方方案案的的生生产产成成本本H Hi i 及及理理想想成成本本H HI I ，试试评评价价决决策策出出较较好方案。好方案。例例 2： 解：解： 下图为技术评价目标树及加权系数。下图为技术评价目标树及加权系数。第三章第三章 评价与决策方法评价与决策方法技术评价目标树技术评价目标树第三章第三章 评价与决策方法评价与决策方法三种轴承的技术评价结果如下表。三种轴承的技术评价结果如下表。5 5分制，分制，b bmaxmax=5=5三种轴承的经济评价如下表三种轴承的经济评价如下表三方案的相对价三方案的相对价W W分别为分别为: :优度图如图所示优度图
11、如图所示 评价评价决策准备采用滚动轴承方案，要求进一步提高技术决策准备采用滚动轴承方案，要求进一步提高技术水平。水平。一、一、评价的内容评价的内容技术评价：性能指标、可靠性、有效性、安技术评价：性能指标、可靠性、有效性、安全性、操作性、保养性、能源消耗等全性、操作性、保养性、能源消耗等经济评价：成本、利润、实施费用、经营周经济评价：成本、利润、实施费用、经营周期（方案的适用周期）、资金回收期等期（方案的适用周期）、资金回收期等社会评价：政策、环保、资源利用等等社会评价：政策、环保、资源利用等等三三 评评价与决策方法价与决策方法工程设计的各个阶段，对多种方案都要进行工程设计的各个阶段，对多种方案
12、都要进行决策评价，逐步优化，评价目标一般包含三决策评价，逐步优化，评价目标一般包含三个方面个方面第二节功能创新的设计方法第二节功能创新的设计方法v功能创新的设计方法主要包括功能创新的设计方法主要包括功能定义、功能分类、功能整功能定义、功能分类、功能整理和功能评价理和功能评价等。等。v功能定义：用准确简明的语言给设计对象及其各组成部分的功能定义：用准确简明的语言给设计对象及其各组成部分的功能下定义，说明功能的实质，限定功能的范围。功能下定义，说明功能的实质，限定功能的范围。任何设计对象，都有许多的组成要素。这些组成要素在设任何设计对象，都有许多的组成要素。这些组成要素在设计对象中各执行一定的功能
13、，各部分相辅相成，共同完成设计对象中各执行一定的功能，各部分相辅相成，共同完成设计对象的总功能。功能定义就由两部分组成：计对象的总功能。功能定义就由两部分组成：设计对象的总功能定义。设计对象的总功能定义。设计对象的各组成要素的功能定义设计对象的各组成要素的功能定义分功能定义。分功能定义。设计对象及其及其组成要素不一定具有一种功能，可能有设计对象及其及其组成要素不一定具有一种功能，可能有两种或两种以上的功能，在给功能下定义时，就要从实际出两种或两种以上的功能，在给功能下定义时，就要从实际出发，有几项功能就下几项功能的定义。发，有几项功能就下几项功能的定义。功能定义功能定义v电冰箱的功能定义电冰箱
14、的功能定义保鲜食品保鲜食品存放食品存放食品 致冷致冷 保冷保冷 温度控制温度控制总功能总功能各分功能各分功能切削铅笔切削铅笔夹紧铅笔夹紧铅笔 切削铅笔切削铅笔存放笔屑存放笔屑总功能总功能各分功能各分功能削笔器的功能定义削笔器的功能定义功能定义功能定义功能定义的目的：功能定义的目的：v1、通过功能定义可以明确用户的需求，从以事物为中心转、通过功能定义可以明确用户的需求，从以事物为中心转向以功能为中心。向以功能为中心。v2、功能创新设计方法的一个特点在于能发现设计对象中不、功能创新设计方法的一个特点在于能发现设计对象中不必要的功能，这主要是通过功能定义来做到的。必要的功能，这主要是通过功能定义来做
15、到的。v3、功能定义有助于开拓设计思路，克服思维定势。、功能定义有助于开拓设计思路，克服思维定势。v4、便于进行下一步的功能评价。、便于进行下一步的功能评价。功能定义功能定义v功能定义一般是用一个动词和一个名词来构成，名词称为是功能定义一般是用一个动词和一个名词来构成，名词称为是目的词，动词称为是手段词。目的词，动词称为是手段词。 其中的动词表明功能实现的手段、方法和途径。其中的动词表明功能实现的手段、方法和途径。动词的选择要注意动词的选择要注意简练、准确简练、准确，要利于打开思路，找出尽可，要利于打开思路，找出尽可能多的实现功能的方法，避免由于表达不清造成的含糊和误能多的实现功能的方法，避免
16、由于表达不清造成的含糊和误解，以至于无法定出实现该功能的技术途径。解，以至于无法定出实现该功能的技术途径。 空调的功能定义：调节温度降低温度空调的功能定义：调节温度降低温度动词的使用应尽可能动词的使用应尽可能抽象抽象，它的选择要利于揭示该功能中最，它的选择要利于揭示该功能中最本质的东西。本质的东西。钻孔钻孔 、打孔、加工孔哪个合适？、打孔、加工孔哪个合适？设计一取核桃仁的工具，功能该如何定义？设计一取核桃仁的工具，功能该如何定义？ 功能定义功能定义其中的名词要尽量具体，并是可测量的、可定量的。其中的名词要尽量具体，并是可测量的、可定量的。 功能定义功能定义功能定义常用动词功能定义常用动词 保持保持安装安装防止防止固定固定传递传递保护保护接受接受确定确定 改变改变引导引导取消取消移动移动支撑支撑装载装载接收接收降低降低 停止停止提高提高增大增大减少减少膨胀膨胀悬挂悬挂拥有拥有提取提取 通过通过转换转换断开断开增强增强压缩压缩保留保留放出放出改善改善 连接连接形成形成阻挡阻挡改变改变过滤过滤维护维护放入放入提供提供 产生产生限定限定储存储存吸收吸收加工加工观察观察驱动驱动供给供给 显示显示
