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第三章 怎样进行设计
设计过程的第一步是？
一、发现和明确设计问题
1.设计问题的来源
2.明确设计要解决的技术问题
a.弄清楚要设计的技术问题
b.判断问题是否能够解决（是否违反科学规律和客观规律）
c.判断问题是否当前可以解决
设计问题的来源
------来源于人们的需求和愿望
1.人类生存活动中必然会遇到的问题（衣 食 住 行 等）
例：我们要解决如何进食，所以设计出刀叉。叉子、筷子；为了清洗衣服，人们设计出洗衣粉、肥皂等。
2. 别人给出的问题（别人给出的）
在企业进行设计工作时，问题的来源大都属于这种。当汽车的速度超过200km/h时，空气阻力问题越来越明显。为了解决这个问题，人们设计了外观呈流线型的汽车。
3.基于一定的目的有设计者自己主动发现的问题（主动发现的）有目的、带着问题、用挑剔的眼光去观察；观察问题认真、深入、周密，要透过现象看本质。
也可以是无意识的发现问题
神舟七号坐便器
在太空舱内的厕所将实现尿粪分离。宇航员们的尿也通过生物菌处理数小时后，与饮用水无异，可以继续饮用。粪便将采用真空烘干粉化撒向太空。
电话的发明
电话的发明历程：德国人赖特--美国人格雷--美国的贝尔(英国移居)
1.赖特是一位德国教师。1861年，他造
出了一台简易电话机，由发话器和受话器两
部分组成。
赖特高兴地把这一发明拿到法兰克福物理学会上表演，但是到会的权威们却毫无兴趣，认为这是小孩子的玩艺。这使赖特受到很大打击，不久就病逝了。
2.1874年，美国人格雷制造了一台比赖特电话还要灵敏些的电话机，在华盛顿当众表演。表演是成功的，但是权威们依然认为用电传送人的声音没有实用价值。格雷在众口非议中也动摇不干了。
思考：贝尔针对的是什么问题？这个问题从何而来？
贝尔针对的是如何让声音通过电传输的问题。是贝尔自主发现并研究解决的问题。
3、贝尔是治疗耳聋的医生。他的工作使他对声音如何用电来传递产生了兴趣。１８７６年贝尔电话研制成功。
新式纺纱机的诞生
（珍妮纺纱机的发明）
历史背景：在约翰·凯伊发明飞梭之后，织布速度大大加快。但当时的纺纱速度很慢，工效很低，不能满足纺织的需要。人们开始致力于新的纺纱机的研制。1761年，英国皇家艺术学会专门悬赏鼓励人们发明新型纺纱机。获奖的条件是：新发明的机器要能“一次纺6根毛线、亚麻线、大麻线或棉线，而且只需要一个人开机器或看机器。”尽管如此，新的纺纱机的研制工作仍进展不大。
1764年的一天，英国曼稳斯特有个兼做木工的织工詹姆斯.哈格里沃斯在一次偶然的发现中受到启示。有一天，他的妻子珍妮的纺车突然翻倒在地，但竖起来的纱锭（纺锤）和车轮仍在转动。他猛然想到：几个纱锭并立在一起，不是可以用一个轮子来带动吗？经过反复研制，他终于在1765年设计并制造出了一架可同时纺8个纱锭的新纺机。这样，就把纺纱的工效一下提高了8倍。后来，他又对珍妮纺纱机不断改进，一直增加到80个纱绽。
吸蚊机综合各种捕蚊技术，利用更先进的诱蚊灯及无声轴吸气方式，把蚊子诱到机前，利用风扇吸力，把蚊子吸入机内，再用电网加以捕杀。其灭蚊方式较主动，灭蚊效率高，可达90%以上。且不使用任何化学药品，无毒、无味、无辐射、无噪音，安全环保。
变色防烫碗
屁股挨冻这么办？
1.当人生病需要躺着用直吸管吸取杯中饮料时，如果管子弯折了，就喝不到饮料；
2.人们在喂婴儿食物的时候不知道冷热，会烫着孩子；
你知道下面这些问题的发现引发了哪些设计和发明吗？
“用心”观察日常生活！
我们也可以说，世界上到处都有发现的启示，不是缺少作出发现的机会，而是缺少善于发现的头脑。
法国大雕塑家罗丹说过：“美是到处都有的，对于我们的眼睛，不是缺少美，而是缺少发现。”
1.主动；
2.养成观察的习惯，多角度、多层次、多方向地进行
3.做观察记录
注水肉检测仪器
实践案例
18岁的南京第42中高三学生周浩发现市场上有很多猪肉都有注水现象，他想怎样才能辨别猪肉是否是注水肉呢？经过一年多的努力，他成功发明了一种测定仪器，只要往肉里一插，马上就让“注水肉”现形。他的根据是肉和水都是导电体，但导电率不同，如果肉里加注一定量的水，肉的导电率就会相应改变。他边实验边改进，最终制作出了这台测试仪。该发明在第五届中国发明展览会上荣获银奖。
色盲症
思考：日常生活中你看到的红绿灯能发现什么问题吗？
山东师范大学附属高中学生潘立群今年18岁，在一次偶然的机会中，他了解到全国有色障者近6500万，当时脑海中就闪现出一个想法：能否发明一种色障者也可识别的交通信号灯？得到老师认可后，潘立群从2005年9月着手研究，研究各种信号灯的闪烁规律，了解到色障者只是无法辨别颜色，但具有与常人同样的光感和图形识别能力。潘立群经过分析认为，可利用光的闪烁和图形来方便色障者，并于今年3月发明了这种交通道路信号灯。他通过改变电路在红灯中加“X”图形，在黄灯中加“-”图形，绿灯保持不变。红灯亮时“X”同时闪烁表示禁行，黄灯亮时“-”同时闪烁表示等待，绿灯不变表示通行。这样色障者也能看到“红绿灯”，而且这一方案不需增加成本。该作品在2006年4月15日至24日在丹麦首都哥本哈根举行的国际中学生创新成果展评中获得最高奖项“最佳国际优秀项目奖”。
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二、明确解决设计问题的能力、条件、标准与限制
能力：解决问题的技术能力------一个设计者或一群设计者能力的综合（受社会发展水平和科学技术水平的制约）
条件：
标准：总的标准------国际、国家、行业
企业标准
部分标准------产品各部件功能、大小、
安全、外观、耐用性等方面。
限制：时间、成本、环境、其他限制。
时间条件
经费条件
设备条件
其他条件：特殊材料
信息收集的方式
信息收集应尽量做到：全面
真实准确
信息整理的常见方式：
信息整理的常用方法：比较法、核对法、佐证法 、逻辑法、文献法、评估法、调查法
三、信息的收集与整理
归类
去伪存真
抓住重点
其他方式
材料的分类：天然、金属、化学、复合、新材料
材料的特性：塑性、弹性、耐腐蚀性、其他特性
标准件与元器件
标准件：具有统一的形状、尺寸、公差、和技术要求等
的零件。例：螺钉、螺母、垫圈等。
元器件：在电子和电器产品中，因某一功能部件被广泛
大量使用，人们出于使用方便、简化制作过程
和节约成本的需求，单独设计和生产的零部件。
例：电阻、电容、电感、晶体管、集成块等。
材料的 选择：坚持合理合适的原则
保护：尽可能选取再生、可再生和储量丰富的
资源
四、怎样挑选材料
------在设计过程中，技术试验伴随着多个重要的设计阶段（材料的选择、器件的筛，工件、构件和产品的制作等）
什么是技术试验？
从技术角度对材料、元器件及整机进行测试和检验
技术试验的作用
1.技术试验所能得到的性能、数据、曲线、图表等信息材料，是开展技术设计及进行设计优化的重要依据
2.技术试验是进行技术革新、技术发明、科学探究的重要途径，更是揭露问题的关键。
3.技术试验可将技术设计的失误降到最低程度，同时使技术设计得以改进、完善和优化。
五、技术试验
技术试验的方法
a.实物试验：新设计的飞机进行试飞试验
b.对比试验：白鼠试药
c.模拟（模型）实验：防震试验大楼模型
飞机模型的风洞试验
d.计算机仿真试验等：导弹发射、新通信系统
传输 等项目的仿真实验。
技术试验的步骤：1.确定试验的目的和对象
2.确定试验的方法、手段和环境条件。3.选定技术试验的工具、仪表、器件。4.确定参加实验的组成人员、分工和负责人。5.进行技术试验。6.写出分析总结报告。
技术试验的种类：
1.按专业分：例如按物理专业分为力学实验、电学试验、光学试验等
模拟运输振动测试机
温度老化试验箱
2.按行业分：工业试验、农业试验、医药试验和武器试验等等。
风洞试验
恐怖的核武器试验
空投核武器试验
长崎原子弹爆炸瞬间
氢弹爆炸
超级水稻试验
3.按实验目的分：功能、性能试验、优化、老化试验、环境适应性试验、破坏性试验等等。
例如：测试电视机的清晰度------功能、 性能
将一批电饭煲工作在一定的环境中并观察其变化，检查哪种电饭煲质量最佳------优化、
老化试验
将新出场的飞机、汽车进行碰撞观察其损坏情况及室内模拟人的受伤情况------破坏性试验
4.按实验对象分：材料试验、结构试验、元件试验、整机试验等等。
金属硬度测试仪
材料试验
整机试验------翻车测试台
元件试验------半导体元件测试仪
5.按实验阶段分：小试、中试、应用试验等等。
半导体元件测试仪

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