第四章 发现与明确问题 一、发现问题 1、 问题的来源 生活中，有许多形形色色我们所不知道的需要解答的问题，这就是问题。在技术课程中，我们讨论的主要是技术方面的问题。 从技术角度看，人类进步与发展的过程就是不断地发现问题，不断地进行设计，从而解决问题的过程。问题是如何产生的？ 第一种：人类生存活动中必然会遇到的问题。 第二种：由别人给出问题，设计者必须针对问题寻求解决方案。 第三种：基于一定的目的由设计者自己主动发现问题，并试图解决它。 第一、第二种问题的提出往往比较明确，主要是针对一般的和已有的问题提出的，而第三种问题却是全新的，它需要我们积极主动的思考，需要我们细致入微的工作，需要我们独具慧眼的发现。这类问题的发展，一方面可以挑战和拓展我们的能力，另一方面也有可能更好地满足人们的需要，推进技术的发展和创新。 2、 发现问题的途径和方法 a、 观察日常生活 日常生活是我们寻在的背景和基础，它往往蕴藏着丰富的问题资源，同时也离我们最近。对于日常生活中的问题，我们还可以通过有目的、有计划的观察来加以发现。这样的观察，往往需要根据一定的目的，先制定一个观察提纲或观察表，然后用自己的感官和辅助工具观察日常生活的某一个方面，最后在一定的总结与分析的基础上提出问题。 b、 收集和分析信息 我们通过对信息的收集、检索和分析，往往可以发现有些有价值的问题；通过问卷调查、询问访谈等方式进行信息的收集，也会有惊人的发现。我们把对已有文献信息进行收集、分析的方法称为文献法；把问卷的方式进行实际调查，获取信息、发现问题的方法称为
问卷调查法；把以询问的方式收集和获取信息、发现问题的方法称为询问法。其中，询问法包括直接询问法、间接询问法、集体询问法、家庭走访询问法、个别询问法。 c、 技术研究与技术试验 技术研究、技术试验是重要的技术活动，也是发现问题的途径和方法。通过技术研究、技术试验，我们有可能从对已有技术问题的研究中发现与之相联系的问题，从已有的研究结论中发现新的问题，也有可能在技术研究、技术试验中获得灵感、体悟，进而发现新的问题。 二、明确问题 1、 明确问题的内容和价值 a、 问题是否明确 采用各种方法可以发现很多问题，但这些问题有时可能是模糊不清的，需要我们进一步加以明确。明确问题需从问题表述本身是否明确、问题产生的原因是否明确、提出问题的目的是否明确等方面进行考虑。 b、 问题的价值 明确了问题的内容以后，还需要确定问题是否有价值。 （1）所提出的问题是否尊循了基本的科学原理。 （2）迄今为止，能否确认该问题尚未得到充分解决。 （3）在调查的范围内，该问题是否有普遍意义，在更广的范围内，该问题是否有意义？ （4）在多个问题同时发生时，该问题是否是主要问题？ （5）现有的技术条件能否解决这个问题？技术发展以后呢？ （6）解决该问题所需要的投入是多少？投入与产出的比是否理想？ 明确问题的内容和价值，除了需要一些主观的分析外，还可以借助于一些研究手段来进行。这样，既可以深化对问题的认识，进一步明确问题的内容和价值，又可以为分析问题解决的条件及实现的可行性、提出设计要求奠定的基础。 2、 明确解决问受到的限制及具体的设计任务 在明确问题的内容与价值后，还应该明确解决这一问题所受到的主观条件的限制，明确设计所应受到的限制和所应达到的标准，进而提出设计任务。 无论是一个问题的解决，还是一项设计的进行，它的限制主要是由两方面决定，一是设计对象的特点和问题解决的标准，二是设计者的技术能力和条件。 当我们对解决问题所受到的限制作了全面的梳理和分析后，就可以将该问题明确地视为一个设计对象，并依据已有的调查、研究和分析，提出具体的具有一定可行性的设计要求了。 3、 设计计划 为了保证设计的顺利实现，我们需要制定设计计划。设计计划可以更好地保证设计有目的、有计划地进行，它可以通过工作程序的排列来表示。 为了统筹安排设计进度，合理利用设计资源，并根据时间要求以及设计各个阶段的工作量和设计的难易程度，科学、合理地分配时间，在完成设计计划的基础上，还需要制定一份时间进度计划表。设计各阶段工作的展开有的可以同时进行，有的需要依次推进。 根据需要，时间进度计划表还可以用设计
计划书的形式来表达。 第五章 方案的构思方法 一、方案的构思方法 1、 设计分析 合理的设计分析是成功地进行技术设计的关键一步，分析得当可以指引以后的技术上可以少走或不走弯路。 产品本身是一个整体，包括功能、造型、材料等，但任何产品都不是孤立存在的，一方面，它是为人服务的，人的需求在很大程度上决定着产品的设计；另一方面，它是在一定的环境中使用的，必然受到环境的制约，并对环境产生影响。因此，设计任何产品都应综合考虑物、人、环境三个方面。详见书本P95台灯分析的例子。 2、 方案的构思方法 方案的构思是指人们在一定的调查研究和设计分析的基础上，通过思考将客观存在的各要素按照一定的规律架构起来，形成一个完成的抽象物，并采用图、模型、语言、文字等方式呈现思维过程。 方案的构思过程中，考虑到的许多问题是模糊的、零散的、不系统的，而且也是不具体的，怎样把这些模糊的、零散的、不系统的设计想法变成我们能看到的、比较完整的具体方案呢？这就需要一定的方法 （1）草图法 设计时，我们可以运用草图法进行构思。草图不仅能将一些想法明确地表达出来，而且可以随意修改。在运用草图法进行构思的过程中，学生可以捕捉灵感、自由
发挥、不受约束。 （2）模仿法 模仿现实生活中存在的一些事物进行方案的构思。如仿生技术 （3）联想法 要用联想的方法进行方案的构思，人们就必须具备丰富的实践经验、较广的见识、较好的知识基础及丰富的想象力。 利用联想法进行方案的构思，不一定能使技术设计一次性成功，但它有可能为构思找到一种方法或一条形成方案的路径。运用联想法进行构思后，我们不能盲目地实践，而应该首先对方案进行科学论证，而后再进行制作和实施。 （4）奇特性构思法 奇特性构思法所形成的方案一般具有原创性。这些构思在历史上很少发生，或从来没有发生过，甚至有些构思在当前的科学、技术、经济条件下无法实现。 3、 方案的比较和
权衡 在多个方案经构思形成后，我们往往要对这些方案进行评判和比较，同时要从设计的目的出发，针对一些相互制约的问题进行权衡和决策，最后选出较为满意的方案或集中各方案的优点进行改进。 对方案进行比较和权衡的过程是一个综合考虑的过程，各个指标并不是独立的，它们相互关联、相互制约。抓住设计的核心与关键是权衡设计方案的
必要条件。 考虑的方面：实用、美观、创新、稳定性、安全性、环保性、加工难易程度、经济成本。 第六章 设计图样的绘制 一、设计表现图 1、技术语言的种类与应用 技术语言是一种在技术活动中进行信息交流的特有的语言形式。技术活动的丰富性使得技术语言具有多样性。比如图样、图表、模型、符号等。 技术语言可以有不同的分类方法。按照专业类型来分， 有计算机程序语言、工程图学语言等；依照人的感觉类型的不同来分，有视觉语言、听觉语言和触觉语言等；依据人的视觉形式的不同来分，有图形符号语言、文字符号语言等。 技术语言的两大特征：言简意赅、通俗直观。 不同的技术语言往往适用于不同的应用范围，具有不同的功能。 口头语言：较多适用于面对面的、规范要求并不过于严格的场合，其特点是简洁、方便。 技术图样：是采用某种规范形式将设计用图样的形式表达出来的一种设计交流的语言。具有直观性、高效性、准确性和永久性。说明和陈述比较详细。 模型：具有感性、直观的特点，容易吸引观众或读者的注意，并使人更容易把握技术的特征，是最具有技术特征的一种表达方式 图表包括相关的表格、草图、效果图等。图表是表达设计思想的一种十分有效的手段。文本、图表之类的交流方式相对比较正式，适用于具体有一定技术要求的交流，其特点是较为规范，可以反复查阅、核对。 计算机演示、网页：是各组成部分和运作一目了然，比较生动、形象，其中网页的方式还具有交流时间灵活、开放性强等特点。
网络语言：帮助人们实现了远程的设计交流的需要。 除了上述技术语言外，在技术活动中，我们还需要借助另外的技术语言如技术符号、精度要求、必要的文字说明等。各种技术语言的灵活应用构成了对设计的完美表达。 2、草图的绘制 徒手绘图：掌握正确的握笔姿势，徒手自由画线练习，提高对笔的控制能力。 网格徒手画：作图的要领是与地面垂直的线垂直画，与地面平行的线按网格上的斜线画，同时以网格上的小格来确定物体的比例关系。作图时，先按照作图的要领，用铅笔画出物体的结构线，使物体的各部分结构关系能清楚地表达出来，然后用墨线描出物体的轮廓线，注意外轮廓的实线要略为粗一点。 基本图形的绘制请参看书本P113 草图也叫方案草图或设计速写，它能迅速捕捉和记录设计者转瞬即逝的创作灵感，表达设计创意，是把设计构思转化为现实图形的有效手段之一。可分为构思草图和设计草图。 构思草图是设计者在设计过程中产生的设计想法的记录，它以具体图形的形式记录和描绘设计者头脑中的诸多想法。设计的主体构思基本上是在绘制构思草图阶段完成的。 设计草图是经过设计者整理、选择，修改和完善的草图，它是一种正式的草图方案。设计草图是构思草图中挑选出来的，可以继续深入的，可行的实际方案，是通过对细节的完善得到的。 草图的绘制步骤，详细参看P115 3、 透视效果图的识读 学会识读效果图，可以通过画面所表现的形式获取需要的设计信息。与草图相比，效果图更能真实地表现产品的式样、材质和空间效果等。因此在识图时要注意从整体上把握产品的形态、功能和特征，要注意从中了解产品外观上的实际比例关系和色彩搭配及材质感，了解产品内部结构和色彩装饰效果。 4、 正等轴测图 正等轴测图是一种可以表现物体三维结构特征的图形。采用这种投影图可以表示最初的设计思想。 建立坐标轴的时候，各轴的夹角是120度。具体绘制过程参看P117-118。 二、常见的技术图样 1、正投影和三视图 正投影法就是假设投影光线与投影平面垂直，在投影平面上求取物体的投影的方法。为了确定物体的结构形状，需要采用多面正投影。 三视图：物体的正面投影，即物体由前向后投影所得的图形，通常反映物体的主要形状特征，称为主视图；物体的水平投影，即物体由上向下投影所得的图形，称为俯视图；物体的侧面投影，即物体由左向右投影所得的图形，称为左视图。 为了在同一张纸上画三视图，三个投影面必须展开，在同一个平面上。俯视图在主视图的正下方，左视图在主视图的正右方。主视图反映物体的长和高，俯视图反映物体的长和宽，左视图反映物体的高和宽。长对正，高平齐，宽相等。 三视图的绘制步骤见P122-123。 2、形体的尺寸标注 四个基本的要求：正确（符合国家标准）、完整（不重复、不遗漏）、清晰、合理 尺寸三要素： （1）尺寸界线 尺寸界线用细实线绘制，并由图形的轮廓线、轴线或对称中心处引出，也可利用轮廓线、轴线或对称中心作尺寸线。 （2）尺寸线 尺寸线用细实线绘制。尺寸线必须单独画出，不能与其他图线重合或在其延长线上。一般采用箭头作为尺寸线终端。 （3）尺寸数字 图样上所注尺寸表示形体的真实大小，形体的真实大小与图样的大小及绘图的准确度无关。图样上的尺寸，以毫米mm为单位时，不注写单位，否则必须注明。线性尺寸的尺寸数字一般注写在尺寸线上方或其中断处，水平方向尺寸字头向上，垂直方向尺寸数字写在尺寸线的左侧且字头向左。 标注举例： 尺寸界线超过箭头2mm，尺寸线与尺寸线，尺寸线与轮廓线相距5-7mm。如P124 直径：符号为ø，整圆或大于半圆的圆弧需要标注直径。标注直径的方式有多种，选用何种方式通常由圆的大小和位置来决定。如P125。 半径：符号为R，半圆或者不足半圆的圆弧需要标注半径。标注半径的方式也有多种，采用方式也应根据圆弧的尺寸与位置来确定。如P125 3、机械加工图 以三视图的形式来表达机械加工方法的一种技术图样，是完成产品机械加工的主要依据。它通常由三视图及其尺寸标注，必要的其他视图、标题栏和文字说明几部分组成。必要的其他视图如局部放大图、剖视图等可以用来将三视图不能完全表示的物体形状表现清楚。详见P126 4、剖视图 假想采用剖切平面的方法剖开物体，将处于观察者与剖切面之间的部分移去，将其余部分向投影面投影所得的图形称为剖视图。剖切平面一般具有以下两个特征：（1）包含内部结构如孔、槽的轴线，或物体的对称面（2）平行于相应的投影面。 画图时应注意： （1）物体被剖开后，用粗实线画出物体的剖面轮廓及剖切平面后的可见轮廓。（2）采用剖视图后，应省略不必要的虚线，只有对尚未表达清楚的物体结构才画出虚线。（3）由于剖切平面是假想的，因此在一个视图上取剖视，并不影响其他视图的投影（4）剖面需按规定画出与物体材料相应的剖面符号，金属材料的剖面符号为与水平线成45度的一组平行细实线，同一物体的各剖视图的剖面线应间隔相等、方向一致。 5、线路图 电子线路图一般是指用图形符号和线段组成的电子工程用的略图，包括电路原理图、接线图和逻辑图。 在识读线路图的过程中，首先要认识线路图中的元器件符号，知道它所代表的元器件；其次要弄清楚元器件符号相互之间的连接方式；最后确定信号如何流通。 第七章 模型或原型的制作 一、模型 原型：是在产品生产之前制作的与产品大小相同、使用功能一致的物体。可以是产品本身。 模型：是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。由于模型有制作成本低、便于修改等优点，设计者一般通过模型来呈现产品的设计方案。模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节。模型制作的过程不仅是设计思想体现的过程，也是发展构思的创造性过程。 模型具有以下两个功能： （1）使设计对象具体化。 模型可视、可触、可控制，可以形象地表达所设计的产品的比例、尺度、线型、 色彩、材质以及每一个构成面。它是一种实体设计语言，为设计的表达和交流提供了一条有效途径，使设计委托者、生产单位和设计人员之间能够直接沟通，全面认识设计方案。 （2）帮助分析设计的可能性 由于现代工业产品大部分是在大规模、自动化和巨额资金投入下生产出来的，因此，仅凭图纸提供设计意图，很难把握设计的可靠性。如果设计一旦失败，损失将十分巨大，所以，设计一件复杂的产品，必须通过模型制作，才能投入生产。 模型制作是技术设计中的一个环节，也是一种技术方法。通过模型可以研究技术活动的规律和特征。在设计过程的不同阶段，根据不同的要求往往需要制作不同的模型。 草模：用于产品造型设计的初期阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单地表示出来，供设计人员深入探讨时使用。 概念模型：用于设计构思初步完成之后，在草模的基础上，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。 结构模型：用于研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的机构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验等。 功能模型：主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。 展示模型：展示模型是在 结构模型和功能模型的基础上，采用真实材料，按照准确的尺寸，做成的与实际产品几乎一致的模型。作为产品的样品，展示模型为研究人机关系、结构、制造工艺、外观、市场宣传等提供实体形象，并可以直接向设计委托方征求意见，为审核方案提供实物依据。 二、工艺 工艺是利用工具和设备对原材料、半成品 进行技术处理，使之成为产品的方法。她体现了生产活动中的知识和经验，并随着人们认识的深入和经验的积累而不断地改进和发展。因目的和功能不同，工艺有很多种，常见的有加工工艺、装配工艺、检测工艺、铸造、表面处理工艺等。 不同的行业、不同的工种、不同的工序，往往有其特定的工艺要求和严格的工艺规范。 工艺对保证产品质量，提高生产效率具有非常重要的作用。它影响产品的功能、强度以及外观等方面。 金属材料的加工工艺 金属材料；黑色金属、有色金属和特殊金属材料。不同的金属材料用不同的性能。 金属的加工工艺包括划线、锯割、锉削、钻孔、连接和表面处理。 划线：就是在待加工的材料上用相应的工具划出加工部件的轮廓线或基准点或基准线。一般步骤为：（1）划出基准（2）划尺寸线（3）划轮廓线（4）冲眼。工具一般有：划针、钢直尺、角尺、划规和样冲。详见P144 锯割：手锯的安装和握法，起锯方法和操作要领。详见P145。 锉削：为了使工件符合设计所要求的形状、尺寸和粗糙度，往往需要进行锉削，铣削和磨削。其中锉削加工操作方便，使用广泛。有扁平锉、半圆锉、圆锉、三角锉。操作要领和方法详见P146 钻孔：用钻头在实体材料上打孔的方法，称为钻孔。常用的设备是台钻，钻头是麻花钻。钻孔的操作步骤：（1）划线定位（2）装夹工件（3）装夹钻头（4）钻孔。 二要二不：操作时要集中注意力；要戴防护眼睛；不准带手套操作；不能直接用手扶持小工件，薄工件。 连接：通过固定连接和半固定连接的方法可以实现金属件之间的连接。连接方法见P148 表面处理：表面刷光，喷涂油漆、镀层。详见P150 三、模型制作 模型制作的一般步骤： （1）选择合适的材料 （2）根据本地的条件，准备适当的工具和加工设备。 （3）按设计图样划线 （4）对材料进行割据、切削等加工 （5）装配 （6）对模型进行表面处理 （7）对产品的外观造型和色彩进行评价，对产品结构、功能进行检测和试验，检验是否符合设计要求 （8）对设计方案进行修改，做成展示模型。 在模型或原型制作完成之后，根据审美的需要，一般要对产品的外观加以一定的润色，以使产品更美观，更符合人们的心理需求。 第八章 技术产品的使用和保养 一、产品说明书及其编写 1、定义：是指导用户选择产品、使用产品的“路标”和“向导”。 2、作用：介绍产品特性，确保用户正确、安全地使用产品，帮助用户解决问题 3、结构：标题、正文、标记 4、形式：条款直述式、自问自答式 5、写作要求：（1）充分考虑用户的阅读需要（2）体现产品的设计特点（3）不必平均用力，而应有所侧重（4）语言准确、通俗、简洁，内容条理清楚 二、技术产品的使用、维护和保养 1、 用户应认真阅读说明书 2、 明确产品维护和保养的要点，熟悉产品维护的途径和方法 3、 明确产品常用的服务途径