第二章  设计的基础

第二节  设计的基本方法和基本知识

（广东版）《技术与设计１》课文内容

2012年7月第3版第17次印刷

一、技术设计的种类

技术设计有原创设计、改进设计和综合（组合）性设计3种，下面以开启酒瓶软木塞的开瓶器为例，了解这几种设计。

（一）原创性设计

如图2－5所示，为了打开塞住酒瓶的软木塞，人们设计了一种螺旋状的开瓶器。开瓶时，将开瓶器尖端对准软木塞压去，再按顺时针方向旋转，当螺旋状的钢针旋转进入软木塞中“吃”住软木塞后，左手握紧酒瓶，右手再转动开瓶器把手的同时，往外拔软木塞，即能将软木塞取出来。这种最初的设计属于原创性设计。原创性设计又称开发性设计。

（二）改进性设计

在总的方案原理变化不大的情况下，对已有的设计进行局部的变更改进，使其更加合理、完善，或满足某些特定的需要，这样的设计叫做改进性设计。

你可以想象或实验一下，用图2－5所示的开瓶器拔软木塞时，是否存在以下缺陷：

◆两只手向相反的方向拉瓶和软木塞，当软木塞突然离开酒瓶时，由于酒瓶突然快速后退，有可能将酒洒出瓶外，甚至因左手握不住酒瓶，造成酒瓶脱手。

◆有些酒瓶由于软木塞太紧，即使用较大的力也无法拔出。

改进：如图2－6所示，改进者使用了杠杆省力的原理及齿轮改变力的方向的原理，设计了一个功能较为完善的开酒瓶软木塞的工具。

如图2－6（a）、图2－6（b）所示：（a）中把手柄B、C上抬至大约水平位置时，由于杠杆和齿轮的带动，螺旋状钢针下降，尖端从开瓶器端口E向下露出若干厘米。

使用时：

①用手将手柄B和C压下，此时螺旋状钢针会向上抬起，针尖与端口齐平，如图2－6（b）所示。

②将端口E压在酒瓶口上，按顺时针方向转动手把A，时螺旋状钢针不断旋进软木塞中，此时随着钢针不断进入软木塞内，手柄B、0C会向上抬起，如图2－6（a）所示位置。

③左右两手握住手柄B、C，只要轻轻下压，由于杠杆原理，齿轮会产生巨大的力将钢针向上抬起，由于端口E顶住酒瓶口不动，软木塞就从酒瓶颈中拔了出来。

由上面的改进设计可以看到，设计者应用了力学上的两个原理，才使开瓶技术有了进步。而改进技术的设想，来源于开酒瓶软木塞中碰到了问题，人们希望开酒瓶软木塞的方法更加完善。

（三）综合（组合）性设计

应用现有的技术及原理重新进行组合，使其系统化、综合化，产生新的优点、特点，创造出新的功能的设计方法叫做综合（组合）性设计。

综合（组合）设计又分为外形组合、性能组合、原理组合、功能组合、模块组合、系统组合等各种组合方式。

◆外形组合设计

如图2-7所示，一种多功能小铁锤的空心手把中装进了一个“十”字形螺丝刀，“十”字形螺丝刀的空心手把中，又装进了一个“一”字形螺丝刀``````当各种螺丝刀分别旋进比它们大一点的空心手把中时，总体看来就是一把小铁锤。从功能上看，工具的各种功能没有什么改变，但由于其外形组合巧妙，减少了体积，给携带者带来了方便，这就是外形的组合设计。

◆性能组合设计

将若干产品或材料的性能组合起来，构成了新的性能，这就是性能组合设计。如铁芯铜线，内芯是铁，外面是一层铜，它既有良好的抗拉性能，又有良好的导电性能。又如图2-8所示的通信用的光纤电缆，其内芯就是抗拉强度很大的钢芯线。

◆原理组合设计

将两种或两种以上的技术原理组合起来，构成了较复杂的技术系统，这种组合叫原理组合。例如喷气（流体力学）原理与燃气轮机技术的组合设计，发明了喷气式飞机（图2-9）：蒸汽机原理与机械原理组合设计，发明了火车。

◆功能组合设计

将不同功能单元或产品组合起来，得到多功能的技术系统，甚至产生了新的功能，这种得组合方式叫做功能组合设计。例如：橡胶轮与其他功能件组合，分别可构成马车、自行车：内燃机与其他功能（如传动、制动、转向、照明等）组合，可设计出汽车，汽车的功能完全是组合设计后产生的新的功能，而将各功能件拆开后，就构不成汽车了。同类功能的组合也可以产生新的功能。例如，在长期实践中，人们发现，将两把刀的刀刃上下相对交错使用更容易割开兽皮，于是，人们将两把刀刃组合在一起进行设计，便发明了剪刀。

◆模块组合设计

将若干个模块组合起来，产生某种作用或特色，叫做模块组合设计。例如文艺晚会的表演，是由每一场文艺节目模块组合起来的：又如家庭中的家具、电器的摆放、装潢设计也是一种组合设计。当然，在组合时，对它的顺序、位置、大小或时间长短等应加以不同的限制。

◆系统的组合设计

随着当今世界快速进入信息时代，办公楼、住宅楼正在向智能化迈进，即将通信系统、计算机系统、办公系统、娱乐系统（包括视像、音响等）、智能管理和安全防范系统等组合起来，通过综合布线系统，将不同的设备连接起来，将不同的功能信息分配到不同地点，从而实现设备的资源共享，实现办公室和住宅楼宇的智能化、信息化。

几个子系统可以组合成一个复杂的大系统，例如，“神舟”五号载人航天飞船可由发射系统、监测系统、控制系统、航天员系统、飞船本身系统和回收系统等子系统组成。

观察与思考

观察你们学校、家庭及其周围的一些物品，找出一些应用组合（综合）方法进行设计的例子，并分析它们是采用哪一种组合方法。