【正文】 （ 1）開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡單，在明確設(shè)計(jì)要求，明確被控對(duì)象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。 ?給定溫度 溫度控制器 實(shí)際溫度 壓縮機(jī) 空氣 控制量 溫度檢測(cè)裝置 比較器 ＋ － 第 25 頁共 27 頁 四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施 設(shè)計(jì)好一個(gè)控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確 ：① 這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么 ， ② 所要控制的對(duì)象是什么 ， ③ 被控制對(duì)象有哪些重要的特性 ， ④ 被控量和控制量分別是什么 ， ⑤ 外界的主要干擾因素有哪些 ， ⑥ 選擇怎樣的設(shè)計(jì)方案既能達(dá)到目的 ， 又能經(jīng)濟(jì) 、 易于實(shí)現(xiàn) ， ⑦ 如何選擇設(shè)備和元件 ，等等。 ： 以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型” 模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。 閉環(huán)控制系統(tǒng) 控制精度高， 設(shè)計(jì)比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。 (2)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程 從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋 回路 ，輸出量對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。如在軍事演習(xí)中，紅方利用一定頻率的電磁波對(duì)藍(lán)方的信息指揮系統(tǒng)進(jìn)行干擾，使之不能正常工作。 ②數(shù)量： 在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個(gè)，也可能有若干個(gè)。 簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下： 檢測(cè)裝置 測(cè)量出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端； ?是 比較器 ，它將給定量與所檢測(cè)的被控量進(jìn)行比較，求出偏差值； 控制器 將這一偏差值進(jìn)行運(yùn)算處理，并向執(zhí)行器下達(dá)控制指令； 執(zhí)行器 根據(jù)指令對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，從而使被控量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。 開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖 如下 ： 腳踩的力 （輸入） 腳蹬、曲柄、鏈輪、中軸、蓮條、飛輪 自行車行駛的速度 （輸出） 電風(fēng)扇風(fēng)速的檔位 （輸入） 電機(jī)、風(fēng)葉 風(fēng)速 （輸出） 第 23 頁共 27 頁 輸入量 即控制系統(tǒng)的給定量，如游泳池進(jìn)水的設(shè)定時(shí)間； 輸出量 （被控量）即控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，如游泳池的水位 ； 被控對(duì)象 即控制系統(tǒng)中所要求的裝置或生產(chǎn)過程，如游泳池；執(zhí)行器 即直接對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的裝置或元件，如進(jìn)水閥門； 控制器 即對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路； 控制量 即執(zhí)行器的輸出信號(hào)，如流過閥門的 水量。 控制系統(tǒng)一般分為 開環(huán)控制系統(tǒng) 和 閉環(huán)控制系統(tǒng) 。 提高 產(chǎn)品 質(zhì)量和生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。有時(shí)，控制手段又可以綜合的。 人工控制是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進(jìn)行的。 理解任何控制現(xiàn)象，都要明確 ① 控制的 對(duì)象 是什么 ， ② 控制要達(dá)到 什么 目的 和 ③ 采取 什么控制 手段 。 2） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟： ① 將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng) ，② 確定各子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及其相互關(guān)系 ，③ 對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià) ，④ 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)等 簡單系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 的實(shí)現(xiàn) ： 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方法和 過 程 ： ①提出設(shè)計(jì)問題；②收集與分析相關(guān)資料；③確定設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求；④系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；⑤系統(tǒng)的評(píng)價(jià)及優(yōu)化。不同行業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著不同的技術(shù)要求。 數(shù)學(xué)模型 —— 最優(yōu)解；科學(xué)估算、試驗(yàn) —— 滿意解 。 最小的成本 —— 最大的利潤；最短的工期 —— 更多的工程量；最少的能耗 —— 更多的產(chǎn)品；單位面積土地 —— 更高的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。 系統(tǒng)分析的一般步驟： 系統(tǒng)分析 的 出發(fā)點(diǎn) 是為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能， 目的 是 尋求解決問題的最佳決策。 運(yùn)用系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)，有助于我們不僅看到系統(tǒng)的變化和發(fā)展，從而預(yù)測(cè)系統(tǒng)的將來，掌握系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律。 碳含量 與合金鋼材料的整體性能的相關(guān)性 梁的跨度與梁的厚度之間的關(guān)系 （ 3）目的性：任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實(shí)現(xiàn)一定的功能，這正是區(qū)別不同系統(tǒng)的標(biāo)志。 系統(tǒng)是一個(gè)整體，它不是各個(gè)要素（部分）的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素（部分）在孤立狀態(tài)下所沒有的。 構(gòu)成系統(tǒng)，必須具備三個(gè)條件： 第一，至少要有 兩個(gè)或者兩個(gè)以上的要素 （部分）才能組成系統(tǒng)； 第二，要素（部分）之間 相互聯(lián)系、相互作用 ，按照一定方式形成 一個(gè)整體 ； 第三，這個(gè)整體具有的 功能 是各個(gè)要素（部分）的功能中所沒有的。比如，只有在具備鍛壓設(shè)備時(shí)，才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工； ⑵ 內(nèi)部條件：對(duì)流程內(nèi)在機(jī)理的 進(jìn)一步研究 。 流程優(yōu)化的 目的： 提高工作效率、降低成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、保證安全 生產(chǎn)等 。 流程設(shè)計(jì)要依據(jù)事物的內(nèi)在屬性和客觀的變化規(guī)律，科學(xué)地設(shè)計(jì)時(shí)序和環(huán)節(jié)，以達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。 ⑸ 提高管理水平。 ⑶提高工作質(zhì)量等目標(biāo) 對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的流程設(shè)計(jì)，主要考慮⑴ 提高效率 。 不同的流程，產(chǎn)生的效益往往不同， “ 理解流程就是質(zhì)量 ” 、 “ 流程就是效益 ” 等。 流程中工 序的作業(yè)方式 —— 串行和并行。 用箭頭、用數(shù)字序號(hào)、用時(shí)間等表達(dá)時(shí)序。 流程： 是一項(xiàng)活動(dòng)或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項(xiàng)或行為進(jìn)行的程序。 如：先切種 → 再布種 → 后掩種 環(huán)節(jié)： 完成某個(gè)具體目標(biāo)、組成某項(xiàng)生產(chǎn)或某個(gè)活動(dòng)過程的若干階段或小的過程稱為環(huán)節(jié)。 （ 1）技術(shù)的角度主要有： ① 結(jié)構(gòu)功能、 ② 穩(wěn)固耐用、 ③ 造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、 ④ 材料使用的合理性，⑤ 工藝制造的精湛程度等。 P21－ 22 案例分析 三、簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第 17 頁共 27 頁 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素 P25 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以 一種或幾種功能的實(shí)現(xiàn) 為基本目標(biāo)，應(yīng) 滿足設(shè)計(jì)規(guī)范 ， 滿足使用者的基本需要 。 P17 ①結(jié)構(gòu)的形狀：三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一 ,它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用材料最少。 對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)而言，如果重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會(huì)出現(xiàn)傾倒。 支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。如貝殼、頭盔、汽車飛機(jī)的外殼等等 生活中很多物體的結(jié) 構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成，稱為組合結(jié)構(gòu) 二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析 （一）結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 —— 結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。 （三）結(jié)構(gòu)的類型 實(shí)體結(jié)構(gòu) —— 受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中。 內(nèi)力：當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí)，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會(huì)發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力 ， 應(yīng)力：是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。 廠家和商家是產(chǎn)品的兩個(gè)常用的服務(wù)途徑。 產(chǎn)品的維護(hù)和保養(yǎng)方法也應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品說明書或用戶手冊(cè)中得以體現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)：標(biāo)題、正 文、標(biāo)記 形式：條款直述式、自問自答式 寫作要求：（ 1）充分考慮用戶的閱讀需要（ 2）體現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（ 3）不必平均用力，而應(yīng)有所側(cè)重（ 4）語言準(zhǔn)確、通俗、簡潔，內(nèi)容條理清楚 二、技術(shù)產(chǎn)品的使用、維護(hù)和保養(yǎng) 技術(shù)產(chǎn)品的使用： 用戶應(yīng)認(rèn)真閱讀說明書 ，了解產(chǎn)品的性能，懂得產(chǎn)品的使用或操作方法，掌握產(chǎn)品的保管和養(yǎng)護(hù)知識(shí)。 在模型或原型制作完成之后，根據(jù)審美的需要，一般要對(duì)產(chǎn)品的外觀加以一定的潤色，以使產(chǎn)品更美觀，更符合人們的心理需求。 連接： 通過固定連接和半固定連接的方法可以實(shí)現(xiàn)金屬件之間的連接。操作要領(lǐng)和方法詳見 P146 鉆孔： 用鉆頭在實(shí)體材料上打孔的方法，稱為鉆孔。詳見 P145。 劃線： 就是在待加工的材料上用相應(yīng)的工具劃 出加工部件的輪廓線或基準(zhǔn)點(diǎn)或基準(zhǔn)線。它影響產(chǎn)品的功能、強(qiáng)度以及外觀等方面。她體現(xiàn)了生產(chǎn)活動(dòng)中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn) ，并隨著人們認(rèn)識(shí)的深入和經(jīng)驗(yàn)的積累而不斷地改進(jìn)和發(fā)展。 功能模型： 主要用于研究產(chǎn)品的各種性能以及人機(jī)關(guān)系，同時(shí)也用于分析檢查設(shè)計(jì)對(duì)象各部分組件尺寸與機(jī)體的相互配合關(guān)系，并在一定條件下用于試驗(yàn)。在設(shè)計(jì)過程的不同階段，根據(jù)不同的要求往往需要制作不同的模型。 （ 2）幫助分析設(shè)計(jì)的可能性 由于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品大部分是在大規(guī)模、自動(dòng)化和巨額資金投入下生產(chǎn)出來的，因此，僅憑圖紙?zhí)峁┰O(shè)計(jì)意圖，很難把握設(shè)計(jì)的可靠性。模型制作的過程不僅是設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)的過程，也是發(fā)展構(gòu)思的創(chuàng)造性過程。 也 可以是產(chǎn)品本身。 同一物體的各剖視圖的剖面線應(yīng)間隔相等、方向一致。剖切平面 具有兩個(gè)特征：（ 1）包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)如孔、槽的軸線，或物體的對(duì)稱面（ 2）平行于相應(yīng)的投影面。如 P125 機(jī)械加工圖 ： 三視圖的形式來表達(dá)機(jī)械加工方法的一種技術(shù)圖樣，是完成產(chǎn)品機(jī)械加工的主要依據(jù)。標(biāo)注直徑的方式有多種，選用何種方式通常由圓的大小和位置來決定。線性尺寸的尺寸數(shù)字一般注寫在尺寸線上方或其中斷處，水平方向尺寸字頭向上，垂直方向尺寸數(shù)字寫在尺寸線的左側(cè)且字頭向左。尺寸線必須單獨(dú)畫出，不能與其他圖線重合或在其延長線上。 三視圖的投影規(guī)律： 長對(duì)正，高平齊，寬相等。 物體的正面投影，即物體由前向后投影所得的圖形，通常反映物體的主要形狀特征，稱為 主視圖 ；物體的水平投影，即物體由上向下投影所得的圖形，稱為 俯視圖 ；物體的側(cè)面投影，即物體由左向右投影所得的圖形，稱為 左視圖 。 二、常見的技術(shù)圖樣 第 12 頁共 27 頁 正投影和三視圖 物體在光線的照射下，會(huì)在地面或墻面上投下影子，這是一種自然現(xiàn)象。 正等軸測(cè)圖 正等軸測(cè)圖是一種可以表現(xiàn)物體三維結(jié)構(gòu)特征的圖形。設(shè)計(jì)草圖是構(gòu)思草圖中挑選出來的，可以繼續(xù)深入的，可行的實(shí)際方案，是通過對(duì)細(xì)節(jié)的完善得到的?？煞譃闃?gòu)思草圖和設(shè)計(jì)草圖。 草圖的繪制 徒手繪圖：掌握正確的握筆姿勢(shì)，徒手自由畫線練習(xí)，提高對(duì)筆的控制能力。 計(jì)算機(jī)演示、網(wǎng)頁：是各組成部分 的具體情況 一目了然，比較生動(dòng)、形象，其中網(wǎng)頁的方式還具有交流時(shí)間靈活、開放性強(qiáng)等特點(diǎn)。說明和陳述比較詳細(xì)。 不同的技術(shù)語言往往適用于不同的應(yīng)用范圍，具有不同的功 用 。比如圖樣、圖表、模型、符號(hào)等。抓住設(shè)計(jì)的核心與關(guān)鍵是權(quán)衡設(shè)計(jì)方案的必要條件。 （ 4）奇特性構(gòu)思法 奇特性構(gòu)思法所形成的方案一般具有原創(chuàng)性。在運(yùn)用草圖法進(jìn)行構(gòu)思的過程中，學(xué)生可以捕捉靈感、自由發(fā)揮、不受約束。詳見書本 P95臺(tái)燈分析的例子。 第 10 頁共 27 頁 第五章 方案的構(gòu)思方法 一、方案的構(gòu)思方法 設(shè)計(jì)分析 ： 就是對(duì)產(chǎn)品的方案設(shè) 計(jì)中應(yīng)考慮的因素及其關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)計(jì)劃可以更好地保證設(shè)計(jì)有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行，它可以通過工作程序的排列來表示。 明確解決問受到的限制及具體的設(shè)計(jì)任務(wù) 在明確問題的內(nèi)容與價(jià)值后，還應(yīng)該明確解決這一問題所受到的主觀條件的限制，明確設(shè)計(jì)所應(yīng)受到的限制和所應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提出設(shè)計(jì)任務(wù)。 （ 1）所提出的問題是否尊循了基本的科學(xué)原理。 C、 技術(shù)研究與技術(shù)試驗(yàn) 技術(shù)研究、技術(shù)試驗(yàn)是重要的技術(shù)活動(dòng)，也是發(fā)現(xiàn)問題的途徑和方法。這樣 的觀察，往往需要根據(jù)一定的目的，先制定一個(gè)觀察提綱或觀察表，然后用自己的感官和輔助工具觀察日常生活的某一個(gè)方面，最后在一定的總結(jié)與分析的基礎(chǔ)上提出問題。 第一、第二種問題的提出往往比較明確，主要是針對(duì)一般的和已有的問題提出的，而第三種問題卻是全新的，它需要我們積極主動(dòng)的思考，需要我們細(xì)致入微的工作，需要我們獨(dú)具慧眼的發(fā)現(xiàn)。 從技術(shù)角度看，人類進(jìn)步與發(fā)展的過程就是不斷地發(fā)現(xiàn)問題，不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而解決問題的過程。 在設(shè)計(jì)的交流過程中，應(yīng)當(dāng)注意提煉關(guān)鍵的技術(shù)信息。因此，設(shè)計(jì)的交流貫穿于設(shè)計(jì)的全過程，是設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。 由于對(duì)最終產(chǎn)品的評(píng)價(jià)是對(duì)設(shè)計(jì)成果的總評(píng)價(jià)，因此，應(yīng)從多方面把握評(píng)價(jià)內(nèi)容。因此，對(duì)設(shè)計(jì)過程的評(píng)價(jià)應(yīng)寓于設(shè)計(jì)的全過程。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)當(dāng)客觀、明確，體現(xiàn)科學(xué)性和可操作性。也就是說，評(píng)價(jià)者首先應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)方案的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷、說明、闡述。 評(píng)價(jià)涉及到評(píng)價(jià)對(duì)象和評(píng)價(jià)者。但是在實(shí)際運(yùn)用中，各種原則并不是各自獨(dú)立的，它們之間有著 相互聯(lián)系、相互制約、相互影響 的關(guān)系。 技術(shù)設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展原則是指產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 既滿足當(dāng)代發(fā)展的需求，又要考慮未來發(fā)展的需要，不以犧牲后人的利益和長遠(yuǎn)的利益為代價(jià)來滿足當(dāng)代人的需求。強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造必須達(dá)到的要求，否則將出現(xiàn)各種質(zhì)量和安全方面的事故。此外，設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的活動(dòng)，在利用有關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利的法律法規(guī)保護(hù)自己的成果的同時(shí)，還要尊重他人的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)成果的道德觀念。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的美觀原則是多元的，受到消費(fèi)者、功能、技術(shù)、文化傳統(tǒng)等多方面的影響。 功能成本比 =功能 /成本。所謂最低的費(fèi)用，是指產(chǎn)品在得到最優(yōu)良的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最佳的功能的同時(shí)，所涉及到的各方面的成本和總量最小。 實(shí)用原則 設(shè)計(jì)中的實(shí)用性是指設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為了實(shí)現(xiàn)其目的而具有的基本功能。 創(chuàng)新是設(shè)計(jì)的核心。 第 6 頁共 27 頁 二、 設(shè)計(jì)的一般原則 在長期的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，人們逐漸總結(jié)出創(chuàng)新、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀、道德、技術(shù)規(guī)范、可持續(xù)發(fā)展等設(shè)計(jì)的一般原則。為此，我們通常要設(shè)計(jì)一份產(chǎn)品設(shè)計(jì)說明書。 優(yōu)化： 為了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，我們既要分析測(cè)試和評(píng)估的具體記錄，也要重視對(duì)公眾意見的調(diào)查，以明確改進(jìn)的方向。 測(cè)試： 在模型或原型制作完成后，一般需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。一般地，模型制作包括兩個(gè)階段，既繪制圖樣和制作模型或原型。 方案呈現(xiàn)： 構(gòu)思過程中產(chǎn)生的設(shè)計(jì)想法常常是模糊的，為了使其具體化，我們通常會(huì)用草圖把它們轉(zhuǎn)化為視覺形象。 收集信息： 可以通過用戶調(diào)查，專家咨詢，查閱圖書資料，收聽收看廣