1、要综合考虑：技术评价目标（可行性、工作性能指 标、可靠性等）、经济评价目标（成本、利润、实施方 案的措施费用和投资回收期等）和社会评价目标（国家 发展的政策和规划、改善环境、新能源的利用等）。
2、建立目标树：分清主次、各目标相互独立不能矛盾 、尽量定量表示、高级子目标——低级子目标
3、确定目标加权系数（重要性系数）
方案评价
加权计分法等
56
设计方法学——评价与决策
例：用加权记分法对某款手表的三种设计方 案进行评价
1、建立评价目标树 Z [z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 ]
=[计时准确 防水 防磁 防震 夜光 外观美 成本低]
手表
外观
性能
成本
计时
防水
防磁
防震
夜光
57
设计方法学——评价与决策
42
43
设计方法学——功能分析法
功能分析法的步骤及方法
44
设计方法学——功能分析法
例：用功能分析法求挖掘机设计的功能原理 解
总功能分析： 取物料、运送 物料
功能分解：
取运物料
取物料 运物料
传动
取物料 传动
移位
45
设计方法学——功能分析法
例：用功能分析法求挖掘机设计的功能原理 解
功能元求解——形态学矩阵
方案设计
技术设计
……
施工设计
17
现代设计方法的主要特点
2、创造性
创造性是区别现代设计和传统设计 的重要标志？
科学理论、方法和手段的运用
3、系统性
4、优化性
5、综合性
6、社会性
18
现代设计方法的主要特点
7、宜人性 8、动态性 9、智能化 10、CA化 11、设计与制造一体化
（CAD/CAPP/CAM集成）
计时准 确
9 8 7
防水
8 7 7
防磁
8 8 8
防震
9 8 7
夜光 外观美 成本低
0
9
9
7
7
7
0
9
10
59
设计方法学——评价与决策
例：用加权记分法对某款手表的三种设计方 案进行评价
4、根据各目标评分结果写出评价目标的评分 矩阵
1 9 8 8 9 0 9 9
W
2
8
7
8
8
7
7
7
3 7 7 8 7 0 9 10
例：用加权记分法对某款手表的三种设计方 案进行评价
2、确定评价目标加权系数
G [g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 ] [0.3 0.1 0.05 0.1 0.05 0.2 0.2]
手表 1|1
外观 0.2|0.2
性能 0.6|0.6
成本 0.2|0.2
计时 0.5|0.3
防水 0.17|0.1
15
做挂钩用
7
57
10
100
7
100
同实验组
15
100
12
100
7
86
33
设计方法学——创造性设计
影响解决问题的心理因素
原型启发—从其他事物或现象中获得的信 息对解决当前问题的启发
例：仿生学
34
设计方法学——创造性设计
培养创造力的条件 丰富的知识经验 高度的创造精神 健康的心理品质 科学而娴熟的方法 严谨而科学的管理
参考书
2
3
4
5
6
直觉设计阶段——凭直观感觉进行设计，
设计方案存在于头脑之中 •犁
7
经验设计阶段——设计图纸
• 编钟
• 箭镞
经验设计、半理论半经验设计
现代设计阶段——计算机技术的应用、新的 设计方法和理论（近30、40年）
8
现代设计方法的概念
传统的设计方法：以经验总结为基础，运用力学和数 学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计 依据，通过经验公式、近似系数等方法进行设计
不限于目前的解决问题的办法，多方面思考 （打破“机械传动”——液动、气动、电动）
触发原理
多观察各种事物，获取信息，以此触发创 造出新产品（原型启发）
37
38
39
40
41
设计方法学——功能分析法
产品是以一定的技术手段来实现社会特定需 要的人造系统，即技术系统
功能分析法——将技术系统分解为子系统功 能和基本单元功能，探索技术系统的功能原 理解，并经过方案评价与决策，确定产品的 工作原理和总体设计方案。功能分析法又称 为系统化设计
现代设计方法是以满足市场产品的质量、性能、成本 和价格等综合效益为最优目的，以计算机辅助设计技 术为主体，研究、改进、创造产品活动过程中所用到 的科学方法、理论和技术手段
9
10
11
12
现代设计和传统设计的不同点
手工的、静态的、经验的设计，产品性能分 析较困难
数字化的、动态的、科学的设计，便于分析 产品性能
60
设计方法学——评价与决策
例：用加权记分法对某款手表的三种设计方 案进行评价
5、求加权分值矩阵，计算各方案分值
0.3
0.1
9 8 8 9 0 9 9 0.05 8.4
R WGT 8 7 8 8 7
7
7
0.1
7.45
7
7
8
7
0
9
10
0.05
7.7
0.2
0.2
计算机辅助设计 • 概述 CAD系统的构成 常用CAD软件
有限元分析
• 弹性力学基础 平面问题的有限元法 • 轴对称问题的有限元法
优化设计
• 一维优化设计 无约束优化问题 • 有约束优化问题
可靠性设计
• 基本理论 机械零件可靠性设计 • 机械系统可靠性设计
16
现代设计方法的主要特点
1、程序性
产品规划
例：用功能分析法求汽车举升机的功能原理 解
总功能分析
待举升汽车 能量 信号
伴生输出
汽车举升机
举升后的汽车 举升速度和高度
信号
伴生输入
49
设计方法学——功能分析法
例：用功能分析法求汽车举升机的功能原理 解
功能分解
总功能举升汽车
驱动功能 能量转换A 能量传递与分配B
执行功能1
举升与回位C 到位锁定D
61
设计方法学——评价与决策
例：用加权记分法对某款手表的三种设计方 案进行评价
6、评选最佳方案
RT R1 R2 R3 8.4 7.45 7.7 (R1 R3 R2 )
62
14
现代设计方法的主要范畴
7. 寿命论法：如可靠性设计、价值工程和稳健性设计等； 8. 离散论法：如有限元和边界元方法； 9. 模糊论法：如模糊评价和决策等； 10.突变论法：如创造性设计等，它是现代设计方法的基础； 11.艺术论法：如艺术造型等。
15
现代设计方法主要内容
设计方法学
• 概述 创造性设计方法 系统分析设计方法
13
现代设计方法的主要范畴
1. 信息论法：如信息分析法、技术预测法等， 它是现代设计方法的前提；
2. 系统论法：如系统分析法、人机工程以及 面向产品生命周期的设计；
3. 控制论法：如动态分析法等；
4. 优化论法：它是现代设计方法的目标。
5. 对应论法：如相似设计、反求工程设计等；
6. 智能论法：如CAE、并行工程、人工智能等， 是现代设计方法核心；
E启动
每根柱 每根柱 可同时或 同时启动 单独启动 单独启动
F制动
G变速 H支承
带式制动
液压式 双柱 固定支承
闸式制动
齿轮式 四柱 固定支承
片式制动 电气式
圆锥形 制动
六柱
双柱
固定支承 移动支承
四柱 移动支承
剪式
51
设计方法学——功能分析法
例：用功能分析法求汽车举升机的功能原理 解
功能原理解
组合方案数：6∙4 ∙6 ∙3 ∙3 ∙4 ∙3 ∙6=93312 种 方案I：（电动机械式）双柱汽车举升机
35
设计方法学——创造性设计
影响工程技术人员创造力的不利条件 克服思想僵化和片面性；
摆脱传统思想的束缚，不盲目相信权威； 消除不健康心理，如胆怯和自卑； 克服妄自尊大的排他意识，注意
发挥群体的创造意识。
36
设计方法学——创造性设计
创造性的基本原理
发展原理
打破旧框框，建立新事物（打破“比空气 重的物体飞不起来”——飞机） 发散原理
31
设计方法学——创造性设计
影响解决问题的心理因素
功能固着--只看到某事物的通常功能
32
邓克的功能固着实验
组别 实验组
控制组
工具 钻子 箱子 钳子 移锤 回形针
同实验组
练习
钻洞 盛物 打开铁丝结 称重 夹纸
解决问题 参加人数 成绩（%）
支撑绳索
14
71
做垫脚台
7
43
支撑木板
9
44
做钉锤用
12
25
设计方法学——创造性设计
创造——也就是创新，人们在科学、艺术和各
种实践活动领域中，产生具有经济价值、社会价 值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新产 品的各种活动
26
设计方法学——创造性设计
创造力——保证创造性得以实现的能力
观察力
记忆力
自控 能力
思考 能力
表达 能力
想象力
27
设计方法学——创造性设计
功能元
可能的解法
动力源
1 电动机
2
3