前言

技术的世界日新月异，机械设计也不能例外。设计方法和工具不断变化，甚至设计者思考什么、想像什么，也随着社会和产业的发展而变化。过去，很多情况下都有范本，以此为基础来设计出自己想做的东西。但是，随着技术的发展，设计者接到的要求从这种“前例沿袭型”变成了“功能实现型”，甚至是“价值发掘型”。设计者发掘出社会真正要什么、发现社会尚未发现的价值，分析出实现这些价值的功能，并用机构和构造展示出具体的产品，这才是设计者的创造性活动。如此说来，有一些时代变而不变的东西，也就是“自己思考的能力”。本书介绍本研究会践行的“思考展开法”，将这种创造性的思考过程以看得见摸得着的方式对应于设计活动中，并解说实践时的使用方法。

现在，随着信息化及的推进，设计知识也越来越能共享——谁都能马上获得同样的知识。不仅可以在互联网上获得最新的信息，过去设计、生产的图纸也被保存在大容量的数据服务器上，随时可以阅览。另外，以前只有各个设计者才知道的技术文件也可以通过搜索引擎简单找到。过去认为是设计者所固有的知识，所特有的思考成果，现在任谁随时随地都能得到。因此，即使是没有足够的知识和经验的初级设计师，也可以提出看似在足够的知识和经验下才能给出的结果，组织也建立在这个基础上。但是，如果没有掌握“自己思考的能力”的话，只能在过去的延长线上出设计，产生不了新的价值。不仅如此，有些情况不在以往的知识和经验中，有时也会发生预想外的情况，由此设计结果制成的东西甚至有可能引起巨大失败或重大事故。

在这样的情况下，设计者追求的是什么？本书用全书倡导的思考方式方法试作回答。不仅要用现有的设计知识来解决已知的课题，还要发掘社会的未知要求，定义所要求的功能。进一步，具体考虑实现这些功能的机器（机电的，电子的，软件的）。实现这个思考方式的方法，就是执笔者们所展示的“思考展开法”，系统地表示就是“思考展开图”。本研究会迄今积累的机械知识，在本书中作了系统梳理。同时，电子和软件技术有了飞跃性进步，本书也展示了它们的基础所在，及其本质的思考方式。

本书有以下特点。

• 在广义的设计上，实际从事设计工作的人，平时想什么和怎么想，这是本书的根据所在。
• 贯穿全书的理论，是全体作者参与构建的“思考展开法”。
• 要融合机械、电子、软件技术要素，本书对应于这种设计方法。
• 通过实际的设计得到的默会知识，明确地写成了文字（形式知识）。

《实际设计——机械设计的想法和方法》（前著）出版于1988年，至今 26 年过去了。很多人参考本书学习的机械设计。本次新版，前著中那些超越时代的不变的本质思想得到了沿袭，同时针对前文所述的机械设计的巨大变化，作出如下新的调整。

• 设计者的工具变了。过去手绘二维图，现在有了 CAD/CAM/CAE 等设计系统。怎样用好它们，更新了相应内容。
• 技术应用的对像变了。过去以钢铁、汽车等铁质的沉重机器为中心，现在更多针对信息机器等轻便小巧的产品。所以，加入电子和软件的基础知识也很有必要。
• 业务关注范畴变了。过去的业务模式仅仅关注把产品卖出去，现在，使用和保养服务也作为解决方案的一个环节，理解这个业务模式的转变很重要。设计者要能敏感地觉察社会需求的趋势，能自主思考、调研，能尝试作出样品。期间的心路历程，具体的思考方法，本书追加了相应内容。前面提到的“思考展开法”也适应于这种业务变化。

本书由“实际设计研究会”的成员编写。他们学习过本书前著，现在活跃于产业界，从事比传统机械设计更广义上的设计工作。他们的主要成员，和前著一样，是东京大学工学部机械系研究所的毕业生们。也得特别声明，与前著不同，本书作者除了机械系的同门毕业生，还加入了其他伙伴。26 年间，以“实际设计研究会”为中心，他们在各种活动中相遇，志同道合的成员自然汇合，现在成了主力成员的一部分。随着在电子和软件一线工作的伙伴增加，设计的基本思考方法不仅限于机械，同时广泛应用于其他工学领域、比如在系统和软件技术上也可类比推广。

本书的目标如下。

• 首先，更正立场。过去认为“所谓设计，就是根据规格、标准的规定，沿袭既有实绩，作出改善。”现在要本着这样的认识“所谓设计，就是在自己头脑中考虑必要的功能，选择并决定实现它的方法（机构、结构）。”
• 其次，明确次第。究竟需要什么样的功能，实现功能要什么样的实物。这样就是“从功能到机构、结构”的思考展开。以此为基础，明确思考的顺序。
• 还有，关注价值。在考虑其所需的功能时，首先应考虑社会需的价值是什么。以此为目的展开思考，捕捉其实现方法所要求的功能。这样在价值和功能之间作映射，使得想要实现的东西更接近社会所追求的东西。
• 此外，转换视角。不仅要“追寻看得见的现象，思考宏观机制”，还得“推测眼睛看不见的，微小的现象，或原子水平上的现象”，换言之就是“考虑微观机制。”

这些想法和做法，在社会和技术的巨大变化中，目的不只是为了生存，单纯为机械设计和机械技术的生存，目的更多是为了生活，为支持将来的人类能更加丰富地生活。把最基本的技术，把规范的机械设计思考方法，传达给从事该项工作的全世界的技术人员，这是我们的目标。

具体内容和各章的结构如下。

第 1 章 ～ 第 4 章介绍了从设计思考的方法到具体的做法的路径。第 5 章 ～ 第 9 章梳理了对设计来说不可或缺的知识。第 10 章解说了使用 CAD、CAM、CAE 的思维方式。此外，第 11 章描述了设计的具体例子。第 12 章谈论了技术和设计者的未来。

编写这本书，设想中有以下几类读者。

• 初次做设计实习的大学生和高等专门学校的学生（例：大学工学部的二、三年级，高专的四、五年级）
• 初次设计实际实验装置的大学生和研究生院的学生（例：研究室系四年级学生，硕士一、二年级学生
• 初次遇到设计实习的职业训练学校的学生
• 有志于进入公司成为真正的设计者的人
• 进入公司后，为培养成设计人员，有假想的设计训练，准备接受此计划的人
• 虽然没有机会接受完整的设计教育，但在实际进行设计的人
• 长期从事设计工作，但想重新审视设计本身，打算让自己的设计的理念更上一层楼的人
• 构建新 CAD、CAM 等系统工具的人
• 虽不直接做设计，但参与商品企划和事业企划等，在这些创造性的活动中，思考并决定公司的未来，有权决定实现某一目标的人

这本书可不想纸上谈兵。只是了解和理解，这远远不够，要实际动脑想、动手做、动腿推。做出实际的东西，才是设计能力的证明。本书的用意在此。

长期参与设计的技术人员，持有一些“隐含知识”。这样的知识在一般的书中完全不见，本书则举例收入了一部分。这些知识的根据是设计者的长期经验，没有这种经验的话，实际的设计没法推进下去。当然，这种“经验之谈”强烈依赖场景，题目不同、工种不同就不一定适用了。本书除了对旧版中的机械经验作了强化，还收入了电子、软件从业者的经验。

另外，后续设计者，看到完成后的设计图纸，就能正确理解设计内容吗？不只是图纸上的形状，为什么那样选择，为什么这么决定，也得写好。这些所谓“图纸背面”的信息，非常重要。哪些是图纸背后的必要事项，采用什么方法记录它们，读了这本书，就得去想了。展开一张大菜单，从里面选择就行，这样虽然也是一种设计方法，但不可能完成整个实际的设计。这里的关键，是要本着《大学》“（心诚求之，）虽不中，不远矣”的精神，直面实物作出决定。直面实物，真诚决策，亲近设计，脑中清明，洞察需求，日积月累地钻研，我们要的就是这样的设计者。

不同读者目的不同，也可采用不同的读法。

本书执笔者有 23 位，其中 4 人也参与了旧版《实际的设计》的相关工作。其余的人把旧版书放在手边学做实际的设计，而后在社会参与广义上的设计工作，深受新时代的技术影响。因此把他们吸纳进来，为新版作出贡献。

执笔者：

畑村洋太郎 原秀夫 関田真澄 米山猛 山本佳男 稲城正高 松岡茂樹 松本潔 一木克則 土屋健介 高橋宏知 畑中元秀 藤岡聡太 辻直志 長藤圭介 秋葉晃介 田中文 若林秀 池島翔太 伊藤泰則 藤田和彦 安河内正也 畑村太郎

本书的内容已经完成，如得从事实际做新设计的读者多多实践，将是全体执笔者的大喜之事。

2014年12月

全体执笔者

目录

前言

第 1 章「设计的意义」～所谓设计究竟是什么～ 1.1 设计的定义 ～ 所谓设计是做什么的？ 1.2 设计的意义 ～考虑使用者和社会面来做设计吧～ 1.3 设计的过程 ～设计者考虑的范围和深度～ 1.4 对于设计的思想准备 ～要成为合格的设计者～ 1.5 设计的基本视角 ～鸟瞰机械·电子·软件～ 1.6 机械和设计的发展 ～了解历史、了解设计的本质～ 1.7 本书各章的构成

第 2 章「设计的过程」 ～以什么顺序来决定什么～ 2.1 决定整体流程的事项 2.2 企划 2.3 构想设计 2.4 开发计划 2.5 详细设计 2.6 制作 2.7 检查、试验 2.8 设计后的工序

第 3 章「作出设计的构想」 ～怎么让思考显形～ 3.1 做构想设计时的思想准备 3.2 创造性设计的思考方法（推荐思考展开） 3.3 描绘构想设计的全景图 3.4 顾客提供价值的看法 3.5 用例·主要的要求功能的看法 3.6 描绘机构、构造的全景图

第 4 章「功能与机构的实现」 ～想法如何具体化～ 4.1 机械相关的功能和系统 4.2 关于机械力学的基本功能的预知机械要素 4.3 实现功能的电子产品 4.4 实现功能的软件 4.5 从功能向机构的展开（机械、电子、软件的灵活使用方法） 4.6 机械电子学的未来

第 5 章「设计中必要的力学知识」 ～抓住支配现象的要素间的关系～ 5.1 机器里起作用的力 5.2 机械的稳定 5.3 驱动力和传递 5.4 机械中的力线 5.5 动态力 5.6 应力和容许应力 5.7 热、流体力 5.8 热传导与扩散 5.9 微观运动和力学 5.10 力学与电气的类比

第 6 章「尺寸」 ～决定形状和大小～ 6.1 决定尺寸的流程 6.2 尺寸与公差 6.3 轴孔配合 6.4 外角和内角 6.5 表面粗糙度 6.6 尺寸上的考虑

第 7 章「材料」 ～选择什么材料～ 7.1 零部件的要求功能和采用材料的实例 7.2 设计所需的材料功能 7.3 各种材料 7.4 设计要求的实现手段 7.5 从宏观到微观看材料并举失败的例子 7.6 选定实际材料

第 8 章「设计中不可缺少的零部件知识」 ～必然用到的基本单元～ 8.1 机械所需的基本部件（螺钉、弹簧、轴承、齿轮、O 形圈） 8.2 螺钉（螺栓） 8.3 弹簧 8.4 轴承 8.5 齿轮 8.6 O 形圈

第 9 章「机械的制作」 ～如何制作～ 9.1 制作的流程 9.2 考虑着制作方法做设计 9.3 机械设计中使用的形状制成方法 9.4 代表性的除去加工法和原理 9.5 接合（焊接、粘合） 9.6 热处理、表面处理 9.7 装配 9.8 检查、试验

第 10 章「设计的工具」 ～用怎样的工具设计～….·323 10.1 使用 CAD 制作、传达设计信息 10.2 使用三维 CAD 做设计的推进方法 10.3 二维图纸的画法 10.4 CAE

第 11 章「设计的具体例子」 ～举例来说就是这样～ 11.1 玻璃刷磨床 11.2 启动发动机

第 12 章「技术的未来与设计」 ～技术和设计者会怎么样～ 12.1 技术与社会 12.2 技术的将来与设计 12.3 今后设计者的生存方式

结语

索引

家里话 你是要反人类啊！（针对拙劣设计的斥责和鼓励的话） 自己注意到自己被特殊文化包围着 论语也这样教我 想到的笔记本 时长两倍，费用三倍 法和规格从天而降！？ 我应该在哪个公司工作呢？（之一） 我应该在哪个公司工作呢？（之二） 我应该在哪个公司工作呢？（之三） 旧版作者的热诚 所谓知事明理 把思考展开图化用于自己的生活 为学生着想 只看到想看的东西 从分解中学习（之一） 从分解中学习（之二） 3D 打印 系统的结构性与和视角的移动 编辑工作也是全球性的