淺析影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要素

那雪姣　李月

摘要：功能是產(chǎn)品設(shè)計的首要要素，沒有功能的實物不能稱之為產(chǎn)品，與功能要素密不可分的就是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)的變化會引起功能的變化。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理直接影響產(chǎn)品的加工性、產(chǎn)品的操作性、產(chǎn)品的外觀形態(tài)、產(chǎn)品的使用壽命、甚至影響產(chǎn)品功能的實現(xiàn)，因此合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的重點。然而影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的要素眾多，同時受使用環(huán)境的限制，給設(shè)計帶來很大困難，故本文對影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要素進行細致分析，希望對產(chǎn)品設(shè)計師有參考作用。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；要素

1產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)要素

在當今的產(chǎn)品設(shè)計中，形式、功能和技術(shù)被認為是產(chǎn)品構(gòu)成的三大要素。產(chǎn)品的形式就是產(chǎn)品借以展現(xiàn)的樣式、狀態(tài)，主要是指產(chǎn)品的外觀形態(tài)，產(chǎn)品形式本身就是作為產(chǎn)品功能的一種反映而存在，在產(chǎn)品設(shè)計這一極具創(chuàng)造力的活動中，功能是一件產(chǎn)品最重要的本質(zhì)所在，任何產(chǎn)品之所以有價值就是因其功能的實現(xiàn)，沒有功能的產(chǎn)品就不能稱之為產(chǎn)品；技術(shù)是指實現(xiàn)產(chǎn)品的形式及實現(xiàn)產(chǎn)品功能的手段和方法。而與產(chǎn)品三要素息息相關(guān)的就是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響著產(chǎn)品的形式、功能和技術(shù)，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以使產(chǎn)品的外觀形態(tài)展示的更加完美，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以使產(chǎn)品的功能更加合理，也可以使技術(shù)更加簡單，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計中的重要組成部分。

2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的相關(guān)要素

產(chǎn)品設(shè)計的目的，就是要創(chuàng)造出既要滿足功能價值也要滿足審美價值的產(chǎn)品，在這兩個要素中，功能是產(chǎn)品的本質(zhì)，產(chǎn)品設(shè)計的首要目的就是實現(xiàn)其功能，而保證產(chǎn)品功能得以實現(xiàn)的，重要的就是結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)決定了產(chǎn)品的功能，結(jié)構(gòu)也豐富著產(chǎn)品的形態(tài)。結(jié)構(gòu)是設(shè)計中特別應(yīng)該加以重視的環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的巧妙與否與以下要素有關(guān)：

2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與功能

產(chǎn)品的功能通過結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出來，結(jié)構(gòu)的變化可能導致功能的變化，可以做一個形象的比喻，把結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比喻成產(chǎn)品功能實現(xiàn)的硬件，它是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的前提，反映了設(shè)計對象是由哪些零部件構(gòu)成以及如何構(gòu)成的，各個零部件之間的相互關(guān)系。功能系統(tǒng)比喻成是產(chǎn)品功能實現(xiàn)的軟件，是隱藏在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之中，只有通過產(chǎn)品的使用才能體現(xiàn)出來。消費者在購買商品時，看到的是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及由結(jié)構(gòu)所確定的產(chǎn)品整體外形，真正需要的是產(chǎn)品的功能，是產(chǎn)品設(shè)計最本質(zhì)、最核心的東西，是設(shè)計者和使用者最終追求的目標。產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)相輔相成，不可缺少。設(shè)計師在設(shè)計產(chǎn)品時，不能一味追求產(chǎn)品的功能而忽略實現(xiàn)產(chǎn)品功能的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的可實珊性。

2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與形態(tài)

產(chǎn)品的形態(tài)是指產(chǎn)品的形式與狀態(tài)。產(chǎn)品的形態(tài)是以人的感受方式將產(chǎn)品的內(nèi)在性能體現(xiàn)在人的知覺上，產(chǎn)品的形態(tài)處理是一種形式美的手段，產(chǎn)品形態(tài)上的處理本質(zhì)上就是結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，產(chǎn)品的設(shè)計不僅要滿足功能要求，而且還應(yīng)考慮產(chǎn)品造型的美學價值，使之對人產(chǎn)生吸引力。從心理學角度看，人60%的決定取決于第一印象。技術(shù)產(chǎn)品的社會屬性是商品，在買方市場的時代，為產(chǎn)品設(shè)計一個能吸引顧客的外觀是一個重要的設(shè)計要求；同時造型美觀的產(chǎn)品可使操作者減少因精力疲憊而產(chǎn)生的誤操作。考慮造型時，應(yīng)注意下述三個問題：（1）尺寸比例協(xié)調(diào)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意保持外形輪廓各部分尺寸之間均勻協(xié)調(diào)的比例關(guān)系，應(yīng)有意識地應(yīng)用“黃金分割法“來確定尺寸，使產(chǎn)品造型更具美感。（2）形狀簡單統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)使這些形狀配合適當，基本形狀應(yīng)在視覺上平衡，接近對稱又不完全對稱的外形易產(chǎn)生傾倒的感覺；盡量減少形狀和位置的變化，避免過分凌亂；改善加工工藝。（3）色彩、圖案的支持和點綴。在機械產(chǎn)品表面涂漆，除具有防止腐蝕的功能外，還可增強視覺效果。恰當?shù)纳士墒共僮髡哐劬Φ钠诔潭冉档?，并能提高對設(shè)備顯示信息的辨別能力。

2.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性

所謂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下維持其原有平衡形式的能力。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素之一，只有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的產(chǎn)品才具有長期使用性。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量遵循以下原則來增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。（1）調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形狀，使產(chǎn)品支撐面增大，支撐面積越大產(chǎn)品越穩(wěn)定，這就是課座椅腿經(jīng)常外傾的原因，主要是為了增加其支撐面積，從而提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。（2）調(diào)節(jié)產(chǎn)品重心的位置，在豎直方向，產(chǎn)品重心越低產(chǎn)品越穩(wěn)定，在水平方向，產(chǎn)品重心越靠近產(chǎn)品中心產(chǎn)品越穩(wěn)定，這也是不倒翁之所以不倒的原因，就是因為它的重心接近地面。同時在產(chǎn)品設(shè)計時，為了提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，應(yīng)盡量減少使用細長桿件。（3）盡量利用三角形框架或其他穩(wěn)定性組合結(jié)構(gòu)來增加產(chǎn)品穩(wěn)定性。在我們生活中，有很多這樣的例子，例如照相機托架展開后為多個三角形的組合體。

結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)某些功能。如在地震多發(fā)地區(qū)，人們將啤酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)預報地震的功能。

2.4產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與強度

產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)滿足強度要求，所謂強度就是指產(chǎn)品能抵抗外力的能力。要使產(chǎn)品具有符合要求的強度，就必須要考慮產(chǎn)品的選材、結(jié)構(gòu)的形狀及連接方式。（1）強度與材料有關(guān)。材料種類不同，其結(jié)構(gòu)強度就不同。金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革構(gòu)成的結(jié)構(gòu)強度都不同，所以要根據(jù)產(chǎn)品的使用場合及受力情況進行合理選材。（2）強度與材料結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)。材料的截面形狀不同，其結(jié)構(gòu)強度也都不同。通常實心材料如果橫面積相同，矩形材料邊長方向的抗彎強度要比圓形材料高；而截面積不相同的空心材料要比實心材料的抗彎強度高，這就是自行車架通常用空心管材的原因，不但可以減少重量，還可以增加抗彎強度。（3）強度與構(gòu)件之間的連接方式有關(guān)。構(gòu)件之間的連接方式通常有活動鏈接和固定連接兩種。機械連接、焊接、粘結(jié)屬于固定連接；移動連接、轉(zhuǎn)動連接屬于活動連接。通常在做結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要避免連接處為產(chǎn)品受力處，以免加速產(chǎn)品損壞。在產(chǎn)品造型設(shè)計中，連接的目的就是為了將不同形態(tài)的構(gòu)件銜接在一起，從而使產(chǎn)品能夠發(fā)揮其功能，是產(chǎn)品的重要結(jié)構(gòu)之一。在選擇分割連接位置時，應(yīng)盡力避免產(chǎn)品受力處，應(yīng)選擇在非受力點，從而增加產(chǎn)品的使用壽命，而能夠達到同一種效果的連接的方式并不唯一，這就要求設(shè)計師根據(jù)產(chǎn)品特定的環(huán)境進行選擇，在滿足強度要求的前提下遵循的主要原則為以加工工藝簡單、安裝拆卸便利為原則。

2.5產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與受力

我們根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式上的不同，可以將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)劃分為實體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)。所謂實體結(jié)構(gòu)是指一般是實心的，特點是外力分布在整個體積中，能夠承受比較大的力，這種結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在受力較大的場合，例如重工機器中?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是指形態(tài)比較簡單，主要由細長的構(gòu)件組成，特點是支撐空間而不充滿空間，主要承受水平或垂直方向的力。例如置物架等。這類產(chǎn)品因受放置物品的重力作用，需要加強兩側(cè)立板的強度。殼體結(jié)構(gòu)：指層狀的結(jié)構(gòu)，能夠巧妙地將外力分散到整個表面，根據(jù)這一特征，殼體類產(chǎn)品在選擇加工材料時可以適當降低材料的厚度，目前塑料材質(zhì)的殼體類應(yīng)用較多。產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)先分析產(chǎn)品的受力，根據(jù)其受力方式選擇合適的結(jié)構(gòu)。

3結(jié)語

在產(chǎn)品設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計與眾多要素有關(guān)，巧妙的結(jié)構(gòu)能夠在實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)上簡化加工工藝，節(jié)約生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的價值。要想設(shè)計出巧妙的結(jié)構(gòu)通常要從產(chǎn)品的功能、產(chǎn)品的形態(tài)、產(chǎn)品的穩(wěn)定性、產(chǎn)品的強度、產(chǎn)品的受力等方面進行綜合考慮，本文針對影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的要素進行細致分析，希望為產(chǎn)品設(shè)計師帶來幫助。