機械設(shè)備造型設(shè)計的結(jié)構(gòu)性分析

曹一棟

摘要：目的：對機械設(shè)備造型設(shè)計的結(jié)構(gòu)性進行分析，以便于產(chǎn)品的設(shè)計。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)直接影響產(chǎn)品的品牌形象。方法：基于機械設(shè)備設(shè)計過程，分析影響模型外觀的幾個因素之間的關(guān)系，產(chǎn)品的功能因素、人為因素和技術(shù)因素等直接影響產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性因素。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性因素會影響產(chǎn)品形式。結(jié)合影響機械設(shè)備設(shè)計的典型結(jié)構(gòu)，分析總結(jié)了殼體結(jié)構(gòu)的形狀特征，機械設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)和運動結(jié)構(gòu)及安裝特點。結(jié)論： 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式是機械設(shè)備設(shè)計過程中的關(guān)鍵因素。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是決定機械設(shè)備形狀的重要特征。

關(guān)鍵詞：設(shè)計因素；造型設(shè)計；結(jié)構(gòu)因素；典型結(jié)構(gòu)

引言

隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，機械設(shè)備的使用越來越普遍。在機械設(shè)備工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成，功能，使用模式和使用場景在很大程度上決定了其建模的主要特點。同時，這些因素也制約了機械設(shè)備領(lǐng)域的工業(yè)設(shè)計創(chuàng)新和品牌形象建設(shè)。純粹的結(jié)構(gòu)設(shè)計，功能性機械，無保護或最基本的鈑金零件，極其缺乏技術(shù)感和現(xiàn)代感，顯然無法滿足當代用戶的審美需求。

1 機械設(shè)備建模特征的定義

建模是產(chǎn)品的三維形狀。它由產(chǎn)品自己的點、線、表面和體組成。它們是是建模的重要部分。它需要組織和構(gòu)建建模元素，它可以用作標志性的、獨特的和可識別的獨特建模特征。建模元素不一定是建模特征，它指的是可以與其他區(qū)分開來的獨特特征。機械設(shè)備的建模特征包括對自己的建模表達式有重要影響的元素，如點、線、面和體。這些元素的大小，位置和比例可以對機械設(shè)備的形狀有基本的描述，可以表達機械設(shè)備需要體現(xiàn)的功能信息，品牌信息和歷史信息。在設(shè)計機械設(shè)備的過程中，功能是需要優(yōu)先考慮的因素。當設(shè)計和功能發(fā)生沖突時，應(yīng)該遵守功能優(yōu)先原則。機械設(shè)備的整體造型特征基本上由內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)決定。部分和詳細的設(shè)計和修改和美化可以增強建模特性，并且兩者相互影響和制約。因此，使用建模特征作為研究機械設(shè)備建模的手段具有很高的可行性。

2 造型設(shè)計因素分析

為了符合國際市場需求，通過造型設(shè)計提升品牌形象，通過對產(chǎn)品造型的設(shè)計因素進行劃分，在設(shè)計過程中造型得到設(shè)計因素的支持，進而將概念設(shè)計轉(zhuǎn)化為設(shè)計產(chǎn)品。

對于產(chǎn)品造型設(shè)計來說，將設(shè)計流程分成3個部分：產(chǎn)品分析階段，獲取并分析用戶訴求信息；產(chǎn)品設(shè)計階段，基于設(shè)計因素構(gòu)建概念化設(shè)計方案；最終方案，將概念設(shè)計落實到技術(shù)解決方案。產(chǎn)品概念方案到技術(shù)圖紙方案是設(shè)計的主要過程，依據(jù)設(shè)計流程進行若干因素劃分，通過設(shè)計流程分析產(chǎn)品設(shè)計各因素間的關(guān)聯(lián)性及各對應(yīng)因素的關(guān)系。

一般來講，產(chǎn)品造型設(shè)計因素分為形態(tài)因素、結(jié)構(gòu)因素、功能因素、人機因素、技術(shù)因素等。其中功能因素、人機因素、技術(shù)因素（材料及加工工藝等）直接影響結(jié)構(gòu)因素，結(jié)構(gòu)因素作用于產(chǎn)品形態(tài)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品尺寸、形狀及組合方式的設(shè)計。簡言之，功能、人機、技術(shù)影響結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)是造型設(shè)計的聯(lián)系和紐帶。

3 造型設(shè)計中典型結(jié)構(gòu)分析

任何產(chǎn)品都有自身的結(jié)構(gòu)特點，通常外觀造型結(jié)構(gòu)由殼（箱）體、連接機構(gòu)、運動機構(gòu)等組成。基于此功能，分析典型結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品造型的影響。

3.1 殼（箱）體

外殼和箱體的形象是標示性信息呈現(xiàn)的一種途徑，也是造型設(shè)計的關(guān)鍵因素，設(shè)備外觀不僅局限于功能需求，在其能滿足功能的前提下，良好的外觀形象刺激用戶深入了解其內(nèi)在文化。殼體的形狀、強度設(shè)計、定位安裝和拆卸，都將影響外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，因此殼體外觀具有復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)。設(shè)備的殼體通常由殼體自身結(jié)構(gòu)、殼體各部分配件組成，面板、觀察窗、蓋板和側(cè)板組成殼體自身結(jié)構(gòu)，殼體配件一般由按鈕、把手、拉手和支腳等附件輔助完成。其結(jié)構(gòu)組合具有多樣化的設(shè)計特點，有助于產(chǎn)品形成不同的風格。相同功能的產(chǎn)品運用不同殼體組合方式則造型不同。

3.2 連接結(jié)構(gòu)

設(shè)備通常由許多部件連接件組成，使功能部件以各種方式連接在一起形成整體，并實現(xiàn)產(chǎn)品的造型功能。不同的連接結(jié)構(gòu)承載不同的功能，從設(shè)計師角度來看，連接結(jié)構(gòu)直接關(guān)系的產(chǎn)品外形，它通常由框架、部件間連接件組成?？蚣艿男螤罨緵Q定殼體造型，作為支撐并連接殼體的重要組成部分，連接件決定裝配順序，不同的安裝順序，結(jié)構(gòu)布局不同，形成的外觀也具有差異性。設(shè)計師在運用連接結(jié)構(gòu)時使外部結(jié)構(gòu)具有更大的靈活性，更易成為結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的源泉。

3.3 運動結(jié)構(gòu)

機械設(shè)備中的運動分為線性運動、軸式運動，部件根據(jù)一定的運動軌跡以及運動空間移動，其結(jié)構(gòu)及安裝具有多樣性。應(yīng)用不同的運動機構(gòu)將給機械設(shè)備外觀帶來巨大變化。

4 VCRO-E自動式絡(luò)筒機的實例應(yīng)用

根據(jù)以上方法，對中國紡織集團VCRO-E自動式絡(luò)筒機進行造型設(shè)計改造，通過設(shè)計過程中各因素對應(yīng)關(guān)系來建立造型設(shè)計評價，分為目標層，即造型設(shè)計方案；基本層，屬于造型方案領(lǐng)域，是用戶對絡(luò)筒機造型意向和解讀過程；指標層，即基本層的進一步細分并描述。然后針對形態(tài)、人機、功能方面的設(shè)計特征加以提煉。

4.1 形態(tài)因素

依據(jù)用戶設(shè)計需求，對絡(luò)筒機造型及VI標識進行規(guī)范設(shè)計。產(chǎn)品形態(tài)體現(xiàn)造型特征，VI標識規(guī)范體現(xiàn)產(chǎn)品族特性。VI標識規(guī)范內(nèi)容：顏色、型號字體、標志、銘牌、通風口結(jié)構(gòu)、濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)、操作面板結(jié)構(gòu)、把手結(jié)構(gòu)等。根據(jù)規(guī)范項進行企業(yè)個性化設(shè)計。此外，造型設(shè)計不僅僅表現(xiàn)風格，而且通過結(jié)構(gòu)本身體現(xiàn)設(shè)備的設(shè)計美感，來提高設(shè)計的實用性。基于使用功能，將典型結(jié)構(gòu)運用到設(shè)備中去，來確定形體輪廓。機頭（方式3）運用箱形結(jié)構(gòu)采用全罩式鈑金保護，內(nèi)鉸鏈連接主體框架，同時外部件運用特異結(jié)構(gòu)設(shè)計，增加造型美觀的設(shè)計需求。紗庫（方式1）運用內(nèi)鉸鏈連接，部分框體外露形式，對稱式結(jié)構(gòu)門板設(shè)計，體現(xiàn)視覺穩(wěn)定性，整體突出設(shè)計的層次感。

4.2 人機因素

為使改良后的產(chǎn)品合理化，面板和把手設(shè)計需以人機工程學數(shù)據(jù)支持，增強設(shè)計的易用性。

1）操作舒適度。針對產(chǎn)品現(xiàn)狀進行分析，提供更符合人機工程學的設(shè)計。例如，當機械設(shè)備高度一定時，根據(jù)人體尺寸數(shù)據(jù)，把手的安裝高度選取人身高50%的位置作為設(shè)計依據(jù)，以適合不同身高的人使用，改變把手的結(jié)構(gòu)形式，減少設(shè)備開啟時拉力操作引起的疲勞感，對把手進行合理化的結(jié)構(gòu)改造，增強實用性和裝飾感。

2）安全性。安全性是另一個重要因素，絡(luò)筒機的紗庫門出現(xiàn)多個尖角，增加使用過程中的人為傷害，通過對原設(shè)備操作習慣及使用頻率的調(diào)查，并以使用功能為前提，對設(shè)備外罩進行結(jié)構(gòu)模塊化分區(qū)，通過產(chǎn)品模塊化設(shè)計，不僅可以滿足用戶多樣化多層次的需求，而且產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高、成本低，具有很強的市場競爭能力。

4.3 功能因素

結(jié)構(gòu)設(shè)計作為造型設(shè)計與技術(shù)生產(chǎn)之間的橋梁，主要滿足產(chǎn)品功能實現(xiàn)，使設(shè)計達到生產(chǎn)要求。在滿足功能性基本原則的基礎(chǔ)上進行改良設(shè)計，采用組裝結(jié)構(gòu)，使絡(luò)筒機安裝的簡易性和可靠性達到標準，同時達到運輸和拆卸簡單的目的。

綜上所述，文章對影響機械設(shè)備造型的若干因素以及設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)進行分析和研究。針對設(shè)計過程若干因素之間的關(guān)系，建立絡(luò)筒機造型評價體系，對形態(tài)、人機和功能三個方面進行分析，明確設(shè)計因素都不能脫離結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同形成設(shè)備外觀的差異性。同時設(shè)計師對于典型結(jié)構(gòu)的認識、了解以及恰當?shù)靥幚斫Y(jié)構(gòu)與若干因素的聯(lián)系，有助于提升產(chǎn)品的造型能力。

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