機(jī)械設(shè)備造型設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性分析

曹一棟

摘要：目的：對(duì)機(jī)械設(shè)備造型設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行分析，以便于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。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(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程，分析影響模型外觀的幾個(gè)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(huì)影響產(chǎn)品形式。結(jié)合影響機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)及安裝特點(diǎn)。結(jié)論： 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式是機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵因素。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定機(jī)械設(shè)備形狀的重要特征。

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

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的使用越來越普遍。在機(jī)械設(shè)備工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成，功能，使用模式和使用場(chǎng)景在很大程度上決定了其建模的主要特點(diǎn)。同時(shí)，這些因素也制約了機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域的工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新和品牌形象建設(shè)。純粹的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，功能性機(jī)械，無保護(hù)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(dāng)代用戶的審美需求。

1 機(jī)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(diǎn)、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(biāo)志性的、獨(dú)特的和可識(shí)別的獨(dú)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(dú)特特征。機(jī)械設(shè)備的建模特征包括對(duì)自己的建模表達(dá)式有重要影響的元素，如點(diǎn)、線、面和體。這些元素的大小，位置和比例可以對(duì)機(jī)械設(shè)備的形狀有基本的描述，可以表達(dá)機(jī)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(jì)機(jī)械設(shè)備的過程中，功能是需要優(yōu)先考慮的因素。當(dāng)設(shè)計(jì)和功能發(fā)生沖突時(shí)，應(yīng)該遵守功能優(yōu)先原則。機(jī)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(xì)的設(shè)計(jì)和修改和美化可以增強(qiáng)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(jī)械設(shè)備建模的手段具有很高的可行性。

2 造型設(shè)計(jì)因素分析

為了符合國(guó)際市場(chǎng)需求，通過造型設(shè)計(jì)提升品牌形象，通過對(duì)產(chǎn)品造型的設(shè)計(jì)因素進(jìn)行劃分，在設(shè)計(jì)過程中造型得到設(shè)計(jì)因素的支持，進(jìn)而將概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

對(duì)于產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)來說，將設(shè)計(jì)流程分成3個(gè)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(jì)階段，基于設(shè)計(jì)因素構(gòu)建概念化設(shè)計(jì)方案；最終方案，將概念設(shè)計(jì)落實(shí)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(jì)的主要過程，依據(jù)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行若干因素劃分，通過設(shè)計(jì)流程分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)各因素間的關(guān)聯(lián)性及各對(duì)應(yīng)因素的關(guān)系。

一般來講，產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)因素分為形態(tài)因素、結(jié)構(gòu)因素、功能因素、人機(jī)因素、技術(shù)因素等。其中功能因素、人機(jī)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(jì)是產(chǎn)品尺寸、形狀及組合方式的設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)言之，功能、人機(jī)、技術(shù)影響結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)是造型設(shè)計(jì)的聯(lián)系和紐帶。

3 造型設(shè)計(jì)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(diǎn)，通常外觀造型結(jié)構(gòu)由殼（箱）體、連接機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。基于此功能，分析典型結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品造型的影響。

3.1 殼（箱）體

外殼和箱體的形象是標(biāo)示性信息呈現(xiàn)的一種途徑，也是造型設(shè)計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)、定位安裝和拆卸，都將影響外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，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(jì)特點(diǎn)，有助于產(chǎn)品形成不同的風(fēng)格。相同功能的產(chǎn)品運(yùn)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(shí)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(jì)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。框架的形狀基本決定殼體造型，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(jì)師在運(yùn)用連接結(jié)構(gòu)時(shí)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(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)

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

4 VCRO-E自動(dòng)式絡(luò)筒機(jī)的實(shí)例應(yīng)用

根據(jù)以上方法，對(duì)中國(guó)紡織集團(tuán)VCRO-E自動(dòng)式絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)改造，通過設(shè)計(jì)過程中各因素對(duì)應(yīng)關(guān)系來建立造型設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，分為目標(biāo)層，即造型設(shè)計(jì)方案；基本層，屬于造型方案領(lǐng)域，是用戶對(duì)絡(luò)筒機(jī)造型意向和解讀過程；指標(biāo)層，即基本層的進(jìn)一步細(xì)分并描述。然后針對(duì)形態(tài)、人機(jī)、功能方面的設(shè)計(jì)特征加以提煉。

4.1 形態(tài)因素

依據(jù)用戶設(shè)計(jì)需求，對(duì)絡(luò)筒機(jī)造型及VI標(biāo)識(shí)進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)。產(chǎn)品形態(tài)體現(xiàn)造型特征，VI標(biāo)識(shí)規(guī)范體現(xiàn)產(chǎn)品族特性。VI標(biāo)識(shí)規(guī)范內(nèi)容：顏色、型號(hào)字體、標(biāo)志、銘牌、通風(fēng)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(xiàng)進(jìn)行企業(yè)個(gè)性化設(shè)計(jì)。此外，造型設(shè)計(jì)不僅僅表現(xiàn)風(fēng)格，而且通過結(jié)構(gòu)本身體現(xiàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)美感，來提高設(shè)計(jì)的實(shí)用性。基于使用功能，將典型結(jié)構(gòu)運(yùn)用到設(shè)備中去，來確定形體輪廓。機(jī)頭（方式3）運(yùn)用箱形結(jié)構(gòu)采用全罩式鈑金保護(hù)，內(nèi)鉸鏈連接主體框架，同時(shí)外部件運(yùn)用特異結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加造型美觀的設(shè)計(jì)需求。紗庫(kù)（方式1）運(yùn)用內(nèi)鉸鏈連接，部分框體外露形式，對(duì)稱式結(jié)構(gòu)門板設(shè)計(jì)，體現(xiàn)視覺穩(wěn)定性，整體突出設(shè)計(jì)的層次感。

4.2 人機(jī)因素

為使改良后的產(chǎn)品合理化，面板和把手設(shè)計(jì)需以人機(jī)工程學(xué)數(shù)據(jù)支持，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的易用性。

1）操作舒適度。針對(duì)產(chǎn)品現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提供更符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)機(jī)械設(shè)備高度一定時(shí)，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(jì)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(shí)拉力操作引起的疲勞感，對(duì)把手進(jìn)行合理化的結(jié)構(gòu)改造，增強(qiáng)實(shí)用性和裝飾感。

2）安全性。安全性是另一個(gè)重要因素，絡(luò)筒機(jī)的紗庫(kù)門出現(xiàn)多個(gè)尖角，增加使用過程中的人為傷害，通過對(duì)原設(shè)備操作習(xí)慣及使用頻率的調(diào)查，并以使用功能為前提，對(duì)設(shè)備外罩進(jìn)行結(jié)構(gòu)模塊化分區(qū)，通過產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)，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(jì)生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高、成本低，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

4.3 功能因素

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為造型設(shè)計(jì)與技術(shù)生產(chǎn)之間的橋梁，主要滿足產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)，使設(shè)計(jì)達(dá)到生產(chǎn)要求。在滿足功能性基本原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，采用組裝結(jié)構(gòu)，使絡(luò)筒機(jī)安裝的簡(jiǎn)易性和可靠性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)達(dá)到運(yùn)輸和拆卸簡(jiǎn)單的目的。

綜上所述，文章對(duì)影響機(jī)械設(shè)備造型的若干因素以及設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究。針對(duì)設(shè)計(jì)過程若干因素之間的關(guān)系，建立絡(luò)筒機(jī)造型評(píng)價(jià)體系，對(duì)形態(tài)、人機(jī)和功能三個(gè)方面進(jìn)行分析，明確設(shè)計(jì)因素都不能脫離結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同形成設(shè)備外觀的差異性。同時(shí)設(shè)計(jì)師對(duì)于典型結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)、了解以及恰當(dāng)?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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