機械設備造型設計的結構性分析

曹一棟

摘要：目的：對機械設備造型設計的結構性進行分析，以便于產品的設計。產品的結構直接影響產品的品牌形象。方法：基于機械設備設計過程，分析影響模型外觀的幾個因素之間的關系，產品的功能因素、人為因素和技術因素等直接影響產品的結構性因素。產品的結構性因素會影響產品形式。結合影響機械設備設計的典型結構，分析總結了殼體結構的形狀特征，機械設備的連接結構和運動結構及安裝特點。結論： 產品的結構形式是機械設備設計過程中的關鍵因素。合理的結構設計是決定機械設備形狀的重要特征。

關鍵詞：設計因素；造型設計；結構因素；典型結構

引言

隨著科學技術的迅速發展，機械設備的使用越來越普遍。在機械設備工業設計領域，產品的結構組成，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備領域的工業設計創新和品牌形象建設。純粹的結構設計，功能性機械，無保護或最基本的鈑金零件，極其缺乏技術感和現代感，顯然無法滿足當代用戶的審美需求。

1 機械設備建模特征的定義

建模是產品的三維形狀。它由產品自己的點、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分開來的獨特特征。機械設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備的形狀有基本的描述，可以表達機械設備需要體現的功能信息，品牌信息和歷史信息。在設計機械設備的過程中，功能是需要優先考慮的因素。當設計和功能發生沖突時，應該遵守功能優先原則。機械設備的整體造型特征基本上由內部功能結構決定。部分和詳細的設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備建模的手段具有很高的可行性。

2 造型設計因素分析

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

對于產品造型設計來說，將設計流程分成3個部分：產品分析階段，獲取并分析用戶訴求信息；產品設計階段，基于設計因素構建概念化設計方案；最終方案，將概念設計落實到技術解決方案。產品概念方案到技術圖紙方案是設計的主要過程，依據設計流程進行若干因素劃分，通過設計流程分析產品設計各因素間的關聯性及各對應因素的關系。

一般來講，產品造型設計因素分為形態因素、結構因素、功能因素、人機因素、技術因素等。其中功能因素、人機因素、技術因素（材料及加工工藝等）直接影響結構因素，結構因素作用于產品形態，而結構設計是產品尺寸、形狀及組合方式的設計。簡言之，功能、人機、技術影響結構，結構是造型設計的聯系和紐帶。

3 造型設計中典型結構分析

任何產品都有自身的結構特點，通常外觀造型結構由殼（箱）體、連接機構、運動機構等組成?；诖斯δ?，分析典型結構對產品造型的影響。

3.1 殼（箱）體

外殼和箱體的形象是標示性信息呈現的一種途徑，也是造型設計的關鍵因素，設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在文化。殼體的形狀、強度設計、定位安裝和拆卸，都將影響外部結構的設計，因此殼體外觀具有復雜多變的結構。設備的殼體通常由殼體自身結構、殼體各部分配件組成，面板、觀察窗、蓋板和側板組成殼體自身結構，殼體配件一般由按鈕、把手、拉手和支腳等附件輔助完成。其結構組合具有多樣化的設計特點，有助于產品形成不同的風格。相同功能的產品運用不同殼體組合方式則造型不同。

3.2 連接結構

設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，并實現產品的造型功能。不同的連接結構承載不同的功能，從設計師角度來看，連接結構直接關系的產品外形，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，結構布局不同，形成的外觀也具有差異性。設計師在運用連接結構時使外部結構具有更大的靈活性，更易成為結構創新的源泉。

3.3 運動結構

機械設備中的運動分為線性運動、軸式運動，部件根據一定的運動軌跡以及運動空間移動，其結構及安裝具有多樣性。應用不同的運動機構將給機械設備外觀帶來巨大變化。

4 VCRO-E自動式絡筒機的實例應用

根據以上方法，對中國紡織集團VCRO-E自動式絡筒機進行造型設計改造，通過設計過程中各因素對應關系來建立造型設計評價，分為目標層，即造型設計方案；基本層，屬于造型方案領域，是用戶對絡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、人機、功能方面的設計特征加以提煉。

4.1 形態因素

依據用戶設計需求，對絡筒機造型及VI標識進行規范設計。產品形態體現造型特征，VI標識規范體現產品族特性。VI標識規范內容：顏色、型號字體、標志、銘牌、通風口結構、濾網結構、操作面板結構、把手結構等。根據規范項進行企業個性化設計。此外，造型設計不僅僅表現風格，而且通過結構本身體現設備的設計美感，來提高設計的實用性?；谑褂霉δ?，將典型結構運用到設備中去，來確定形體輪廓。機頭（方式3）運用箱形結構采用全罩式鈑金保護，內鉸鏈連接主體框架，同時外部件運用特異結構設計，增加造型美觀的設計需求。紗庫（方式1）運用內鉸鏈連接，部分框體外露形式，對稱式結構門板設計，體現視覺穩定性，整體突出設計的層次感。

4.2 人機因素

為使改良后的產品合理化，面板和把手設計需以人機工程學數據支持，增強設計的易用性。

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

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

4.3 功能因素

結構設計作為造型設計與技術生產之間的橋梁，主要滿足產品功能實現，使設計達到生產要求。在滿足功能性基本原則的基礎上進行改良設計，采用組裝結構，使絡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，文章對影響機械設備造型的若干因素以及設備的典型結構進行分析和研究。針對設計過程若干因素之間的關系，建立絡筒機造型評價體系，對形態、人機和功能三個方面進行分析，明確設計因素都不能脫離結構來實現，結構設計的不同形成設備外觀的差異性。同時設計師對于典型結構的認識、了解以及恰當地處理結構與若干因素的聯系，有助于提升產品的造型能力。

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