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1、产品设计 工程基础贰 产品结构设计周年国 编备 上海交大媒体与设计学院设计系结:构:结实、强健、牢固; 用绳、线、皮条等绾成的疙瘩; 被联结的状态.架木造屋.结构构成事物整体的各个部分及其配搭、 组合的方式. 从产品设计的角度,可以将结构解释为构成产品的 部件形式及部件间组合连接的方式。结构设计则是为了实现某种功能或适应某种材料而设计 或改变产品构件形式及部件间组合连接方式。 具体而言，结构设计就是要根据产品的功能原理确定构件 的材料，形状、尺寸，加工工艺和装配方法等。产品结构 设计是将产品设计的创意和构想转变为具体、实用、可行 的产品的关键步骤。? :0.结:构:结实、强健、牢固; 用绳、线
2、、皮条等绾成的疙瘩; 被联结的状态.架木造屋.结构构成事物整体的各个部分及其配搭、 组合的方式. 一般来说，产品的结构设计属于工程师的设计范 畴，但由于形态与结构的关系密切，设计师对 产品结构设计的特点必须有充分的了解，只 有这样在造型设计上才能有的放矢，在简单、 实用、经济的原则基础上，充分表达所要构 思的艺术形象，使产品在美与实用之间达到完美的平 衡。:0.力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.1理论基础: 结构力学.主要研究工程结构（能够承受和传递外载的系统 ）受力和传力的规律，以
3、及如何进行结构优化的学科。研究 对象为杆、板、壳以及它们的组合体。如飞机机身和机翼、 桥梁、屋架和承力墙等。学习其基本原理有助于我们设计出 更科学的产品结构。 为使产品构件具有足够的强度，往往需要 通过计算以决定构件的尺寸、形态、结构 （如汽车结构设计）。但有些情况下也可 以通过类比及经验来确定（如家具结构设 计）。力学结构:1.1.1理论基础:1.1.1内力与外力:物体(系统)的受力可以分为外力(外部物体施加)与内力(物体或系统内一部 分对另一部分施加的力) 。产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。力学
4、结构:1.1.1理论基础:1.1.2载荷类型:拉(压) 、剪、弯、扭; 静载、 动载、 循环载荷;受拉(压)构件.产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。力学结构:1.1.1理论基础:1.1.2载荷类型:受扭构件产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。拉(压) 、剪、弯、扭; 静载、 动载、 循环载荷;力学结构:1.1.1理论基础:1.1.2载荷类型:受弯构件产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受
5、产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。拉(压) 、剪、弯、扭; 静载、 动载、 循环载荷;力学结构:1.1.1理论基础:1.1.2载荷类型:剪切产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。拉(压) 、剪、弯、扭; 静载、 动载、 循环载荷;力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.2设计原则:1.2.1等强度所谓等强度原则是指使构件的各部分的强度均等。按等强 度原理进行结构设计可以
6、使材料得到充分利用，减轻重量 ，降低成本。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.2设计原则:1.2.2合理配置力流产品中力在各零部件间传递、分配，力的传递轨迹称为力 线，力线的汇集形成力流。通过力流的合理配置，可以使 产品结构设计更为合理、有效。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.2设计原则:1.2.2合理配置力流桁架结构。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样
7、的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.2设计原则:1.2.2合理配置力流力流最短原理。按力流最 短原理设计，传力简捷，可 以使构件尽量单纯受拉或受 压，避免受弯和扭，这样可 使构件尺寸小、刚度好、用 材省。反之，为提高构件弹 性，则应加长力流路径。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.2设计原则:1.2.2合理配置力流力流平缓原则。在构件 截面变化处力流容易积聚 ，形成应力集中，降低构 件强度，因此，应通过结 构（圆角、卸载槽等）设 计
8、平缓力流。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.2设计原则:1.2.3力平衡通过结构设计部分或全部地 平衡产品在工作时所产生的 无用力，以免构件受力不平 衡，降低使用寿命。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.2设计原则:1.2.4充分利用材料性能结构设计应能充分发挥材料的力学性能，根据载荷类型 、大小及所使用的材料选择最为合适的结构形式。如：抗拉强度好、抗压强度小的材料，宜采用拉
9、索结 构，使其受拉；材料刚性好、韧性好宜采用框架 结构；抗压性能好，则使构件承受压力的拱形结 构则最适宜。 反之亦然。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.3承力结构:力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.3承力结构:各种桥梁的结 构形式。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1
10、.3承力结构:自行车车轮的结构 形式。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.3承力结构:力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:平面薄板可用多种 结构加强。如波纹 板、瓦楞板、空心 板等等。薄壳结构 强度明显好于平面 形态，如蛋壳。即可用于增强产品及构件强度的 措施和方法。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破
11、坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:汽车车身多为饱满 的流线造型，一方 面是为着美观和减 小风阻的考虑；另 一方面也可以显著 地提高车体材料的 强度。即可用于增强产品及构件强度的 措施和方法。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:容器边沿及底部的 增强结构设计。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:容器边缘增强 的设计。力学结构:产品结
12、构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:箱体侧壁增强 的设计。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:塑料瓶底部的增强设计 。其中(b)是球形瓶底附 加了瓶托，为以前的可 乐瓶采用的设计，现在 已很少采用而改用(c)。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:瓶体
13、纵向设计加强筋 提高瓶体周向刚度的设计 力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.4增强结构:周转箱增强结 构的设计。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.5 产品必须有足够的稳定性以保持形态及不倾翻。 加强结构稳定性的措施：1）保证结构具有稳定的形式（如三角形）及足够的强度（包括构件自身强度及构件间的联接强度）。2）保证结构重心垂直投影在支撑面内。3）尽量放低重心，加大支撑面。4）采
14、用自平衡机构，使重心不偏离支撑面。结构稳定性:力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.5结构稳定性:三角形结构是一种最稳 定的结构形式。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.5结构稳定性:不倒翁纸巾桶。力学结构:产品结构首先考虑的就是力学结构问题 ，即以怎样的结构形式来承受产品使用 过程中的外力而不破坏、不倾覆，而且 重量轻，简单、巧妙。1.1.5结构稳定性:视觉重心(而非结构重心
15、)偏离支撑面时会产生紧 张情绪及动态感受。储运结构:对产品的运输及储存结构的设计是结构 设计的一个重要方面。储运结构设计的 中心思想是如何在储运过程中减少体积 .2.2.1堆叠结构: 主要是通过结构设计使制品间发生叠合关系,从而实现在储运过程中减少占用空间的目的。可堆叠结构。(a)、（b）、（c） 为三种较为典型的堆叠容器的边缘 设计。（d）的设计欠佳。容易开 裂且很难分离。储运结构:对产品的运输及储存结构的设计是结构 设计的一个重要方面。储运结构设计的 中心思想是如何在储运过程中减少体积 .2.2.1堆叠结构: 主要是通过结构设计使制品间发生叠合关系,从而实现在储运过程中减少占用空间的目的。
16、椅子堆叠结构，可以有效、便捷、 经济地实现储运需求。储运结构:对产品的运输及储存结构的设计是结构 设计的一个重要方面。储运结构设计的 中心思想是如何在储运过程中减少体积 .2.2.1堆叠结构: 主要是通过结构设计使制品间发生叠合关系,从而实现在储运过程中减少占用空间的目的。套叠是将一系列大小不同但 形态相同的物品组合在一起 ，特征是较大的完全容纳较 小的。套叠结构可以有效的 节省储运空间，同时也使产 品充满智慧、富有情趣。储运结构:对产品的运输及储存结构的设计是结构 设计的一个重要方面。储运结构设计的 中心思想是如何在储运过程中减少体积 .2.2.1堆叠结构: 主要是通过结构设计使制品间发生叠合关系,从而实现在储运过程中减少占用空间的目的。套叠是将一系列大小不同但 形态相同的物品组合在一起 ，特征是较大的完全容纳较 小的。套叠结构可以有效的 节省储运空间，同时也使产 品充满智慧、富有情趣。储运结构:对产品的运输及储存结构的设计是结构 设计的一个重要方面。储运结构设计的 中心思想是如何在储运过程中减少体积 .2.2.
