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1、摘要产品设计需要设计师跨专业学习多方面的知识，以结构的创新为出发点进行产品创新也是有效的创新手段之一。具有折叠功能的产品能够在使用时展开，储存时折叠，有效地完成节省空间、方便储运和携带的设计目标。因此，研究学习折叠结构的相关知识对于设计师是十分必要的。基于以上的原因，本文从形态的角度将折叠结构进行重新划分，并在人机工程学、产品形态学、结构创新方法等理论的指导下探讨了产品设计中折叠结构的种类、原理、适用条件、互换分析和设计中的一些注意事项。为设计师在设计中更好的利用折叠结构提供了技术上的支持。通过对以往产品中折叠结构的分析研究，通过对折叠结构与产品形态功能的影响分析，特别对具有杆系单元结构雨伞的
2、对比分析之后，得出了如下结论：折叠产品的折叠结构与外部形态有着重要的联系，从形态角度来划分折叠结构的分类方法是将复杂的机械结构简化的有效手段，是适合学生有效、快速掌握折叠结构的良好途径，是工业设计师进行相关设计的理论基点。以节省空间和方便携带为辅助功能需要的产品，其实现方法有很多，折叠是完成该辅助功能的重要的方法之一。同时折叠的方式有很多种，且考虑到折叠结构与产品形态之间的联系，因此。根据产品的特性，合理有效地选择折叠方式是工业设计师在需要着重解决的问题。具有杆系特征的折叠结构如双人雨伞的折叠设计着重应考虑展开时和闭合后的形态及空间利用，以此为出发点再进行折叠方式的选择和折叠结构的实现设计。
3、关键词：折叠结构 辅助功能 适用条件 互换 目 录摘要I目 录IV第一章 绪论11.1 折叠结构的研究现状11.2 课题来源31.3 主要研究内容31.3.1 从形态角度对折叠结构进行重新划分31.3.2 折叠结构形态变化和原理分析31.3.3 折叠结构的适用条件分析41.3.4 折叠结构间互换设计分析4第二章 折叠结构的基础知识62.1 折叠的含义62.1.1 折的含义62.1.2 叠的含义82.1.3 折叠的辩证关系102.2结构的涵义112.2.1 结构的涵义112.3.2 产品的基本结构要素122.3 折叠结构的涵义132.3.1 折叠产品与准折叠产品132.3.2 折叠结构的涵义14
4、2.4 折叠结构的发展历史152.4.1 折叠家具的发展历史152.4.2 可展建筑的发展历史16第三章 产品设计中的折叠结构193.1折叠结构的分类193.1.1 折叠产品的外部结构（外观结构）与内部结构的关系193.1.2从形态的角度划分213.1.3从工程力学的角度划分223.2 卷折式折叠结构233.2.1卷折式233.2.2卷折式特例充气式293.3 扇形折叠结构323.3.1扇形折叠的原理323.3.2扇形折叠结构实例分析333.4 风箱形折叠结构353.4.1风箱形折叠结构原理353.4.2风箱形折叠结构实例分析363.5可展网架折叠结构383.5.1可展网架折叠结构（X折叠）原
5、理383.5.2可展网架折叠（X折叠）结构实例分析39第四章 折叠结构的形态分析424.1卷折式折叠结构形态变化规律424.2扇形折叠结构形态变化规律434.3风箱形折叠结构形态变化规律434.4可展网架折叠结构形态变化规律44第五章 折叠结构的适用条件分析465.1折叠产品的主辅功能界定465.2折叠产品的优越性分析465.3折叠结构的适用条件分析475.3.1卷折式折叠结构适用条件475.3.2充气式折叠结构适用条件485.3.3扇形折叠结构适用条件495.3.4风箱形折叠结构适用条件505.3.5可展网架折叠结构（X折叠）适用条件515.4折叠结构的锁定分析51第六章 折叠结构的创新方法
6、556.1从无折叠到有折叠进行创新设计556.2折叠结构的互换分析566.2.1衣架中折叠结构的互换分析576.2.2键盘中折叠结构互换分析596.2.3雨伞中的折叠结构互换分析606.3从形态重新划分的角度进行创新设计62第七章 设计实践657.1折叠产品设计要点657.2情侣伞的设计667.2.1情侣伞的市场分析667.2.2情侣伞的功能分析667.2.3情侣伞改良设计分析687.2.4情侣伞最终效果图70总结73参考文献75第一章 绪论1.1 折叠结构的研究现状刘宝顺老师在产品结构设计中将结构设计分为壳体、箱体结构设计、连接与固定结构设计、连续运动结构设计、往复间歇运动结构设计、密封结构
7、设计。在连接与固定结构设计这一章中从零件装配的角度谈了铆接、胶结、螺纹连接、柔性连接等方式方法。作为有一些机械基础的同学可能能勉强看懂一部分，但是艺术类学生可能就困难了，所以同学们可能会说，如果能讲的通俗易懂就好了，或者提供些各种原理的相关图片就好了。其实工业设计要掌握的跨专业知识很多，比如电气，热能等等，如果没有专业老师教授，自己是很难学习的。但是在做具体设计时为了达到技术与艺术的结合，就必须更多的从相关产品的工作原理、功能上出发，真正实现这一原则。比如壁式空调的外观设计，现在的大多数市面上产品在前脸做了镀层印花等手法的尝试，空调美观大方，但这只是工业设计的最基本要求，真正的好产品有是另一种
8、生活方式或使用体验的改变。在产品设计第38期中的一篇文章中，作者将折叠物品看作是一种使用时展开、储存时折叠的发明，这种方法省地方、设计精妙，最能满足我们快节奏的实际需要。将折叠物品的两种状态定义为：折叠时的被动状态和展开时的积极状态。它们可大可小，可伸可缩，一切都取决于功能的需要。认为调整尺寸大小满足功能需要也是经时间挑选的自然界法则。认为工具是具有实际功用的人造物品，它们是人类能力的延伸，运用工具人类可以使许多不可能的事成为可能。折叠本身不是工具的“目的功能”，经常只是作为一个辅助功能。如果一些工具可折叠将是非常有用甚至是必须的，但是我们需要一件工具的主要原因还是它的目的功能，刀是用来切的，
9、椅子是用来坐的，伞是用来遮雨的。通常几类工具都将满足消费者的主要需求，但同时又能满足次等需求的工具就尤其成功。折叠可能永远不是工具最重要的功用，但却往往成为消费者作出选择的决定因素。非折叠与准折叠，在整个使用寿命中，只被闭合或展开一次的物品不是真正的折叠。一件产品可以被重复的折起和展开，它自身并不表明这是一件折叠物品。产品设计38期副刊一篇文章谈了折叠的12个分类，包括压，折，风箱形，组装，卷，铰链，滑动，套，褶皱，扇形，手风琴状，充气。这里作者认为12种类别包含了几乎所有常用的折叠产品。明显作者将折叠的概念放大了，没有很好的区分折叠产品和其它产品。在国内工业设计领域，江南大学设计艺术学院的张
10、福昌教授对折叠产品的研究是最全面最深入的。又文可查的论文有2篇。张教授发表在江南大学学报上的一篇名为折叠产品的基本规律及其广泛应用中，讨论了折叠的概念与研究领域,折叠产品的产生、发展及广泛应用,在考察了大量折叠产品的基础上总结了折叠产品的基本规律，最后提出了折叠产品设计的注意事项。在折叠的产生、发展及广泛应用这一部分他写到“折叠的产生是生活的需要和对客观规律认识的结果,是造型结构上的一个重要发展。 它的更新发展标志着科学技术水平的不断提高。折叠的产生是生活的需要和对客观规律认识的结果,是造型结构上的一个重要发展. 它的更新发展标志着科学技术水平的不断提高”。介绍了中国古代的伞、扇子和家具的发展
11、。在第二部分总结了折叠的基本规律及折叠产品的优越性，认为产品折叠一般符合两个规律：以圆心(或轴) 为基准的折叠和平行折叠。最后总结了设计折叠产品的一些注意事项。在装饰第185期有一篇由何灿群和詹惠娟老师写的文章，题目为折叠家具中的人机工程学研究，文章中作者谈到了折叠和生活有着密切的关系，认为折叠家具在功能上有多方面的优点，通过折叠设计可以将面积或体积较大的物品折叠成尽可能小的面积或体积。认为收藏时的折叠与使用时的展开应是辩证统一的，折叠是为了更好地展开，必须符合“适用、舒适、美观”的人机关系。文章先分析了折叠家具中的人机工程因素，即形态、功能、色彩和材质。在折叠结构的人机规律研究这一部分，将家
12、具设计的设计要点概括为：1. 既要方便携带，又要考虑功能需要。家具的折叠性不能单纯为了方便携带、搬运等，也要同时考虑到某些使用功能上的需要。如调节式座椅主要是通过靠背、座面、座高的折动来调节坐姿的角度，乃至躺、卧的状态，以满足各种不同的使用需要，这是以人在不同的使用状态中的不同需求作为出发点的。2. 既要追求结构的合理性和安全性。考虑使用者的感受注重折动结构的科学性、舒适性、安全性以及对于选材方面的特殊要求，不能因为追求结构上的合理而忽略使用者的感受。折叠结构具有多元化的特点，那么在针对具体的使用人群时就要根据需要选择最合理的结构。1.2 课题来源第一，以往折叠的分类多是从工程方面的分类，如从
13、自锁原理、驱动方式等，很少有从形态角度的分类，从工业设计的角度，特别是从形态的角度来区分折叠的分类是将复杂的机械结构简化的有效手段，对于产品设计师有重要的启迪和帮助作用。第二，具有折叠功能的产品能够在使用时展开，储存时折叠。这种结构设计省空间，方便储运和携带，是一种被广泛利用的结构，对于常用种类、原理、适用条件、互换分析和设计中的一些注意事项的总结将会使学生在设计中的更加快捷和精准的利用这些资料。第三，以节省空间和方便携带为辅助功能需要的产品，其实现方法有很多，折叠是完成该辅助功能的重要的方法之一。同时折叠的方式有很多种，且考虑到折叠结构与产品形态之间的联系。因此，如何根据产品的特性，合理有效
14、地选择折叠方式是工业设计师在需要着重解决的问题。第四，当前结构较复杂或实用功能相对突出的产品，如部分五金产品、家具等在结构设计上的成果往往大于在美学上的成果。如何从美学角度设计折叠产品特别是折叠产品的折叠结构，达到“结构美学”是目前迫切要解决的问题。1.3 主要研究内容1.3.1 从形态角度对折叠结构进行重新划分折叠产品的最大特点就是可以通过一定的方法使产品的形态发生变化，所以不同的折叠方法就会产生不同的形态变化，我们从形态角度划分能够将我们对于复杂的机械原理的考虑转变为我们擅长的对于形态角度的分析。同时作为以后的研究的出发点和理论依据。1.3.2 折叠结构形态变化和原理分析折叠结构的外观结构
15、与内部结构往往达到统一。所以研究各种折叠结构形态变化的特点就显得格外重要了，此外，从空间利用的角度来看，每种折叠结构虽然都能够实现折叠，但是利用空间的方式却各不相同，对于各种折叠结构形态变化的分析对于我们在设计中有很大的益处。对于各种折叠结构原理的运用是我们在具体实现产品功能的必经之路，以形态划分为基础来分析折叠结构，并分析实现其功能的原理的方法能够使许多设计师快速有效地明白其中的结构原理。1.3.3 折叠结构的适用条件分析折叠结构从展开、施加预应力成形到荷载态是一个既包括弹性变形又包括刚体位移，既有线形又有非线性的复杂过程。从折叠结构的工作过程来分，折叠结构的分析、设计包括三部分：保证结构能够顺利展开的几何设计；折叠结构展开过程中对整个机构体系的运动路径的设计与控制；保证体系能够按着预定的轨道运动，并将约束反力控制在合理的范围内处于工作状态的折叠结构在荷载作用下的受力分析。折叠结构的运用不是任意的，在材料、形态等因素的约束下，根据具体的设计目的往往有一种到两种折叠结构能够实现产品的最优化设计，所以对于各种折叠结构适用性的总结归纳对于产品设
