工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程產(chǎn)品形態(tài)研究

1、授課計(jì)劃 總學(xué)時(shí)32 上課學(xué)時(shí)12 上機(jī)學(xué)時(shí)2010.22 10.2410.29 10.3111.05 11.0711.12 11.14授課、課堂練習(xí)、草圖繪制草圖確定、效果圖繪制效果圖繪制、專利文件制作講解方案評(píng)審、排版、專利文件審查理論形態(tài)構(gòu)成形式產(chǎn)品的形態(tài)構(gòu)成是把產(chǎn)品中的各種形態(tài)要素進(jìn)行分解組合，它以“要素組合”為核心理論。產(chǎn)品形態(tài)的構(gòu)成方法主要有產(chǎn)品立體構(gòu)成方式、形態(tài)的變換方法兩個(gè)方面。1-產(chǎn)品立體構(gòu)成方式產(chǎn)品立體構(gòu)成方式，即用形體去容納一定技術(shù)功能結(jié)構(gòu)的單一體，再將多個(gè)單一形體按一定形體構(gòu)成規(guī)律和方法有機(jī)地組織在一起而構(gòu)成產(chǎn)品的整體形象。2-形態(tài)的變換方法在形態(tài)初步組合方案的基礎(chǔ)上作

2、進(jìn)一步的變換，是產(chǎn)品形態(tài)造型創(chuàng)新的又一重要途徑，產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到產(chǎn)品的功能原理、工藝要求、結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境、人機(jī)性能等多方要求，從不同的角度出發(fā)會(huì)其形態(tài)設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)也不同。我們應(yīng)對(duì)產(chǎn)品形狀、布局等進(jìn)行充分的變換，得到盡量全面的造型方案，然后從中進(jìn)行優(yōu)選。形態(tài)變換從以下幾個(gè)方面著手:.基本功能單元的變換組合。.功能相同，功能面位置與排列的變換。.功能面相同，包含功能面的形體形態(tài)與排列組合的不同。.造型單元的幾何形狀與尺寸的變化。.造型單元形態(tài)的分解與綜合。.由相應(yīng)材料及工藝改變而導(dǎo)致造型單元的形態(tài)改變?；竟δ軉卧淖儞Q組合。造型單元的幾何形狀與尺寸的變化功能相同，功能面位置與排列的變換。.

3、功能面相同，包含功能面的形體形態(tài)與排列組合的不同2-線型設(shè)計(jì)方法產(chǎn)品形態(tài)中的線條是形態(tài)要素的內(nèi)容之一，而線的形式和風(fēng)格往往是整體形態(tài)風(fēng)格和特征的重要表現(xiàn)形式。因此產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)可以首先從線型的風(fēng)格定位及總體協(xié)調(diào)的角度出發(fā)，建立整體的產(chǎn)品形態(tài)，這就是形態(tài)設(shè)計(jì)中常用的線型設(shè)計(jì)方法。進(jìn)行產(chǎn)品形態(tài)的線型設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定產(chǎn)品的形態(tài)線型風(fēng)格，然后確定線型的組織方式。需要指出的是，不論使用何種形態(tài)設(shè)計(jì)方法，都要遵循形式與功能相統(tǒng)一的原則，同時(shí)考慮產(chǎn)品的功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及人機(jī)工程學(xué)的要求，以便使最終得到的形態(tài)方案能夠真正滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要。選擇特征線的原因有造型內(nèi)涵和特定結(jié)構(gòu)約束的構(gòu)造線被稱作產(chǎn)品造型特征線，被

4、標(biāo)記為側(cè)面輪廓線、正面曲線等名稱。從描述造型的角度看，點(diǎn)既不具有重要的造型意義，也對(duì)造型的描述不充分;面雖然最能表達(dá)形態(tài)的部分內(nèi)容，但其不易被表達(dá)，過于復(fù)雜。線源于點(diǎn)而展成面，是“承上啟下”的形態(tài)元素。線既可以聯(lián)系點(diǎn)和面的重要形態(tài)信息，也沒有面的冗余和點(diǎn)的瑣碎，所以，在對(duì)形態(tài)特征的表達(dá)中，線比面和點(diǎn)都更有優(yōu)勢(shì)。特征線優(yōu)于點(diǎn)和面產(chǎn)品造型意象既然是人對(duì)產(chǎn)品造型所產(chǎn)生的直覺聯(lián)想，是設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品造型的情感表達(dá)，那么這種表達(dá)更多的是通過產(chǎn)品造型中的特征線來實(shí)現(xiàn)的。人的意象具有若干個(gè)維度，是多方面的，比如某個(gè)意象既可能是科技的、輕巧的，又是醒目的、時(shí)尚的等等。這說明意象的表述，特別是造型意象的表述具有復(fù)雜

5、性和多維性，并不具備直觀性。為了表達(dá)簡(jiǎn)便，把原來的多維空間的問題“降維”至三維或者二維問題。將這些降維后獲得的具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的感性意象形容詞稱為敏感感性意象形容詞。這樣，我們可以通過將產(chǎn)品造型的形態(tài)主特征線與這些意象形容詞聯(lián)系起來，從而形成(意象一特征線)和(特征線一意象)這兩種映射。特征線簡(jiǎn)化復(fù)雜問題并能表達(dá)意象1-線面模型的建立產(chǎn)品的線面模型即采用與機(jī)械投影圖類似的線條圖(無(wú)填充色)來表達(dá)產(chǎn)品特征形態(tài)，它可以最大程度地簡(jiǎn)化形態(tài)描述語(yǔ)言，以便為下面的變化創(chuàng)新提供更大的自由度。線面模型也是與根據(jù)概念設(shè)計(jì)模型的建立過程相適應(yīng)的，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過程是確定產(chǎn)品基本功能、原理、結(jié)構(gòu)、形態(tài)與產(chǎn)品布局的產(chǎn)品

6、早期設(shè)計(jì)過程，其信息表達(dá)多采用符號(hào)化及簡(jiǎn)潔抽象的表達(dá)方式。產(chǎn)品的線面模型2-線面模型的分割產(chǎn)品形態(tài)線面模型是通過對(duì)實(shí)際產(chǎn)品外觀的簡(jiǎn)化抽象而得到的線條圖形，是產(chǎn)品整體形態(tài)的特征模型，而進(jìn)行產(chǎn)品形態(tài)組合創(chuàng)新則需要提取產(chǎn)品各個(gè)組成結(jié)構(gòu)（組件）的形態(tài)特征和形態(tài)模型，這就涉及形態(tài)線面模型的分割問題。對(duì)于形態(tài)模型的分割一般要遵循以下幾個(gè)原則:按照組成產(chǎn)品的各部分結(jié)構(gòu)來分割產(chǎn)品模型，這樣使形態(tài)可以依隨功能、原理、布局等要素的創(chuàng)新變化而相應(yīng)地發(fā)生變化，不會(huì)破壞原有確定的產(chǎn)品模型的分割結(jié)果。形態(tài)模型分割不能過細(xì)，否則在作組合創(chuàng)新構(gòu)成中所產(chǎn)生的組合變化就會(huì)非常繁雜，在方案篩選和優(yōu)化過程中也會(huì)十分吃力。形態(tài)模型分割

7、也不能過于粗略，細(xì)化程度不足，會(huì)導(dǎo)致在進(jìn)行產(chǎn)品形態(tài)變化時(shí)參與組合與變化的因素過少，方案變化不足，影響形態(tài)創(chuàng)新的方案選擇及優(yōu)化方案的產(chǎn)生。3-對(duì)產(chǎn)品形態(tài)模型的組合操作對(duì)產(chǎn)品形態(tài)模型的組合操作方法實(shí)際上是一種信息融合的方法，它是指提取多個(gè)產(chǎn)品的組件形態(tài)信息模型或通過前幾種操作方法得到新的組件形態(tài)模型，然后將來自不同組件的多個(gè)信息特征進(jìn)行自由組合，產(chǎn)生新的產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)方案的過程。組合操作方法在大多數(shù)情況下也是一種基于實(shí)例的設(shè)計(jì)方法，即我們用于組合的組件信息是來自于多個(gè)實(shí)例。由于已有實(shí)例是以前設(shè)計(jì)問題的優(yōu)化結(jié)果或滿意結(jié)果，它本身包涵了大量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，可省去大量經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的獲取與表達(dá)，因此在此基礎(chǔ)上的

8、重新組合設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的實(shí)用性。這里需要注意的是我們研究產(chǎn)品形態(tài)的組合創(chuàng)新方法，而來自不同產(chǎn)品的組件特征形態(tài)風(fēng)格一般不盡相同，因此在組合時(shí)要特別考慮它們風(fēng)格的協(xié)調(diào)與融會(huì)。4-對(duì)產(chǎn)品形態(tài)模型復(fù)合式操作所謂復(fù)合式操作就是將多種對(duì)形態(tài)模型操作的方法綜合使用，例如在對(duì)兩個(gè)產(chǎn)品實(shí)例的組件特征形態(tài)模型在進(jìn)行組合創(chuàng)新的同時(shí)，又對(duì)組件特征形態(tài)模型進(jìn)行置換操作。這樣就進(jìn)一步拓展了由兩個(gè)產(chǎn)品實(shí)例應(yīng)用組合創(chuàng)新方法而得到的方案的數(shù)量和質(zhì)量。需要說明的是，在這些方法的實(shí)際應(yīng)用中，組合操作并不是漫無(wú)目的的方案羅列，而應(yīng)是設(shè)計(jì)師在確定了設(shè)計(jì)要求和意圖，明確了最終方案的風(fēng)格，充分考慮結(jié)構(gòu)要求以及加工可行性的基礎(chǔ)上的一種有目的和

9、有選擇的操作過程。這就避免了方案設(shè)計(jì)的盲目性，可以大大減少各種形態(tài)模型操作的工作量，同時(shí)也降低了下一步篩選工作的難度。產(chǎn)品形態(tài)原型提取方法1-產(chǎn)品形態(tài)原型組件劃分產(chǎn)品形態(tài)是產(chǎn)品造型的第一要素，對(duì)產(chǎn)品原型的歸納首先是對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的歸納。而對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的歸納可以通過產(chǎn)品組件劃分來完成。形態(tài)原型的基本組合由形態(tài)原型組件的劃分決定，變型設(shè)計(jì)的基本單元由形態(tài)原型確定。以分析功能為基礎(chǔ)，首先依據(jù)功能的標(biāo)準(zhǔn)劃分組件。過細(xì)劃分組件，則組件數(shù)目過大，管理不便;劃分組件過粗，則組件柔性太差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其次依據(jù)具體的形態(tài)設(shè)計(jì)要求，細(xì)化組件特征結(jié)構(gòu)。劃分產(chǎn)品形態(tài)原型組件的基本原則如下:(l)用單獨(dú)的功能元作為組件，即盡可

10、能做到獨(dú)立化在結(jié)構(gòu)上已分解的功能單元，以便組成多種變型形態(tài)，易于搭配和拼組組件。(2)用部件作為組件，組件具有完整性結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品容易裝配。但應(yīng)注意區(qū)別部件和組件，劃分組件強(qiáng)調(diào)獨(dú)立性功能，劃分部件強(qiáng)調(diào)完整性結(jié)構(gòu)，組件相對(duì)部件更易于被細(xì)化。(3)以零件作為組件，可以靈活地改變自身形狀，組件結(jié)構(gòu)完整和功能獨(dú)立。(4)包容簡(jiǎn)化原型組件形態(tài)的組合內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)成了產(chǎn)品的形態(tài)，一般采用包容性原則，對(duì)于產(chǎn)品內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品風(fēng)格特征線生成技術(shù);在確保結(jié)構(gòu)功能不變的情況下，用包含這些結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單形體簡(jiǎn)要表達(dá)。(5)從設(shè)計(jì)形態(tài)角度，劃分組件盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)約束信息和形體信息，產(chǎn)品形態(tài)原型的設(shè)計(jì)屬性容易得到表達(dá)和控制，易

11、于變型設(shè)計(jì)形態(tài)原型。(6)在劃分組件的過程里，劃分型面要易于分離與聯(lián)接，還要重視要素的規(guī)范化結(jié)合。產(chǎn)品形態(tài)模型的置換置換操作就是對(duì)產(chǎn)品模型分割后得到的各形態(tài)組件特征模型進(jìn)行其它特征形態(tài)的代換。產(chǎn)品形態(tài)模型的歸并歸并操作指對(duì)組件特征形態(tài)進(jìn)行合并，減少原產(chǎn)品形態(tài)模型分割后得到的組件數(shù)量。產(chǎn)品形態(tài)模型的再分割產(chǎn)品形態(tài)模型的再分割操作是在已經(jīng)分割后得到的產(chǎn)品組件特征形態(tài)的基礎(chǔ)上對(duì)其中的一個(gè)或多個(gè)組件形態(tài)特征進(jìn)行再次分割，以得到更加富有層次感的產(chǎn)品形態(tài)，但要注意避免給人以瑣碎和凌亂的感覺。產(chǎn)品功能原型提取方法對(duì)功能的提取，還是按照“功能一結(jié)構(gòu)”相對(duì)應(yīng)的方法來表示功能，即用保證產(chǎn)品最基本功能的、最簡(jiǎn)單的結(jié)

12、構(gòu)來表示產(chǎn)品的功能原型。首先在一類產(chǎn)品中選擇若干個(gè)典型的產(chǎn)品案例。分別將這些案例進(jìn)行功能劃分為總功能、子功能和功能元。然后將每一層的功能進(jìn)行比較，選擇出“共有”的功能。一般情況下，這也就是產(chǎn)品的關(guān)鍵性功能，這樣，就完成了對(duì)一類產(chǎn)品功能原型的提取。產(chǎn)品組件特征劃分方法產(chǎn)品造型原型是對(duì)具體案例所共有的造型元素的提取，它本身具有這一類產(chǎn)品造型的基本特征，所以劃分準(zhǔn)確的原型特征線對(duì)歸納出產(chǎn)品原型有很大作用。從幾何建模的角度劃分產(chǎn)品造型原型組件:(l)形狀特征，由線、面、點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)特定幾何形狀，有一定工程意義的特殊形狀。形狀特征是其它非幾何信息的載體，是基本特征。由基本形體或其組合構(gòu)成造型原型組件的形

13、狀特征。常用的原型組件的形狀特征包括:圓柱體、球體、長(zhǎng)方體等。(2)連接特征，是相鄰形態(tài)原型組件間接合部分的幾何形狀，表達(dá)組件的裝配關(guān)系，是形狀特征的輔助特征。例如，結(jié)合表面形狀原型組件間有不共面，共面等連接特征。(3)細(xì)部處理特征，是指面、邊、角等原型組件的局部幾何形狀，是形狀特征的輔助特征。常用的細(xì)部處理特征如:過渡處理、修棱、圓角、裝飾帶、倒角等。產(chǎn)品造型原型組件特征分類形態(tài)原型組件特征幾何特征形狀特征連接特征細(xì)部特征表面特征材料特征紋理特征色彩特征“主”指主體部分或主要功能部分，是設(shè)計(jì)表現(xiàn)的重點(diǎn)部分;“從”是非主要功能部分，是局部，次要的部分。產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中主從關(guān)系非常重要，沒有“從”無(wú)所謂“主”，沒有重點(diǎn)，則顯得平淡，沒有一般也不能突出和強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)。般來說，主體部分是人觀察的中心，而產(chǎn)品的視覺中心往往不止一個(gè)，但必須有主次之分，并且主要的視覺中心只有一個(gè)，其余為輔助的次要的視覺中心。設(shè)計(jì)步驟:1.運(yùn)用系統(tǒng)的思想，構(gòu)想出一個(gè)“整體形態(tài)”(可以在平面視圖中進(jìn)行構(gòu)思)。設(shè)計(jì)