产品结构设计-章4.ppt

① 有效利用空间 ② 便于携带 ③ 一物多用（折叠餐桌） ④ 安全（折叠剪刀、折叠刀） ⑤ 降低储运成本 ⑥ 便于分类管理
4.2 契合结构
契合是指两个物件个体互相咬合的一种结构形式。
4.2.1 契合结构的类型
榫卯
契合 拉链
拼图
榫卯——中华民族智慧的结晶，契合结构的典型代表。
拉链——美国人智慧的结晶，人类造物史上的重大发明。
② 有序性是指产品结构各个部分之间的组合和联系是按照一定 的要求，有目的、有规律的建立起来的。
③ 稳定性保障产品的牢固性、安全性、可靠性和可操作性等诸 方面的性能。
1.2、产品结构设计的特点
① 实践性 实践性是结构设计的源泉与归宿。 一方面，有实际的问题需要解决，才有结构设计的必要和改 进。 另一方面，实践经验又帮助设计师优化设计、创新结构。
拼图——以七巧板为代表的益智玩具。
4.2.2 契合结构的价值
① 有效利用材料 ② 有利于组合与排列 ③ 便于归类整理
4.3 连接结构
连接结构的运用几乎存在于所有的产品结构之中。
可拆 连接
插接——皮带扣、纸盒、塑料盒盖等 锁扣——手机盖、电池盖、塑料包装搭扣、包袋扣等
连接
螺旋——器皿盖、管道箍等
平面V 级低副
平面机构是应用最广泛的机构。
点、线接触的平面运动副—平面高副 滚动副 凸轮副 齿轮副
面接触的平面运动副—平面低副 转动副 移动副
构件的类型
原动件(Driving link)—机构中按给定运动规律运动的构件，也称为输入构件 (Input link)。
4.6.2 气囊结构的特性
① 该结构必须具有抗压作用，且不漏气。 ② 结构体内部各个部位的气压必须保持均衡稳定，

因此，失稳时杆件的整个截面都处于加载的过 程中，应力-应变关系假定遵循同一个切线模量 Et，此时轴心受压杆件的屈曲临界力为：
N cr ,t

2 Et I
2 二、实际的轴心受压构件的受力性能
在钢结构中，实际的轴压杆与理想的直杆受力性能之间差别很大，实 际上，轴心受压杆的屈曲性能受许多因素影响，主要的影响因素有：
一、理想轴压构件的受力性能 理想轴压构件是指满足下列4个条件： o杆件本身绝对直杆； o材料均质且各向同性； o无荷载偏心且在荷载作用之前无初始应力； o杆端为两端铰接。 在轴心压力作用下，理想的压杆可能发生三种形式的屈曲： 弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲——见教科书P97图4–6 轴心受压构件具体以何种形式失稳，主要取决于截面的形式 和尺寸、杆的长度以及杆端的支撑条件。
l N 2 EI 对一无残余应力仅存在初弯曲的轴压杆，杆件中点截面边缘开始 式中 N l2 NE 屈服的条件为：
0
1
经过简化为：
N N vm v0 v0 fy v m v0 v 1 1 N NE A W N N v0 N E fy A W NE N
An—构件的净截面面积_
N fy r f R An
P94式4-2
（1）当轴力构件采用普通螺栓连接时 螺栓为并列布置：
n1 n2 n3
按最危险的截面Ⅰ-Ⅰ 计算，3个截面净截面面积 相同，但 Ⅰ-Ⅰ截面受力最大。
N n
Ⅰ-Ⅰ：N Ⅱ-Ⅱ：N-Nn1/n Ⅲ-Ⅲ：N-N(n1+n2)/n
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
2 2
从上面两式我们可以看出，绕不同轴屈曲时，不仅临界力不同，且残余 应力对临界应力的影响程度也不同。因为k1，所以残余应力对弱轴的 影响比对强轴的影响严重的多。

传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键Байду номын сангаас
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公
差，以防按键手感不良。
§4.3 层合板与层合件设计
4.3.4 变厚度层合板设计
20
§4.2 设计选材与设计许用值确定
4.2.2 设计许用值的定义与确定原则
金属材料设计许用值以应力表示，称设计许用应力 ；复合材料 结构的设计许用值选择应变，称设计许用应变。
确定设计许用值的一般原则： ★ 结构的拉伸设计许用值主要取决于含孔试样的许用值，结
构的压缩设计许用值主要取决于含冲击损伤试样的许用值。 ★ 薄蒙皮或薄面板蜂窝夹层结构设计许用值的确定，还需根
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破 坏模式与设计 准则
（1）夹层结构破坏模式
37
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则
（2）夹层结构设计准则
◆ 在设计载荷下，面板的面内应力应小于材料强度，或在设计载荷下，面 板应变小于设计许用应变；
◆ 芯子应有足够的厚度（高度）及刚度 ； ◆ 芯子应有足够的弹性模量和平压强度，以及足够的芯子与面板平拉强度； ◆ 面板应足够厚，蜂窝芯格尺寸应合理； ◆ 应尽量避免夹层结构承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷； ◆ 胶粘剂必须具有足够的胶接强度，同时还要考虑耐环境性能和老化性能； ◆ 碳纤维层合面板与铝蜂窝芯子胶接面要注意防止电偶腐蚀问题； ◆ 对雷达罩等有特殊要求的夹层结构，面板、芯子和胶粘剂选择必须考虑 电性能、阻燃、毒性和烟雾等特殊设计要求。

塑 塑塑 塑 塑 塑
料 料料 料 料 料
产 产产 产 产 产
品 品品 品 品 品
的 的的 的 的 的
形 壁脱 加 标 底
状 厚模 强 志 部
斜 筋设 支
度
ห้องสมุดไป่ตู้计承
面
机 机通 箱 柜风 的 的窗 结 结口 构 构的 形 形开 式 式设
形 式
塑料产品的孔
塑料产品的圆角
一、弯曲件的结构设计
具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲的工艺过程和提高弯曲 件的精度。下面对弯曲件的结构提出一些设计要求。
机械系统与外壳结构是现代设备 发展的基础和必不可少的组成部分。 各种科学的最新成果和先进的技术系 统，如微电子技术、计算机应用技术 和其他高新技术，如果要成为具有实 用价值的产品，必须有机械系统与外 壳结构、安装结构系统。
现代产品机械系统结构的零部件和机构种类繁多，各自 的功能和作用多种多样，但可概括为两个主要方面：
（4）刚度要求
构件的弹性变形应限制在允许的范围之内，以免由弹性变形引起 运行误差和影响系统的稳定性及动态响应。
（5）强度要求
构件应在一定的使用期限内不产生破坏，以保证运动和能量的正常 传递。
（6）各种环境下工作稳定性要求
系统和结构应能在冲击、振动、高温、低温、腐蚀、潮湿、灰尘 等恶劣环境下，保持工作的稳定性。
①绘图平台。台面通常由硬质橡胶构成，上面有许多小孔、 与真空吸附装置相通，以便固定图纸。
②导轨与横梁。X向导轨位于平台两侧，Y向导横梁上，横梁 由两端的滑座支承X向导轨上。
③传动装置。X向导传动装置由齿轮减速器和齿轮齿条机构 组成，Y向传动装置由齿轮减速器和滚珠螺旋机构组成。
④笔架。笔架支承在Y向导轨上，它在导轨上的移动是由电 机驱动并通过滚珠螺叶在螺杆上的移动而实现的。它与由电 机驱动使横梁在X向导轨上的移动组合实现画笔的绘图。而 笔架按计算机的指令要求可自动抬笔和落笔。

现代优秀艺术设计产品，不仅要满足用户的物质功能要求， 还要切实考虑精神功能的体现，达到理性和感性的和谐统一。(如
图4-20 会拥抱的调味瓶
图4-19/4-20：新兴的韩国设计以其趣致和情感特征著称)
第四章 产品功能设计原理
4.3.1 按功能的重要程度划分
按照功能的这种重要程度来划分，我们可以把事物的功能分 为基本功能和辅助功能。基本功能指的就是设计对象最主要的功 能，也是用户最关心的功能。无论产品的附加功能怎样扩充，都 不能替代其基本功能。否则此物即彼物了。
图4-3 具有手电功能的闹钟，表明 了现代产品设计从单一功能 向多功能的转化。
产品设计。）于是，造物功能需求从单一性向多样性转化。（图
4-4）
例如，音讯产品功能方面的发展，比较典型地反映出人们对 产品功能的需求。从单一的播放或通话功能，逐步发展为多元化 功能的互补与互动。
图4-4 功能需求的未来发展方向
段来，可以把功能划分为硬功能和软功能。硬功能指真实存在 的实体功能。而软功能是一种没有固定体态的软件功能，其存 在方式不是现实存在的直观的事物，而是虚拟化的、数据化的 预先设定。（图4-21，火车虚拟建模图形）
第四章 产品功能设计原理
4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3
功能设计方法——功能系统设计 功能系统分析的涵义 功能系统分析的作用 功能创新的基础——功能定义
图4-2 早期具备单一目的性的陶制品
功能需求的实践，人类在对自然事物的了解和实际运用（例如 土、水、火的特性）的基础上，制成各种各样的器具（图4-2， 早期具备单一功能的陶制品）。这些由早期人类创造的“人工 物”极具目的性和功能性。
第四章 产品功能设计原理
4.1.2
功能需求的发展

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 平缓力流。
1.
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。
1.2 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。
1.
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 理论基础:
1.1.2
载荷类型:
拉(压) 、剪、弯、扭; 静载、 动载、 循环载荷;
1.
受拉(压)构件.
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 理论基础:
1.1.2
载荷类型:
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 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) 。
1.

图4-19 凸轮机构的压力角 与基圆半径
4.3 盘形凸轮的几何法和解析法设计
• 4.3.1 图解法设计
1.作图原理 凸轮机构工作时，一般以凸轮为原动件， 凸轮是运动的，而绘在图纸上的凸轮是静 止的，因此绘制凸轮轮廓曲线是采用“反 转法”。根据相对运动原理，给整个机构 加上一个公共角速度ω绕凸轮轴心O转动 时，各构件间相对运动不变。若公共角速 度与凸轮的角速度ω1等值、反向，则凸轮 静止，而从动件随机架以-ω1转动，又沿 导路作相对移动；由于从动件始终与凸轮 接触，尖顶的运动轨迹就是凸轮的理论轮 廓。
4.3 盘形凸轮的几何法和解析法设计
• 4.3.1 图解法设计
（4）偏置移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制 如图所示，以O为中心，以偏距e为半径所作的圆称为偏距圆。如图所示，这种凸轮机 构的从动件在反转运动中依次占据的位置将不再是由凸轮轴心O作出的径向线，而是偏 距圆的各切线（图中的KoBo，KIB1，K2B2，…）。因此，从动件的位移Bl＇B1, B 2＇B2, B3＇B3, …也应沿这些切线并由基圆的交点（B1', B2', B3', …）对应向外量取。 其余作图步骤与对心移动尖顶从动件凸轮轮廓的作法基本相同。
凸轮机构按构件形状与运动形式分为不同的类型。 1.按凸轮形状分 （1）盘形凸轮：凸轮绕固定轴转动且径向轮廓尺寸变化的凸轮称为盘形 凸轮，是凸轮的基本型式。 （2）移动凸轮：当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作 直线运动，这种凸轮称为移动凸轮。 （3）圆柱凸轮：将移动凸轮卷成圆柱体称为圆柱凸轮
4.2 从动件常用运动规律
• 4.2.2 从动件常用规律
3.简谐运动规律 从动件的加速度按余弦规律 变化的运动规律称为简谐运 动规律。指质点在沿半径为R 的圆上作匀速圆周运动时， 其在这个圆上的投影所形成 的运动称为简谐运动。 其S2-δ1、v2-δ1、a2-δ1的关系曲 线如图所示。

按照仿生的对象分：动物仿生设计、植物仿生设计、微生物仿生设计和无生命仿生设计等。
按照仿生的手法分：具象仿生设计、抽象仿生设计、综合仿生设计等。
按照仿生的结果分：生活用品的仿生和生产用品的仿生等。
按照仿生的原理分：感性仿生、理性仿生、科学仿生等。
四、产品形态的造型设计方法
4.2.1 造型仿生设计
美国纽约肯尼迪机场候机楼的设计
四、产品形态的造型设计方法
柳宗理设计的蝴蝶椅，这款椅子的 设计灵感来自大自然中蝴蝶生动美 妙的形象，抓住蝴蝶两只翅膀的体 态特征，将弧线和直线完美结合， 通过简洁的设计语言对蝴蝶进行仿 生，使真正的蝴蝶和仿生的蝴蝶形 成鲜明对比，整体造型表现出一种 生动的律动。
孔雀椅是由德罗尔·本舍齐特设 计。德罗尔从“孔雀开屏”得到 创作灵感。这款独特的椅子不使 用任何拼接，简单的三片毛毯， 一个小小的金属支架，尽显造型 的优雅与大气，这款椅子共有翡 翠绿、黄绿、紫罗兰和宝石蓝等 色彩选择。
四、产品形态的造型设计方法
• 隐形色彩仿生被广泛的运用到迷彩服以及各种伪装中，通过不同色彩的运用体现一种 色彩仿生同环境的融合过程。
• 另一种情况下，色彩仿生设计在家具中的应用是用户对于更高的趣味性、视觉感受的 追求。在快节奏的现代生活中，人们越来越追求回归自然、亲近自然的田园生活，在家具 设计中也大胆运用色彩仿生，利用有限的空间进行对大自然的体验。
四、产品形态的造型设计方法
4.1.2 圆形的联想训练
圆形本身具有完整、回归、统一的结构视觉感，能够给人以饱满、紧密、充实、团 结的心理感应。在中国元素里，圆形更是被赋予吉祥之意，寓意着圆满、和谐、团圆、 幸福。圆形的联想训练。
四、产品形态的造型设计方法
4.1.3 三角形的联想训练

– 节约木材：配料时省去了榫头部分的尺 寸。约节约5%-6%。
– 简化工艺过程，大幅度提高生产率：因 繁重的打眼工作可改用多轴钻床一次完 成定位和打眼的操作，而圆榫本身可以 在专用的机器上制造。
23
榫接合——榫接合的技术要求
圆榫的优点：
– 为家具部件化装饰和机械化装 配创造了有利的条件。
– 强度足够：虽然圆榫的接合强 度比直角榫低约30%，但其接 合强度远远超过了可能产生的 破坏应力。
– 闭口榫：接合后见不到榫头 侧边，但强度稍低。
11
榫接合——榫接合的基本形式
按榫头是否贯通：
– 明榫：榫端露于方材 表面的贯通榫。
– 暗榫：不露榫端的不 贯通榫，对强度要求 稍低，而装饰质量高 的家具产品可用不贯 通榫。
12
按榫肩切割形式情况分：
– 单面切肩榫 – 双面切肩榫 – 三面切肩榫 – 四面切肩榫
制在15-30mm时可获得理想接合强度。
• 应比榫眼深度小2-3mm，以防止由于榫头端部加工不精确 或木材膨胀、胶液过多等原因，使榫端顶住榫眼底部，而 在榫肩接合处产生缝隙，使接合不严密影响美观和强度。
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榫接合——榫接合的技术要求
木纹方向
– 榫头长度方向应取纵向纹 理，不能用横向纹理，因 为容易折断，同时应尽量 避免取斜纹理。
– 圆榫：用其他材料加工后插入
方材之中的。具有节省方材材 料和加工方便等优点。对一些 用人造板为基材的板件，圆榫 可实现它们之间相互连接。
直角榫 燕尾榫 圆榫
8
榫接合——榫接合的基本形式 按榫头的个数分：
– 单榫 – 双榫 – 多榫
9
榫接合——榫接合的基本形式
按榫头与方材间是否可分离：
– 整体榫：榫头直接在方材上开出的。 – 插入榫：与方材不是一个整体，它是

根据图8中对原型各部位量化的数据和
规格尺寸设计出女子中间体的应用公式：
前领深 = 1/5N－1.7
后领深 = 2.2
前袖窿深 = 2/10B＋6.2
后袖窿深= 2/10B＋6.2
前腰节 = 1/4G
后腰节 = 1/4G－1
前领宽 = 1/5N－0.5
后领宽 = 1/5N＋0.5
前肩宽 = 1/2S＋2.5
服装号型系列及规格**
服装号型系列
号型系列：是以中间体为中心，向两边依次递增或递减 组成。
我国服装号型系列：5•4系列和5•2系列，即人体身高以 5cm分档、人体胸围和腰围分别以4cm和2cm分档。
体型
Y
A
B
C
身高
170
170
170
170
男子
胸围
88
88
92
96
身高
160
160
160
160
女子
平面结构设计法 立体结构设计法
服装工业样板制定
教学重点与难点
重点：
了解服装结构设计的基本方法
难点：
理解人体结构与服装结构的关系
第一节 服装结构设计的基础知识
服装结构设计：是将款式、造型设计的构 思及形象思维形成的立体造型的服装转化 为多片组合的平面结构图的工作。
服装结构设计是款式设计的继续和补充， 也是工艺设计的准备与基础。
84 66 68 70 66 68 70 66 68 70 66 68 70 66 68 70 66 68 70
88 70 72 74 70 72 74 70 72 74 70 72 74 70 72 74 70 72 74
92 74 76 78 74 76 78 74 76 78 74 76 78 74 76 78 74 76 78