机械与设计概论近代工业设计史

概述1、在整个19世纪,机械化一直是人们讨论设计理论与实践问题的焦点；2、在美国由于劳动力匮乏而机器大受欢迎。机器作为一种节省劳动力的手段似乎成了美国包治百病的灵丹妙药。3、随着生产的进一步扩大,制造商们竭力寻求一个包括社会各阶层的广大市场,他们开始抛弃设计师的专业技能,转而根据图集或通过模仿别的厂家来生产自己的商品。这些商品的销售是依靠低廉的价格和购买方便取胜。4、机械化对设计的影响似乎更多地体现于工程方面，产生了很多伟大的工程作品，当有建筑师的介入,或者工程师屈从于某种建筑风格的影响,这些作品才会摇摆不定并流于某种形式。5、一种全新的美学观念正是在这些机器中萌发。机械化与设计-概论11、18世纪中叶,正当机械化的浪潮席卷美国之际,英国朝着机械化跨出了第一步。英国机械化首先开始纺织业。2、新技术对某些人来说意味着财富和成功,而对别的人来说则可能意味着失业和贫困。因此,对于机械化就有两种截然不同的态度,或者大唱颂歌,或者横加指责。3、1769年阿克莱特(SirRichardArkwright,1732-1792)的水力纺纱机开创了革命性的变革。第一节英国的纺织工业2SirRichardArkwright4、1765年哈格瑞夫斯(JamesHargreaves,约1720-1778)发明了珍妮多轴纺纱机。并于1770年取得专利。一种手摇式多轴纺纱机。由英国织工哈格里夫斯于1765年发明，用其女儿珍妮的名字命名。改进后能同时纺出80根纱线。到了80年代末，英国全国已有“珍妮纺纱机”2万架左右。在棉纺织业特别发达的兰开夏郡，“珍妮纺纱机”很快就代替了旧式的纺纱机。由于结构小、成本低而便于广泛使用，提高了劳动生产率，推动了工业革命的发展。第一节英国的纺织工业3珍妮纺纱机5、水力纺纱机和“珍妮纺纱机”各有优缺点，前者纺出的纱比较精细，但不牢固，后者纺出的纱比较牢固，但比较粗糙。到1779年，工人塞缪尔·克伦普顿发明了将两者的优点结合起来的水力纺纱机，这种机器纺出来的纱，既精细，又牢固。人们把这种机器称之为“骡机”，因为它好像马和驴生出的具有两者优点的骡子一样。第一节英国的纺织工业4塞缪尔·克伦普顿SamuelCromptonTheSpinningMule6、织布机的出现。首先是飞梭的使用。约翰·凯(JohnKay，1704年-1780年)，着名英国发明家，其发明的滑轮梭子(俗称飞梭)，对工业革命有重大的影响，及对纺织业有历史性的重大贡献。在此之前，织工织布时，只是用手把梭子在经线之间掷来掷去。这样的方法，既费气力，又无法进一步加快速度。同时，在一个人将梭子掷来掷去时，织布的宽度不可能超过手臂的长度，所以如果要织较宽的织品，就需要两个或更多的工人。凯伊的飞梭改用手拉动绳子，使梭子在滑槽上来回滑动，既省力，又加快了速度，大大提高了工作效率。第一节英国的纺织工业57、事实上，棉纱生产量过多，飞梭的织布机反而因太迟慢而不敷需要，因此又有织布机的改良。一位教士卡特莱特(EdmundCartwright)经过多次设计与试验，于1785年间发明了一种可以自动织布的“动力织布机”(PowerLoom)。第一节英国的纺织工业6卡特莱特(EdmundCartwright)利用动力织布机织布厂景8、对设计活动影响最大的是19世纪20年代由法国引人英国的杰柯德织布机。1801年：法国人约瑟夫‧杰柯德(JosephJacquard)发明使用打孔卡片(Punchedcarboardcard)控制的自动化织布机。织布过程的每一步都是由穿孔卡片上穿孔分布的样式来决定的。通过这种方式可以很容易改变织布机所执行的“算法”从而织出不同的图案。这种机器直到19世纪中叶才得以完善并得到有效的应用第一节英国的纺织工业7约瑟夫‧杰柯德(JosephJacquard)杰柯德织布机9、19世纪资本主义市场的特点•无论在机器生产中是否有设计师参与,手工艺人都逐渐为没有传统技艺的工人所取代。•商品生产中的设计因素渐次消失了。时尚的风格被简单地转化为某种适应机器生产的东西,产品的形式完全取决于机器生产、价格和图集等方面的因素。•对于普通大众的市场而言,以合适的价格买到实用商品比时尚更为重要。第一节英国的纺织工业810、滚筒印花技术的广泛应用滚筒印花技术最早出现于1783年,但直到1830年以后才得到广泛应用,并形成了一种高度机械化的行业。在这一过程中,设计师逐渐为一批默默无闻的专业人员所代替,这些人有的专事“绘花”,有的“制板”,还有的则从事“印制”工作。如果有擅长绘画的艺术工匠能复制所需的东西,厂家就不必聘请设计师来设计创新的图案。11、英国第一个机械化的浪潮是发生在这一传统的工业领域之中因此,尽管生产方式在更新,传统的设计仍在使用,只是在必要时才略加修改以适应机器生产,这样就出现了新老市场并存而融会在一起的局面。第一节英国的纺织工业9一、理论1、工业革命不仅改变了传统的手工艺设计,而且随着技术革新步伐的加快,建立起了许多新的工业,这些工业将机械化过程应用到大量新产品的生产上。2、一些工程师和设计师在新工业中有意排斥传统美学的影响,否认美学在其作品中的任何作用。代表人物美国的柯本。第二节技术与设计10美国工程师柯本（ZerahColburn）专注于蒸汽汽车设计他在一篇题为《机车工程与铁路机械化》的论文中,表明了一种毫不含糊的实用主义,“商业上的成功是工程的主要目标,因此不必虑及与此无关的因素。”他藐视美学的主题,坚持任何一位渴望成为工程师的人都不应鼓励在纯粹机械的形式和比例上玩弄花哨,而应专注于最佳的机械方式,使得任何既定的目的得以实现。3、与这种极端的观点不同，德国建筑师散帕尔(GottfrideSemper,1803-1879)建立了一种新的美学理论,既接受工业化不可避免的事实,又正视艺术与工业的关系。第二节技术与设计11德国建筑师、艺术评论家戈特弗里德·散帕尔（GottfriedSemper）散帕尔歌剧院SemperOpera4、1848年普鲁士革命流产后,散帕尔作为难民于1851-1854年间滞留在伦敦。在此期间，他转而研究应用艺术并执教于学校，1852年出版《科学、工业与艺术》，主要基于他对前一年举行的“水晶宫”国际工业博览会的印象。与许多观察家一样,他也是展品的批评者。5、散帕尔的基本观点：①过去的遗产,特别是手工艺的传统,在有可能创造出一门新艺术之前必须被消除干净，新艺术应建立在接受和采用机械化的基础上；②风格不是时代各种特有形式的融合,而是在设计一种产品时基本构思的艺术升华。③产品的基本形式主要受到材料及其加工工艺的限制,同时也受到“许多在产品本身之外,而又对其设计起重要作用的因素的影响”,包括地域、气候、时间、习俗以及设计作品服务对象的地位等,装饰作为这些影响的表现,是一种综合的因素。第二节技术与设计126、19世纪生产的某些机器和产品是朴实无华和几何性的,其形式源于结构和机器的功能要求。7、根据散帕尔的历史观中最基本的思想,设计是特定需求的反映,特别是对于产生这种需求的时代、地域和社会条件的反映。如果以这种思想来全面考察19-20世纪初的设计,有一点是很清楚的,大量的工业产品并不是偏重于美学或实用价值,而是寻求两者的协调。第二节技术与设计138、工业技术的发展提出了更高的精度要求,因此数学成了基本的工具,几何学提供了获得必要的精确性所需的三度空间形式,因而产生了一种新的设计语言。9、尽管有机械功能和使用上的限制,形式的处理和安排仍有多种可能性,这就为美学判断甚至装饰提供了机会。因此,也有一些机器设计带有时尚的烙印。例如,使用古典柱式作为早期蒸汽机的框架,就很难说是机器功能的必然体现。设计师认为这类具有几何特点的流行形式作为一种装饰手段是合适的,它并不会有损于实用功能。第二节技术与设计14二、机床设计1、19世纪机床设计的演变,对于研究技术革新与设计的关系以及早期功能主义的发展是很有意义的。两个人物：布鲁勒、怀特沃斯。布鲁勒设计机床全是用金属制造的,很坚固,加工精度也高,并成了后来机床生产的范本。由于设计和制造水平很高,其中一些机床在20世纪中叶仍在使用。为了适应流行的趣味,布鲁勒在他的机床中使用了一种最简洁的柱式--塔斯干(Tuscan)柱式。第二节技术与设计15MarcIsambardBrunel2、十九世纪最优秀的机械技师——约瑟夫·怀特沃斯①他发明了一种新工艺以确保工件的平整度并改进了测量方式——标准平面板；②1856年,他展出了一种精度达百万分之一英寸的度量机具——1834年发明的测长尺；③他发展了一种整体式的机床设计,采用中空的箱式床身,并增加所用金属的重量以保证稳定性；④统一螺纹标准：怀特沃斯大量地收集了经常使用的螺纹，并测量了尺寸、形状。决定了一种标准螺纹尺寸，他建议全部的机床生产业者都采用同一尺寸的标准螺纹。英国的制定工业标准协会接受了这一建议，从那以后直到今日，这种螺纹作为标准螺纹被各国所使用。第二节技术与设计16SirJosephWhitworth三、机车设计1、铁路提供了另一个与新技术有关的设计演化的实例。大型的新工业建立起来以制造机车和各种类型的铁路装置和部件。2、在许多方面,这些产品的设计都是独创的，机车设计和车厢外观设计之间形成了鲜明的对比3、它们的制造技术局限于当地木匠和铁匠的能力,外形则反映了它们的真实特点。第二节技术与设计171813年布莱克特(ChristopherBlackett)建造的迈拉姆•迪里号机车三、机车设计4、1829年,为了挑选定期运行于利物浦和曼彻斯特之间的世界上第一列旅客列车,举行了一次设计竞赛。乔治•史蒂芬生(GeorgeStephemson,1781-1848)的火箭号机车获奖,这台机车体现了对于有效运行和外观两方面的重视,为后来的机车设计奠定了基础。缺点：美学方面的处理还不够。第二节技术与设计181829年史蒂芬生设计的火箭号机车三、机车设计5、1847年,由大卫•乔易(DavidJoy)设计的杰尼•林德号机车，一个重要的进展就是对于外观的重视。水平延伸的金属框架与锅炉上的水平线条相呼应,从而增加了整体感;安全阀和蒸汽包上的古典柱式和穹顶则纯粹出于美学上的考虑,许多细部都是经过仔细推敲的;而不少运动部件都被覆盖于框架之内,这一方面有其技术上的合理性,另一方面也是为了获得整洁的线条。第二节技术与设计19三、机车设计6、到了19世纪后期,机车设计在效率和性能方面达到了新的高度,在外观上也更加完美。机车本身成了营运公司的活广告。1893年,沙米尔•约翰逊(SamuelJohnson)设计的4-4-0型1562级高速机车就是其中的一个典型代表。第二节技术与设计20三、机车设计7、在19世纪的英国,蒸汽机从一种粗陋的机器演变成了一种精密和高效率的机车形式,把技术上的先进性与美学表现融为一体。8、19世纪英国铁路同行间的激烈竞争,增强了他们对于外观的重视。每家公司都发展了一种特别的设计风格,以创造一种全然不同的视觉特征。这些特征不仅体现于机车和车厢的形式上,还扩展到了色彩计划、工作人员的制服、出版物以及各种附属设备和装修之上,这实际上是现代公司企业形象计划的初期形式。第二节技术与设计21三、机车设计9、英美机车车厢的区别：早期的车厢是几节类似马车车厢的包厢,首尾相接固定于拉长的底盘上,每个包厢由侧门出入；美国最大的不同是没有包厢,在车厢的前后部位开门,有中间走道联系两端,双人座位排列于走道两侧,车厢内有卫生间和暖气设备。由于结构的标准化,使用重复构件,方便了工业化的生产和装配。美国车厢宽敞,并设有基本服务设施。第二节技术与设计22三、机车设计10、比较英美机车美国机车的设计是开敞型的,使得日常的保养和维修得以方便进行,这对于长途运行并远离维修车间的机车来说是很必要的。在美国,负责操纵机车的人称为“机师”,而在英国则称为“驾驶员”,这就表明了机车维修在美国的重要性。在英国,大多数运行线路相距数里便有专门的维修设施。美国机车的控制室比较大,而且是封闭的,对于在恶劣气候条件下长时间工作的机师来说,这是完全必要的