产品设计工程学基础_产品结构设计1（PPT80页)

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、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。1.1.3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)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。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.2.2.1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.2.2.2折叠结构:•折叠结构是一种用时展开，不用时可以折起的结构。常见结构如雨伞等。折叠雨伞-带着走的亭子。折扇。折叠结构可以灵活实现产品的使用及