产品结构设计要求范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇产品结构设计要求范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

一、前言

现如今，各行各业运用的电子产品越来越多，电子产品的安全性和使用寿命受到越来越大的重视。而为了保障电子产品的安全性和更长的使用寿命必须保障电子产品的设计原理合理，同时保证结构设计的准确性。本文重点的分析了电子产品结构设计的要求，原则以及影响因素。通过电子产品结构设计要求，原则及影响因素的分析，为以后的电子产品结构设计提供有力的帮助，保障设计出结构更加合理，安全性更高，使用寿命更久的电子产品。

二、电子产品结构设计的要求

第一，功能要求。电子产品归根结底是一件商品，对于使用者来说，满足其功能是其基本的要求。所以，电子产品必须在设计中体现自身的价值。第二，质量要求。电子产品要想有更好的效率和更高的效益，必须质量可靠，同时在结构上必须更加合理，外观美观。第三，结构更加优化。合理优化的电子产品结构主要是从其尺寸，工艺，使用材料等方面体现，通过这些方面的考虑和选择，找到最优化的结构设计方案。第四，结构设计上要满足创新性的要求。现如今，电子产品都能满足自身的功能要求，但要体现其创新性才能有更好的市场，比如多功能的电子产品，外观设计独特，更加吸引人的注意力等等。只有电子产品的创新性做好，产品安全性高，实用性强，外观设计美化，才能有更好的市场。

三、电子产品结构设计的原则

第一，各部分功能满足设计要求的原则。电子产品的基本原则就是设计的各部件，各部分的功能得以满足预先设计，能够满足基本的使用。第二，产品的强度和刚度满足要求的原则。电子产品作为一件商品，其强度和刚度必须满足要求，达到该产品的规范标准要求，只有满足这个原则，才能有更大的使用寿命。第三，工艺和装配上满足要求的原则。电子产品在工艺设计和装配上必须满足电子产品装配的要求，在这个原则满足后，产品才能更好的进行装配使用。第四，满足用户的审美要求的原则。电子产品最终作为商品使用，在满足使用者基本功能需求的基础上，要更加美观，这样才能更好的吸引使用者。

四、电子产品结构设计的影响因素

1、生产和维修方面的因素。电子产品结构设计的过程中，必须考虑后续的生产和维修因素。在设计中必须保障后续的生产更加合理，方便后续的生产，保障后续生产更加流畅合理。同时，在设计时，就必须考虑电子产品的后续维修。因为，一个电子产品不可能在使用中不出现问题，而出现问题后，就必须进行维修，所以在维修上更加方便的电子产品更容易满足要求。这需要设计者在结构设计上就必须考虑好。合理的结构设计，可以在电子产品出现问题进行维修时，能够方便的进行维修，而不破坏电子产品的本体。

2、零部件材料选择方面的因素。电子产品在设计中，零部件材料的选择会直接影响电子产品的使用寿命以及电子产品的安全性。所以，选择合适的材料是非常必要的。这就要求在电子产品零部件材料选择上，必须考虑环保，安全，可回收利用等等因素。在选择材料的时候，不能贪图便宜，要认真选择生产厂家，选择资质齐全，口碑好的材料生产厂家。

3、功能实现方面的因素。功能实现方面因素考虑是保障后续电子产品后续投入使用良好的关键。为了满足功能要求，必须考虑元器件布局、电路板布线、组件部件布局方面的相互影响。保障三者合理的实现功能，同时元器件布局、电路板布线、组件部件布局三者方面不会产生干扰的现象。

4、产品使用寿命方面的因素。电子产品结构设计必须考虑使用寿命的因素。用户购买电子产品首先考虑的就是能够长久使用。所以提升使用寿命，是电子产品设计者必须考虑的重要问题。而为了保障使用寿命更久，就必须设计更加合理，零部件参数选择更加优化，材料选择更加安全等等。

总结：总之，在以后的电子产品设计中，在保障其设计原理合理的基础上，注重其结构设计是非常有必要的，保障结构设计满足国家标准要求，并且根据其应用环境来设计合理的结构，来满足人们的需求，同时保持产品的安全性，保障电子产品使用寿命更长。

参 考 文 献

[1]曹伟智，田野. 产学研背景下的自行车产品设计研究[J]. 美苑. 2015（06）

[2]李晓明，姜红明，任召. 某高密度电子设备结构设计与解析[J]. 科技风. 2016（01）

篇2

工业工程是目前世界上被大家认可的可以有效地提高生产效率和经济效益的把生产技术与科学管理有效地结合起来的一门相对边缘的学科。它涵盖了管理工程、制造工程和系统工程的相关内容。伴随着世界现代工业的飞速发展，工业工程专业的课程体系也得到了不断的完善，所含内容逐渐丰富。但随着学科的不断扩充，教学内容越来越广泛，工业工程专业高速发展带来的弊端也日益凸显，尤其突出的就是实践环节薄弱，实际经验不足。这些弊端不能仅从高校单方面的角度来解决，而应该联合企业共同探求实际可行的方案。

1 工业工程专业培养目标

工业工程专业以制造业为对象、制造业信息化为背景，培养具备综合应用现代制造工程、现代管理理论、信息技术应用和系统工程方法的知识、素质和能力，培养适应现代企业对生产管理和信息化建设需求，富有责任心、主动性和创造力的，知识面宽、适应能力和沟通能力强，具有解决制造领域复杂问题能力的、既懂技术又会管理的高层次复合型人才。工业工程专业的学生首先应具有较扎实的自然科学基础，以及较好的人文、艺术和社会科学基础，而在素质和技能方面，应具备基本的工程素质，能够看懂工程图纸，并运用机械工程的基本理论和方法解决简单产品的设计、工艺问题。另外，还应掌握包含在工业工程学科里面必需的系统工程、制造工程和管理工程等学科的基础理论和基本技能。在具体实施企业方案时，应能够灵活应用工业工程专业的基本理论和方法，解决企业在生产、物流和仓储管理的实际问题。

2 《产品结构设计》的课程设置规划

本课程作为工业工程专业的一门实践性强的专业核心课程，其主要任务是学习产品功能的设定、常用材料的种类和特性以及加工工艺、产品结构设计的原则以及与产品造型有关的通用结构设计知识，使学生掌握与产品设计相关的基本知识，具有产品结构设计的基本技能，能够完成简单产品设计中从功能定义到材料选择以及最终的结构设计。

2.1 本课程的知识模块包括：①产品材料与表面处理工艺常识；②塑料件结构设计的基本原则；③钣金类产品结构设计基本原则；④模具基础知识；⑤产品结构布局设计；⑥产品典型结构。其目的是使学生掌握结构设计的基础知识，培养学生的三维空间想象能力，在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。

2.2 课程的重点内容包括：①常用塑胶材料基本知识；②常用金属材料基本知识；③常用表面处理知识；④产品结构设计总原则；⑤产品结构关系分析与结构绘图的基本要求。

3 《产品结构设计》课程的教学思路

3.1 选用教材。目前还没有适合工业工程专业使用的《产品结构设计》教材，所以国内普遍做法是选用产品结构设计方面教材，暂定的教材是黎恢来编写的《产品结构设计实例教程》。该教材将作者十几年的产品结构设计经验总结而成，系统、精细、全面地介绍了产品结构设计知识及设计全过程，明确了产品结构设计的概念和岗位职责，并通过讲解一款电子产品的全套产品结构设计的整个过程，帮助学生融会贯通，更加高效地学习和掌握实用技巧。

3.2 教学内容。依据工业工程专业的整体人才培养方案和教学大纲的具体要求，将《产品结构设计》分为六大模块，每个模块里面包括若干的章节，各章节之间既自成体系，又互相有衔接，条理清晰，通俗易懂。①“产品材料与表面处理工艺常识”模块，主要介绍注塑工艺理论、常用塑胶材料和金属材料基本知识，以及注塑件、钣金件表面处理方法。塑胶的定义及分类方面，介绍ABS、PS、PP、PVC等的应用范围、注塑模工艺条件和化学和物理特性，重点是使学生了解注塑件的常见问题分析及解决，比如缩水、飞边、熔接痕、顶白、塑胶变形等。金属材料方面，介绍一些金属的特性和应用范围，比如不锈钢、铝、铜、镍和锌合金。常用表面处理知识方面，主要涉及塑料二次加工的基本知识，学生需要了解丝印、移印、烫印、超声波焊接、喷涂、电镀和模内覆膜等表面处理工艺。②“塑料件结构设计规范”模块，重点介绍塑料件在设计和修改阶段需掌握的通用设计规范，比如塑料件的料厚、脱模斜度、圆角设计，能够分析塑料件的加强筋、孔、支撑面的使用范围。在细节部分，应了解塑料件文字、图案、螺纹和嵌件设计。③“钣金件结构设计规范”模块，介绍钣金类产品设计的工艺要求，包括冲裁、折弯、拉伸、成形工艺，并且让学生了解压铸类产品结构设计的工艺要求。在此模块的教学中，应引入企业实际产品案例进行讲解，以便于学生更好地掌握钣金件的设计规范。④“塑料模和钣金模基础知识”模块，介绍塑料模和钣金模的基本类型及典型结构，包括模具概述，模具的分类、注塑机介绍等，重点讲解的是注塑模结构里面的浇注系统、顶出系统、排气系统和行位与斜顶，以及二板模和三板模之间的区别和应用，以“实用、够用”为度，学生只需了解典型的模具结构，不需要进行后期的模具设计。⑤“产品结构布局设计”模块，主要介绍壳体形状结构、密封结构、卡扣结构、螺钉柱结构、螺纹连接结构和嵌件连接结构等知识，以及各个特征的定义、作用和设计原则，特别是特征在使用时的相互配合关系。拓展知识方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通过孔设计规则，以及模具设计与产品结构设计之间的联系。⑥“典型产品结构”模块，重点介绍目前国内普遍使用的三大产品（电子产品、家电产品和电动产品）的典型结构设计知识。每类产品选取一款经典的已批量的产品作为蓝本，深入解剖结构知识在产品设计的运用。比如电子产品选手机为代表产品，讲解手机产品各零部件的结构、前壳与底壳的止口设计、LCD屏限位结构设计和电池固定结构设计，以及内藏摄像头结构设计。家电产品则以电吹风为例，学生要掌握电吹风的功能、材料、结构工艺性等，了解CAD软件在电吹风设计中的应用，能对产品塑料件进行结构分析。在此过程中，还要掌握项目管理方面的知识。

3.3 教学方法。在教学中，提倡基于工作过程为导向的项目化教学，理论教学与实践练习相结合，增加实践课时的比例，培养产品设计的实践能力。教师引导学生建立实用合理的知识结构，强化学生的自觉体验和掌握知识的迁移能力，淡化理论和实践的界限。在基础知识够用的前提下，采用任务驱动教学法、项目教学法，通过在具备多媒体教学设施的校内实训基地开展新产品和新工艺的开发工作，使学生体会具体产品的外观造型和结构设计过程，提高学生的综合应用能力和实际应用能力。

4 《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用

在面向制造业的工业工程专业总体实训里，结合各校的实际情况，以典型产品的流水线装配设计为主体，总体实训内容分为五个阶段：前期的准备环节、产品设计与组装环节、生产线装配改善环节、三维系统模拟环节、总结交流环节。在这些实训中，可以实现“教-学-做”一体化的行动教学，让理论和实践紧密结合，从而使学生在知识和技能上达到双重提高；另一方面，可以锻炼学生的综合专业知识运用能力，提高团队协作能力，也有利于提升学生的实际动手能力，更好地让学生参与企业模拟项目，融入企业生产实践。在产品设计与组装环节，教师把学生分成六人左右的项目组，根据企业的某一个典型产品布置项目任务书。学生综合考量校内实训基地的实际条件和设备，运用产品结构设计的知识，共同完成项目。在此过程中，教师可以对新产品提出具体的要求，比如产品的结构尺寸不能过大，必须与生产线相匹配；结合人因工程学，运用动作分析和双手操作分析，在工艺上要符合车间的零部件装配顺序，有利于工序和工位的确定；新产品各零部件的装配要牢固可靠，可以满足多次拆卸而不容易损坏；产品的价格应合理，要用最少的成本做出符合客户要求的产品；考虑试验的可行性和零部件的可修改性。

参考文献：

[1]郭艳丽，李亨英，柴春锋.适应社会需求，提高IE人才实践创新能力的因素分析[J].高教论坛，2011（9）.

[2]周梓荣，龚存宇.工业工程专业应用型人才培养体系探讨[J].湖南工程学院学报，2005（3）.

[3]光昕，李沁.高职工业工程专业教育教学探索[J].中国成人教育，2009（23）.

[4]赵涛，路琨.我国工业工程学科的发展研究[J].高等工程教育研究，2003（2）.

[5]陆刚，孙宇博，卢明银，韩可琦.工业工程本科毕业设计与创新型人才培养[J].工业工程，2010（2）.

篇3

机械产品设计的核心在于产品功能的创新性性以及多样化，进而才能够满足人们对于机械设备的应用需求，这就要求机械产品中必须展示其独特性以及创新性，进而才能够促使机械产品获得较为广阔的市场空间。结构设计是机械产品设计中的重要环节，是将机械理论变成实际的产品设计图纸的过程结构设计不仅需要考虑到机械产品的材料构成、尺寸大小、表面处理工艺以及表面粗糙度等等，还需要考虑到与其他零件之间的连接方式以及产品方式等等。创新设计指的就是改变机械结构设计的相关因素，得到机械产品功能创新以及性能创新的目的。

1机械结构设计的基本要求

（1）功能设计。机械产品需要满足主要机械功能需求，进而满足人们的应用需求。在功能方面不仅需要展示出创新性，设计产品还要符合相关的机械工作原理，满足机械产品稳定性、工艺力学、材料力学以及装配性能等相关因素的要求。

（2）质量设计。需要考虑到构成机械产品质量体系的相关因素，包括产品精度、产品刚度、产品结构力学的要求等等，进而通过控制相关因素提升机械产品的质量特性以及性价比。此外还需要考虑到机械产品的其他特性，如操作便捷性、产品外观、安全特性、节能环保等等。产品的质量不仅需要在机械加工工艺以及材料方面进行控制，在机械设计阶段也应该考虑。

（3）优化设计与创新设计。机械产品结构创新设计的方式为利用结构设计变元等方式系统度构造优化设计空间，在产品中引入创造性思维或者其他学科的技术。优化设计和创新设计在机械产品结构设计中的应用，能够有效地提高机械技术产品开发的竞争力。结构优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的可能性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是结构设计最具创造性的地方。目前，结构设计的优化与创新仅展现于数理模型运算方面。并未综合考虑到机械产品的本身特性，如产品的加工工艺、材料、连接方式、尺寸形状等等，而且对于机械结构变元法设计也应该建立在这些因素的基础上。

2机械结构设计准则以及创新设计的基本方式

为了保证产品结构设计方案的稳定性，在进行机械结构设计时应满足力学、工艺、材料、装配、支承等各项准则，进而促使机械产品能够满足科学性的要求。具体举例如下：

2.1满足力学要求的设计准则

在进行机械产品结构设计过程中，必须要考虑到材料力学、弹性力学、疲劳力学等相关的力学准则，并根据机械产品的使用位置进行相应的力学强度运算，进而才能够设计出较为合格的机械产品。如疲劳力学直接关系着轴承、齿轮以及轴的使用寿命，在设计过程中需要根据不同机械零件的载荷变化进行相应的力学计算，优化产品的结构，进而对机械产品寿命周期进行设计。如图一所示，虚线为等强度轴外形，实线为实际外形。零件截面尺寸的变化与其内应力变化相适应，使各截面的强度相等。按等强度原理设计的结构，材料可以得到充分的利用，提高经济效益。

2.2考虑加工工艺的设计准则

在进行机械产品结构设计时，往往要考虑到机械加工工艺规程的制定，进而需要考虑相关的结构设计是否能够满足机械加工工艺的需求，如某些机械结构需要采用特殊的成型方式，则需要考虑相应机械结构是否有利于机械加工。如图二所示，图中所示的机械结构以铸件为主，只有改变（a）＼（c）相应的零件结构，才能够保证机械产品的质量特性。

3通过变元法完成机械结构设计的创新

如今，机械结构创新设计是指采用机械结构设计变元法，改变机械结构设计的相关因素，进而获得机械结构的创新，但是创新性结构需要满足于应用需求，并且在性能、经济性方面优于原始的设计结构，变元法所研究的内容主要包括：数量变元、形状变元、材料变元、位置变元以及装配联接变元等等，通过进行变元往往能够得到许多机械结构的设计方案，作为设计者来说，就需要根据数学模型对机械结构性能的计算测试并且综合其他因素进行考虑，进而选择出最优化的机械结构设计。

事实上，机械结构的创新设计不仅仅要对其结构、空间构造、材料等相关因素进行改变，其中对于机械结构产品创新性的评估也是一项重要的工程。如今，随着计算机技术的不断发展以及机械制图、建模软件的功能化发展，机械结构设计工作变得更为简便。通过二维图纸的制作以及三维建模，并进行模拟仿真加工，完全能够发现出机械结构设计中的相关问题，有利于设计者对于机械结构设计方案的完善、因此，对于现代化的机械结构设计而言，往往通过变元法，修改三维模型中的数据，能够通过3D模型对机械结构设计进行优化，进而体现出机械产品设计的创新性。

4总结

综上，对于机械产品设计研发来讲，创新设计在机械结构设计中的应用具有一定的价值意义，本文主要探究了机械结构设计的基本要求以及机械结构设计的相关准则，并进一步表述了机械结构设计的创新方式，结合三维建模技术的发展，对于机械结构设计的优化及创新提供了一定的技术支持。

参考文献：

篇4

一、前言

随着我国科学技术的不断发展，对于电子产品的安全性和可靠性要求也越来越高。而电子产品结构的外部破坏力的不断降低可以让电子产品更加耐用，可靠性，安全性以及使用精度更好。本文从电子产品结构设计的重要性出发，分析了电子产品的特点，并重点探讨了减少电子产品结构外部破坏力的有效方法：做好密封工作，保障结构完整，避免过多的受环境影响；做好减震缓冲工作，避免机械因素对电子产品结构外部造成破坏；做好屏蔽工作，避免外界电磁信号的干扰；加装保险装置，确保安全性和可靠性；合理的结构设计，方便后续维修；尽量做好检测装备，有助于及时的发出警报。

二、子产品的特点分析

1、电子产品的组成相当复杂，密度非常大。电子产品比较精密，其结构组成复杂，密度大是其主要的特点。由于电子产品结构复杂密度大，所以在结构设计上要求更合理。2、工作环境变化多样，外部影响大。电子产品工作的环境大都为环境比较复杂，温度湿度要求比较高，电磁干扰等影响比较大等等。3、可靠性要求非常严格。电子产品的主要目的是提高各种精确的数据，所以对于可靠性要求比较高，准确度要求比较精准。4、功能要求和精度要求都非常高。电子产品对操作控制的要求更高。将精密机械应用当中，也是其发展当中的一个显著的特征。

三、减小电子产品结构外部破坏力的方法

1、做好密封工作，保障结构完整，避免过多的受环境影响。电子产品容易受到外部环境的影响，比如温度和湿度对电子产品的影响都比较大。通过复杂的外部环境，容易影响电子产品的外部结构，对电子产品的使用产生非常大的影响。为此，为了减少电子产品结构外部破坏力必须做好电子产品的密封工作。通过良好的密封工作，保障结构的完整性，这样让电子产品在受到温度和湿度影响时，受损情况不会太严重，对外部环境会有一定的抵抗力。所以，做好电子产品结构的密封工作非常关键。

2、做好减震缓冲工作，避免机械因素对电子产品结构外部造成破坏。电子产品除了容易受外部环境影响外，还容易受机械因素的影响。通过外部机械因素的影响，会对电子产品结构外部造成一定的破坏。因此，要想降低机械因素的影响，减少电子产品结构外部破坏力，必须做好电子产品的减震缓冲工作。通过做好减震缓冲工作，对外部机械因素影响产生一定的抵抗，可以保障电子产品的有效使用，提升其结构完整性，保障其良好的使用寿命。

3、做好屏蔽工作，避免外界电磁信号的干扰。外部电磁信号的干扰也会对电子产品产生非常大的影响。会容易造成电子产品精度不准。为此，做好电子产品的屏蔽工作，是减小电子产品结构外部破坏力的一个重要措施。这就要求电子产品的设计人员，在其设计上，将屏蔽工作考虑进去。首先考虑设计的电子产品的使用环境，在使用环境下，会经常出现哪些电磁干扰信号，根据电磁干扰的特点，来加装屏蔽。在做好屏蔽工作后，尽量在实际环境下进行试运行，根据使用的具体情况，来加以改进和完善。

4、加装保险装置，确保安全性和可靠性。保险装置的合理使用，也可以有效的减小电子产品结构外部破坏力。在拥有保险装置后，在超负荷下，保险装置就会起到作用，对电子产品的整个部件起到保护，保障了电子产品整体结构的安全性和可靠性。后续正常环境下，只需要更换保险装置就可以再次使用，使用成本降低，使用寿命提升。

5、合理的结构设计，方便后续维修。整体结构便于维修，比如可以使用快速装拆结构，折叠式结构等。

6、尽量做好检测装备，有助于及时的发出警报。电子产品结构设计要想更加合理，必须加装检测装置，这样在拥有检测装置后，一旦遇到异常情况，可以及时的发出警报，给操作人员警示，提前做好安全操作。尽可能的避免电子产品损坏。

总结：在以后的电子产品设计中，必须不断的完善其结构设计方案，优化其结构设计方案，规范生产步骤，尽量保障电子产品少受外部环境和气候等的影响，保障电子产品的使用寿命更长，保障电子产品的使用精度更灵敏。只有这样，才能不断的减少电子产品结构外部破坏力，才能让电子产品的安全性和可靠性更加让用户满意。

参 考 文 献

篇5

在以往的农用机械产品结构设计中，人们通常只是考虑产品的实际性能及结构特点。因此，对农机产品的外观造型设计及人机交互性设计不足。传统农机产品容易给人一种体型笨重及结构做工粗糙的感觉。随着科学技术日益进步，现代生产中人们除了注重其实用性外，更加注重农机产品的外观造型美。故本文将以此为契机，重点对我国现阶段农用机械外观造型结构设计的相关内容进行阐述，以此不断提升农机产品的结构性能及设计美感。

1 农用机械外观造型设计原则分析

通常而言，农用机械产品外观造型设计过程遵循的基本设计原则是“经济、实用及美观”。[1]首先，从实用层面而言，作为农用机械产品在外观造型设计时，首先需考虑的因素就是其实用性。只有其具备完善的使用功能，才能为用户提供服务。而其实用的充分发挥，必须以农用机械产品的可操控性及可维护性和运行可靠性、高质量为前提，同时应保证其具有标准化结构设计的特征和系列化及通用化设计的原则。但是，对于不同类型的农用机械产品而言，其具体使用功能不同，其在外观结构造型总体设计过程中也具有不同的原则和特点。比如，北方及南方、湿地与旱地的农用机械产品外观结构造型设计就存在一定差异。而经济性是指在对农用机械产品的外观结构造型进行设计时，应该注重优化设计流程，以此降低设计成本，实现农用机械产品的批量化生产。同时，遵循经济性原则，能够保证对农用机械产品操作进行自动化管理。美观性是现代农用机械产品设计时都要遵循的原则，在满足其基本农用功能要求的基础上，必须保证现代农用机械产品外观造型美观及大方，从而实现“人机合一”，以便更好地展开“人机交互”。[2]

2 农用机械外观造型设计内容分析

2.1 农用机械外观造型设计中基本设计元素的应用

首先，在农用机械产品外观结构造型设计过程中，最常采用的设计元素就是“点、线、面”元素。由于单个小点容易吸引人们的眼球，因此通过应用这一最小的设计单位元素，能够突出农机产品某个外观部位的重要特征。在对农用机械产品外观结构造型进行设计时，可通过“点的线化”以及“点的面化”，形成一个与农机产品结构背景相脱离的虚面。通过采用这一设计思路，在对农机产品控制面板中的开关及相关按钮和筛孔、散热板等相关零部件进行造型设计时，设计人员就可通过不同点之间的集合与分散变换，从而形成富有独特造型的结构部件。

其次，在对农机产品外观结构造型进行设计时，“线”也是非常重要的设计元素。除了“点与点”之间的变化之外，还应通过不同轮廓线及“面与面”之间的转折关系变换，从而使农用机械产品的外观造型结构富有线性变化特征。通常而言，“线性关系”分为直线与曲线，而直线的应用能够使农机产品凸显“有力、刚毅”等特征；水平及斜线的应用，会给人一种“相对稳重”及“平静”的感觉；垂直面的应用，则会给人一种“冷酷”及“沉重”和“运动”的特征。但是，斜线还具有“柔和感”，采用这种造型设计方式进行结构设计，会使农机产品凸显“软弱无力”之感。因此，在一般的农用机械产品结构设计过程中，为了使其外观造型更加“沉稳”及“坚固”，设计师应通过“曲线与直线的相互变换”，使农用机械产品整个外观造型结构给人一种“静中有动”及“动中有静”和“富于协调变化”[3]的特点。

除此之外，在对农机产品的外观结构进行造型设计时，还应注重“面的优化”设计。通过对材料纹理及厚度和透明度、光泽等处理，从而使整个农机产品的外形给人不同的触感及质感；也可通过颜色光泽的不同变化，使农机产品外观造型结构突显“轻盈”以及“笨重”和“柔软”甚至“稳固”等不同功能特征。比如，在农机产品外观造型结构设计时，可采用聚氯乙烯及聚丙烯等，为了使农机产品外观结构具有一定的可塑性与圆润、细腻性及韧性，应尽量采用氧化及抛光和喷砂等技术手段进行合理处理，同时采用合金铝材进行结构设计，会给人一种“柔和”及“高雅”和“精致”感。但是，农机产品在整体结构造型设计时，为了给人一种“大气奔放”的感觉，所有材质必须统一，且为了突出“艺术美感”，还应采用“大平面结构”进行设计，以此突出农用机械产品的流畅及平整感。

2.2 农用机械外观造型设计中“虚实”设计理念的应用分析

“虚实相结合”的设计方法也是农用机械产品外观结构设计过程中，经常采用的一种设计优化方式。比如，农机产品结构通透（虚）部分，会给人一种轻巧、便捷之感，如农用机械产品带玻璃门窗的驾驶室等；而农机产品结构厚实及封闭（实）的部分，会给人一种厚重之感。故在对农机产品进行外观造型总体结构设计时，应通过“虚实相结合”的方式进行优化设计，以免给人一种头重脚轻及上下无层次性的感觉；比如，下列重型农用拖拉机产品外观造型结构设计时，设计人员通过对上部玻璃门窗的驾驶室采用“虚”的方法进行设计，而下部厚重及黑色轮胎和机械底盘采用“虚”的方法进行设计，以此使整个农机产品外观造型错落有致，稳重而不失灵巧。

2.3 农用机械外观造型设计中“人机工程学原理”的应用分析

为了突出农机产品结构设计美学特征，在对其外观造型进行设计优化时，应更加注重“形体组合与分隔”。通过将农用机械产品的不同几何形体结构采用“拼合”或者“堆砌”的方式进行优化组合，并按照一定的设计比例，对产品结构的面积和体积进行设计优化，从而使产品总体结构与其实际功能更加协调。比如，现代农用机械产品都朝着智能化及自动化方向发展，故在造型结构设计时，应进行合理的“人机交互”，如在仪表盘设计中，通过半圆及垂直和水平、开窗形、半圆形等不同结构构造方式，适当缩小人的视野范围；另外，在方向盘及手柄结构设计时，应注重人性化设计，以实现“人机交互”，便于用户对农用机械产品进行良好操控；对于稻麦脱粒机及联合收割机和拖拉机等农用机械的离合器外观造型设计，应考虑操作的用力程度，大腿与小腿间的间距应设置为120°为宜。在外观色彩设计时，应使农用机械产品具有良好的辨识度，通过色彩调和及色彩对比，给人呈现一种“天人合一”的设计效果。

3 结语

农用机械造型设计应朝着多样化及特色化和美观化方向发展。因此，在产品结构优化过程中，设计人员应严格遵循基本的产品设计原则，在凸显实用性与安全性和稳定性的前提下，不断通过多种设计优化方式，从结构外观及颜色设计和人机交互方面，对其相关功能进行人性化设计，以此不断提高现代农用机械产品的结构设计水平。

参考文献：

[1] 李久熙，张建伟，王春山.农机产品造型设计研究[J].中国农机化学报，2013，34（03）：125-126+135.

篇6

中图分类号：TQ174.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 18-0000-01

随着科学技术的不断进步，现代产品的设计以其从未有过的力量变革着人类的生活世界，新的产品以暴雨般的规模被量化生产出来，系数显现于世。产品是构成我们生活环境的主体要素，可以说，我们生活的现实环境，主要是由产品构成的环境。生活在现代的人们没有哪一天不与产品发生着联系，没有谁能离开产品的世界生活。包含现代技术的产品充斥着整个世界的大街小巷，相应被带动的新的设计方式层出不穷，一种新的设计形式越来越受到设计师和消费者的青睐。这就是结构设计。结构设计的出现一方面使得技术得以造型化显现，另一方面形成了新的产品造型表现形式。产品的结构设计是产品设计过程中的重要内容，在产品开发中占有十分重要的地位。

研究结构设计与造型的结合就不能不提及到以结构为核心范畴的结构设计。结构设计作为产品设计与产品结构中间环节，是将美学原理与生产实践紧密结合起来的媒介。可以说，结构设计是结构参与产品造型设计实践活动的体现，它使结构造型化、审美化、直接体现了结构的实际作用。但是，生产加工技术的发展让更多的人把目光集中到了结构本身上来，以结构作为自己研究对象的设计师越来越多。从产品设计的角度出发研究结构美是将美学原理应用于结构设计上，从结构设计视野中的结构美研究重点在结构美所包含的价值问题。现代科学技术在设计产品中产生的美具有特殊性，它是一种技术手段在对象物上的反映，是以实用为目的的产品在使用过程中发挥功能并自然流露出来的，为人们所感受，合秩序、合规律的审美愉悦。但产品设计的概念必须和对象物结合才能被表现出来，而对产品的功能、形式和工艺材料等方面的规定则是如何表现结构设计的具体形式。

结构设计与传统产品造型设计所创造出的造型美有所不同，结构设计从根本上决定了其本身的科学技术的特征及表现形式。产品设计总是以满足消费者需求为目的的，产品的功能和造型的先后问题，一直是设计师讨论的焦点。而结构设计是让功能和形式合理的统一，抵消一直以来的谁是主导性问题的一个突破口。功能和形式和谐的统一才是现代产品设计中结构设计和造型结合的本质特征。现代科技技术给产品本身增添了更多的价值，这些价值着重体现在产品的功能中。如果设计一件产品能满足一种或多种功能时，这一产品就具有实用。这种实用的物化形式表现为：产品通过一系列的具体功能使消费者得到了物质和精神上的享受；同时，通过产品的造型、色彩和质感等外观表现手段来满足人们的审美要求。产品的科技技术作为充实而有光辉的东西为人所体验。而产品的科技技术的在产品上的物化形式是机械结构和电子元器件组成，这个领域在之前的产品设计中是不被造型设计所涉及的，属于结构设计的范围。由此可见，现代工业产品的结构设计与造型的结合产生是必然的。现代工业产品的结构一定条件下应当被视为一种美的形式，并加以利用。虽然产品的结构是基于产品实用性的，但这种实用性必须在一定条件下才能转化成造型美。产品通过有效性与合理性的结构和材料加工结合，使之符合美的规律从而转化为造型美，此外，通过机械运动中美的自然流露也可以产生造型美。

在现今的产品设计中，结构设计的价值已经不仅仅局限于结构本身的实用性，结构设计给产品带来的审美价值也是另一个重要方面。产品的造型美是产品设计的物化形态，通过消费者的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉器官，接受到产品外观的各种信息，然后对产品产生审美体验，从而，获得造型美的享受。当然对产品的造型美主要是通过视觉和触觉感受的。而产品的造型美正是产品造型与结构之间的一种合理关系的体现。换句话说，结构设计除了实用外，也同样可以使产品具有更好的审美。工业产品通过产品结构的设计达到满足人的审美需要，给人带来美的享受的能力，并时时刻刻向消费者传播审美信息，满足、激起和升华它们的审美需要，并促使审美需要变成消费需要。人们需要越来越多的新产品，这不仅为了这些产品的新属性，而且为了满足审美需要。产品的造型外观主要包括形态、色彩、材质这三个方面，如果一个产品有夺人眼球的外观，必然会吸引消费者去购买。任何一类产品的外观可以有很多种，设计师的工作就是在综合各种因素的前提下，选择出符合消费者要求的外观方案，设计是连接品牌和消费者的一个关键部分，设计在令差别富有意义和被商业及创新认识认可上也成了一种关键驱动力。

结构设计是一门学科，设计师对结构设计与造型结合的研究刚刚起步，结构美有助于现代产品设计的发展和完善，以结构美为设计目的研究与消费者的关系，可以最大限度的提高产品的设计质量，并且抵消常态化的死板的结构造型带来的负面影响，为结构的合理应用打下良好的基础。通过对结构美本质的研究，可以使生产者和设计者从中找到灵感，运用结构设计内在规律，实现对更美更人性化产品的开发和创造。从而，既促进企业的经济效益，又让消费者真正享受了结构设计带来的优秀产品。

参考文献：

[1]王受之.世界现代设计史[M].广州：新世纪出版社，2002.

[2]黄毓瑜.现代工业设计概论[M].北京：化学工业出版社，2004.

篇7

一般如无特别的指明，凡称工业设计者必定是对狭义的工业设计而言、也只对产品设计而言。所谓产品设计，就是为了人类在对付严酷的自然时，提高自身生活、生存和生产能力，而对工具、器械与设备等的实用需求所作的“响应”。产品设计过程中在保证作为主要内容要素的实用价值实现的基础上，同时考虑合适的外在形式作为主要的形式要素来形成审美对象，在使用者们的亲历使用中诠释出它的情感价值。工业设计教学及实践意在培养满足上述需要的高级应用型人才。

一、工业设计专业的人才培养目标

以职业岗位能力为导向，以培养学生具有宽广的工业设计基础知识、扎实的工程实践能力和较高的人文道德素质为总体目标，突出学生的结构设计和原型制作能力培养。在学生完成基本美术能力培养的基础上，以及能进行产品外观设计的同时，大力培养学生产品结构设计的能力，包括产品材料与成型、结构设计、加工工艺、模具常识等方面的知识技能；另一方面在学习设计知识的同时，多方面强化学生原型制作动手能力，包括各类手工模型制作、快速原型制作、后处理技术等。

二、人才培养模式的构建

以岗位技能为导向，结合广东工业设计行业的特色，充分调研工业设计结构和企业设计部门工作状况，依托工业设计行业协会，分析企业产品设计、生产过程中各岗位工作流程，并总结各岗位所需职业素质与职业能力，确定学生的基本职业能力与技能培养的目标。对应各岗位工作的过程，确定相应教学内容，由课程的递进实现职业能力培养的递进；对应各岗位工作的典型产品，校企共同参与，采用任务驱动、项目导向、教学一体化等多种教学手段和方法，由产品设计、生产过程的递进，实现职业能力培养的递进。

1.“岗位技能导向，产品设计项目驱动职业能力递进”的人才培养模式构建步骤

（1）人才培养岗位定位

主要就业行业（企业）：工业设计公司、原型制作企业、轻工制造企业和广告设计公司等。

主要就业部门：产品结构设计部门、产品造型设计部门、模型制作部门、平面设计部门。

主要工作岗位：产品结构设计员、产品外观设计员、模型制作工、2D/3D绘图员。

未来潜在岗位：结构工程师、造型设计师、原型制作师等。

（2）确定企业岗位能力目标

以小家电工业产品设计、生产、制造企业为主，校企合作共同探讨、分析、归纳典型工业产品外观、结构设计、原型制作、生产制造的整个生产过程，对应工业产品生产过程中各个不同阶段的具体工作过程，分析其行动领域内容，总结其所需职业素质及能力,确定工业设计行业各工作岗位与岗位群。

（3）培养过程的程序化

由专业教学指导委员会各委员，根据产品设计、生产过程及岗位工作流程中抽象出来的行动领域，确定相对应的学习领域，进而明确教学过程培养目标与教学内容，设计课程体系。

（4）职业能力递进形成过程

细化企业岗位能力要求，参考企业各岗位之间知识和技能的递进与包容关系，形成职业能力递进式的人才培养过程。安排相互衔接的知识与技能课程，通过课程的不断深入实现职业能力的递进培养。

（5）培养过程的校企共育

依托工业设计专业建设委员会，引导各合作企业参与教学过程，技能课程由企业人员讲授，专业核心课程考核由企业及行业来完成。在第二学年实行学生预分配，各合作企业与学生之间进行双向选择，签订预分配合约，签约后，由企业为所签约学生选择课程，参与实际教学过程并进行课程考核，自第五学期，所签约学生可以去签约企业实习。在第五学期实行分段教学，下企业实习的学生可回校进行短期集中学习，以完成规定的学分；各签约企业也可安排短期专项集中培训，专项集中培训设在企业，计入总学分，建立“厂中校”的培养机制。

2.建立了基于“工作岗位+职业技能”的课程体系

（1）专业核心能力分析

结合产品设计和制作过程，通过调查和剖析，工业设计专业学生应具有的专业核心能力包括：产品创新设计能力、产品造型设计能力、产品结构设计能力、产品快速成型与后处理能力、原型制作能力。

（2）课程体系的构建

结合专业的核心能力，参考相应的职业鉴定标准，提炼本专业培养所需达到的职业技能，最后确定本专业的课程体系。同时，基础课、专业理论课要坚持“必需，够用”的原则，进行课程内容的优化选择；坚持“突出技能训练”的原则，强调实践性教学，推行“双证书”制度。产品创新能力包括工业设计概论、产品设计初步、人机工程学等课程；产品造型设计能力包括素描、色彩、三大构成、平面设计基础（CoreDraw）、产品效果图设计 (Photoshop)、产品造型设计I(Rhino)、产品造型设计II(Alias)等课程；产品结构设计能力包括工程力学、材料与成型工艺、产品结构设计（PROE）、结构设计(UG)、产品质量检测等课程；产品快速成型与后处理能力包括快速成型与后处理等课程；原型制作能力包括原型制作与后处理等课程。

3.在课程中形成认知、感受、实践训练体系

以教学工作室为基本教学单位的实践教学体系，工作室制在国外大学设计专业普遍实行，近百年来的形成与发展，它的优越性勿庸置疑。我国一些院校也在试行该体系。我们实行的是工作室制教学，建立具有地域特色的教学工作室。它的基本内涵是：由教学团队组合而成，承担一定的课程组群教学任务，完成教学、研究、实践任务的教学基本单位。经过两年的局部单项实验，实行造型创意教学工作室教学。与此相配套的有设计教学工作车间，学生在教学工作室完成设计方案后到工作车间进行具体制作。同时，每个教学工作室还要设立校外实践基地，以供学生造型研究与实践使用。从工作室、工作车间，到实践基地构成了专业基础课实践教学链条系统，形成学研、产互动的良性循环系统。

4.构建现代职业教育衔接人才培养体系

与中职学校密切合作，构建基于工业设计专业的中高职衔接人才培养模式，制定 “3+2”人才培养课程体系，课程体系要充分考虑中职学生动手能力较强、理论性较差等特点以实现职业能力无缝连接为原则。另外，还要积极研究探索更高层次的职业教育对接模式，技能型的高职本科，在课程设置上充分考虑学生再提升的空间。

篇8

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）114-0056-02

0 引言

当前，世界各国都已经加强了对本国知识产品的保护力度，我国在改革开放早期所采用的引进―消化―吸收――创新基本模式已经不能满足我国新时期机械行业的发展需要。因此，提升机械设计自主创新能力才能够为我国机械行业的整体发展提供一个可行的途径。而在机械创新设计过程中，通过提高对产品创新的意识及能力，将机械产品的设计制造成本降低，提高产品的操作性能以及自动化陈谷，达到对应的环保要求，对推动我国整个机械行业的发展具有重要意义。

1 创新思维在机械设计中应该遵循的两个原则

整个机械设计过程源自于功能要求与开发，通过作用原理分析，直到最终无力结构构思及形成。在整个过程中，机械创新设计工作必须把握这样两个基本原则。

1.1 设计路径最短原则

设计之初必须对产品必须具备的功能进行确定，之后找寻得到最优的设计结构方式，以便在最短的时间内达到设计目标，之后选择正确合理的价值工程方法，将其中价值相对较低的少部分构件找出，将之作为分析对象，确认其与当前结构设计存在的矛盾，试图通过最小改动量来解决存在的矛盾问题。这种设计路径所耗费的资源以及时间都较少，这时实现目标的路径自然最短。

1.2 相似性联想原则

联想是机械创新设计过程中的一个重要方法，通过对事物之间的相似性进行分析和总结，而联想得到的结构是否合理的一个重要判据就是所设计的结构是否具有一定的相似性，而这有产品的实例直接决定。若设计的多个产品实例同时满足功能需要，则它们之间一定存在对应的相似性，表面产品具备创新设计的潜力。

2 创新思维在现代机械设计中的应用

2.1 在机械产品运动方案创新设计中的应用

机械产品结构运动方案的设计就是设计人员根据用户提出的产品功能需求而提出的从机械结构原理出发的产品功能原理构思。运动方案是探索并解决实际问题的一个有效途径，其主要包括原动机、传动机构以及执行部件等系统运动方案的设计。其最终得到的结果必须满足机械产品结构功能的运动性能要求。设计的一种机构运动方案的好坏直接影响到产品结构、工艺、成本以及使用性能等方面的能力，是确定产品的整体质量、性能、经济性、环境以及所获得社会效益的关键步骤，是整个机械产品设计过程以及后续产品制造、使用过程的基础。对于机械结构产品而言，实现其具体的功能可以采用不同的运动方案，即可以采用不同的写原理予以实现，同时不同的功能又可以通过不同的机构来具体实现。因此，该阶段的工作是整个设计工作的重点，设计人员必须从功能分析出发，利用创新思维对产品的活动架构进行设计、优化，最终得到理想的产品运动方案。

以汽车的前驱、后驱运动方案为例，传统的后驱运动方案具有生产制造成本高、驱动部件多、安装复杂、车内空间较小、牵引力不足以及动力效率较低的问题。在现代机械设计的轻量化、汽车乘坐舒适性以及机动性要求提高的背景下，后驱汽车已经不能满足当前人们生活的需要。基于此，汽车生产厂商通过移植、逆反思维等方式对汽车的运动方案进行创新，将发动机前置，使得发动机的输出轴直接与汽车前轮的传动机构相连，驱动汽车前轮运动。这种驱动方式虽然使得前轮的负载增加，加大了轮胎的磨损量，但是其带来了相当多的好处：其一，汽车的驱动机构得到了明显简化，零部件数量明显减少，使得汽车的造价降低；其二，汽车整车重量下降，使得汽车的加速性能得到改善，刹车距离缩短，油耗降低；其三，采用前置发动机的方式释放了大量的车内空间，使得车辆的乘坐舒适性得到提高。

2.2 在机械产品结构创新设计中的应用

机械产品的结构设计工作主要包括对产品的外形、各部分的配置以及总体结构的设计方面。根据客户对机械产品功能要求的不同，所设计的结构方案也存在明显差异。机械产品结构设计的一个根本任务就是要找到不同结构形态的产品设计方案，设计出新型的产品结构形式。

随着人们对产品结构功能需求的提高，人们对机械产品结构的设计提出了更严苛的要求，设计人员必须在有限的空间中尽量多的将产品功能集成至一处，使得客户的安装和使用功能得到满足。

例如，在传统的办公室中，各式各样的打印机、复印机以及扫描设备充斥在空间中，使得办公室的环境不能得到改善，人们需要一种多功能的一体化文档处理设备。办公用品厂家在了解到人们的需求之后，开始着手对办公机械设备进行改进和设计。后经分析调查，最终通过离散与综合的创新思维方式，在尽量保证产品的基本构形要求下，将打印、复印以及扫描等文档处理功能集成于一体，设计制造了一台多功能一体机，显著改善了办公室的工作环境。

2.3 在机械产品动力能源创新设计中的应用

在制造技术、材料加工技术以及能源应用技术得到迅速发展的背景下，机械产品设计师在动力能源的选择过程中能够选择不同的能源作为产品动力来源，包括石油、天然气、电能和太阳能等。设计工作中，设计人员可以充分发挥其自身的创造性思维、方法，对产品的各个系统进行改进甚至是重新设计，将更多的清洁能源应用与机械产品的动力能源当中。

还是以汽车为例，当前在公共交通工具中日益广泛应用的电动汽车，其主要使用的是电能，与传统的燃油汽车相比，其自身不会排放对大气造成污染的有害气体，即使按单位电能生产过程中所排放的污染物（硫、微粒）进行比较，电动车造成的其他污染物得到了明显控制。这有利于降低人口密集的城市区域大气污染的程度，而且电动汽车还能够在晚间用电低谷时出现的富余电力充电，提高了发电设备的利用效率，使得其经济效益得到明显提升。另外，应用达到了国家提倡的节能减排目的，是创新思维在机械产品能源设计中应用的典型案例。

3 结论

本文针对创新思维在机械产品结构设计、运动方案以及动力能源方面的应用进行了详细的论述，且利用具体的案例进行了说明。虽然所列举的案例较为简单，但是其思维方式对创新思维在机械产品设计中的应用依然具有指导作用，为复杂机械产品的创新设计提供参考。

参考文献

篇9

中图分类号：TH112 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0096-01

创新是发展的不竭动力，而机械结构设计是一项非常有创造性的工作。因此，要求从事机械结构设计的工作者，应该具备有效的创新思维与意识，用于在日常的机械结构设计实践工作进行中，去努力创新机械结构的功能完善和用途适宜范围扩大，以达到设计优化最大值，从而为促进行业发展，实现强国之梦做出应有贡献力量。

1 对机械结构设计创新的必要性

随着科技水平的飞速发展，机械制造企业产品同质化的现象非常严重，随着市场竞争加剧，机械制造产品要想占有更多的市场份额，必须对其功能与用途不断改进与完善，以独特的优势在市场中胜出竞争对象的产品，从而取得经济社会效益最大化。这也就要求我们从事机械设计的工作者，要花心思，下苦功夫，将工作重心放在对机械设计上，特别是机械结构设计，利用现代机械设计理念，不断创新方法，优化各种结构模块的组合，构建起满足整个产品系统需要的机械结构，与企业一道去赢得市场的竞争，这也是当下机械设计工作者的一项重要而迫切的工作任务。

2 简要介绍机械结构设计的七种变元创新

起源于德国，用于机械产品结构设计创新的一种变元法，它是一种最为科学简便的新方法，极具富有创造性的内涵，主要含有两个方面：一方面是变化法创新有七个变元内容，指的是材料、数量、位置、尺寸、形状、联接和工艺变无元素[1]；另一方面是变元创新在设计中的运用，是在先期确定机械基本结构的前提条件下，将将这些变元元素进行适当的改变调整，从而研究多种变异和改进新的机械结构方案，达到优化设计的目的。下面，笔者接合自己的实践工作经验，分别介绍七种变元创新具体运用在机械结构设计上创新方案，以便满足机械产品整体系统的要求，这也是当前机械工程结构设计创新工作主要采用的手段。

2.1 材料变元

机械产品的材料变元，主要是指通过考虑对产品材料的选择和替换，促使机械零件尺寸结构随之改变，也就直接导致了机械产品加工工艺的随之变化发生，从而达到改变整个产品结构的目的。此元素设计创新，让我们看到了通过调整材料变元，可以创新出不同结构方案。比如要增加机械产品元件结构的强度和刚度，可采用对铸铁通过加强筋和隔板，对钢材料通过加大零件截面尺寸和对塑料材料要求料件筋板与壁厚相近，并均匀对称的[2]不同结构创新设计方法。

2.2 数量变元

机械产品数量变元，是指考虑到把机械产品整个零件或者零件的每一个轮廓、工作和加工的面、线均视为结构基本元素，通过改变调整这些基本元素的数量，来达到对机械产品结构改变的实现目的。比如：为达到力求简单的目标，我们尽量对铸件结构的形状，采用直线形轮廓的设计。又如：为防止螺钉松脱，我们将螺纹连接结构的螺钉、垫圈等设计成一体化，这样在减少零件数量下，实现了防松措施的目标实现。

2.3 尺寸变元

机械产品的尺寸变元，包括有长度和角度以及距离等内容，我们在利用此元素创新时，可考虑通过改变调整零部件构件的尺寸大小，实现对整体结构改变的效果。比如：这增加对破碎物料的细度，我们将两个对称的动力副在机架上的位置进行了调整，从而实现了改变后对破碎物料的细度，比原有的细小了一半的比例。

2.4 形状变元

机械产品的形状变元，是指我们可以从结构的形状上去考虑对整体形状和主要轮廓、设计表面和所用零件等类型和规格进行尝试改变，从而得到不同的结构创新方案，实现改变机械整体结构的目的。此种元素的创新是在机械设计中，将机械工作原理变成技术图纸的主要过程环节。同时为确保结构方案设计正确可靠，形状变元创新设计还须遵循8大准则，包括防腐蚀、支承、公差配合、应力学、工艺等[3]。比如：热电企业的冷渣机，为达到最大化程度的对高温炉渣的快速降温，我们对滚筒式冷渣机机械产品进行了形状变元的创新，对其原有的一个腔体进行了分腔处置，从而形成多腔式滚筒冷渣机，在工作作业过程中，摊薄了高温炉渣的厚度，实现快速达到理想的降温参数指标。

2.5 联接变元

机械产品的联接变元创新，我们需要考虑应元素的两层含义[4]：一层是需考虑到对元素连接方式的变化，比如说日常用的铆接、胶接、焊接、螺纹接等；二是需要考虑到对每一种连接方法不同联接结构的元素创新，从而获得多种结构类型方案。比如：我们将玩具产品创新设计成卡扣与螺钉相结合的安装方法，这样不但连接可靠，而且拆卸操作也很方便。而对手机的机盖设计，我们将其设计成快速连接拆装的结构，这样就极其方便了用户的操作。

2.6 位置变元

机械产品的位置变元创新，我们需要考虑的是通过对机械产品结构位置的变换，来得到不同的方案设计优化。比如：我们将焊缝零件的焊缝位置安排在靠近中性轴的创新，从而实现了构件不会因收缩减少力矩或弯曲变形。

2.7 工艺变元

机械产品的工艺变元创新，是要充分考虑到各个机械产品零件在制造过程中选用不同的创新工艺，来实现对整体机械产品结构产生的变化。对当前机械人、机械手工艺创新的推广应用，不断提高了加工生产能力和自动化程度，比起传统的机械加工制造，有了很大的进步。

3 对机械结构变元创新设计的优化评测

对变元创新后的各类机械结构设计方案，往往我们要给一个综合评测，通常情况下，采用综合考虑到设计中的七个变元因素，对新的结构设计进行模糊评测。在评测过程中，我们要先在脑海中形成一套基本的设计方案，然后通过建立起一些数学模型，设计者对每一种结构方案进行综合分析，并凭借自己掌握的经验及知识能力进行综合评判。其中，要考虑到一些指标，具体细化为社会效益，工艺性及可操作性、维修性、安全性等方面，同时借助推理、模拟等逻辑方法，最终从多种备用的不同结构方案中，选取一个具有创造性的作为最后优化的创新设计方案。对已确定的结构方案，也可在采用上述评价变元因素基础上，在变元之间联动配合修改，达到更加优化的设计目的。

4 结语

要逐步实现机械结构创新设计，必须要求设计者拥有扎实的专业和技术知识，用敏锐的分析能力和思维创新能力，发挥出极大的想象空间来设计，从而创造出新的机械结构方案，最终实现提高机械产品竞争优势，达到机械制造加工企业的社会经济效益最大化。

参考文献

[1] 许瑛琪.关于机械结构创新设计的新思考[J].中国科技纵横，2011（15）.

篇10

引言

作为我国当前的重点产业，机械设计与生产对于机械制造行业来讲非常重要。机械结构设计不仅关系着机械产品的最终可靠性与实用性，更关系着我国机械制造水平的高低和机械制造行业的未来发展。包括机械构件的材料、形状、尺寸等方面的内容，都是机械结构设计需要考虑到的问题。而一些创新的设计不仅能够优化传统机械结构设计的弊端，更是促进机械制造可持续发展的重要手段。

1.机械结构设计的基本要求

1.1功能设计要点

众所周知，机械制造的主要目的就是满足人们对于机械的功能需求对原材料进行加工并形成成品的一个过程。作为机械制造的初始阶段，机械的功能设计不仅要满足客户的实际需求，更要展现出创新性，要求设计的产品必须满足相关的机械工作原理，还要保证产品的稳定性、工艺力学以及材料力学和装配性能等相关因素的要求。

1.2质量控制要点

机械在铸造的过程中不仅要考虑到功能的实现，更多的还要考虑到产品的最终质量。包括产品的精度、刚度以及结构力学等标准是否符合，针对会影响机械产品制造质量的因素进行分析。一方面，通过控制这些质量影响因素来控制机械产品的质量和性价比，有效保障其质量和经济性。另一方面，还要充分考虑到机械的操作便捷性、外观以及安全特性和节能环保等方面的内容。因产品的质量不仅是由施工工艺和材料来决定的，所以要做到全面的考虑。

1.3优化与创新设计

随着机械制造业的不断发展，机械制造市场的竞争也愈发激烈。因此，机械产品结构的创新设计方式已经成为机械制造企业的有力竞争，在产品中引入创造性的思维和其他的学科技术，进一步应用于机械制造的优化设计和创新设计，有效的提高机械技术产品的竞争力。结构优化设计的前提是有大量的可能性方案，和优化空间，包括对机械产品的生产工艺、材料以及连接方式、尺寸形状等方面的优化和创新设计。

2.机械结构设计的创新方法

2.1材料、数量变元法

在机械设计的过程中，材料的选择有很多种，针对不同的材料会沿用不同的加工工艺和结构类型设计以及零件尺寸确立。机械结构的创新设计可以通过调整材料比的方式，制定出不同的结构方案。另外，机械产品的结构元素也较多，包括加工面和工作面、轮廓面以及轮廓线甚至零件本身等很多元素。机械结构的优化和创新设计可以通过对结构中的元素数量进行调整和改变，以实现改变机械结构的目的，达到创新的机械结构设计。

2.2位置、尺寸、形状变元法

前面提到，机械产品的位置、尺寸以及形状设计是影响最终机械产品质量的最主要因素。针对产品结构设计中的各个元素的位置进行适当地调整和改变，以获得更加优化的设计。例如，机械产品的零件非常多，在安排零件的焊缝位置时，应对应中性轴或者靠近中性轴等位置，避免增大收缩力或者导致变形弯曲。另外，通过对机械设计的零件尺寸变元，对其角度、长度以及距离等因素进行调整，或者对机械构建和零件进行改变，以实现整个结构优化，最终设计出最佳的方案。此外，还可以通过改变机械的结构零件表面和整体形状、轮廓以及零件的规格、类型等内容来实现机械结构的整体创新优化效果，也是创新机械结构设计的途径之一。

3.机械结构优化设计创新方法的运用需要注意的事项

3.1保障结构的社会效益与系统可行性

就当前的情况来看，对于机械结构的创新设计采用的是变元法的方式，通过改变和调整机械结构设计的相关因素，来获得创新的机械结构设计方法。但事实上，在利用变元法的结构设计时还必须基于市场应用的实际需求，在性能、经济上进行充分考虑。变元法研究的内容包括机械结构设计的数量、形状、材料位置以及装配连接变元等，主要通过对这些元素进行变元来设计出更多的优化和创新设计方案。但作为企业来讲，机械生产的目的就是要满足市场需求，创新结构设计的目的就是保障企业的经济效益，从而实现提高企业竞争力的目标。所以，在对机械结构创新设计的工作中，应充分考虑用户的实际需求和企业的实际发展情况，保障结构设计的社会效益与系统可行性。

3.2综合分析成本需求和制造工艺内容

其实，机械结构设计的创新设计不仅包括对结构、空间构造以及材料的调整和改变，还包括制造工艺、功能等方面的设计创新。机械结构的创新性评估作为机械制造行业的重点工作，逐渐开始受到行业内的关注。随着计算机技术的发展和机械制图、建模等技术的发展，机械创新工作越来越得到重视，很多企业都加大了对其的成本投入，导致其成本不断增加。因此，控制好机械结构设计的成本需求，再针对性的进行创新结构设计成为了当前发展的趋向。

4.结语

综上所述，创新设计是当前机械结构设计的主要发展方向，通过变元法的方式对机械结构中的各因素进行调整和改变，以实现更加优化的结构设计，以此创造出更多更优秀的机械成品。

参考文献：

[1]何毅.机械结构设计中的创新设计应用[J].中国科技投资，2013，20：173.

[2]徐慧勇.浅析机械结构设计中的创新设计[J].黑龙江科技信息，2010，30：46.

[3]生建友.机械创新设计在军用电子设备结构设计中的应用[J].电讯技术，2003，06：104-106.

篇11

前言

目前，掘进机第一运输机张紧装置主要有两种张紧方式：第一种为机械式，采用丝杠加弹簧缓冲结构，对刮板链的松紧程度进行调整；第二种为液压式，采用液压油缸加弹簧缓冲结构，对刮板链的松紧程度进行调整。无论是机械式，还是液压式，都是要保证在掘进机第一运输机工作状态时，刮板链要保持一个适当的松紧程度，从而保证液压马达或减速机乃至整机工作时的稳定性。本文只讨论液压式。介绍一运张紧油缸改进前和改进后工艺性对比等综合评价分析。

1、张紧油缸改进前工艺性等综合情况

图1中的张紧油缸从结构设计到理论计算在理想状态下是可行的，但在实际应用过程中，却出现了一些问题。

装配过程中，集中反映的问题是导向套与缸体在螺纹连接时，一部分导向套与缸体不能实现互换，造成导向套与缸体装配时松紧不一。装配过松，是由于导向套与缸体径向跳动（偏差）过大，导致张紧油缸做打压试验时漏油。装配过紧，是由于导向套与缸体径向偏差过小，导致导向套与缸体装配不到位，只能拆下返修。分析原因，主要是导向套外螺纹与缸体内螺纹在加工过程中形位公差超差所致。根据结构设计和现有工艺装备和工艺水平，很难使每组张紧油缸在装配过程中都达到理想状态。因为缸体内螺纹加工是以缸体内径找正，缸体外圆跑道架在中心架轴承外环上，由于切削阻力和轴承径向跳动及缸体内径与缸体内螺纹加工不是在同一工序、同一工位上进行，所以很难保证缸体内径与缸体内螺纹同轴。同理，导向套加工也存在这样问题，因为内孔和外螺纹加工是经过二次装夹找正，也很难保证导向套内孔和外螺纹同轴。所以张紧油缸工作时，活塞杆轴线与缸体轴线发生偏移，当在载荷变化比较大的工作环境下工作，极易出现漏油，密封损坏，活塞杆外圆拉伤等现象。一段时间内，用户信息反馈也证实了这一点。所以说：上述张紧油缸结构设计，从工艺性分析到实际应用证明，它的工艺性不好，结构也不够完善。所以我们应从工艺性角度对张紧油缸进行改进设计。

2、张紧油缸改进后工艺性等综合情况

图2是改进后的张紧油缸组件，与图1中的张紧油缸组件最大不同点是对缸体和导向套进行了改进设计，增加了17号件压盖。缸体内螺纹连接改成外螺纹连接，导向套外螺纹连接改成外圆密封配合面，定位紧固由17号件压盖来完成。

改进后的导向套与缸体，从加工到装配都能满足工艺性要求，都能实现互换。保证在张紧油缸工作时，缸体、导向套与活塞杆同轴。为提高导向套密封性能，改进设计时，在外圆多加一道密封。装配过程简便了，精度和效率提高了。在做打压试验时从未发现过漏油，用户信息反馈也极少反映张紧油缸出现问题。

篇12

随着科学技术的发展，嵌入式技术、计算机技术、物联网和智能技术得到广泛应用，新材料不断涌现，生产技术已发展到了一个新阶段，现代工业产品多元化发展，人们对物质产品提出了更高要求，未来产品将会更加智能化、人性化。工业设计从外观艺术、功能与人机交互出发，在造型设计、材料与工艺、人机工程、功能体验、新制造技术等方面来进行产品设计，通过特有的方式传达技术的物化美，体现商品社会文化的价值取向，更受到消费者的欢迎。工业产品设计的主体趋势与方法在发生着改变，艺术和机能交互元素的有机融合将更好地提升产品设计效果。

1产品设计与消费心理的融合

工业产品设计之所以被大众接受，主要基于产品本身的功能和符合消费者的使用习惯与心理。而准确地把握消费者的审美心理、知觉心理、认知心理和消费习惯的个性和共性特征，是产品设计的关键。消费者在选择商品时，会考虑喜欢的颜色、形态以及使用的舒适度与方便感等因素。设计前期重视对消费者的需要、动机、个性、情感的调查和了解，设计时采用创新和传统相结合的方式，针对消费者的心理，根据时代、区域、性别、年龄、文化来满足消费者的多元化需求，真正做到以人为本，让产品使用方便、造型美观、性价比高、质量优良，从而提高产品的市场欢迎度。

2产品性能与艺术元素的融合

工业产品设计是艺术与技术的融合，工业设计的产品性能追求艺术性与功能性的一体化，注重满足审美和人文性需求，满足生产工艺要求。工业产品设计用艺术的造型语言体现产品文化，通过对工业产品的功能、材料、构造、工艺、形态、色彩、表面装饰等诸因素，从社会、经济、文化、技术等方面进行综合集成，以符合人们对产品物质功能的要求，又满足人们审美情趣的需要。在对工业产品进行外观设计时，综合工业产品的造型、色彩、纹饰等艺术元素，从空间与建构、功能与体验、创意与可持续、场景与跨学科、社会与创新等角度出发，应用艺术化、交互设计等技术手段，设计产品的外观、结构和交互，通过可视化的解决方案应用于产品、系统、服务及体验的设计活动，将创新、技术、服务、艺术及人机交互深度融合，提高产品价值与性能。

3产品设计与色彩视觉的融合

工业设计可通过色彩设计和特定的表现技法来设计好的视觉效果，带给人不同的视觉体验，满足人的美感认知。设计时本着色彩联想、色彩感情、色彩心理、色彩计划等思想，运用丰富的色彩元素，装饰产品外观，起到美化环境和优化功能等作用。以二维设计、三维设计途径，准确、流畅地把产品效果图表现出来，让设计目标更立体化、直观化。产品的视觉艺术语言由色彩来表达，视觉艺术形象通过色彩来创造，根据材料、加工工艺、科技条件、市场销售、经济成本及色彩流行信息等因素，处理好功能与美感的统一。根据产品的特点、用户、工艺、结构等因素，整体色彩设计，力争色彩、功能、工艺高度统一，使工业产品的形态、结构、美感等方面提升层次。

4产品功能与结构设计的融合

工业产品设计首先是功能，其次才是人性化外观，工业产品设计贵在产品性能创新，影响产品性能的重要因素是产品的结构，结构设计是实现产品各项功能的有效途径，是整个产品设计过程中非常重要的环节。通过对产品的顾客需求识别，对产品进行性能定位，通过对产品的性能规划，对产品结构进行合理构建，来实现产品设计解决方案。结构设计主要是对产品内部结构、外观形状的设计，结构设计不是简单的机械制图，而是综合技术实现的具体化，结构设计确定构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况，提出加工工艺、强度、刚度、精度要求及各构件间的联接关系，结构设计应满足功能性、可靠性、工艺性、经济性和外观造型等要求。结构设计不能局限在用数理模型上，更有效的结构优化设计应充分融合工艺、材料、联接方式、形状、顺序、方位、数量、尺寸等结构设计元素，通过空间结构设计，对关键零部件进行功能集成，以简化产品结构、降低加工成本、便于安装与维修，实现产品的预期功能，满足强度、刚度、加工工艺、装配与造型的设计要求。通过设计创新，促进制造工艺的变革与发展，为社会提供更好质量的产品。

5产品设计与人机工程的融合

产品设计与人机工程的融合，大大提高人机交互性能，交互设计更便于将产品从技术化转变为智能化，人机一体化的产品才最具人性化，最能满足人们对产品的情感需求。引入人机工程学原理，应用人体力学，根据人体结构特征和机能特征进行设计，以人体活动特征参数为标准，注入人体各部分的出力范围、动作习惯，结合人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等器官的机能特性，使产品适应人的生理和心理需求。随着计算机技术在设计领域的应用,使产品设计由自动化向智能化发展，将产品的性能、功能设计与外观造型设计巧妙地结合起来,优化用户和产品之间的界面集成,使人机系统达到最佳组合。人机工程的优化可以大大提高产品的使用方便性，人通过控制面板来实现对产品的控制，控制面板是产品的人与机接口,显示清晰、控制合理、图示及字符的可读性最为关键，采用电脑模糊控制,通过程序功能模块集成,设定手动控制和自动运行，以提高产品的人机交互效果。

6产品设计与模型技术的融合

用虚拟设计方法，创建产品设计模型,对产品进行虚拟的加工、装配和评价,进而避免设计缺陷。通过并行设计，关联产品生产过程,如,加工工艺、装配、检测、销售及维护等,使产品开发过程的各阶段工作交叉进行,协同作业。利用模型制作技术，依据产品设计方案，用金属、玻璃、塑料、木材等新型材料，制作一个能表达出产品功能特征的产品实物模型，在产品试验过程中，确定产品生产最佳的材料及加工工艺，使材料的属性具备产品所需要的特征。运用闭环设计的方法，在总体设计方案实施和产品实验过程中，反复修正未达目标的参数，改进设计缺陷，以达到最佳设计效果。经过绿色设计过程，减轻环境污染和原材料消耗，提高产品附加值，设计会更人性化，从而降低产品的开发成本和制造成本，提高产品质量,缩短开发周期。

参考文献

[1]黄毓瑜.现代工业设计概论[M].化学工业出版社，2004.