產(chǎn)品構(gòu)造二講義

1、第一章 產(chǎn)品的動力、傳動及其它系統(tǒng)的基本種類與用途1- 1產(chǎn)品動力系統(tǒng)的基本種類與用途具有動力系統(tǒng)的復(fù)雜產(chǎn)品，按照所使用的能源不同，其動力大致可分為： 電力發(fā)動機燃油發(fā)動機燃煤發(fā)動機燃氣發(fā)動機太陽能發(fā)動機人力發(fā)動機其它發(fā)動機了解這些動力系統(tǒng)的概況以及主要優(yōu)缺點，對動力產(chǎn)品的設(shè)計是十分必要的。1、電力發(fā)動機電力發(fā)動機（又稱馬達、電機）是以電力為能源的發(fā)動機，是動力產(chǎn)品最常見 的動力源之一，電力發(fā)動機又分高速電機、低速電機 和微電機。高速電機的轉(zhuǎn)速通常很高，從幾千轉(zhuǎn) /分鐘到幾萬 轉(zhuǎn)/分鐘不等，高速運轉(zhuǎn)的機床設(shè)備、電氣化列車就采 用高速電機。低速電機的轉(zhuǎn)速一般較低，從幾十轉(zhuǎn)/分鐘到幾百圖1轉(zhuǎn)/分鐘

2、不等，工廠里自動生產(chǎn)線的傳送帶上經(jīng)常采用 這種電機作為動力，還有些小型觀光游覽車也采用此 動力。相對高速電機而言，低速電機體量較大，價格 較貴。微電機是小型動力產(chǎn)品的最主要動力源，常見的 洗衣機、電風(fēng)扇、電動自行車、吸塵器、電吹風(fēng)、剃 須刀、油煙機等家電產(chǎn)品都采用這種動力源。與前兩 者相比，微電機具有體積小、 質(zhì)量輕、價格低等優(yōu)點。值得一提的是，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，又出現(xiàn)了一種新的 變頻電機，模糊控制技術(shù)使得 變頻電機具備了從低速到高速的自動調(diào)節(jié)和平穩(wěn)過 渡，這種電機現(xiàn)在機電設(shè)備和家電產(chǎn)品中已得到了越 來越廣泛的應(yīng)用。電力能源按來源來分，又可分為 有線和無線（便攜）兩種。有線電能

3、通過交、直流電源直接將電能輸送給電機，通常使用有線電能的機器產(chǎn)品位置都相對固定或只能移動一定距離，除交通工具外的其它產(chǎn)品多數(shù)都采用有線電能。如吸塵器、洗衣機、空調(diào)、吸油煙機、電吹風(fēng)、電動縫紉機和電風(fēng)扇等都是如此。而無線（便攜）電能 通常以蓄電池（又稱可充電電池）形式出現(xiàn)，它是一種通 過交、直流充電重復(fù)蓄能的一種電力能源，蓄電池的蓄能介質(zhì)有很多，常見的有： 鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰電池等多種，以鋰電池的蓄能效果較好，同樣體積的電 池，鋰電池的能量較大，放電時間較長，但價格也比較昂貴，數(shù)碼相機和中高檔 智能相機、筆記本電腦、中高檔剃須刀、最新的環(huán)保型電動自行車都采用了這種 鋰電池，正是由于采用了這種

4、電池，使得產(chǎn)品整體重量更輕，電池體積更小，最 主要的是更便于外輪廓的造型設(shè)計。2、燃油發(fā)動機以燃燒油料獲取熱能作為動力源的發(fā)動機，稱為燃油發(fā)動機（又稱引擎、）。燃油發(fā)動機一般用于野外工作或移動范圍比較大的機械系統(tǒng)的驅(qū)動，在交通工具中較為多見，現(xiàn)在一般的汽車、摩托車、拖拉機和輪船等，就是以燃燒汽油或柴油獲得 動力的。燃油發(fā)動機與電力發(fā)動機相比，具有動力強勁、移動自由的優(yōu)點，但不足的是有廢氣對空氣有污染、噪音較大、工作平穩(wěn)性較差和成本較高。3、燃煤發(fā)動機燃燒煤炭獲得熱能（蒸汽）作為動力源的發(fā)動機，稱為燃煤發(fā)動機。這種發(fā)動機一般都用在大型交通工具上, 等就是用的燃煤發(fā)動機。4、太陽能發(fā)動機以搜集的太

5、陽能作為 動力源的發(fā)動機稱為太陽 能發(fā)動機。這種發(fā)動機是近 年內(nèi)出現(xiàn)的新型發(fā)動機，它 具有環(huán)保無污染、低噪音、 無后期投入的優(yōu)點。太陽能 的利用由來已久，像太陽能 手表、太陽能計算器等小型 的太陽能產(chǎn)品，一般只要有 光線，就能工作；太陽能發(fā) 動機的一個顯著特點是它 必需具有一個接受太陽能 的蓄能平面或曲面，因此大 型太陽能產(chǎn)品，像太陽能熱 水器、太陽能汽車等的體積 通常比較龐大些，并且會受 到天氣的自然影響。5、人力發(fā)動現(xiàn)在看來已經(jīng)比較原始，像以前的蒸汽機車、輪船圖3以人力作為動力源的 發(fā)動機成為人力發(fā)動機。采 用這種動力源產(chǎn)品具有環(huán)保 無污染、低噪音、低成本的 優(yōu)點。但美中不足的是效率 低下

6、，無法進行高速運行，而且其功率大小完全依賴于人力的個體差異。最典型的 例子就是普通的（人力）自行車和（人力）三輪車。這類交通工具僅能作為代步和 休閑使用。6、其它發(fā)動機還有一些發(fā)動機，以別的能源作為動力源，如風(fēng)能、水能、核能等等，這里只 作簡單介紹。風(fēng)力發(fā)電機組的場面非常壯觀，它是通過風(fēng)力推動發(fā)電機，使風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能 的風(fēng)力發(fā)動機。最近國內(nèi)還出現(xiàn)了一種環(huán)保型的無電風(fēng)能排風(fēng)機，其作用相當于排 風(fēng)扇，但它沒有電動機，不需要任何電源，只要有一點微風(fēng)就可以工作。著名的荷 蘭風(fēng)車是人們熟知的風(fēng)能利用景觀。工藝禮品中也有利用風(fēng)能原理設(shè)計的各類風(fēng)車 玩偶。景觀公園中的中國傳統(tǒng)水車就是水能利用的典范。水力發(fā)電

7、也是利用水的落差 產(chǎn)生巨大能量，推動發(fā)電機工作，把水能轉(zhuǎn)化為電能的水能發(fā)動機。核潛艇使用的發(fā)動機能源是核燃料，核電站發(fā)電的能源也是核燃料。核能源具 有體積小而能量巨大的特點，但核能源一旦泄漏，其后果也不堪設(shè)想。前蘇聯(lián)的契 爾諾貝利核電站的核泄漏事故就給世人帶來了極大的危害。所以一般核燃料只用于 國防軍事上，而民用生產(chǎn)中幾乎不用。7、最新的復(fù)合動力近幾年，隨著日本豐田汽車公司設(shè)計的一種概念車的出現(xiàn)，復(fù)合動力被推向了 世界的最前沿。這種動力采用了汽車引擎與電動車技術(shù)結(jié)合，形成復(fù)合化技術(shù)。它的優(yōu)點是： 能夠自行充電，不需要配備其它的充電裝置，并且具有更強的續(xù)行能力。新的動力形式的誕生，意味著 21世

8、紀正在朝著一個“復(fù)合”、“融合”的新方向 發(fā)展。1- 2產(chǎn)品傳動系統(tǒng)的基本種類與用途發(fā)動機只是一個動力源， 如果沒有中間的傳動系統(tǒng)， 那么動力源輸出的動力大小和轉(zhuǎn)速 都會非常單一，沒有變化，就不能滿足多變的需求。采用不同種類的傳動系統(tǒng)，不僅可以改 變轉(zhuǎn)速、扭矩的大小，還可以改變運動的方向，達到各種傳動要求。我們在了解汽車技術(shù)參 數(shù)時，一個最基本的術(shù)語之一就是扭矩”。它含義到底是什么？扭矩：扭矩和功率一樣，是汽車發(fā)動機的主要指數(shù)之一，它反映在汽車性能上，包括加速度、爬坡能力以及懸掛等。它的準確定義是：活塞在汽缸里的往復(fù)運動，往復(fù)一次做有一定的功，它的單位是牛頓。在每個單位距離所做的功就是扭矩了。

9、通俗點講就是，扭矩是衡量一個汽車發(fā)動機好壞的重要標準，一輛車扭矩的大小與發(fā)動機的功率成正比。比如，像人的身體在運動時一樣，功率就像是身體的耐久度，而扭矩是身體的爆發(fā)力。傳動系統(tǒng)有很多種，常用的有：帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、渦輪蝸桿傳動、 液壓傳動、氣壓傳動及曲柄連桿傳動等等。1、帶傳動帶傳動是用環(huán)形的、 橡膠與簾子布交織的帶狀物（俗稱皮帶）來傳遞動力、實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變化和扭矩變化的傳動系統(tǒng)。帶傳動系統(tǒng)工作平穩(wěn)性好，噪音小， 維修方便，制造成本較低，但帶傳動占用空間較大，傳動機構(gòu)會比較龐大，而 且由于皮帶會隨使用時間的加長而逐漸松弛變長，會產(chǎn)生打滑，因此一般作為 傳遞速比要求不是很精確的傳動系統(tǒng)，在

10、多級變速系統(tǒng)中，現(xiàn)在已很少見到帶12傳動的使用。皈帶300(2300)動HMk,Z 亦 5004ff向油泵50纏125HFril+SfiD4SBLJ 40D匚掃442-圖4動帶傳動系統(tǒng)生 產(chǎn)線的傳送帶，超市收銀臺旁有時也能看到利用傳送帶來輸送貨品的裝置。 為解決皮帶打滑、傳動比不精確的問題，皮帶還被設(shè)計成齒型帶，其傳動 已經(jīng)達到近似于 齒輪 傳動的效果，在日本， 齒型帶被用在自行車 上幾經(jīng)多年，并且獲得 了良好的效果，它不僅 解決了自行車鏈條脫 落安裝既臟手又困難 的毛病，傳動也更加平 穩(wěn)，干凈沒有油污。然 而好的齒型帶的價格 要較普通皮帶和鏈條 貴出好多，所以在國 內(nèi)，它還沒有被采用在 自行

11、車上。哪種場合選 擇哪種皮帶必須經(jīng)過 綜合分析才能決定。2、鏈傳動鏈傳動系統(tǒng)是用金屬鏈條和鏈輪的嚙合來傳遞動力、實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變化和扭 矩變化的傳動系統(tǒng)。鏈傳動的傳動精度介于帶傳動和齒輪傳動之間， 相比于齒輪傳動，它是一種 比較經(jīng)濟實用的傳動系統(tǒng)。鏈傳動可靠性較帶傳動好，不會打滑，可以傳遞較大扭矩的動力。但鏈條 隨著磨損的加大，間隙 也會加大，可能出現(xiàn)咬 鏈或脫鏈的現(xiàn)象，傳動 噪音也較帶傳動大，傳 動平穩(wěn)性較差，此外， 跟帶傳動類似的，鏈傳 動系統(tǒng)所占據(jù)的空間也 較大。鏈傳動在產(chǎn)品設(shè)計 中的應(yīng)用最常見的就是 自行車，舊式的手搖輪 椅也采用鏈傳動。垂直 升降機上也有見到鏈傳 動的影子。鏈傳動可以進行

12、多級變速，變速自行車就是一個很好的例證，好的前后鏈 輪變速器可達到總共 24種速度甚至更高，但應(yīng)該注意的是普通連條是不能用于 多級變速機構(gòu)的，因為它太寬，側(cè)向繞度較差。多級變速系統(tǒng)中常采用的是特 制的窄型鏈條，側(cè)向撓度較好，變速靈敏。3、齒輪傳動通過齒輪與齒輪的嚙合來傳遞動力的傳動方式稱為齒輪傳動, 度很高，強度也高，結(jié)構(gòu)非常緊 湊，所占空間很小，工作平穩(wěn)性好。齒輪傳動的噪音介于帶傳動和鏈傳動之間。由于齒輪傳動系統(tǒng)的加工精度要求相對較高，其 價格也就相對較高。齒輪傳動按照齒輪的形態(tài)不 同還分為：直齒輪傳動、斜齒輪 傳動、錐齒輪（又叫傘齒輪）傳 動以及齒輪齒條傳動。（1）、直齒輪傳動齒輪傳動的精

13、齒輪傳動大都屬于直齒輪傳直齒輪傳動是最常用的齒輪傳動，能進行精確的多級傳動，實現(xiàn)多級 變速。一般齒輪變速箱中的 動，它的顯著特點是齒輪的 齒型是柱面直齒，嚙合齒輪 的軸心線互相平行。直齒輪傳動最典型的例輪!銀旋齒輪傳動子就是汽車引擎蓋里的齒輪 變速箱，在車頭有限的空間 里竟可以容納很多組的齒產(chǎn)品設(shè)計中常見的齒輪傳動例子有空調(diào)、鴻運扇的擺葉機構(gòu)、電扇的 搖頭機構(gòu)、轎車坐椅靠背的角度調(diào)節(jié)機構(gòu)、機械鐘表的機芯傳動等。（2 ）、斜齒輪傳動斜齒輪傳動在日常產(chǎn)品中比較少見，但在專業(yè)的大型機械上就很多見。這種嚙合齒輪的軸心線可以互相平行（較為多見），也可以是兩條異面直線，既不平行也不相交（交錯軸），因此可以

14、用來傳遞空間帶角度的動力傳遞。斜齒輪的齒型是柱面斜齒，它的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較直齒輪傳動更好，由 于斜齒輪的嚙合強度較直齒輪好，所以通常用它來傳遞大扭矩動力。（3 ）、錐齒輪傳動齒輪傳動也不錐齒輪的齒型是錐面嚙合齒輪的軸心線互相垂直并相交，因此它用來傳遞互相垂直的動力。錐齒輪的軸是單頭懸挑著的，與上述兩種 齒輪不同。（4 ）、齒輪齒條傳動 齒輪齒條傳動是通過一組齒輪和齒條 的嚙合運動完成將圓周運動變?yōu)橹本€運動 的傳動。齒輪齒條的傳動常見于機床工作臺的升降或平移裝置。（5 ）、渦輪蝸桿傳動 類似于齒輪傳動，大有有不同之處。它其實也是一對斜齒輪傳動，只是作為蝸 桿的斜齒輪齒數(shù)很少，通常只有1-6齒， 看上

15、去有點像螺紋，而作為渦輪的斜齒輪則體量較大，齒數(shù)非常多，通常 是蝸桿齒數(shù)的幾倍到幾十倍。它是用來傳遞那些較大傳動比、傳動軸心線 互相垂直但不相交的動力的。渦輪蝸桿傳動通常用在低速傳動中，通過這種傳動，輸入很小的力可 以得到很大的垂直方向的力。汽車用的小型千斤頂就是一個很好的例子， 它可以通過手搖，輸入一個較小的力而得到一個很大的向上力，輕而易舉 地把汽車頂起，便于維修操作。4、液壓傳動液壓傳動就是利用真空泵中油的壓力來傳遞動力。液壓傳動裝置在工程車上經(jīng)常可以看到，吊車臂的伸縮、挖掘機的翻爪、電梯的升降等動作都是通過液壓傳動完成的。還有很多豪華型公交車也采用 液壓傳動來開關(guān)車門。山地自行車的避振

16、裝置有些高檔車型也采用此裝置, 低檔山地車則多采用彈簧避振裝置。液壓傳動的最大好處是工作平穩(wěn)，緩沖阻尼性好，無噪音。由于其加工 精度要求很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故其價格也比較高。5、氣壓傳動氣壓傳動的工作原理與液壓傳動非常相似，所不同的是真空泵中用以傳 遞動力的不是油而是壓縮氣。最常見的是普通公交車門的開關(guān)裝置，并且在開關(guān)門時經(jīng)常可聽到氣閥 噴氣的聲音。不過現(xiàn)在有很多汽車上已裝有消聲裝置，故有時不容易辨認。氣壓傳動裝置的優(yōu)點是動力強勁，價格相對便宜，但工作不夠平穩(wěn)，緩 沖性較差，有噪音。6、其它傳動除上述傳動外，還有很多常用機構(gòu)，如：平面連桿機構(gòu)傳動、凸輪連桿機構(gòu)傳動、間歇運動傳動、螺旋機構(gòu)傳動、空間

17、連桿機構(gòu)傳動等等。平面連桿機構(gòu)傳動，常見的有：曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機的主要工作機構(gòu)。曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運動零件。在作功沖程，它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能活塞往復(fù)運動、曲軸旋轉(zhuǎn)運動而轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，對外輸出動力；在其他沖程，則依靠曲柄和飛輪的轉(zhuǎn)動慣性、通過連 桿帶動活塞上下運動，為下一次作功創(chuàng)造條件。、曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu) 等多種。上面三個機構(gòu)傳動， 是一根曲柄（可做圓周運動桿件）和一組連桿用活 動關(guān)節(jié)首尾相連，分別實現(xiàn)圓周運動一一圓周運動的傳遞、圓周運動一一圓周往復(fù)搖擺運動或圓周運動一一往復(fù)直線運動的傳遞。凸輪連桿機構(gòu)傳動 是利用凸輪的曲線輪廓傳

18、遞動力的，通過不等徑的勻速 圓周運動傳遞往復(fù)直線運動或擺動。間歇運動傳動 可以將輸入的連續(xù)運動轉(zhuǎn)變成間歇運動輸出。最常用的是棘輪棘爪傳動、槽輪機構(gòu)運動和不完全齒輪傳動。螺旋機構(gòu)傳動可以將輸入的螺旋運動轉(zhuǎn)化為輸出的直線運動。車床上的走 刀架運動就是典型的螺旋機構(gòu)傳動。空間連桿機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的運動要求。機器人機構(gòu)一般都是空間連桿機構(gòu)。1-3產(chǎn)品的控制、操作系統(tǒng)與其它1、產(chǎn)品的控制系統(tǒng) 產(chǎn)品的控制系統(tǒng)包括機械控制、電氣控制和微電腦控制等多種。控制系統(tǒng)的操縱一般是通過按鈕、操縱桿、扳手等來完成指令的。按鈕隨著時間的進程，從最早的旋鈕開關(guān)T按鈕開關(guān)T薄膜開關(guān)T遙控開關(guān)T網(wǎng)絡(luò)開關(guān)，經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)

19、展過程。最新的電子產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)是微電腦通過運動的數(shù)字空間定位實 現(xiàn)運動控制的。這種控制系統(tǒng)的控制精度高，技術(shù)含量也高，所以成本較 高，適用于高端產(chǎn)品。2、產(chǎn)品的操作系統(tǒng)產(chǎn)品的操作系統(tǒng)一般以工作臺或工作頭為主的加工操作區(qū)。是產(chǎn)品完成專業(yè)功能的核心區(qū)域。操作系統(tǒng)按照功能的不同，出現(xiàn)的形式也有很大不同。如洗衣機的操作系統(tǒng)是由進、排水、洗滌劑投入口以及洗衣缸體組成；吸塵器的操作系統(tǒng)主要是由吸頭、吸管、垃圾收納袋、散熱風(fēng)扇等組成。3、產(chǎn)品的其它系統(tǒng)除上述系統(tǒng)之外，還有一些附加系統(tǒng)，如框架面板系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷 卻系統(tǒng)、防護系統(tǒng)等等，但不一定每個產(chǎn)品上都有。框架面板系統(tǒng)是多數(shù)產(chǎn)品特別是復(fù)雜產(chǎn)品所必有的

20、系統(tǒng)，框架用以支承 整個產(chǎn)品內(nèi)外各系統(tǒng)的骨架，使每個系統(tǒng)都能固定在相應(yīng)的位置；而面板是用來將整個機體覆蓋包裹起來，對內(nèi)部機件起到防塵、保護的作用，同時也 起到整體輪廓的造型美化作用。面板一般由板材制成，并固定在框架的相應(yīng)部位，且固定方式通常是可 拆卸的，便于日常維護和修理。潤滑系統(tǒng)一般對產(chǎn)品的運轉(zhuǎn)部位自動添加潤滑液、潤滑油等，使運轉(zhuǎn)部 位不致嚴重磨損。冷卻系統(tǒng)通過定時地或不間斷地向操作系統(tǒng)的高溫工作區(qū)域噴灑冷卻 油或冷卻液，以降低工作區(qū)溫度，避免刀具與工件摩擦過熱，而產(chǎn)生刀具的 意外磨損、熔結(jié)、斷裂、失效等現(xiàn)象，維持正常工作。防護系統(tǒng)是防止操作區(qū)工作時發(fā)上危險而添加的保護裝置，機器設(shè)備的 防護

21、罩是最常見的防護系統(tǒng)。第二章產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型的平衡原理2- 1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型的靜平衡原理學(xué)習(xí)和了解靜平衡原理，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計是大有好處的。1、物理平衡如果把結(jié)構(gòu)中的每一個元素看成一個物體，那么在這些物體的作用下必定有一個平衡點（即重心），這個平衡點的位置就決定了結(jié)構(gòu)的物理平衡性。尋找平衡點可以通過杠桿原理求出。2、視覺平衡就好像是平面的構(gòu)圖，視覺平衡就是要尋求一種視覺的穩(wěn)定感和平衡感，有時候結(jié)構(gòu)的 物理平衡是沒有問題的，但視覺上卻不夠穩(wěn)定，構(gòu)圖不理想。3、視錯覺由于人的視神經(jīng)知覺有時候會發(fā)生偏差，因此在觀察某些東西或景象時會產(chǎn)生視錯覺， 發(fā)生判斷偏差，并且這種視錯覺有時還帶有普遍性。四維球幕電

22、影也正是利用了人的視錯覺, 使人們產(chǎn)生進入龐大空間的種種幻覺，仿佛身臨其境，難以自拔。在產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計師有時也會利用這種視錯覺來設(shè)計一些局部或細節(jié)，以打亂人們的 正常思維模式，獲得意外的效果。2- 2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型的動平衡原理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型的動平衡，主要考慮的是機械結(jié)構(gòu)的動力學(xué)問題，當然，如果是陸地或空 中的交通工具，還得考慮空氣動力學(xué)問題；如果是水上交通工具，還得考慮流體力學(xué)問題。作為工業(yè)設(shè)計師，要求對這些原理有一個大致的了解，因此，這里也作一個簡單介紹。1、機械結(jié)構(gòu)的動平衡原理運動機械的工作狀態(tài)通常分為靜止狀態(tài)和運動狀態(tài)，運動狀態(tài)又分可為加速運動、 勻速運動和減速運動狀態(tài)。任何一種狀態(tài)都是力

23、平衡的結(jié)果。（1）、靜態(tài)平衡運動機械的靜態(tài)平衡分為兩種，一種是無外力作用時的靜平衡，另一種是有外 力作用時的靜平衡。無外力作用時的靜平衡，就是結(jié)構(gòu)在靜態(tài)能夠保持的自身平衡。重點要介紹的是另一種有外力作用時的特殊靜平衡一一死點平衡。生活中最常見的是這樣的例子，當人們騎自行車時，會發(fā)現(xiàn)如果騎行前腳蹬處 于幾乎垂直于地面（有一個很小的角度，要通過人機理論計算得出）的上、下兩個 位置時，很難用力啟動，這個位置就成為該傳動機構(gòu)的死點。對于傳動機構(gòu)來說，機構(gòu)存在死點是不利的。為了使機構(gòu)能夠順利地通過死點 位置而正常運轉(zhuǎn)，必須采取適當?shù)拇胧＠脵C構(gòu)的慣性來克服死點是一種常用的 方法，自行車在騎行中傳動機構(gòu)

24、能夠正常運轉(zhuǎn)，就是運用了這一慣性原理。（2）、動態(tài)動平衡機器在外力作用下克服阻力，產(chǎn)生相對運動，相對運動可以分為三種：加速運動、 勻速運動和減速運動。這三種運動無論是哪種，在運動中都保持著力的平衡：動力增大加速運動；動 力保持不變勻速運動；動力減小減速運動。這里要重點介紹的是阻力的概念。所謂阻力，是物體在特定環(huán)境中實現(xiàn)運動所必須克服的力。阻力的形成包含了多 種因素。（1）物體在運動中產(chǎn)生的摩擦阻力摩擦阻力與物體的自重有關(guān)；同樣的物質(zhì)，自重越大，摩擦阻力越 大。摩擦阻力與兩物體發(fā)生相對運動時摩擦接觸面的表面粗糙度有關(guān)； 接觸表面的粗糙度越大，摩擦阻力也越大。摩擦阻力還與運動環(huán)境有關(guān)。單獨一個物體

25、在空氣中運動，其表面 與空氣發(fā)生摩擦，會產(chǎn)生摩擦阻力；單獨一個物體在液體中運動，其表面 又與液體發(fā)生摩擦，也會產(chǎn)生摩擦阻力。（2）物體在運動環(huán)境中受到的其它阻力物體在運動環(huán)境中受到的阻力主要與環(huán)境的介質(zhì)有關(guān)，還與物體本 身的形狀、大小有關(guān)。當物體在空氣中運動時就受到空氣的阻力，除上述的空氣摩擦阻力 夕卜，還有物體在運動過程中由于自身的受風(fēng)面產(chǎn)生的阻力一一風(fēng)阻。風(fēng)阻在常規(guī)交通工具的外形造型設(shè)計中是必須考慮的因素，但也有 利用風(fēng)阻來完成特殊要求的例子。當物體在液體中運動時又受到液體的阻力一一液阻。其原理與風(fēng)阻類似。液體的浮力（阻力）遠大于空氣的浮力（阻力），這是由于前者的介質(zhì)密度要遠大于后者。這就

26、是為什么水上交通工具的速度要遠低于陸上或 空中交通工具的原因。交通工具的流線型造型就是為了盡可能小地降低空氣或水的阻力， 獲得盡可能快的運動速度。第三章 產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)與造型關(guān)系3- 1 產(chǎn)品的功能與造型關(guān)系產(chǎn)品的功能與造型的關(guān)系是密不可分的，具有特定的功能就具有特定的造型，產(chǎn)品的類型不同，其功能與造型的關(guān)系也有所不同。1、家電類產(chǎn)品便攜（移動）式的家電產(chǎn)品如電動剃須刀、 隨身聽、照相機、電吹風(fēng)等，功能不同，造型 特征也相應(yīng)變化，剃須刀必須有刀頭、隨身聽 必須有耳機、照相機必須有鏡頭、電吹風(fēng)必須 有風(fēng)筒等等。便攜（移動）式家電產(chǎn)品以緊湊 型造型為首選，兼顧功能的多樣化，體量上一 般趨于小型化

27、，但不是微型化（除特殊需要外） 以方便攜帶和使用。固定式的家電產(chǎn)品如洗衣機電冰箱、電視 機等，其功能要求洗衣機必須有漂洗筒、冰箱 必須有冷藏（冷凍）室、電視機必須有屏幕， 造型也應(yīng)圍繞相應(yīng)功能要求展開。這些固定式 家電產(chǎn)品以大塊面整體造型為主，兼顧功能上 的多樣化。體量上趨于大型化與小型化并存， 以適合不同的消費人群。此外，像鐘表這類產(chǎn)品，首先必須突出時 間顯示界面的造型創(chuàng)意與變化，功能其次，體 量沒有定律，各有所需。2、交通工具交通工具的運動特性，決定了其功能與造型 的密切關(guān)系。通常高速運行的交通工具如飛機、 磁懸浮列型也是密切關(guān)聯(lián)的。 柜、雜物柜、鞋柜、書 藏空間的體量與分割， 衣、物，其

28、造型也是在 型為主。足人體的坐、倚、躺的 學(xué)要求）為基本功能要5、玩具f J I I U U h車、跑車等，其外觀造型直接與運行速度有關(guān)，因此，它們頭部都具有流線型造型，以 減小風(fēng)阻，提高運行速度。3、IT產(chǎn)品IT產(chǎn)品，如手機、電腦、MP3等，科技含量普遍較高，因此其造型也主要以數(shù)碼概念為特征，以概括和抽象的形體為特色，以突出主題的功能特點為界面設(shè)計的依據(jù)，產(chǎn) 生具有視覺和觸覺雙重沖擊力的精密型產(chǎn)品。4、家具類產(chǎn)品家具類產(chǎn)品通常具備儲物功能或容納人、物等功能，又兼顧協(xié)調(diào)室內(nèi)環(huán)境的裝飾功能。因此其功能與造 儲物類家具如衣 柜及廚柜等，注重儲 以容納不同類型的 此基礎(chǔ)上的大塊面造坐、寢具首先以滿

29、生理舒適度（人機工 求，在此基礎(chǔ)上來作 形態(tài)變化，創(chuàng)造室內(nèi) 空間中的視覺亮點。置物架類一般放置在室內(nèi)某個特定部位，如 酒具架、飾品架、廚具架、衛(wèi)浴架等，具備特定 的容納功能，又兼具裝飾藝術(shù)性，因此其造型與 功能的配合在室內(nèi)環(huán)境中也起著很重要的點綴作 用。玩具能夠吸引人的 首要條件就是造型的獨 特性，大凡成功的玩具 個案都有其鮮明的造型 和色彩特征。玩具又由 于其具備娛樂、益智的 功能而使其成為各年齡 段人群休閑娛樂的一大 消費熱點。玩具的特點 決定了其功能和造型的 同等重要地位。例如低幼階段的玩具，造型中直接融入了功能性，以適應(yīng)此階段孩童的視覺、知覺、觸覺。像玩具型童車則主要以造型、色彩創(chuàng)意為

30、主，突出童趣和簡單使用功能，沒必要考慮風(fēng)阻的影響。飾品主要用來 裝飾室內(nèi)環(huán)境或人 體本身，它的特殊性 決定了其裝飾功能 的首要地位，裝飾效6、飾品、器皿果的強烈與否決定了其造型的主要特征器皿一般用來盛放固體或液體物質(zhì)，如花瓶、煙灰缸、筆筒等， 其功能是一個主要的用途指標，但近年來，隨著人們生活水平的提高，器皿設(shè)計的造型變得日趨重要，甚 至超過了對器皿本身的功能需求，被人們拿來作為裝飾藝術(shù)品陳列，其裝飾性在室內(nèi)裝 飾藝術(shù)中有著畫龍點睛的作用。7、儀器設(shè)備儀器設(shè)備通常用于特定場合，如生產(chǎn)車間、醫(yī)院、實驗室等，按照不同的需要，其 體量從便攜、小型、大型到巨型都有，重點突出的是使用功能性，因此在造型上

31、通常趨 于規(guī)整、莊重，隨著電子技術(shù)的不斷提高，操作界面日趨清晰、 簡單，功能也日趨增多,3- 2產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與造型關(guān)系產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與造型是工業(yè)設(shè)計的兩個重要環(huán)節(jié)，兩者相輔相成。結(jié)構(gòu)與外觀的完美 統(tǒng)一是獲得美的造型的重要條件之一。和產(chǎn)品的功能與造型關(guān)系一樣，不同的結(jié)構(gòu)也有著不同的造型。產(chǎn)品的外部結(jié)構(gòu)首先要確保使用的穩(wěn)定性（物理平衡），注意連接部位結(jié)構(gòu)的牢固性，其次還要充分考慮其安全性。外凸部位避免尖角銳角，金屬連接件盡量沉于孔中， 或作平頭處理；玩具類產(chǎn)品更是需要注意表面造型的順滑性；家具類產(chǎn)品的支腳要避免 外伸過度，給來往行人和使用者帶來危險；家電、交通工具、IT產(chǎn)品、玩具及儀器設(shè)備的外形設(shè)計要注意給內(nèi)部需要散熱或需要運動的部件留有安全的空間，這類安全間隙的尺度具體可查閱相應(yīng)的國家標準或行業(yè)標準。還有一類無外殼的產(chǎn)品如彎管家具、自行車等，其外形結(jié)構(gòu)直接與造型相關(guān)聯(lián)，這 類產(chǎn)品在外形設(shè)計時必須充分考慮到結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性，所以設(shè)計時應(yīng)特別慎重。產(chǎn)品的外殼通常