※产品结构设计之连接结构.doc

引言连接结构问题时产品设计中一个重要的问题。构成产品的各个功能部件需要以各种方式连接固定在一起形成整体，以完成产品的设计功能。满足外观造型设计的产品外壳，通常也是由底盖，主体框架等部件组成，需要连接固定形成一个整体。因此有必要对产品设计中连接结构问题进行探讨。（三个品牌的四款手机在屏幕和键盘之间采用了不同的连接结构方式，使得这四款手机出现了不同的造型和使用方式。）一，相关名词解释“连接”在光明日报出版的辞海中的解释是：“（1），相互衔接，相连；（2），使相连。”从中我们可以看出连接可以是两个物体相互衔接，也可以是使两个物体相连。“结构”在现代汉语规范辞典中的解释是：“构成事物整体的各个部分及其搭配，组合的方式;建筑上受力的构件。”在平常生活中，有很多连接现象。电视与遥控器之间的可以是连接，电话可以把异地的亲人朋友连接起来，整个地球可以被网络连接在几台电脑前从产品设计的角度，可以将“连接”解释为部件之间的衔接方式。“结构”也可以从功能、位置、材料等角度分为支撑结构、折叠结构、箱体结构等。在这里，我们要研究的连接结构是产品造型中的连接结构。二，连接结构的分类按照不同的分类标准，连接结构可以分为不同的形式。按照不同的连接原理，可以分为机械连接结构、粘接和焊接三种连接方式；按照结构的功能和部件的活动空间，可以分为动连接和静连接结构。如下面二图所示。三，从产品形态的角度分析产品设计中动连接结构和静连接结构的应用产品设计是技术与艺术相结合的产物。缺少了技术支撑，产品华而不实，是一种空想；如果只是偏向技术，则又失去了工业设计的特色。当前的一些相关书籍中，对连接问题的研究是比较成熟的。在横向上对各种连接结构方式，在纵向上对某一类材料比如塑料或金属等的连接方式都作了比较详尽的介绍。但是他们的研究是偏向于对机械设计和工程设计方面的介绍。从产品设计的角度对连接结构的研究则很少。因此，如果从产品形态的角度对连接方式进行分析总结，对各种连接结构的特点，应用角度进行归纳，那对设计师进行产品造型是非常有参考作用的。在对现有产品进行归纳总结之后，我们把动连接中的经常出现的现象归纳为：移动、铰接、风箱形；对静连接结构中经常出现的现象归纳为组装、手风琴、夹、锁扣、插接、榫接等。下面分别对它们进行分析介绍。3.1动连接在设计中的应用分析3.1.1移动种类：移动连接结构原理：构件沿着一条固定轨道运动。轨道可以是空间或者平面曲线。最常用的轨迹是直线。侧重点：移动的可靠性、滑动阻力的设置，运动精度的确定。应用范围：抽屉、滑盖手机、滑动锯和拉杆天线的伸缩结构等设计实例分析： 产品名称：Chocolate滑盖手机制造商：韩国公司分析：Chocolate手机的屏幕和键盘之间采用了移动连接结构。针对这种款式的特点。滑盖上的按键采用新式电容触控式感应器，以类似iPod的触控方式，使得手机按键不仅可以获得完全与众不同的按键使用感受，而且更可免去了一般使用者觉得按键触感不佳的问题。在实际使用中，滑盖上的9个按键全部采用人体红外感应，没有按键触感，只需用手指遮挡相应功能键的红色灯即可操作，富有未来科技感。滑盖上新的按键形式的设计正是针对移动连接结构而采取的应对典范。产品名称：BenQ E510数码相机制造商：明基公司分析：该款相机的一个亮点是采用了“宾得镜头”。“宾得”拥有独特的滑动式镜头设计，伸缩镜头的优点是成像有保证，崎变相对来说也较小。在不损失成像质量的情况下有效减小机身厚度由于使用了滑动镜头技术，所以镜头缩回机身之后的厚度明显减小。镜头伸出后的长度，超出了机身的厚度。产品名称：“Criket”塑料瓶子压扁器设计师：朱丽安.布朗（英国）制造商：Rexite S.p.A.，Cusago（MI），Italy分析：这是一款高科技下制作的低技术工具。塑料瓶子压扁器基本上由两个部分（顶部和基座）组成的。用法是把空塑料瓶子放在基座上，用脚向下踩压扁器上部的滑块，使其沿着钢管向下滑动，并且靠金属管顶部的塑料把手稳住自己。瓶子压扁后，垃圾容量可以大大减少。很明显，这又是一个应用滑动连接结构的优秀设计。简洁的外形设计，使用的简单，滑动连接结构的巧妙运用，使得我们为自己是一位设计师而骄傲。产品名称： “受伤的锡盖”可调节桌设计师：朱纳斯.林德沃尔（瑞典）分析：此款桌子选材简单金属与木材。座在桌旁的人用膝盖即可通过一个螺钉结构使桌面旋转为一个需要的高度。很像有的办公室里的可调节座椅。桌子的支撑杆以螺纹式移动轨道实现桌面和支撑角的连接并起到调节高度的作用。产品名称：“Loto”落地灯和台灯设计师：古利艾尔莫.伯奇西（意大利）分析：由两种不同的卵形聚碳酸酯塑料片与上下两个塑料 套环相连接，构成一个灯罩。灯罩的形态可以随着塑料套环在灯杆中的上下移动而改变。这种可变的结构。市传统落地灯的结构与富于想象力的灯罩的有机结合。移动导轨的功能除了使灯具的高低变化之外，还可以使灯罩的外形也随之改变，这真是有趣之极。这也是各种连接结构综合应用的结果。 3.1.2铰接种类：转动连接结构原理：一般来说，用铰链把两个物体连接起来叫铰接。这是一种常用的机械工业结合方式。常用于连接转动的装置。以使门、盖或其它摆动部件可以借以转动。传统的铰链由两个或多个移动的金属片构成。现代的铰链由可以重复弯曲的单一塑料片制成 。侧重点：转动轴的相关结构设计。应用范围：汽车门的铰链、大铁门、脚蹬子车轮等等设计实例分析： 产品名称：“苍鹭”台灯设计师：Isao Hosoe（日本）制造商：Luxo Italiana S.p.A.,Presezzo（Bergamo），Italy分析：这款仿生设计从1994年投产到现在一直很受人喜欢。实在难能可贵。大家对这个设计已经十分熟悉了，现在从连接结构的角度分析这款灯具。它的成功是设计师和工厂的技术人员一起努力的成果。这盏灯最为独特的特点就是虽然高度发生变化，但灯头始终和桌面平行，而这一点恰恰就是因为应用了平行四边形机构。如果产品设计师对这些基本的机构概不了解或者没有铰链连结结构，这些优秀的作品恐怕就不会产生。产品名称：索爱SO505i手机制造商：索尼爱立信移动通信公司分析：由索尼爱立信移动通信公司生产的SO505i手机配置130万有效像素。采用了不同于原折叠式手机的独特旋转结构侧旋式设计。不再像过去那样把液晶部分折叠过来，而是以飞梭旋钮部位为轴，通过将电话按键部分自右向左旋转180度，把机身收起来。 即使在折叠状态下，液晶显示屏也显露在外面，最适于欣赏待机画面。另外，由于配备了包括飞梭旋钮在内的基本操作按钮，因此在折叠状态下也能够阅读邮件，或者通话。产品名称：“斯开朗迪罗”桌/多层搁架设计师：阿奇尔.卡斯蒂格林里（意大利）分析：这张灵活多变的桌子/搁物架是由意大利一位声望很高的设计师阿奇尔.卡斯蒂格林里在65岁“高龄”的时候设计的一件天才之作。桌子通过操纵一个“松开锁住”的杠杆来实现向搁物架的轻松转换。既是一件实用的家具也是一件有点怪异的奇特物品。 而设计师在设计领域默默耕耘的精神，值得所有设计师学习，让我们向伟大的卡斯蒂格林里致敬。他不是一个人在战斗，他代表所有意大利的设计师。产品名称：“鹿特丹”桌设计师：亚历山大.格尔曼（俄罗斯）分析：本款金属桌的九块折叠板顶部敞开且紧缩的空间可以消除传统桌面的必要性。每一块白色镀锌铝板的边上钻了孔，由竖直“皇家”铰链及不锈钢螺钉与各个部分边缘相连接。通过折叠，本款可以有不同的形状，其几何原理甚至比折纸品还简单。产品名称：瑞士军刀维氏军刀制造商：瑞士Victorinox公司分析： 集几十种功能于一身的瑞士军刀正是铰链连接结构应用的结果。我们通常所说的瑞士军刀有两种，一种是盾形标的维氏军刀，一种是圆形标的威戈军刀。维氏军刀问世于1884年。维氏所制造的不单只是世界驰名的军刀，更是一种被人们广泛应用于旅游.登山.潜水.航模运动.修理自行车.汽车及日常生活中的“多功能工具”。瑞士维氏军官刀(Victorinox)是送礼佳品，追求尽善尽美是瑞士维氏军刀Victorinox的一贯传统，多年的研制与创新使军刀的每个组成部分都达到了最佳造型，具有最完善的功能；因此被美国数届总统选为白宫礼品，刀柄刻上总统签名赠送来宾。美国国家宇航局还将其列为宇航员随身工具。此外许多世界跨国公司，银行将其刻上其名称或商标作为广告宣传品、会议纪念品赠送客户。 产品名称：Bill桌灯设计师：Tobias Grau (德国) 分析：由Tobias Grau 设计的Bill桌灯有一种矜持、清晰的优雅美感。内置的弹簧非常便于调节。灯具由铝及铸造模印制的锌制成。它可以当桌灯、标准灯或者墙上的壁灯。铰链的使用，使得灯具的灯头和支撑杆变化起来很容易。产品名称：朱莫台灯制造商：贝克利特公司分析：朱莫台灯最值得称道的地方并不是铰链接的应用，而是材料和表面处理的应用。绝缘电木材料的使用，可以通过增加填充物和纤维增加力度并防止产品过脆。产品表面合适的电镀处理使这款台灯更具名人身份。产品附加值也随之上升。3.1.3风箱形种类：柔性连接原理：柔性连接允许被连接零部件位置、角度在一定范围内变化或连接构件可发生一定范围的形状、位置变化而不影响运动传递或连接固定关系。风箱则正好是这类连接的代表。铁匠的标准工具是一对大风箱。它的主要构成是有褶皱，可伸缩的袋子。作为一种机械工具，风箱的发明是为了满足灵活密封的连接需要。而风箱所具有的连接结构方式，则经常用到运动的产品和设备中，使非常重要的一种运动连接结构。应用范围：灯头、机动车里程表、医疗器械，电源插座、软轴接头等。设计实例分析产品名称：纸灯笼设计师：待查分析： “正月十五闹元宵”，中国人几千年来一直享受着灯笼的乐趣猜灯谜、舞龙灯、耍狮子灯。灯笼的出现还有一个重大的意义：纸竟然包住了火。设计师陈绍华说：“设计就是将不可能成为可能。”中国灯笼就是这么一个个十分精彩的例子纸可以包得住火。由此可见创造在设计中的重要地位。风箱形的连接结构不仅为灯笼提供加强筋，还能使灯笼折叠起来，大大的节省了空间。产品名称：大篷车设计师：分析：当两侧展开时体积可以增加两倍，透明的一侧是起居室，不透明的是卧室。什么时候我们也能拥有这么一辆大篷车去过现代陶渊明式的生活呢？产品名称：“小丑”垃圾桶设计师：赛巴斯蒂安.伯格纳（德国）分析：这款垃圾桶借鉴了折叠帽子的形式和帐篷的材质。松开包装，它便可以完全弹展开来。弹性卓越的玻璃钢支撑能使整个垃圾桶折成一个平面，从而减少运输和包装的成本。3.2静连接在设计中的应用分析3.2.1组装类别：可拆固定连接原理：在使用它们的时候，可以方便的把它们组装成一个整体。在不用它们时候，又可以把它们方便的拆除。既有利于保管，又方便运输，这是连接结构的又一个伟大创举！值得我们注意的是，在某一个产品中，可能会用到不同的连接结构。比如，在积木玩具中，我们可能是用到插接结构（木制积木）或者过盈配合连接结构（塑料积木）。应用范围：积木玩具、拼图、家具、活动板房等设计实例分析产品名称：铝制套椅和凳子设计师：帕特.荷恩.艾克（荷兰），诺伯.荣格科（荷兰）分析：这是一种实用、经济并且自重非常轻的座椅。是用电脑打孔和压弯机制的，而且被设计成可以组装的样子。这款椅子出了连接用的自动封口塑料定外。其余都是由一整块铝板弯制而成的。整块铝板采用了阳极氧化处理，在增加座椅的耐腐蚀性的同时，可以很好的提高座椅的观赏性。特别是组装的运用，可以方便的把椅子卖到任何地方。产品名称：积木设计师：分析：玩具有儿童生活中不可缺少的伴侣。积木玩具对儿童增长知识、开发智力、陶冶性情、发展语言，提高和培养他们的创造力、想象力起了很好的作用。可以说积木等玩具是儿童的启蒙老师。现在，积木已经朝着电子化发展，但是，我们小时候摆弄木头、塑料积木的场景将永远珍藏在自己的头脑中。产品名称：活动板房制造商：河北文安县天胜活动板房厂分析：“建筑是人类居住的机器”。这种机器因该是给人安全、舒适的感觉。但是在中国现实社会中很难达到。特别是为建筑工地的工人准备的住所。这种住所需要形式灵活，方便组装和拆卸，随时转移到下一个工地去。活动板房就应运而生。活动房种类多样；有豪华型，美观型，经济实用型等，安装迁移方便，适合多种场所，如售楼处，建筑工地办公楼，工人宿舍，食堂，工业厂房，仓库，沿街店面，外来务工人员住所等。其活动房的最大优点是耐久实用，便于拆装，抗风抗震能力强，而且具有很高的防火性能。由于产品的灵活性和建筑本身的复杂性，使得活动板房中采用了多种连接结构：混凝土粘接、金属铆接、焊接、螺纹连接等。产品名称：“生态”垃圾桶设计师：劳尔.巴别利（意大利）分析：这个垃圾桶只是简单的组装而已。但是我还是把它放入组装的范畴之内。严格区分各种连接结构并没有意义。设计师说，他设计这款垃圾桶的目的，是创造一个清洁、小巧、有个性的、具有亲和力的东西。使用不透明的ABS或者透明的聚丙烯材料。最引人注意的是它的口沿。可拆卸的外沿能将薄膜垃圾袋紧紧卡住。三个部件可以拆开保存运输，消费者买回家之后，只要简单得组装起来就可以，很方便。产品名称：“4300”桌设计师：安娜.卡斯特丽.法瑞里（意大利）分析：这个桌子由9个部分组成。采用了先进的制作工艺：桌面采用热压成型的增强塑料，表面涂以防划痕涂料，桌腿采用增强的聚丙烯塑料。锥形的插头部件采用ABS。产品各个部分的装配为过盈配合连接，用户只要用力就可以实现桌子的组装和拆卸。不需要任何螺钉。3.2.2手风琴（伸缩结构）类别：销连接，键连接或者铰接原理：“手风琴状”这个形态是由一系列的以枢轴连接起来的相同的棒组成。形状如多个，就像我们在拉手风琴一样。这种形状可以通过改变它们的角度来进行伸缩。所以，我们也可以把这类形态称为“伸缩结构”应用范围：文具、衣架、家具等生活用具设计实例分析：产品名称：连座桌设计师；岛威费歇尔（德国）分析：本款设计的结构奇妙无比，又高度实用。集座位、桌面和餐柜于一体。也许用画板或者电脑很容易的制作出这么一款桌子，可要实实在在的一批生产这样的张桌子，就令当别论了。就像变魔术一样，座位与桌面能够从小柜子里拉出的长度。产品名称：伸缩式浴室旋转镜设计师：分析：用不着多说，大家一看就会明白，暴露式的连接结构，着重体现的是产品的伸缩功能。如果这款设计能向下伸缩的话，适用的人群会更多，就更加人性化了。产品名称：折叠衣架制造商：韩国mydoob分析：如果说，精致的生活由精致的设计来体现的话，那看看韩国的mydoob就可以了。是韩国的一个家居品牌,原来的意思是可爱的小玩意。他们的产品有趣味又实用，是现代小家居设计的典范。简单、小巧，却有无穷的创意包含其中。低生产成本、人性化的设计，有着高附加价值，这就是韩国的工业设计!产品名称：软盘夹设计师：分析：从产品的名称，我们可以看出，这是为了存放软盘而设计的，但是在科技飞速发展的今天，这种产品肯定会随着软盘的过时而淡出人们的视野。但我们不可否认，这是伸缩结构的应用典范。类别：可拆固定连接原理：“夹”是一种比较综合的设计现象。它的产生与形态、结构、机构、材料等都有一定的联系。当“夹”是利用材料本身的弹性时，它就是一种和被夹物品的锁扣连接；当“夹”是利用外部的机构或结构时，它则是另外一种连接结构。“夹”不等于夹子，当然，所有“夹”的现象都是夹子功能的扩展。只是侧重点不同而已。应用范围：车闸、台灯、衣服夹子、筷子等一些家居用品。设计实例分析：产品名称：聚甲醛树脂挂衣钉制造商：杜邦公司分析：这是一个利用材料本身特性的设计案例，设计师充分应用到了聚甲醛树脂的弹性和强韧特点。在此基础上外形设计简单，省略了一切可以省略得部件，因为它是一个不需要借外部机构和结构工作的衣服挂钉。产品名称：“自己能站立”的夹子设计师：马西莫瓦雷托（意大利）分析：这款夹子设计则是借靠外部的机构和结构来达到“夹”的目的。盖设计师自称他喜欢螺栓、螺钉、铆钉、铝制结构、弹簧远胜于钉子、胶水和各种焊接方式，因为后者缺乏灵活性，不能进行控制。他宣称：“我为那些其貌不扬的简单所感动，以至于再也看不到其它的东西。产品名称：“夹子”式台灯设计师：伯纳德活尔纳森（法国）分析：这款灯具的设计理念令人愉快，且结构简单。最终用户可以把它与他们所选择的饮料罐进行组装。基本的部件是：以至带线的灯座和一个以再生材料制成的灯罩。在灯罩中有一个不锈钢专利夹紧装置，可以把灯罩固定在饮料罐的上缘。其它的几个“夹”的设计产品名称：（）衣服夹，（）壁挂式书夹，（）花瓶式书夹，（）名片夹分析：夹的理念是如此的妙，以至于我不得不另外列举一些设计上的经典应用来向大家展示夹的妙用。通过这几个设计，我们可以看出，关于夹的设计都是十分简单的。它们有的已经不仅仅是部件之间的结构连接。这不仅是材料和结构的胜利，更是设计师的胜利，是人的胜利！3.2.4锁扣类别：可拆固定连接结构中的弹性形变连接、锁扣连接等原理：在这一类的产品形态中主要运用到了产品材料本身的特性或者零部件的特性。比如塑料的弹性、磁铁的磁性或者按扣的瞬时固定连接性。具有结构简单，形式灵活，工作可靠等优点。在产品特别是塑料产品构件上设置锁扣结构装置对模具的复杂程度增加有限，几乎不影响产品的生产成本。应用范围：手表带、皮带扣、服装等家居用品。设计实例分析：产品名称：“TOHOT”盐和胡椒摇罐设计师：琼.玛丽.马萨德（法国）分析：本设计是通过普通的磁铁就将盐和胡椒这两个常用的调味品连接在一起。摇罐的罐体采用半透明的聚丙烯塑料注射成型，内嵌的不锈钢和磁铁，产生磁力，转变为瞬时连接结构，将两个罐体锁扣在一起。看来，设计师真是要熟悉各种材料的性能，并随时要能把他们和设计挂上钩。产品名称：“Dune”衣物挂钩设计师：保罗尤连和吉塞普尤连（意大利）分析：这是对废旧的塑料瓶进行的再设计。将塑料矿泉水瓶压扁，充分利用塑料瓶现有的特征：平口罗纹，使之与底座相连，并用瓶盖固定。挂钩底座可以采用热压成型的塑料板或者冲压成型的钢板，挂钩可以独立安装也可以多个组合成一组。在本设计中，是通过塑料瓶本身的特点来实现锁扣的连接，可以说是就地取材。但最重要的一点是，这是一个绿色设计。产品名称：Reactor 滑雪靴制造商：奥地利Burton滑雪板公司分析：由于地形的关系，欧洲需要的滑雪靴子要求更耐用结实。设计师在设计时，充分考虑了产品材料的选用以及所能达到的机械性能的密切关系。脚踝处上了色的固定装置显示了一种弹性的锁扣装置。给人轻便实用的感觉。这一个装置的设计与脚部非常吻合，因而非常有利于滑雪。产品名称：折叠式餐具设计师：分析：这种餐具使用纽扣直接使一张塑料折叠成餐具。适合野外用餐，聚丙烯材料适用于冷热食物。造型多样，可以随意制造所需的野餐用具。设计就是为生活服务的。产品名称：眼镜盒制造商：林德伯格公司分析：林德伯格公司为其一款造型简洁独特的眼镜框专门设计了这个眼镜盒。不锈钢材料要具有亚光的效果，可以通过研磨、喷砂和化学处理等工艺达到。在这款设计中，研磨工艺的应用，使得眼镜盒的设计更加朴素，简洁。整个设计的理念在材料、造型和功能之间达到完美的和谐。更妙的是，产品采用不锈钢本身的弹性，达到锁扣关闭盒子的目的，无须其它零部件。3.2.5插接类别：可拆固定连接结构中的插接等连接结构原理：在单元面材上切出插缝，然后互相插接，通过互相钳制而形成立体形态。日常中，我们经常会见到插接现象。在需要互相固定的零部件上设置相应的插接结构可以方便的安装和拆卸，特别是有利于模块化设计。插接和木榫连接很相似，但是，我们还是单独把插接分隔出来，因为插接有很多种形式应用到了很多种产品中，而榫接则主要应用在木制椅子特别是中国古代家具当中。应用范围：家具、灯具等模块化设计产品中。设计实例分析：产品名称：“灯站”灯具设计师：和（巴西）分析：灯具由多个照明块体串接组合而成，每个照明块体采用经切割弯成字形的乙烯塑料板组成，在字形的塑料板一侧打孔，使电线能够穿过，同时起到通风冷却的作用。两个字形的部件以阴阳槽的方式进行插接，可以随时开启。产品名称：“迷题”扶手椅设计师：大卫奎克（美国）分析：这把椅子处于经济原因的考虑，各个部分是从一块平板上切割下来的。由客户亲自组装。但是，如何准确的把各个部分正确的插接起来。可能会有点小麻烦。我们可以把这款椅子放到“组装”的范畴里，但是从结构的角度来分析，椅子的各个部分是以插接的形式来实现功能的。产品名称：“T.4.1”扶手椅设计师：奥里维耶勒勃洛瓦（法国）分析：这张椅子有两个薄纸板部分组成的。能经受一名成年男子的体重。可以在室内使用，也可以在公共场所使用。另人惊讶的十一，大多数的买主愿买一次性的物品，并不侧重于实用和便宜。二是在乎它廉价的美学价值。产品名称：组合桌设计师：马蒂亚斯.德马克（德国）分析：这是一个十分简单的设计。想法简单，连接结构简单，材料也简单。生活因为简单所以丰富起来。这种二合一的桌子非常容易装配。一块木板架上两根钢管。通过插接，它就变成了一张餐桌或是一张咖啡几。通过插入多根钢管，我们可以把几张桌子同时连接起来。3.2.6榫接类别：不可拆固定连接结构原理：在结构上，连接双方一方做出凹口，一方做出凸榫，将凸榫插入凹口之后，用钉子或者粘合剂加以固定。这种构成形式较榫接。榫接的形式在众多的产品中都有应用。传统的红木家具、明式家具以及建筑结构上都有榫接的痕迹。这种结构在屋里性能上也能满足各种要求。特别是在木质材料的结合上。应用范围：家具设计实例分析：产品名称：明式家具设计师：分析：在特定历史条件和特殊文化背景中形成的明式家具，促使