工业设计中的结构设计 (工业设计师需要会结构软件吗)

Case study在西方教育体系中是常用的手段之一,直译过来就是“案例分析”,但是听起来总觉得像刑侦破案的分析.......

所以就直接沿用Case study,保持原味好了~~那么,为什么工业设计师一定要懂一些结构设计呢?

主要原因有以下两个:

1.未来趋势 工业设计在西方教育中,尤其是一些顶尖院校比如TU/e(埃因霍芬理工大学),在做一些产品概念的时候,都要求prototype(打样,做出实物),即设计可用,而不是只用PPT尬吹。

工业设计产品结构设计如何入门,结构设计新手入门教程

比如米兰理工大学开设了Design&Engineering这个系,旨在培养工业设计师与工程师之间的嫁接性人才。

以上种种都代表着一种趋势,即未来二者(设计师和工程师)开始走向部分融合,技能开始有所通融。

2.工作需求

只做外观,一点都不懂材料学,产品的成型工艺和结构设计,那最后只能和工程部的工程师去撕逼。你非说人家不懂美,那边埋怨你不懂技术。

而最理想的状态其实是,又美又合理的产品直接出自你的设计,交由工程部顺利的开始结构建模,无需改动外观模型。

当然你不需要面面俱到所有都懂,不然还得抢了人家的饭碗,但是基本的技术常识要明白,

比如什么地方放什么部件,外壳的厚度和角度控制在多少,外壳的形状怎样才合理......这样才不至于犯低级错误。

知道原委,进入正题:

从一个完整的工业产品——鼓风机

来读懂产品内部的结构设计

鼓风机大家都见过,尤其是秋天满地落叶,就会有人拿着它把落叶吹到角落便于清理。

可能西方更加常见,因为很多家庭有自己的院落,鼓风机算是刚需了。

那么产品的内部到底是怎么样的呢?

1.第一步看基本的工作原理:空气从尾部被吸入然后通过中部的驱动力,把风吹入前面的细长嘴部形成风,这个很好理解。

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2.第二步我们看产品的section drawings,也就是剖切图(剖面图)。

首先手部按压产品顶部开关,在中部电机驱动下的涡轮转子高速旋转形成气流,空气从尾部被吸入,然后通过四周的狭窄通道加压,再从前部吹出。

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3.第三步我们放大核心机局部区域,会发现内部有不止一个涡轮转子。

多个涡轮转子共同旋转可以在有限的空间内高效快速地增强空气流速,是空气动力学领域,尤其是航空发动机常见的机械构造。

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加上上面提到的空气流动空间由尾部的宽裕入口,向四周狭窄通道急剧收缩,导致空气流速进一步提高,最后吹向前嘴。

4.我们再看工作末端的喷嘴,延续了后部的工作原理,喷嘴中间的束腰让末端再次变窄,加上长长的喷嘴进一步加强了空气流速,同时也有利于方向的定位。

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说完内部,

那产品的外部结构设计有哪些讲究呢?

格栅设计

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产品尾部的结构异常丰富,条形圆形和不规则形状的进气格栅鳞次栉比,一方面可以阻挡异物被吸进,一方面增强了产品的结构强度。

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位于侧面的方格进气格栅一方面增加了空气的进气效率,另一方面也能防止尾部一旦被异物比如落叶和塑料袋瞬间堵住,导致的气流突然中断。

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格栅结构也被广泛运用于汽车和各类工业产品中,除了阻挡异物,还能起到装饰作用,典型的如各种汽车的进气格栅,都是外观设计的重点。

优秀的格栅设计,同时还能起到加强结构强度的作用,与加强肋异曲同工。

加强肋设计

什么是加强肋?

在结构设计过程中,可能出现结构体跨度过大的情况(大面积悬空),而材料本身能承受的力量有限,这时候需要增加一些支撑作用的加强板,俗称加强肋(加强筋),以增加结合面/部件的强度。

加强肋(加强筋)几乎出现在了所有的塑料产品中,在金属件儿中也被大量运用。

如下图蓝色区域,手握开关与产品的足部都要承受来自纵向和斜切的应力,因此开关的加强肋与开关弧度,扭转方向直接平行,达到支撑结构,抗衡压力的作用。

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足部由于比较宽大,而且需要承担任何方向的随手放置时产生的压力,因此采用了十字交叉的格栅,类似的结构在建筑领域中也经常遇到,可以抵消相对复杂的各方应力(可理解为压力)。

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很多人觉得这样的产品就是工业产品,一身的工厂味,没什么设计可言,其实并不是这样。

比如产品最有趣的地方在于尾部,虽然不确定设计师当时的造型灵感,但是尾部格栅的造型和跑车轮毂极其相似,时髦的“八幅轮毂”加上中心的内凹,十足的跑车范。

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这样的造型不论灵感来自于哪里,肯定是经过精心设计的。或者说,这样的造型不经过精心设计,是无法达到美观与功能的完美结合的。

再加上产品身上其他部分,诸如位置大小恰到好处的LOGO,其他部分凹凸有致的结构,身体与喷嘴的黄金分割等等,很好的诠释了"Form from function(形式来自于功能)"。