浅析影响产品结构设计的相关要素

摘要：功能是产品设计的首要要素，没有功能的实物不能称之为产品，与功能要素密不可分的就是产品的结构，结构是实现功能的基础，结构的变化会引起功能的变化。产品结构是否合理直接影响产品的加工性、产品的操作性、产品的外观形态、产品的使用寿命、甚至影响产品功能的实现，因此合理的结构设计是产品设计的重点。然而影响结构设计的要素众多，同时受使用环境的限制，给设计带来很大困难，故本文对影响产品结构要素进行细致分析，希望对产品设计师有参考作用。

关键词：产品；结构；设计；要素

1产品的基本结构要素

在当今的产品设计中，形式、功能和技术被认为是产品构成的三大要素。产品的形式就是产品借以展现的样式、状态，主要是指产品的外观形态，产品形式本身就是作为产品功能的一种反映而存在，在产品设计这一极具创造力的活动中，功能是一件产品最重要的本质所在，任何产品之所以有价值就是因其功能的实现，没有功能的产品就不能称之为产品；技术是指实现产品的形式及实现产品功能的手段和方法。而与产品三要素息息相关的就是产品的结构设计，产品结构设计直接影响着产品的形式、功能和技术，合理的结构设计可以使产品的外观形态展示的更加完美，合理的结构设计可以使产品的功能更加合理，也可以使技术更加简单，所以结构设计是产品设计中的重要组成部分。

2产品结构的相关要素

产品设计的目的，就是要创造出既要满足功能价值也要满足审美价值的产品，在这两个要素中，功能是产品的本质，产品设计的首要目的就是实现其功能，而保证产品功能得以实现的，重要的就是结构。结构决定了产品的功能，结构也丰富着产品的形态。结构是设计别应该加以重视的环节。结构设计的巧妙与否与以下要素有关：

2.1产品结构与功能

a品的功能通过结构体现出来，结构的变化可能导致功能的变化，可以做一个形象的比喻，把结构系统比喻成产品功能实现的硬件，它是实现产品功能的前提，反映了设计对象是由哪些零部件构成以及如何构成的，各个零部件之间的相互关系。功能系统比喻成是产品功能实现的软件，是隐藏在结构系统之中，只有通过产品的使用才能体现出来。消费者在购买商品时，看到的是产品的结构以及由结构所确定的产品整体外形，真正需要的是产品的功能，是产品设计最本质、最核心的东西，是设计者和使用者最终追求的目标。产品的功能与结构相辅相成，不可缺少。设计师在设计产品时，不能一味追求产品的功能而忽略实现产品功能的结构，应考虑结构的可实珊性。

2.2产品结构与形态

产品的形态是指产品的形式与状态。产品的形态是以人的感受方式将产品的内在性能体现在人的知觉上，产品的形态处理是一种形式美的手段，产品形态上的处理本质上就是结构上的设计，产品的设计不仅要满足功能要求，而且还应考虑产品造型的美学价值，使之对人产生吸引力。从心理学角度看，人60%的决定取决于第一印象。技术产品的社会属性是商品，在买方市场的时代，为产品设计一个能吸引顾客的外观是一个重要的设计要求；同时造型美观的产品可使操作者减少因精力疲惫而产生的误操作。考虑造型时，应注意下述三个问题：（1）尺寸比例协调。在结构设计时，应注意保持外形轮廓各部分尺寸之间均匀协调的比例关系，应有意识地应用“黄金分割法“来确定尺寸，使产品造型更具美感。（2）形状简单统一。结构设计时，应使这些形状配合适当，基本形状应在视觉上平衡，接近对称又不完全对称的外形易产生倾倒的感觉；尽量减少形状和位置的变化，避免过分凌乱；改善加工工艺。（3）色彩、图案的支持和点缀。在机械产品表面涂漆，除具有防止腐蚀的功能外，还可增强视觉效果。恰当的色彩可使操作者眼睛的疲劳程度降低，并能提高对设备显示信息的辨别能力。

2.3产品结构与稳定性

所谓结构的稳定性就是指结构在荷载作用下维持其原有平衡形式的能力。结构的稳定性是结构设计的重要因素之一，只有结构稳定的产品才具有长期使用性。在产品结构设计时，应尽量遵循以下原则来增加产品的稳定性。（1）调整产品结构的形状，使产品支撑面增大，支撑面积越大产品越稳定，这就是课座椅腿经常外倾的原因，主要是为了增加其支撑面积，从而提高产品的稳定性。（2）调节产品重心的位置，在竖直方向，产品重心越低产品越稳定，在水平方向，产品重心越靠近产品中心产品越稳定，这也是不倒翁之所以不倒的原因，就是因为它的重心接近地面。同时在产品设计时，为了提高产品的稳定性，应尽量减少使用细长杆件。（3）尽量利用三角形框架或其他稳定性组合结构来增加产品稳定性。在我们生活中，有很多这样的例子，例如照相机托架展开后为多个三角形的组合体。

结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。如在地震多发地区，人们将啤酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能。

2.4产品结构与强度

产品设计应满足强度要求，所谓强度就是指产品能抵抗外力的能力。要使产品具有符合要求的强度，就必须要考虑产品的选材、结构的形状及连接方式。（1）强度与材料有关。材料种类不同，其结构强度就不同。金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革构成的结构强度都不同，所以要根据产品的使用场合及受力情况进行合理选材。（2）强度与材料结构的形状有关。材料的截面形状不同，其结构强度也都不同。通常实心材料如果横面积相同，矩形材料边长方向的抗弯强度要比圆形材料高；而截面积不相同的空心材料要比实心材料的抗弯强度高，这就是自行车架通常用空心管材的原因，不但可以减少重量，还可以增加抗弯强度。（3）强度与构件之间的连接方式有关。构件之间的连接方式通常有活动链接和固定连接两种。机械连接、焊接、粘结属于固定连接；移动连接、转动连接属于活动连接。通常在做结构设计时，要避免连接处为产品受力处，以免加速产品损坏。在产品造型设计中，连接的目的就是为了将不同形态的构件衔接在一起，从而使产品能够发挥其功能，是产品的重要结构之一。在选择分割连接位置时，应尽力避免产品受力处，应选择在非受力点，从而增加产品的使用寿命，而能够达到同一种效果的连接的方式并不唯一，这就要求设计师根据产品特定的环境进行选择，在满足强度要求的前提下遵循的主要原则为以加工工艺简单、安装拆卸便利为原则。

2.5产品结构与受力

我们根据产品结构形式上的不同，可以将产品结构划分为实体结构、框架结构和壳体结构。所谓实体结构是指一般是实心的，特点是外力分布在整个体积中，能够承受比较大的力，这种结构可以应用在受力较大的场合，例如重工机器中。框架结构是指形态比较简单，主要由细长的构件组成，特点是支撑空间而不充满空间，主要承受水平或垂直方向的力。例如置物架等。这类产品因受放置物品的重力作用，需要加强两侧立板的强度。壳体结构：指层状的结构，能够巧妙地将外力分散到整个表面，根据这一特征，壳体类产品在选择加工材料时可以适当降低材料的厚度，目前塑料材质的壳体类应用较多。产品设计时应先分析产品的受力，根据其受力方式选择合适的结构。

3结语

在产品设计中，结构设计与众多要素有关，巧妙的结构能够在实现产品功能的基础上简化加工工艺，节约生产成本、提高产品的价值。要想设计出巧妙的结构通常要从产品的功能、产品的形态、产品的稳定性、产品的强度、产品的受力等方面进行综合考虑，本文针对影响产品结构设计的要素进行细致分析，希望为产品设计师带来帮助。