机械设备造型设计论文

摘要：随着工业的飞速发展和自动化的不断提高，铸造生产企业对手工造型的依赖正在不断降低，机械造型却因生产效率高、工作环境好，得到企业的广泛应用。下面是小编整理的《机械设备造型设计论文 (精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

机械设备造型设计论文 篇1：

机械设备造型设计的结构性分析

摘要：目的：对机械设备造型设计的结构性进行分析，以便于产品的设计。产品的结构直接影响产品的品牌形象。方法：基于机械设备设计过程，分析影响模型外观的几个因素之间的关系，产品的功能因素、人为因素和技术因素等直接影响产品的结构性因素。产品的结构性因素会影响产品形式。结合影响机械设备设计的典型结构，分析总结了壳体结构的形状特征，机械设备的连接结构和运动结构及安装特点。结论： 产品的结构形式是机械设备设计过程中的关键因素。合理的结构设计是决定机械设备形状的重要特征。

关键词：设计因素;造型设计;结构因素;典型结构

引言

随着科学技术的迅速发展，机械设备的使用越来越普遍。在机械设备工业设计领域，产品的结构组成，功能，使用模式和使用场景在很大程度上决定了其建模的主要特点。同时，这些因素也制约了机械设备领域的工业设计创新和品牌形象建设。纯粹的结构设计，功能性机械，无保护或最基本的钣金零件，极其缺乏技术感和现代感，显然无法满足当代用户的审美需求。

1 机械设备建模特征的定义

建模是产品的三维形状。它由产品自己的点、线、表面和体组成。它们是是建模的重要部分。它需要组织和构建建模元素，它可以用作标志性的、独特的和可识别的独特建模特征。建模元素不一定是建模特征，它指的是可以与其他区分开来的独特特征。机械设备的建模特征包括对自己的建模表达式有重要影响的元素，如点、线、面和体。这些元素的大小，位置和比例可以对机械设备的形状有基本的描述，可以表达机械设备需要体现的功能信息，品牌信息和历史信息。在设计机械设备的过程中，功能是需要优先考虑的因素。当设计和功能发生冲突时，应该遵守功能优先原则。机械设备的整体造型特征基本上由内部功能结构决定。部分和详细的设计和修改和美化可以增强建模特性，并且两者相互影响和制约。因此，使用建模特征作为研究机械设备建模的手段具有很高的可行性。

2 造型设计因素分析

为了符合国际市场需求，通过造型设计提升品牌形象，通过对产品造型的设计因素进行划分，在设计过程中造型得到设计因素的支持，进而将概念设计转化为设计产品。

对于产品造型设计来说，将设计流程分成3个部分：产品分析阶段，获取并分析用户诉求信息;产品设计阶段，基于设计因素构建概念化设计方案;最终方案，将概念设计落实到技术解决方案。产品概念方案到技术图纸方案是设计的主要过程，依据设计流程进行若干因素划分，通过设计流程分析产品设计各因素间的关联性及各对应因素的关系。

一般来讲，产品造型设计因素分为形态因素、结构因素、功能因素、人机因素、技术因素等。其中功能因素、人机因素、技术因素(材料及加工工艺等)直接影响结构因素，结构因素作用于产品形态，而结构设计是产品尺寸、形狀及组合方式的设计。简言之，功能、人机、技术影响结构，结构是造型设计的联系和纽带。

3 造型设计中典型结构分析

任何产品都有自身的结构特点，通常外观造型结构由壳(箱)体、连接机构、运动机构等组成。基于此功能，分析典型结构对产品造型的影响。

3.1 壳(箱)体

外壳和箱体的形象是标示性信息呈现的一种途径，也是造型设计的关键因素，设备外观不仅局限于功能需求，在其能满足功能的前提下，良好的外观形象刺激用户深入了解其内在文化。壳体的形状、强度设计、定位安装和拆卸，都将影响外部结构的设计，因此壳体外观具有复杂多变的结构。设备的壳体通常由壳体自身结构、壳体各部分配件组成，面板、观察窗、盖板和侧板组成壳体自身结构，壳体配件一般由按钮、把手、拉手和支脚等附件辅助完成。其结构组合具有多样化的设计特点，有助于产品形成不同的风格。相同功能的产品运用不同壳体组合方式则造型不同。

3.2 连接结构

设备通常由许多部件连接件组成，使功能部件以各种方式连接在一起形成整体，并实现产品的造型功能。不同的连接结构承载不同的功能，从设计师角度来看，连接结构直接关系的产品外形，它通常由框架、部件间连接件组成。框架的形状基本决定壳体造型，作为支撑并连接壳体的重要组成部分，连接件决定装配顺序，不同的安装顺序，结构布局不同，形成的外观也具有差异性。设计师在运用连接结构时使外部结构具有更大的灵活性，更易成为结构创新的源泉。

3.3 运动结构

机械设备中的运动分为线性运动、轴式运动，部件根据一定的运动轨迹以及运动空间移动，其结构及安装具有多样性。应用不同的运动机构将给机械设备外观带来巨大变化。

4 VCRO-E自动式络筒机的实例应用

根据以上方法，对中国纺织集团VCRO-E自动式络筒机进行造型设计改造，通过设计过程中各因素对应关系来建立造型设计评价，分为目标层，即造型设计方案;基本层，属于造型方案领域，是用户对络筒机造型意向和解读过程;指标层，即基本层的进一步细分并描述。然后针对形态、人机、功能方面的设计特征加以提炼。

4.1 形态因素

依据用户设计需求，对络筒机造型及VI标识进行规范设计。产品形态体现造型特征，VI标识规范体现产品族特性。VI标识规范内容：颜色、型号字体、标志、铭牌、通风口结构、滤网结构、操作面板结构、把手结构等。根据规范项进行企业个性化设计。此外，造型设计不仅仅表现风格，而且通过结构本身体现设备的设计美感，来提高设计的实用性。基于使用功能，将典型结构运用到设备中去，来确定形体轮廓。机头(方式3)运用箱形结构采用全罩式钣金保护，内铰链连接主体框架，同时外部件运用特异结构设计，增加造型美观的设计需求。纱库(方式1)运用内铰链连接，部分框体外露形式，对称式结构门板设计，体现视觉稳定性，整体突出设计的层次感。

4.2 人机因素

为使改良后的产品合理化，面板和把手设计需以人机工程学数据支持，增强设计的易用性。

1)操作舒适度。针对产品现状进行分析，提供更符合人机工程学的设计。例如，当机械设备高度一定时，根据人体尺寸数据，把手的安装高度选取人身高50%的位置作为设计依据，以适合不同身高的人使用，改变把手的结构形式，减少设备开启时拉力操作引起的疲劳感，对把手进行合理化的结构改造，增强实用性和装饰感。

2)安全性。安全性是另一个重要因素，络筒机的纱库门出现多个尖角，增加使用过程中的人为伤害，通过对原设备操作习惯及使用频率的调查，并以使用功能为前提，对设备外罩进行结构模块化分区，通过产品模块化设计，不仅可以满足用户多样化多层次的需求，而且产品设计生产周期短、产量高、成本低，具有很强的市场竞争能力。

4.3 功能因素

结构设计作为造型设计与技术生产之间的桥梁，主要满足产品功能实现，使设计达到生产要求。在满足功能性基本原则的基础上进行改良设计，采用组装结构，使络筒机安装的简易性和可靠性达到标准，同时达到运输和拆卸简单的目的。

综上所述，文章对影响机械设备造型的若干因素以及设备的典型结构进行分析和研究。针对设计过程若干因素之间的关系，建立络筒机造型评价体系，对形态、人机和功能三个方面进行分析，明确设计因素都不能脱离结构来实现，结构设计的不同形成设备外观的差异性。同时设计师对于典型结构的认识、了解以及恰当地处理结构与若干因素的联系，有助于提升产品的造型能力。

参考文献：

[1]王金广，禄璟.基于适度创新设计的产品形象(PI)理论研究[J].机械设计，2012(11)：97—98.

[2]孙琳.基于美学原理的石油机械设备外观设计方法[J].石油天然气学报，2011(2)：158—160.

[3]刘恒丽，刘宝顺，李晓娜.基于机制和物质特性的结构设计[J].应用力学与材料，2014(20)：100—103.

作者：曹一栋

机械设备造型设计论文 篇2：

机械设备造型设计的结构性分析

摘 要：随着工业的飞速发展和自动化的不断提高，铸造生产企业对手工造型的依赖正在不断降低，机械造型却因生产效率高、工作环境好，得到企业的广泛应用。

关键词：机械设备 造型设计 结构性分析

一、工程机械产品的设计要素

工业设计思想与方法主要包括设计价值、设计理论要点以及它的指导思想，它已成为工程机械产品提高附加价值与競争力的主要手段。工业设计思想与方法强调产品功能的合理性、技术工艺的先进性、造型的美感、产品的家族性、形象的品牌感。

二、人机工程学

随着行业的发展，工程机械产品及其面对的环境越来越复杂，这使产品在安全性与舒适性、操作的易用性与合理性等方面将具有更高的要求。人机工程学的核心是以人为中心，是评价机械工程产品设计优劣的关键性指标，其主要目的是研究人—机器—环境的协调统一，使产品适合人的生理、心理与思考和操作习惯。人机工程学注重对工程机械中人的静态、动态尺寸、状态及行为进行研究，以获取人机关系与可及范围等重要的参数。这些参数能够帮助设计师了解在机械工程工作中，使用者各部分作用力范围、动作时间和感知等情况。只有在深入了解和掌握使用者工作时的相关特征，才能为具有针对性的改善与优化设计方案奠定基础。

三、外观造型

工程机械产品的外观造型很大程度上是由内部技术和工程构造决定的，但良好的外观造型，不仅能够起到美化装饰效果，还具有展现品牌理念，提高使用者工作效率，消除工作疲劳与操作失误等功能，有效地提高了工程机械产品品牌形象和竞争力。值得强调的是，这里所指的造型并非单指形式上的造型，而是涉及并综合了美学、工程、市场、人文、管理等因素的造型，是由工业设计师分析、提炼、创新后才获得的造型。经过多年来的摸索与积累，国内工程机械行业已逐渐从引进、模仿为主走向以自主创新为主的发展阶段，外观造型方面呈现出明显的品牌塑造意识。

四、材料与工艺

材料与工艺是设计的物质技术基础，它与产品的功能、形态共同构成产品设计的三大要素。(1)材料方面：工程机械材料在支撑强度、耐磨性、硬度等方面有特定的要求，对于直接参与作业的部件，如挖掘头、吊臂等要选用厚实、硬度高、韧性好的耐磨材料;对于非直接作业的部件，其一般起保护壳体的支撑作用，要求较低。(2)工艺方面：受所用材料特性限制，工程机械产品在制造工艺中多采用冲压、铸造等方式成型，所以造型多以直面、折角等简单、规则类型特征为主，表现出强烈的工程机械美感。随着加工工艺技术的进步以及对产品外型美学要求的提升，更多曲面、圆角、渐消面等较为复杂的造型开始被采用，成为工程机械产品造型的一种发展趋势。得益于现代企业对工业设计的愈加重视，各种材料与现有工业制造技术加工工艺被更为广泛与巧妙地在工程机械产品中运用。

五、涂装

涂装是工程机械产品表面处理的一个非常重要的环节，一般具体又分为色彩涂装和图案文字涂装。色彩涂装是指工程机械产品的色彩搭配、涂料选择、涂装分布等，有着保护机体、装饰、品牌识别、警示等功能。通常，工程机械产品主体色为2到3种，过多色彩则易引起杂乱感;图案文字涂装则是通过涂画、丝印、贴纸等技术，将品牌标志、图案、型号、警示牌等标识涂写、放置或嵌入等方式涂装到产品上，起到向外准确传达信息的功能。一般而言，工程机械产品为了保证施工安全，大多企业会采用高明度的橙色或工程黄色作为色彩涂装的主体色，沃尔沃、戴纳派克和宝马格的主体色就同为黄色，只是在色相、明度、纯度上存在细微差异。产品的主配色也取决于品牌形象，注重产品的品牌识别和品牌形象构建。德国福格勒采用大面积绿色和深灰色，黄色仅在顶棚使用;德国维特根以白、灰为主体色，橙红色色带作为点缀;芬兰美卓则采用了大面积白色，小面积黑色和橙色的色彩涂装方式;而中国中联重科的主体色是以白色为主，灰、橙为辅。图案文字涂装有别于色彩涂装，主要是通过图案与文字进行信息传递，有明确的信息表达目的。

六、产品家族化

产品族是设计师在产品设计中为同一企业生产的不同产品赋予相似甚至相同的造型特征，使之在产品外观上具有共有的“家族化”的识别因素，使不同的产品之间产生统一与协调的效果。家族化会使产品具有较高的品牌识别性，所以甚至可以认为是品牌形象在产品层面的具体体现。工程机械产品种类多、跨度大，且功能和外型相差甚远，产品家族化难度较大，尤其对于发展中的我国工程机械品牌而言更是充满挑战。一些国际知名工程机械企业倚靠多年的摸索和积累，已经使产品具备了明显家族化特征。一方面，其凭借技术类特征指标的优势确立其在行业中的霸主地位;另一方面，其又通过对产品的家族化设计，进一步强化了其行业巨人的角色。其所有产品外观造型均表现出强劲、自信的感觉，造型粗犷而又不失细节，特有的卡特黄与黑色搭配，粗壮的红色斜杠突出型号和Cat?标识，清晰的勾勒出了卡特彼勒产品的家族感。国内工程机械行业在产品家族化方面的研究与实践不足，与国际企业相比仍有差距。

参考文献：

[1]罗晓轩.基于钣金工艺的机械设备造型设计研究[J].科技展望，2016

[2]梁佳坛.挖掘传输机人机尺度优化及外观造型设计[D].安徽工业大学，2016

[3]汪 卫，干 静，李显铃，李正奎，周梦舟.基于机械设备常用造型特征的设计方法研究[J].机械，2016

[4]王 静.基于人机工程学的环锭纺细纱机造型设计研究[D].天津工业大学，2016

作者：邢兰桂

机械设备造型设计论文 篇3：

基于学科交叉融合的《纺织机械造型设计教学模式研究》

摘要：文章阐述了我国纺织机械产业的发展现状及存在问题，分析了纺织背景高校开设纺织机械造型设计的优势与挑战，探索纺织杋械产品造型设计课程教学模式。提岀应在学科交叉融合的基础上开展纺织机械装备的造型设计课程教学，强调教学资源、教学内容设置、教学实践环节的学科交融。

关键词∶纺织机械;造型设计;学科交叉;产业创新

文献标识码：A

文章编码：1672—7053(2019)05—0038—02

1 纺织机械造型设计课程开设背景

我国纺织行业经过近百年的发展，取得了较大的进步，目前中国已拥有全球约55%的纺织机和23%的纺纱机。中国纺织机械的品种多、数量大，已成为世界纺织机械的制造中心[1]。然而，长期以来，纺机企业着眼于机械性能的提高，无暇顾及其他行业已相当重视并轰轰烈烈开展的工业设计相关投入。早期的纺机造型设计主要模仿前苏联工业时代的纺织机械外观，造型单调、笨重生硬，色彩搭配不当，操作繁琐。近些年，纺机企业才开始有意识地进行工业设计行业内应用探讨，但多仅仅涉及到单一产品的外观层面，在造型设计及色彩的选用上还保留有一定的传统纺织机械的特征，同时不同品牌的纺织机械产品形象区分度很小，无法体现产品的个性化特点，更缺乏品牌内部产品统一形象风格的塑造[2]。

天津工业大学拥有历史悠久、特色突岀的纺织教育研究背景。依据高等教育专业指导委员会对我国工业设计专业办学方向的指导方针，针对市场对纺织装备造型设计人才的需求，依托我校机械工程学院的纺织机械设计专业、纺织学院的纺织工程专业等优势学科的教学资源，基于我校工业设计系(以下简称“我系”)已基本完善的“装备造型与产品设计”专业方向，2015年我系在系內尝试开设了“纺织机械造型专题设计”课程。课程的开设将促进我院整合院内教学科研资源，利用优势学科带动新兴学科实现学科交叉合作，形成“机械结构设计——机械造型设计”、“纺织机械设计——纺织机械造型设计”，构建创新设计过程统一整体的教学科研特色，形成天津工业大学特色的工业设计办学方向。同时，课程的开设还将帮助学生深化机械装备产品设计方法、开拓设计视野、拓宽就业途径，帮助教师拓宽课题研究范围、提炼国家和产业急需的研究课题，并凝练我系人才培养特色，培养适应社会需求的设计专门人才[3-5]。

2 纺织机械造型设计课程的学科交叉教学研究

“纺织机械造型专题设计”课程在工业设计专业学生的大三下学期开设，共60学时，先期课程包括产品设计程序与方法、产品系统设计、机械产品创新设计、机械产品人机界面设计、机械装备造型与文化专题设计等。即在该课程的学习之前，学生已经掌握了I业产品设计的基本理论方法，对机械产品造型设计的相关原则、约束条件、设计方法有一定的理解和设计经验，并曾经尝试设计过较大型的机械装备产品造型。在此基础上，通过课程教学与设计实践，使学生理解纺机造型设计的设计原则与设计方法，了解纺织机械设计原理，学会使用相关设计方法设计产品。通过纺织机械产品设计方法的应用，借助设计案例的学习和具体课题设计的实践，比较深入地从设计概念提出、设计问题分析到具体纺织机械产品设计的全过程，完成一个主题设计课题(图1)。

教學设置方案见表1，在课程设置上，我们强调学科交叉融合，突出艺术设计与机械设计、纺织工程设计的结合，包括教学资源的学科交融、教学内容的学科交融、实践环节的学科交融等。

2.1 教学资源的学科交融

在课程教学内容设置时要进行学科交融，既要体现工业设计的专业特点，又要兼顾机械产品设计尤其是纺织机械产品设计的合理性和科学性;相应地在师资选用时也兼顾上述原因，由工业设计专业的教师主控全程，由纺机专业的教师讲授前期纺机产品概述、纺机产品特点分析等教学内容;在实践环节，实验平台的选用也要考虑学科交融，同时利用机械学院纺机专业、纺织学院和我校工程实训中心里的相关实验设备。

2.2教学内容的学科交融

课程内容包括四个模块：纺织机械产品概述、纺织机械产品造型分析、纺织机械产品造型的设计分析、纺织机械产品造型设计专题实践。在纺织机械产品概述模块的教学中，依托纺机专业的优质教学资源和优秀师资，由纺机专业的老师讲授纺织机械的分类、技术发展方向、纺织机械制造业的现状和发展趋势。同时安排认知实习，带领学生到我校纺机实验中心、纺织学部实验中心我校工程实训中心的相关实验室，由纺机教研室和纺织学部的老师给学生简单介绍各种纺织机械的结构构造、工作原理、可改进的设计点等。学生通过认知实习，形成对纺织机械的构造、功能和形态的初步印象，为后期的造型分析做准备。

在纺织机械产品造型分析模块的教学中，继续结合认知实习和课程教学，讲解纺纱机械产品、织造机械产品、针织机械产品、非织造机械产品、染整机械产品、化学纤维机械产品等纺织机械产品的功能、原理，举例对纺纱机械产品、织造机械产品、针织机械产品、非织造机械产品、染整机械产品、化学纤维机械产品的形态进行分析，使学生对纺织机械产品造型形成一定的基础认识。为了强化该模块中学生对专业知识的理解和掌握，要求学生在课下自主学习，每人选定三款产品进行产品手绘;同时，安排学生组成团队并选定教师布置的某类纺织机械专题研究课题，对某类纺织机械的功能、原理、结构、使用场所、使用方式、造型特征进行文献、图片、用户调查等资料的收集和分析，制作汇报文件并在课堂上进行汇报。因为是比较具体的专题研究，学生可以对所选类型的产品进行较为深入、完整的研究。以选择《并条机产品研究》课题的一组学生为例，在一周的时间内，学生通过实地调研、网络调研、文献资料查阅等方法，收集了较为全面的资料，通过分析完成了接近40页的ppt讲稿，包括对并条机的作用、种类、工艺过程、主要机构、主要操作界面、图片资料收集、造型特点分析等，为后期进行并条机产品造型的设计分析打下基础。

在纺织机械产品造型设计分析模块的教学中，主要结合文献资料和图片资料的分析，对纺织机械产品的外观特征构建、色彩设计、人机界面的宜人性、用户行为模式、系列化设计等进行分析。这个模块的教学要结合现场教学，组织学生以小组为单位，引导学生针对某类纺织机械产品造型特征展开深入的系列讨论、分析、研究，使其理解纺织机械产品造型设计方法。

2.3 实践环节的学科交融

实践环节是课程内容的第四模块，即纺织机械产品造型设计专题实践，该环节的学科交融体现在课题调研、课题选定、专题设计、成果评估的全过程。

在课题调研环节，带领学生到纺织机械实验室、纺织学院实验中心工程实训中心天津宏大纺机等纺织平台进行认知学习和实地调研，通过专业教师的讲解以及与使用纺机进行科研的老师、学生、工作人员进行交流，分析产品问题、提炼设计突破点、确定專题设计课题(在这个环节中，学生与纺机老师的沟通非常频繁，部分学生的设计课题选定的就是纺机专业教师的科研课题，如图2是12级学生针对纺机董老师研发的细纱机教具系统课题，开展的小型细纱机教具外观设计);针对设计方向，进行资料汇总，与纺机及设计专业的教师或同学一起综合分析课题，确定设计定位和产品设计意象;基于确定问题和设计定位，与纺机教师沟通，进行功能与结构分析、定位，构建专题产品的功能结构数据模型，如图3是13级学生用一周时间构建的小型并条机结构数据模型;在对于产品深入的分析和细致的理解的基础上，基于产品设计意象和数据模型，开展产品造型设计。在设计方案选定和优化设计时，学生的设计将由多专业教师同时辅导，帮助其完善和优化设计，如图4是在图2细纱机实验教具造型设计的基础上，设计的小型细纱机造型设计。

3 结语

在我国制造业由中国制造向中国创造转型的时代背景下，与工业设计相结合促进产业转型，提升产品和企业形象，是纺织机械行业的必要选择。纺织行业背景的高校应利用其优势学科平台开展基于学科交叉融合的纺织机械造型设计的课程教学研究，自觉承担纺织装备造型创新人才培养的重要使命。

本文系“纺织之光”中国纺织工业联合会高等教育教学改革项目《基于学科交融的《纺织机械造型专题设计》课程教学模式构建研究》(项目编号：GH171030)和2017年河北省高等学校科学研究计划项目(项目编号：GH171030)的阶段性成果。

参考文献

[1]贺爱侠.纺织机械发展前景分析与研究[J]，知识经济，2012.

[2]申伟.纺织机械产品的产品形象设计研究与应用[D].西安工程大学，2013.

[3]段金娟，马或，王秋惠，董九志，赵方方.行业高校开设《纺织机械造型设计》课程的可行性与挑战[J].纺织机械，2017(06)：16-17.

[4]刘靓静，马彧.机械设备造型设计的结构性分析[J].包装工程，2018，39(12)：203-207.[5]金川，马彧.CMF设计在纺织装备工业设计的应用研究[J].现代工业经济和信息化，2018，8(13)：36-37+43.

作者：段金娟 董九志 赵方方