Web Дизайн. Уроки фотошопа, photoshop. Статьи о дизайне. Как создать сайт. Обучение дизайну. Фото. Гламурные галереи
Веб дизайн

Статьи о дизайне   Портфолио дизайнера
Дизайн Форум


Про дизайн и web дизайн




Главная     Форум     Галереи




  Статьи о дизайне





  Краткий курс промышленного дизайна -2





часть 1, часть 2, часть 3

Методы конструирования формы

2.1. ОГРАНИЧЕНИЯ
Окончательные решения, касающиеся формы изделия, обычно принимают на последних этапах процесса конструирования, однако важно, чтобы еще до этого конструктор обдумал и принял решения, которые оказывают решающее влияние на образование формы изделия. В п. 1.4 мы познакомили читателя с примером подобного процесса. Ниже рассмотрены примеры, которые позволят читателю лучше уяснить значение предварительных решении, принимаемых на ранних этапах и непосредственно влияющих на образование формы изделия.

Основная функция, устанавливаемая на первой ступени синтеза изделия, имеет решающее влияние на вид изделия, например, является ли оно машиной или инструментом. Поэтому два изделия с разными основными функциями будут Краткий курс промышленного дизайна настолько различными, что невозможно создать промежуточное изделие, так как эти изделия коренным образом различаются. На рис. 15 представлен пример такого различия, а именно: между счетной машиной и обычными счетами. Счетная машина служит тем же потребностям, что и обычные счеты.
Метод, с помощью которого основная функция подразделяется на подфункции, как и выбор средств для реализации подфункций, имеет почти такое же значение для конструирования, что и основная функция. Это можно проиллюстрировать путем сравнения двух изделий с одной основной функцией, но с различными основными структурами.

Краткий курс промышленного дизайна
На рис. 16 показаны два различных автомобильных домкрата, оба с основной функцией выигрыша в силе с преобразованием вра-щательного движения в поступательное. Форма обоих домкратов различается коренным образом, потому что для реализации индивидуальных подфункций использованы разные средства, т. е. основ-ные структуры различны. Заметим, что форма одного домкрата не может быть постепенно преобразована в форму другого.

Краткий курс промышленного дизайна Количественно определенная структура приводит нас к такому уровню синтеза изделия, когда мы можем постепенно двигаться от одного решения к другому. Показанные на рис. 17 два клапана имеют различные количественно определенные структуры, но одну и ту же основную структуру, т. е. с точки зрения функций они состоят из одинаковых элементов. Клапаны различаются формой элементов и различными углами наклона стержня и маховичка. Рис. 17 иллюстрирует также путь, идя по которому, форма двух клапанов может быть постепенно видоизменена одна в другую.

Методы синтеза формы имеют целью охват всего диапазона конструктивных решений. Мы видим, что для выбранной основной структуры форма может постепенно изменяться при переходе от одного решения к другому. Поэтому лучше описывать методы синтеза формы, как методы изменений, в процессе которых некоторые характерные характерные параметры изменяются таким образом, что охватывается вся область решений. Вопрос о том, какие параметры могут быть целесообразно изменены, рассмотрен в последующих главах, в которых изложены методы, относящиеся к последним ступеням синтеза изделия, а именно: количественно определенной структуре, общей форме и форме элементов.

2.2. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ
Метод изменения структуры. Рассмотрим три кофеварки. Все они работают по одному и тому же принципу (т. с. они имеют сходную основную структуру). Но почему две из них похожи одна на другую, а третья совершенно от них отличается? Ответ лежит в количественно определенной структуре.

В первых двух кофеварках относительное расположение составляющих элементов почти одинаково, а в третьей их расположение другое. Относительное расположение составляющих элементов является важным свойством количественно определенной структуры. Другим важным свойством являются размеры деталей, в данном случае размеры сосудов и расстояние между ними.

Относительное расположение и размеры составляющих элементов могут быть использованы как переменные параметры при поиске конструктивных решений. Этот метод может быть назван методом изменений структуры. Наибольший эффект достигается, когда, иллюстрируя индивидуальные решения (здесь возможно моделирование в трех измерениях), опускают все излишние подробности. Таким путем можно экономить время при формулировании решений и достигать большей ясности при их сравнении.

Метод изменения структуры позволяет легко генерировать идеи для новых структур. Этот метод основывается на предпосылке, согласно которой необходимо проанализировать ряд решений, прежде чем одно из них может быть признано удовлетворительным. Метод был испытан в различных ситуациях конструирования и может быть применен на многих уровнях, например, для построения общей системы, создания малых подсистем.

Количественно определенная система может быть использована с двух точек зрения, зависящих от того, учитывается функциональная связь между элементами или не учитывается. Если такая функциональная связь игнорируется, метод изменения структуры позволяет получить ряд предложений для очень грубых конструкций изделия. Если функциональная связь учитывается, то основная структура получает дальнейшее развитие в целях оптимизации соответствующих параметров и установления технических требований к ним. Это показано па примерах, приведенных ниже.

Изменения структуры основных элементов. Основными являются элементы, оказывающие наибольшее влияние на форму изделия. Поэтому с успехом можно приложить метод изменения структуры к некоторому числу основных элементов изделия, чтобы осуществить первый обзор возможностей создания конструкции. Эскизы моделей, выполняемые на этом этапе, создают предпосылки для первого, предварительного, разбора решений в соответствии с такими критериями, как пространство и внешний вид.

Рассмотрим, как метод изменения структуры может быть применен к проектированию микроскопа. Основная структура микроскопа характеризуется линзами и плоскостями изображений. Краткий курс промышленного дизайна Чтобы определить производную структуру, необходима информация о размерах и фокусной длине линз, расстоянии между ними и их относительном расположении. На рис. 23 показаны количественные определенные структуры, полученные на основе изменения относительного расположения трубки и плоскости предмета относительно столика.
Функциональные связи между элементами (например, направление лучей и фокусирование) не включены в количественно определенные структуры, но они могут быть очень быстро установлены. Краткий курс промышленного дизайна Два микроскопа, показанные на рис. 24, сконструированы по различным количественно определенным структурам, которые легко просматриваются в разных конструкциях.
Часто оказывается возможным использовать еще один переменный параметр, а именно: каждый из составляющих типов элементов. В принципе, изменение числа элементов относится к основной структуре, но в тех случаях, когда элемент может быть разделен на несколько частей или удвоен (без изменения характера основной структуры), число элементов с равным правом может быть изменено в количественно определенной структуре.

Диапазон решений для двух и трех элементов. Необходимо задаться вопросом: "Сколько можно реально составить количественно определенных структур и возможно ли получить ясное представление о всем диапазоне решений?" Во многих случаях это может быть сделано, если в качестве основы для изменений используют наиболее важные элементы.

Изменения структуры, связанные с функцией. Функциональные связи между наиболее важными элементами выражают в основной структуре чаще всего в виде показывающих принцип конструкций эскизов, в которых обычно используют условные обозначения известных элементов (обозначения, принятые в машиностроении для гидравлических, пневматических, электрических устройств и т. д.). Поскольку эти эскизы выражают основную структуру, в них отсут-ствуют какие-либо определенные размеры или формы, но они могут быть отправными для ряда количественно определенных структур, строящихся с помощью метода изменения структур, в котором относительное расположение используется в качестве параметра для каждого элемента основной структуры.

Моделирование структур. Изменяя структуру, всегда необходимо представлять варианты в наглядной форме. Для этой цели удобны схемы с упрощенными условными обозначениями. Это видно из приведенных выше примеров. Однако вполне уместно пользоваться также трехмерными моделями.

Так как назначение подобной модели состоит в том, чтобы найти, какие из вариантов относительного расположения элементов будут реалистичными, модель должна быть сконструирована таким образом, чтобы элементы можно было быстро передвигать в новые положения. Для этой цели особенно полезны детали из полистирола, с одной стороны, потому что он легко поддается резке, а с другой стороны, эти детали, вследствие своей малой массы, прочно закрепляются в любом положении накалыванием на тонкую шпильку. Заметим, что мы описываем структурные модели, а не модели формы. Это означает, что от составляющих деталей требуется только то, чтобы они моделировали пространство, которое они будут нанимать, а не точную форму изделия.


Чемпионат мира по футболу 2018


2.3. ИЗМЕНЕНИЯ ФОРМЫ
Идея функциональных поверхностей. В п. 2.2 было показано, как путем выбора количественно определенной структуры создается основание для конструирования формы изделия. Если этот выбор сделан, то можно начинать работу по конструированию действительной формы изделия. Как было показано при рассмотрении синтеза изделия, имеются два аспекта конструкции, которые надо анализировать совместно, а именно: общая форма изделия и форма элементов. Методы, которые могут быть применены для этих видов анализа, во многом схожи. Таким образом, методы, предложенные там, где описаны примеры конструирования элементов, могут быть применены к конструированию как общей формы, так и элементов.
Как приступить к конструированию формы определенного элемента? Прежде всего мы должны выяснить, что характеризует данный элемент. Элемент является частью как основной структуры, так и количественно определенной структуры. Поэтому мы можем считать, что элемент определяется только его функцией и его функциональной зависимостью от окружающей среды. Следовательно, отправным пунктом при конструировании формы должно быть формулирование функции, которую должен выполнять элемент. После этого можно эскизировать наиболее важные поверхности (или функциональные поверхности) и затем конструировать остальные части элемента.

В книге под функциональной поверхностью понимается поверхность, выполняющая активную функцию в процессе эксплуатации, например шлиц в головке винта, ударная поверхность головки молотка, поверхность сиденья стула, зубья шестерни и т. д.

Функциональные поверхности являются основой конструирования формы любого изделия. Поэтому уместно обсудить более подробно то что, в сущности, представляют собой функциональные поверхности. В изделии, состоящем из более чем одного элемента, имеются два типа функциональных поверхностей: наружные и внутренние. Наружные поверхности выполняют активную функцию по отношению к окружающей среде, например ручка, опорная поверхность и т. д. Внутренние поверхности обладают активной функцией по отношению к другим элементам изделия. Это можно проиллюстрировать, если представить изделие как систему, состоящую из некоторого числа элементов с определенными взаимосвязями.

Если рассматривать отдельную деталь тисков, например подвижную губку, то видно, что зависимости точно соответствуют упомянутым выше функциональным поверхностям. Наружные поверхности подвижных губок включают поверхность, которая передает дав-ление на зажимаемый предмет, а также верхнюю горизонтальную поверхность. Внутренние поверхности состоят из отверстия для хо дового винта и двух отверстий для направляющих стержней.
Расположение функциональных поверхностей может служить основанием для получения разных форм и, естественно, это другое расположение может дать новые варианты формы.
Описывая метод изменения формы, мы показали путь, следуя которому, можно решать задачи конструирования формы на основе функциональных поверхностей. Из дальнейшего изложения будет видно, что надо затратить большие усилия, чтобы определить, какие функциональные поверхности должны быть взяты за основу при конструировании.

Метод изменения функциональных поверхностей. Перечень параметров, определяющих функциональные поверхности элемента, может составить основу метода изменений в целях генерации идей.
Путем системного изменения параметров можно установить много вариантов расположения функциональных поверхностей элемента. Параметры, которые могут быть изменены, следующие: число элементов, расположение, геометрическая форма и размеры.

Если необходимо тщательно изучить весь диапазон решений, то следует оценить пределы индивидуальных параметров. При общей проверке предельных размеров полезно изучить функциональные поверхности с наибольшей протяженностью, а также функциональные поверхности наименьшей протяженности. Такие поверхности удобно называть максимальными и минимальными.
Конечно, личное дело каждого, применять ли вариационные принципы системно или просто использовать максимальные и минимальные поверхности, дополнив их несколькими промежуточными вариантами. Во всяком случае, знание изменений числа элементов, расположения, геометрии формы и размеров важно, независимо от того, применяют ли его сознательно или только в качестве части общего подхода к решению данной задачи. Поэтому рассмотрим несколько подробнее конкретную машину на основе более гибкого подхода, преимущественно изучая максимальные и минимальные поверхности.

Ограничения при конструировании формы. Представим себе, что нам предложены формы функциональных поверхностей элемента. Как поступить дальше? Как уже указывалось выше, функциональные поверхности должны быть соединены вместе. Проблема, следовательно, сводится к расположению элементов соединения таким образом, чтобы каждый элемент мог работать при эксплуатации. Поэтому роль элемента во время эксплуатации должна быть оценена и принята во внимание. Условия, которые могут быть приняты в расчет при конструирования формы элемента, можно сформулировать таким образом.

Запретными зонами являются следующие.
1. Участки пространства, структурно обусловленные, не должны быть стеснены, т. е. не должно быть препятствий действию других элементов (это относится как к стационарным, так и к подвижным элементам).
2. Участки пространства, функционально обусловленные, не должны быть стеснены (например, объекты, находящиеся в производстве, световые лучи и водяные струи).
3. Участки пространства, обусловленные требованиями, предъявляемыми к выполнению операций (например, место для руки, место для оператора и т. д.).

Исходя из этих запретных зон можно сделать ряд предложений по форме, которые вчерне покажут, где в пространстве могут быть размещены места соединения. Следующим шагом будут пространственное решение формы и определение размеров - сперва в виде черновых эскизов, а затем в виде детальных чертежей, отвечающих технологическим или эстетическим критериям (см. гл. 3).

Из сделанных выше замечаний важно понять, что конструкция формы элемента содержит как качественную, так и количественную части. Любое решение, применяемое относительно размеров, преждевременно, если не решено, как будет размещаться материал, т. е. будет ли функциональная поверхность опираться на одну или несколько точек. Число элементов и относительное расположение элементов соединений относятся к качественной части конструкции формы, а геометрия и размеры - к количественной. Ниже объяснено, как применяется изменение параметров.

Метод изменения формы. Изменяемые параметры (число элементов, относительное расположение, конфигурация формы и размеры) являются общими параметрами формы, и мы уже показали, как можно их использовать при поиске возможных функциональных поверхностей.
Взяв типичный пример (станину гидравлического пресса), мы видим, как изменения параметров могут быть использованы при конструировании элемента. Корпус пресса содержит две функциональные поверхности, а именно: участки крепления соответственно гидравлического цилиндра и прессовальной плиты.

При конструировании станины надо иметь в виду три запретных зоны:
1) должно быть предусмотрено место для поршня во всех его положениях;
2) должно быть предусмотрено место для заготовки максимального размера;
3) должно быть предусмотрено место, необходимое для заготовки при установке ее на пресс и съеме с пресса.

Другими словами, станина пресса должна быть сконструирована таким образом, чтобы при соединении двух функциональных поверхностей были приняты в расчет запретные зоны, и станина выполняла свою функцию - передавала необходимые усилия.

Более детальные разработки с использованием изменяемых параметров можно проводить при большей конкретизации расположения соединительного элемента между функциональными поверхностями.

Теперь необходимо детализировать дальше предложенные формы, поэтому следует принять во внимание факторы формы (см. п. 3.2), которые фактически существуют. В примере вилочного соединения решающим фактором при выборе конструкции является производственный процесс.

Наиболее важные функциональные поверхности - это поверхности, фиксирующие тубус, предметный столик, ручку регулирования, зеркальце, а также поддерживающее основание. Запретными зонами являются тубус, предметный столик, ручка регулирования, зеркальце и верх стола, а также путь прохождения лучей от источника света через зеркальце к предмету и в тубус. За претные зоны имеются также выше окуляра. Они расположены противоположно предметному столику и ручке регулирования (где должно быть предусмотрено пространство для движений рук оператора во время работы).
Когда указанные выше условия выполнены, материал штатива можно свободно расположить в пространстве.
Как и в предыдущем примере, формы разделены на группы, соответствующие стержням, плоскостям и сплошным телам. Отметим, что у некоторых параметров можно рассматривать максимальные и минимальные величины.

Количества элементов и их расположения могут быть проведены системно, в то время как системность при изменениях геометрии формы и размеров является нереалистичной. Поэтому наиболее правильный путь заключается в том, чтобы сочетать предположения, вытекающие из изменений количества и расположения элементов, с различными основными геометрическими формами и затем использовать полученные варианты как источник идей для разработки формы.

Метод деления формы. При внимательном изучении приведенных выше примеров можно установить еще один параметр. В ходе его изменения можно получить импульс к выработке новых предложений по разработке конструкции.

Возможность выбора между делением на большее число элементов или объединением в целях образования малого числа элементов всегда имеется. Не обязательно, чтобы деление приводило к образованию большего числа физически раздельных элементов, поскольку этого можно добиться визуальным делением физически цельных элементов.

Деление может быть произведено, во-первых, по функциональным признакам, во-вторых, по физическим качествам, т. е. в зависимости от того, может ли один элемент быть отделен от другого, и, в-третьих, по визуальным признакам.
Обдуманное изменение числа элементов с достаточным основанием можно произвести методом деления формы, имея в виду, что под этим подразумеваются как деление на большее число элементов, так и объединение в малое число элементов, или даже в единое целое.
В примерах, приведенных ниже, рассмотрены физические и визуальные деления. В общем случае не оговорено, что элементы физически разделимы или не разделимы, так как каждый тип деления возможен, когда рассматривается какая-либо специальная конструкция.

Продемонстрируем применение метода деления формы на элементы еще на одном примере. Подшипник имеет два опорных участка и поддерживающую поверхность. Здесь снова при выборе конструкции формы очень важное значение имеет производственный процесс. Во введении к этой главе было указано, что обсуждаемые методы могут быть использованы при конструировании как элементов, так и изделий в целом. Это применимо также и к методу деления формы.
В качестве примера исследуем чаеварку. Примем, что исследовать мы будем только формы, которые окажутся возможными в случае выбора сосудов коробчатого типа, помещенных рядом бок о бок. Таким же путем можно изучать сосуды других форм.

При решении вопроса выбора конструкции формы надо руководствоваться следующими критериями: производственный процесс, внешний вид, удобство очистки и т. д.

Вариации деления формы, если в создании участвует воображение, могут помочь получить много различных интересных конструкций изделия. Поэтому будет полезным показать несколько примеров изделий, представленных попарно, чтобы можно было заметить разницу в делении формы. Из этих примеров ясно, что изменение в делении формы может иногда вызвать радикальную перемену формы хорошо известного изделия.

Шкив как наглядный пример. Обычно бывает удобно проводить изменения пяти вариационных параметров формы в следующем порядке: количество и расположение; геометрия формы и размеры; деление формы. Однако это не означает, что в любой ситуации могут быть использованы все пять параметров. Например, расположение элемента может быть подчинено столь многим условиям, что только одно место оказывается пригодным. С другой стороны, может быть решено сперва определить геометрию формы. Но это подводит нас к критериям и условиям, которые относятся к особым ситуациям, являющимся предметом рассмотрения гл. 3. Пример ситуации общего характера, в которой могут быть использованы все пять параметров, приведен ниже.
Объектом изучения является шкив, например шкив транспортера. Шкив имеет две функциональные поверхности: поверхность качения и опорную поверхность. Для дальнейшего изучения выбраны две группы функциональных поверхностей. Полезно проводить деление участков материала в форме стержней, плоскостей и сплошных тел.

Окончательное решение формы зависит преимущественно от выбора материала и производственного процесса (см. п. 3.4), а также, возможно, от оценки внешнего вида. Используя эскизы, модели и масштабные чертежи, можно найти форму всех деталей, которые затем документируются в виде комплекта рабочих чертежей с соответствующими сборочными чертежами.

Применение методов синтеза формы. Изучив основы методов синтеза формы, мы получили возможность ознакомиться с их применением. Методы изменения структуры, функциональных поверхностей и формы могут быть применены в самих различных ситуациях, например, как уже упоминалось, при решении общей формы, а также при решении формы деталей изделия. Эти методы могут быть использованы также для составных изделий (машин, аппаратов и т. д.) и для изделий, состоящих из одного элемента (бутылочные открывалки, фитинги, гнутые трубки и т. д.), с той разницей, что метод изменения структуры в этом случае не требуется.

Конечно, при описании этих методов не было намерения доказывать, что они применимы для всех элементов изделия. Это было бы не реально. С другой стороны, эти методы могут дать импульс к сознательному системному подходу к особенно важным элементам для того, чтобы конструкции последних создавались на возможно более высоком уровне.
Данные методы могут быть использованы с большим успехом также и в ситуациях, когда приходится упорно работать над конструированием какого-либо элемента.

Для сотрудничества между конструктором и технологом идея функциональных поверхностей может быть особенно ценной. Например, если обсуждается деталь формы для того, чтобы лучше скоординировать форму и производственный процесс, легче изменить форму соединительного элемента, чем формы функциональных поверхностей, потому что последние регулируются в связи с соответствующими поверхностями других элементов.
Кроме указанных выше обстоятельств, которые следует учитывать при использовании методов изменения формы, последние могут также служить основанием для формирования ума с обостренным восприятием и оценкой элементов изделия, работающих в реальной ситуации (структура, функциональные поверхности, форма), что приводит к изобилию идей, рождаемых посредством более или менее сознательного варьирования формы.

Изготовление моделей. Работа по конструированию формы любого изделия может быть выполнена с помощью различных видов моделей. Для инженеров-конструкторов наиболее важным видом моделей являются графические, т. е. эскизы и чертежи. Поэтому до сих пор мы пользуемся исключительно ими для описания методов изменения формы. Однако другие виды моделей также относятся к инженеру-конструктору. Модели формы могут быть использованы во многих различных ситуациях при конструировании.

Решающий фактор - предназначение модели. На основе этого фактора можно решить, в какой степени должна быть детализирована модель и из какого материала она должна быть сделана. Вдумчивое решение степени детализации и выбор материала необходимы для создания оптимальной модели, т. е. модели, которая, будучи максимально дешевой, выражает то, что требуется от изделия. Влияние предназначения изделия, для которого модель сделана, на выбор степени детализации и материала модели проиллюстрировано на рис. 81-86.

На рис. 81 показаны модели, которые были использованы для оценки относительной жесткости различно сконструированных рам дизельных двигателей. Модели использованы на ранних ступенях конструирования, когда надо было решать вопрос пространственной концентрации материала (в форме ребер). Поэтому здесь подходят относительно грубые модели из пенистой резины частично потому, что их можно быстро и дешево изготовить, и частично потому, что степень жесткости может быть легко определена легким нажатием пальца, так как можно наблюдать за выпучиванием материала.

На рис. 82 показана модель чаеварки, рассмотренной в гл. 1. Модель была использована только для определения условий, возникающих в процессе употребления, и поэтому была сконструирована очень грубо в пенопласте. Модель не использовалась для оценки внешнего вида, так как в этом случае она должна была быть более детализированной и, следовательно, стоила бы слишком много. О внешнем виде чаеварки судили по модели другого типа, а именно: по трехразмерным эскизам.
На рис. 83 и 84 представлены две модели, которые были использованы для оценки работы, пространства и внешнего вида. Обе модели были выполнены из пенопласта, картона и дерева. На рис. 83 изображена модель рассмотренной выше (см. рис. 50) машины для наполнения пробирок, а на рис. 84 - модель машины для автоматического наклеивания этикеток на заполненные пробирки.

Модель (рис. 85) была изготовлена для оценки основной формы телефона-автомата; она выполнена из глины. На рис. 86 представлена модель готового телефона. Эта модель использовалась для демонстрации прибора потенциальным покупателям еще до запуска его в производство. Модель выполнена из алебастра и детализирована так, чтобы не отличаться от реального телефона.

часть 1, часть 2, часть 3


Э. Тьялве
Пер. с анг. П. А. Кунина. - М.: Машиностроение, 1984.






Электронные книги о дизайнеЧМ 2018Гламурные картинкиГраффити галереяЯпония фотографииО путешествиях и странах, дешевые авиабилеты и отелиДизайн форум



    Rambler's Top100     Яндекс.Метрика  


Web дизайн и создание сайтов


Карта сайта       Наверх