产品结构设计
产品结构设计范文第1篇
关键词：结构设计；产品设计；造型；功能；形式
中图分类号：TQ174.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 18-0000-01
随着科学技术的不断进步，现代产品的设计以其从未有过的力量变革着人类的生活世界，新的产品以暴雨般的规模被量化生产出来，系数显现于世。产品是构成我们生活环境的主体要素，可以说，我们生活的现实环境，主要是由产品构成的环境。生活在现代的人们没有哪一天不与产品发生着联系，没有谁能离开产品的世界生活。包含现代技术的产品充斥着整个世界的大街小巷，相应被带动的新的设计方式层出不穷，一种新的设计形式越来越受到设计师和消费者的青睐。这就是结构设计。结构设计的出现一方面使得技术得以造型化显现，另一方面形成了新的产品造型表现形式。产品的结构设计是产品设计过程中的重要内容，在产品开发中占有十分重要的地位。
研究结构设计与造型的结合就不能不提及到以结构为核心范畴的结构设计。结构设计作为产品设计与产品结构中间环节，是将美学原理与生产实践紧密结合起来的媒介。可以说，结构设计是结构参与产品造型设计实践活动的体现，它使结构造型化、审美化、直接体现了结构的实际作用。但是，生产加工技术的发展让更多的人把目光集中到了结构本身上来，以结构作为自己研究对象的设计师越来越多。从产品设计的角度出发研究结构美是将美学原理应用于结构设计上，从结构设计视野中的结构美研究重点在结构美所包含的价值问题。现代科学技术在设计产品中产生的美具有特殊性，它是一种技术手段在对象物上的反映，是以实用为目的的产品在使用过程中发挥功能并自然流露出来的，为人们所感受，合秩序、合规律的审美愉悦。但产品设计的概念必须和对象物结合才能被表现出来，而对产品的功能、形式和工艺材料等方面的规定则是如何表现结构设计的具体形式。
结构设计与传统产品造型设计所创造出的造型美有所不同，结构设计从根本上决定了其本身的科学技术的特征及表现形式。产品设计总是以满足消费者需求为目的的，产品的功能和造型的先后问题，一直是设计师讨论的焦点。而结构设计是让功能和形式合理的统一，抵消一直以来的谁是主导性问题的一个突破口。功能和形式和谐的统一才是现代产品设计中结构设计和造型结合的本质特征。现代科技技术给产品本身增添了更多的价值，这些价值着重体现在产品的功能中。如果设计一件产品能满足一种或多种功能时，这一产品就具有实用。这种实用的物化形式表现为：产品通过一系列的具体功能使消费者得到了物质和精神上的享受；同时，通过产品的造型、色彩和质感等外观表现手段来满足人们的审美要求。产品的科技技术作为充实而有光辉的东西为人所体验。而产品的科技技术的在产品上的物化形式是机械结构和电子元器件组成，这个领域在之前的产品设计中是不被造型设计所涉及的，属于结构设计的范围。由此可见，现代工业产品的结构设计与造型的结合产生是必然的。现代工业产品的结构一定条件下应当被视为一种美的形式，并加以利用。虽然产品的结构是基于产品实用性的，但这种实用性必须在一定条件下才能转化成造型美。产品通过有效性与合理性的结构和材料加工结合，使之符合美的规律从而转化为造型美，此外，通过机械运动中美的自然流露也可以产生造型美。
在现今的产品设计中，结构设计的价值已经不仅仅局限于结构本身的实用性，结构设计给产品带来的审美价值也是另一个重要方面。产品的造型美是产品设计的物化形态，通过消费者的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉器官，接受到产品外观的各种信息，然后对产品产生审美体验，从而，获得造型美的享受。当然对产品的造型美主要是通过视觉和触觉感受的。而产品的造型美正是产品造型与结构之间的一种合理关系的体现。换句话说，结构设计除了实用外，也同样可以使产品具有更好的审美。工业产品通过产品结构的设计达到满足人的审美需要，给人带来美的享受的能力，并时时刻刻向消费者传播审美信息，满足、激起和升华它们的审美需要，并促使审美需要变成消费需要。人们需要越来越多的新产品，这不仅为了这些产品的新属性，而且为了满足审美需要。产品的造型外观主要包括形态、色彩、材质这三个方面，如果一个产品有夺人眼球的外观，必然会吸引消费者去购买。任何一类产品的外观可以有很多种，设计师的工作就是在综合各种因素的前提下，选择出符合消费者要求的外观方案，设计是连接品牌和消费者的一个关键部分，设计在令差别富有意义和被商业及创新认识认可上也成了一种关键驱动力。
结构设计是一门学科，设计师对结构设计与造型结合的研究刚刚起步，结构美有助于现代产品设计的发展和完善，以结构美为设计目的研究与消费者的关系，可以最大限度的提高产品的设计质量，并且抵消常态化的死板的结构造型带来的负面影响，为结构的合理应用打下良好的基础。通过对结构美本质的研究，可以使生产者和设计者从中找到灵感，运用结构设计内在规律，实现对更美更人性化产品的开发和创造。从而，既促进企业的经济效益，又让消费者真正享受了结构设计带来的优秀产品。
参考文献：
[1]王受之.世界现代设计史[M].广州：新世纪出版社，2002.
[2]黄毓瑜.现代工业设计概论[M].北京：化学工业出版社，2004.
[3]张剑.情趣的设计世界[M].福州：福建美术出版社，2005.
产品结构设计范文第2篇
关键词：价值工程 产品设计 结构
1、价值工程的基本内容
价值工程是以提高实用价值为目的，以功能分析为核心，以资源的开发与节省为基础，以科学分析方法为工具，用最少的成本支出实现给定功能的产品开发的科学方法。换言之，即以最低的寿命周期费用，可靠地实现产品的必要的功能，对产品的功能，成本所进行的有组织的分析研究活动。国家标准给出的定义是“价值工程是通过各相关领域的协作，对所研究对象的功能与费用进行系统分析，不断创新，提高对象价值的思想方法和管理技术”。
价值工程活动中对于问题的分析是围绕以下7个问题依次展开的：(1)它是什么？(2)它的用途是什么？(3)它的成本是多少？(4)它的价值是多少？(5)有其他方法能实现这个功能吗？(6)新方案的成本是多少？(7)新的方案能否满足要求。这7个问题的解答过程，就是价值工程的工作程序和步骤，即：选定对象、收集情报资料、进行功能分析、提出改进方案、分析和评价方案、实施方案、评价活动成果。
2、价值分析的基本方法
价值工程是用功能分析的方法，以最低成本获得产品的必要功能，从而达到提高价值的目的[1]。在价值工程活动中，功能F(Function)、成本C(Cost)、价值V(Value)三者之间的关系是：
按照价值工程的理论，产品的价值是指功能和成本（包括设计、制造、试验、使用、维护等成本）的比值。提高产品的价值有五种途径：
(1)产品功能不变，用降低成本的方法来提高产品的价值；
(2)维持成本不变，通过提高功能来提高产品的价值；
(3)既提高产品功能，同时也降低其成本；
(4)小幅提高成本，大幅提高产品功能）；
(5)小幅减少产品功能，大幅降低产品成本。
分别表达为：，，，，
以上五种方法都是通过对F和C的调整来达到提高产品价值的目的。
3、产品设计的主要工作
产品设计包括很多具体的内容，如：功能设计、运动设计、结构设计、强度、刚度设计、尺寸设计、几何精度设计、材料设计，以及外观设计等[2]。
产品结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计。评价一个产品的好坏，最首要的标准是实用，要实现预定的功能，这一要求能否达到，完全取决于结构设计。结构设计是产品形成过程中最重要的内容，也是最复杂的环节。
机器设备的功能要由一系列符合装配关系的零件和部件来实现，设计过程中需要考虑产品结构紧凑、外形美观，既要求安全耐用、性能优良，又要易于制造、降低成本。结构设计人员需要各种要求与限制条件寻求对立中的统一，给出协调、合理的设计方案。
4、产品结构设计中的价值工程方法
价值工程是用最低的成本实现必要的产品功能，其核心问题就是寻找功能与成本之间的最佳关系[3]。
产品结构是具象的，它是功能的载体。而功能则是抽象的，是产品的本质属性。用价值工程的方法对产品的结构设计进行分析，是从结构入手去研究产品的功能，通过功能分析、功能整理、功能评价找出设计方案的改进目标。
用价值工程理论指导改进产品的结构设计，是要以最低的总成本确保产品必要功能（主要功能和次要功能）的实现，同时去掉不必要的功能（亦称过剩功能）。减少不必要的材料消耗，在保证产品质量的前提下，尽量做到缩小体积，减轻重量，降低单位产品材料消耗量。这与尺寸链设计中的最短尺寸链原则是一致的。
5、价值工程方法应用实例
本文选择的价值工程分析方法研究对象为一大型板坯加热移动翻转设备系统中的热板坯移动翻转装置。该装置主要由移动翻转车、平移油缸、翻转臂、翻转油缸及装在固定支座上的铰接轴、配重块等组成，如图1所示。
图1 8臂板坯移动翻转装置 图2 6臂板坯移动翻转装置
该装置由水平移动小车2、平移油缸4、翻转油缸3及装在固定支座铰接轴上的翻转臂1、同步轴5、配重块6等组成。用翻转油缸推动翻转臂转动、使翻转臂上起支承作用的钩头承接高温板坯，完成翻转动作，并用配重块平衡翻转力矩；用水平油缸的活塞杆端推动水平移动小车前后移动，并可由同步轴连接二边车轮以保证同步行走。
板坯移动翻转装置中与加热板坯直接接触的是翻转臂。原方案设计了8个翻转臂，通过强度分析计算，可知左右两端的翻转臂受力较小，从结构简化考虑，对方案进行了改进，成为图2所示的6臂结构。经验算，该结构可以满足强度、刚度方面的要求。
根据价值工程的原理来分析，可以看出，在满足功能要求的前提下，减少两臂后，结构简化了，用料少了，重量减轻了，加工和装配的难度降低了，符合前述价值工程基本方法中的第一种――产品功能不变，通过降低成本的方法来提高产品和设计的价值。
6、结语
产品设计需要遵循传统的设计原理与方法。用现代的观点来看，更要强调设计过程与设计结果的优化。运用价值工程的分析方法对产品的结构设计加以改进，在满足产品功能的前提下，采用简化的结构可提高设计乃至产品本身的价值。
参考文献
[1]李小林,许宏武,张可能等.论价值工程在工程设计中的应用[J].西部探矿工程,2007.10.
产品结构设计范文第3篇
关键字：工业设计；产品结构设计；教学改革
1广西科技大学工业设计专业教学改革方向
进入二十一世纪以来，我国高等教育规模快速发展，高等教育的毛入学率已经由1999年的10.5%上升至2014年的37.5%。根据著名的高等教育发展三阶段理论，我国高等教育已由精英教育阶段进入大众化教育阶段。与精英教育阶段相比，大众化教育阶段的教学培养目标更加多元化：不仅需要培养高素质研究型人才，还需要培养高水平应用型人才。同时，随着我国社会经济进入快速发展和转型升级时期，社会对高水平应用型人才的需要日趋强烈，但我国高等教育大众化发展的质量与社会需求还存在较大差距，培养出的应用型人才在数量和质量上还不能满足市场需求。当前高等教育所处阶段和人才需求--供给矛盾都表明：我国需要对应用型人才高等教育进行探索和改革。2014年，广西科技大学提出建设“国内先进特色高水平应用型大学”的办学目标。新定位和新目标对我国、我校应用型人才的培养提出了新要求和新挑战。要迎接挑战，提高应用型人才的培养水平，势必需要进行人才培养的最基本环节--课程教育的改革。
2工业设计专业产品结构设计课程教学改革的必要性
工业设计专业是广西科技大学机械工程学院的一个重要专业。工业设计是为制造工业产品所进行的设计，它包含产品外部和内部设计的整个过程，对产品的外观和性能，生产技术的发挥，以及品牌建设产生最直接的影响。发达国家发展的实践表明，工业设计已成为制造业竞争的源泉和核心动力之一。尤其是在经济全球化日趋深入、国际市场竞争激烈的情况下，产品的国际竞争力将首先取决于产品的设计开发能力。工业设计是制造业发展的先导行业。首先，工业设计创造了产品品牌。其次，工业设计创造了产品的高附加值。再次,工业设计创新水平直接影响技术创新水平，好的设计创意会极大地推动企业技术创新的发展。最后，工业设计是制造业发展的龙头。由于工业设计在制造业中的核心地位和关键性作用，世界各国在发展制造业的过程中往往把它作为龙头，通过加速工业设计的发展带动整个制造业的发展。随着我国工业化步伐的推进，工业设计对经济产业发展的促进作用日益凸显出来。在高校，培养出高素质应用型工业设计人才的目标日益紧迫。《产品结构设计》是工业设计专业最重要的课程之一，教师教学与学生学习的效果好坏直接关系到工业设计专业学生基础素质和综合素质的高低、影响到整个专业学生培养质量。传统的课堂教学已经不能满足教学的需要，在面临培养高素质应用型人才的需求时，对产品结构设计课程开展教学改革的需求是有必要和迫切的。广西科技大学是一所以工科为主的综合性高等院校，位于中国西南工业重镇——柳州。因此，开展工业设计专业产品结构设计课程的教学改革研究与实践工作，有助于推进高素质应用型人才培养，提高工业设计专业教学质量，既能增强办学特色，又能服务地方经济发展，具有很强的理论及现实意义。
3工业设计专业产品结构设计课程存在的主要教学问题
原产品结构设计课程内容主要包括：壳体、箱体结构设计，连接与固定结构设计，连续运动结构设计，往复、间歇运动机构设计，密封结构设计，安全结构设计，绿色结构设计。关于以上主要内容的传统教学，通常存在以下问题：“重灌输轻探究”导致浅尝辄止。全国开设工业设计专业的院校的产品结构设计课程多数还处于起步阶段，在教学方法上主要是教师传授、学生被动接受的传统教学，这些问题在课程建立之初常常是通病。灌输式的教学形式，势必会造成学生不主动探究知识。“重知识轻能力”导致眼高手低。在教学过程中注重知识的传授，而实践内容缺失，或者实践内容陈旧，造成学生学习了知识，却不懂得如何应用，导致学生创新能力较差。考核形式“程式化”枯燥乏味。课程的考核形式传统、单一，导致考核不能全面的体现出学生的差异性、个性与创新能力。同时学生备考、复习巩固知识的过程枯燥乏味，使学生对知识不能形成深刻印象。学生学习“功利化”限制创新。在有限的课程学习时间里，快速记忆知识，应付考试，是学生在传统教学形式下常采用的方式，这往往导致学生只求分数的功利化学习，而忽略了知识运用与创新能力的培养。
4对工业设计专业产品结构设计课程教学改革的建议
4.1产品结构设计课程教学要更多体现工业设计专业学科特点。其他专业开设有结构课程（不同于产品结构设计），因此工业设计专业的产品结构设计课程要能够充分体现专业特点，既要有一定的哲学高度（用于审美），又要有扎实的应用性（实现产品功能）。
4.2产品结构设计课程教学要更好结合地方经济特色。柳州市是一座工业城市，现已形成汽车、机械、钢铁三大支柱产业，其中汽车产业有着上汽通用五菱、东风柳汽等一批大型知名企业。2015年，柳州市汽车产业总产值突破2000亿元。更好结合地方经济特色，需要在产品机构设计课程教学过程中更多联系地方支柱产业，尤其是汽车产业。例如，在产品结构分析时，需要选择汽车产品作为典型产品进行讲解。
产品结构设计范文第4篇
关键词:产品设计；文化心理结构；设计构思
中图分类号：J50-05文献标识码：A
美国技术史家乔治・巴萨拉（George Basalla，？）曾把人造物的多样性解释为：古往今来人们选来定义和追求其存在价值的各种方法和物质体现。“一件人造物并非仅仅是一件仓促赶制出来以满足需求的无生命物，它是一种构想出来的人类心灵的活的遗留物。” （注：参见乔治．巴萨拉著，周光发译《技术发展简史》，复旦大学出版社，2000年版，第22页。）“组成产品世界的人造物，并非是人在解决满足其基本需求时所产生的问题的答案，而是在整个历史长河中，选择来定义和追求各种生存方式的物质表现。”（注：参见同上，第16页。）人的生物学意义上的必需，并不能解释人造物浩如烟海的多样存在。人类花如此多的心思和精力用于设计和制造新的东西，理想的解释恐怕是用以限定和追求某种特定的生活方式，构筑自己理想的生活环境。任何一件新造物的产生，必然是建立在现存文化的基础上，累积了技术上的许多改进，融合了人类更多的情感、智慧和需求，并成为现有文明的一部分。从这种意义上来说，“绝大部分人造物是充满幻想、渴望和理想的心灵的产物”（注：参见同上。）。
一、设计是人类的定义和追求各种生存方式的一种手段
从产品艺术设计所涉及的广泛内容来看，它是一种综合的文化创造活动，表现出鲜明的艺术性和技术性，广泛涉及到人类的精神生活和物质生活的各个领域。从英文的语源看，设计一词发源于拉丁语Designara，几经演变成为“Design”，Design作为名词，有图样，意图之意，作为动词有计划，构想之意。在中国，“设计”一词的使用是近早的事，古代“设”和“计”一般都是分开使用，但都具有当今“设计”的含义。“设”有陈列、安置、开设、运用、采用之意；“计”有计算、谋划、计划、考察、审核之意。《现代汉语词典》对设计的注解是：设计是在做某项工作之前，根据一定的目的要求，预先拟定方案，图样等。以下是国外很多科学家、设计理论家、建筑师对设计的理解：
・设计所关心的是发现和精心构造备选方案。（西蒙诺贝尔奖获得者管理学家）
・设计是从客观现实向未来可能富有想象的跨越。（佩奇《给人用的建筑》）
・设计是从无到有的创造，创造新颖有用的事物。（李斯威克《工程设计简介》）
・设计是通过行为而达到某种状态，形成某种计划。（《实用汉语辞典》）。
・设计是拿出令人满意的产品。(葛霉嘉利《设计方法学》)
・设计常指拟定计划的过程，又特指记在心中或者制成草图或模拟的具体计划。（《大不列颠百科全书》）。
・设计是一种针对目标的求解活动。（阿切尔著《设计者运用的系统方法》）。
・设计是一种复杂的，半科学性的，有功能作用的实战模式。（罗杰斯克鲁登著《建筑美学》）。
・设计是一种创造性活动――创造出所未有的新颖而有益的东西。（李斯威克著《工业设计中心简介》）。
・设计像科学那样，是观察世界和使世界结构化的一种方法，因此，设计可以扩展应用到我们希望给以设计者身份去注意的现象。（阿克著《设计研究的本质述评》）。
1980年，国际工业设计协会联合会在巴黎年会将“工业设计”定义为：就批量生产的工业产品而言，凭借训练，经验及视觉感受而赋予材料，结构，色彩，表面加工及装饰等新的品质和资格叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个侧面进行工作，而且，当需要工业设计师对包装，宣传，展示，市场开发等问题付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴。
从以上的各种定义可以看出，尽管每个人对设计的定义都不同，但是内涵是一致的。设计不止是一种改变物质环境的工具，更是充满美好幻想、渴望和理想的人类心灵对更先进的思想、更丰富的文化、更美好的生活方式的追求和限定，并通过创造出来的物质现实，使这些思想、文化、生活方式得到广泛传播，为人类带来福音。它是一种追求和定义新思想、新文化、新生活方式的意蕴深远的文化创造行为。这种追求和定义不是随意的、无价值的，而是创造性的、革新的、进步的，是由不同时刻人类特定文化心理结构决定的、充满美好愿望的人类心灵的体现。
二、文化心理结构及其对设计的作用
人既是自然的存在，也是社会的存在。每个人都生活在特定自然条件和社会条件下，其中的各种地理、政治、经济、历史、风俗、宗教、科学、伦理道德等等自然要素和文化要素形成他生活的特定环境。文化是把人的自然性和社会性连接起来，使人成为文明人的中介。文化不断发展进步，“特定的环境”也跟随不断变化，当这种历史进程在人的心里凝结、积淀下来，便形成了人的“文化心理结构”。“这个心理结构，是一个特殊的完形（格式塔）。在整个完形中，任何一个因素的改变，都会影响到这个整体，而整体也就存在于各种因素的相互作用之中。”（注：参见滕守尧著《艺术社会学描述》，南京出版社，2006年版，第32页。）所以说，每个人的“文化心理结构”都由其生活的特定环境决定，并因环境不同而不同。一个人、一个地域、一个民族、一个国家有其相对固定的“文化心理结构”。
一个人的文化心理结构是由他的生理心理中自然秉赋及他一生中通过学习和实践获得的文化性经验两大领域的因素构成。前者属于自然的范畴，包括积淀下来的深层的集体无意识、认知结构、思维结构、情感结构、理想结构等；后者属于文化的范畴，包括学习获得的信息、后天的经验等。人自然秉赋的心理深层表现为种种慢变因素，而文化性经验却是与时代精神息息相关的种种快变因素。慢变因素和快变因素相互交织和相互作用，形成一个动态的结构。
人的认知方式、思维方式、情感倾向、理想建构等意识活动都是由人的文化心理结构决定。设计活动作为一种综合性的创造，几乎包含了人类意识活动的各个方面，同样由人的文化心理结构决定。设计师的先天倾向影响甚至决定他文化接受的方向、情感喜好、审美理想、道德观念、价值取向等；特定时代背景下产生、流行的价值标准、审美趣味、道德观念等会通过选择机制，或抑制或调动和改造人的先天倾向。所以可以说，文化心理结构是设计师创作心理之源，特定的选择会造成特定的设计形态和特定的设计风格。
最终确定下来的设计意象，决不是简简单单从设计师脑海里一下蹦出来的形象，而是在各种社会因素、自然因素的渗透和作用下，从设计构思心理所指的意象集中孕育出来。它部分是一种具有具体社会文化内容的变化形式，部分又是一种凝固了的、实践的、富有生命意味的心理结构形式。作为设计构思心理活动的产物，它上面留得有设计师的创造痕迹，并带有设计师的自然气质；同时，它决不是一种随意的、纯粹主观的产物，因为有很多客观现实因素会通过影响设计师的创造性心理，进而影响它的形成，所以说它又是属于社会的。
社会文化因素影响设计师创造性心理的渠道是多种多样的。社会是一所大学校，各种文化因素都是无声的教师。设计师从小生活地域的风俗习惯、伦理道德、价值观念、生活方式、所受的家庭教育、学校教育、他人言行、社团集体活动、文化思潮、新环境生活方式、各种现代媒体、变化中的物质文化生活、不断扩大的视野等等，都无时无刻不在潜移默化中建构更新他的文化心理结构。每一刻的文化心理结构就是一幅幅经验图式，潜隐地影响设计师的意识活动。
在设计创造活动中，文化心理结构内在自然性的稳定不变，可以使设计活动具有一种稳定性、连续性；而社会文化性因素特有的运动性和变化性，又使得设计活动成为可塑的、变革的、创新的。文化心理结构可以按照更高的社会文化需要，对设计行为做出调整，使其变化、革新，以适应新的时代需要。在人类漫长的造物发展史中，时代不同，自然因素与社会文化因素对设计行为的影响比例也就不同。在生产力低下或社会动荡物质匮乏的时代，自然因素往往占主导地位，设计出来的产品更着重于物的实用性和功能，而且为社会低层的人民所设计出来的产品，这种倾向更明显。在生产力发达或社会一时繁荣的时代，社会文化因素占上风，产品更多按照观念、价值、文化符号表现的需要，被塑造得更具有文化性、审美性、装饰性。同时，在各时代中，阶级不同，自然因素与社会文化因素对设计造物的影响也不同，这实际上还是可以归因于生产力水平和物质丰富程度的不同，为上层阶级服务的生产力水平和物质材料，相对于为下层社会人民服务的生产力水平和物质财富而言，无疑是更先进、更丰富的。
在与设计意象对应的文化心理结构中，文化因素与自然因素二者缺一不可。与自然因素――人的本能的知觉倾向、能力、个性等直接有关的东西，一旦进入特定社会文化的氛围中，便立即按照这种社会文化的特殊需要做出适应性的变化。当然这种可塑性不是无限“自由”的，由于它是在主体的心理中完成的，所以又必须合乎心理活动的一些普通规律，如和谐、平衡、节奏、重复、多样统一等等。如果这种改变超越了一般人心理能够接受的程度，它的不可理解性将直接导致设计构思的失败。因此，设计行为虽然是受制于社会文化的，但又可以升华至另一个境界，即它可以突破日常言论和行为的普遍模式，创造出一个合乎内在心理规律的、幻想的境界――一个审美的领域。这种“突破”，实际上是一种超越和升华，在这种升华中，各种在设计构思过程中呈现出来的种种意象按照心理规律需要被筛选，被重新组合和排列，文化心理结构中的各种自然因素和社会因素相互作用和渗透，从而酝酿出既具有美观的形式，又具有良好的实用功能和深刻的文化内涵的、最终“合意的”设计意象。从这种意义上来说，真正决定某一设计师设计趣味的因素，是设计师个人特有的文化心理结构；真正决定某一时代设计风格的因素，是这一时代特定的文化心理结构。
三、文化心理结构在设计构思中的作用过程
与艺术创作构思很相似，设计创作构思也会经由一个由物及心然后由心到物的过程。设计构思过程中的“由物及心”中的“物”对应的是不止于设计师所见的、还有所闻的、所想的所有事与物。这些事与物与具体的人或物相关，它们可能是人造物，也可能是自然物；可能是实物的，也可能是影像的；可能是传统的，也可能是现代的；可能是当下的，也可能是过去的；可能是现实的，也可能是想象的；可能是设计师有心留意过的，也可能是作者脑神经里的不经意的记忆刻痕。但是，这些事与物并不能作为设计构思的原料，必须把它们内化、暗换为设计师心中的“物像”，也就是说，设计师不是也不能把各种实物搬出来进行构思，而是借助各种实物的在设计师心中的映像来进行创造。从所有的“物”中选择与设计主题相关的部分，把它们内化、暗换为可供设计构思的原料，这个过程就是“由物及心”的搜索和选择信息的前构思阶段。
在具体的设计构思开始时，以往的“物像”被唤醒、激活，像已经陈年的日历，在需要的时候，又被找出来，一页页翻起，一反平日似是沉寂的状态，开始在设计师的脑海中活跃起来。它们与当前的现实背景和市场需求方面的“物像”交织在一起，共同形成设计意象的意象性背景（注：关于意象性背景，详见约翰塞尔著，李步楼译《心灵、语言和社会》，上海译文出版社，1991年版，第102、103页。）。当构思心理与这些物像相遇、摩擦，设计师的知觉、想象、情感、领悟等一起协调运动起来，所谓“目所绸缪，身所盘桓”（注：参见宗白华著《美学散步》，上海人民出版社，1981年版，第82页。），在感性观照与建构中，积极地猎获种种启示，并积极地把这些启示向设计主题靠拢、聚集，继而产生与设计主题相关的种种意象。所有这些意象又进一步在文化心理结构和意象背景共同作用下酝酿、孽生出最终设计意象。设计师构像于胸的过程，就是设计“由心及物”的构思阶段。
最终的设计意象在设计师心中初步定型下来，设计师会在很长一段时间之内，根据变化的市场需求，不断地从实用、美观、经济的角度来审视、玩味、涵泳这个意象，并在新的文化心理结构图式和市场需求的评判下，对其进行修正、补充，使之既合于自己的文化心理结构，又能适应市场中或显或隐的客观需求。这个定像于胸的过程就是反馈求证的后构思阶段。
1、设计构思的信息搜索阶段
设计构思是从对与设计主题相关的信息的注意和期待开始的。注意是设计师对内心各种物像的一种关注状态，期待是设计师对各种物像的心理预期，它们都取决于设计师和物像两方面的条件。在设计师方面，他秉持特定的文化心理结构，把人生经验、文化素养、性格气质、审美趣味等个人因素投射在这些物像上，同时在内心产生一种潜在的期盼――希望能从这些物像上找到与自身文化心理结构同质的地方，并且这些同质点往往最容易受到设计师的注意。在美学研究中，美学家英伽登把这种期盼心理描述为一种“充满了活力”的情绪，一种“急切寻求满足的欲望”。在物像方面，它则如不确定的空框结构，召唤着设计师去解读，物的形状、结构、色彩、风格、性能、象征、价值、美丑等，或者人的兴趣爱好、风俗习惯、性格特征、价值观念等，就像一个个空白，等待着设计师去填写。两方面合起来就是，当设计师的意识填写了物像空框中的某些空白，意味着他对物像的这个要素的认同，从这个要素中找到了文化心理结构的同质点。这个同质点就更可能被提取出来，作为设计构思的直接参考。设计师对物像的认同在很大程度上还与物像的新颖程度有关，主要表现在与设计师期待视野的距离上，完全熟悉的和完全陌生的物像，设计师很可能视而不见；熟悉而又有些新鲜的刺激的物像更能吸引设计师的注意力。
注意和期待作为一种潜在的心理准备状态，是设计构思阶段的开始。它们唤醒沉寂于设计师脑海中的各种物像，使之与当前物像一起作用于设计意象，把设计师带进积极的构思状态，为构思提供一种潜在的定向信息选择标准，直接为后续的想象提供思维原料。
2、设计构思的信息选择阶段
知觉是设计构思系统中选择设计构思原料的手段。在注意和期待的观照前提下，设计师文化心理结构和物像间的同质点就依靠知觉来寻找、验证。
设计构思过程中的知觉与艺术创造和艺术欣赏中的知觉有很多美学上的相通之处，大多美学上的特性对它也有效，比如说主动性、整体性、情感性。但“人的美感的活动全是无所为而为”（注：参见朱光潜著《谈美书简二种》，上海文艺出版社，2001年版，第88页。），而产品艺术设计艺术作为一种特殊的实用艺术，在它的构思过程中的知觉有其特殊性。由于产品艺术设计满足的是以实用功能为主的人类的需要，所以知觉自然不会像美学中的审美知觉一样，把实用性排除在外。非但不如此，它还十分重视实用性，有时甚至把实用性放在首位，表现出对有用性细节的特别功利关注。可以说，设计构思过程的知觉的特性还包括了功利性和细节性。当然，除了特殊性外，设计构思过程的知觉也不脱离一般性，它同样十分注重实用以外的内容。
依据现代认知心理学的理论，任何认知过程都必然是主体的意识将他的文化心理结构投射到对象上，从而达到的一种个人认同。设计构思的知觉过程不是消极被动地接受对象的刺激，而是积极主动地去感受对象，协调感官和其他心理功能，有所选择地去知觉。当代美国艺术理论家阿恩海姆（Rudolf Amhelm，1904-1994）在《走向艺术心理学》一书中明确指出：“如果这一理论是站得住脚的，那么知觉的基本过程就远非是被动的记录，而是一种获取结构的创造性活动。这种活动甚至超出了对各部分的配置和选择。”（注：参见［美］鲁道夫・阿恩海姆著，丁宁、陶东风、周小仪等译《走向艺术心理学》，黄河文艺出版社，1990年版，第35页。）正是这种主动的创造性的活动和这种信息选择、组合的功能，才使在认知过程中达到个人认同成为可能。并且在设计构思中的这种知觉活动的兴奋点往往是物像的细节要素，而不是整体的物像形象或意象，设计师在这些细节上扫描到与设计主题及自身文化心理结构的某种契合。构思的知觉的作用就是寻找、知觉到这些契合点、同质点，并使之重新物像化为一个个新的物像，它们才是设计构思的最直接的质料。就像石油一样，原油并不能直接派上各种工业用途，必须经过提炼，分出分子量大小不一的各种重油、轻油之类的，才能满足各种工业所需。原始物像就像原油，它不是构思的质料，只有那些从物象上抽象、提取出来的各种细节、特征、属性新物像才为想象提供有效的原材。
3、设计构思的创意阶段
想象是设计构思过程的创意阶段，是其核心部分。想象是人处于与日常的现实生活经验垂直切断状态下，超越时空的局限，思绪无拘无束地自由驰骋。它是一种联结的力量，一种联结过去、现在、未来，联结出场与不出场的力量。所谓“精鹜八极，心游万仞”，“观古今于须臾，抚四海于一瞬”，“思接千载，视通万里”， （注：转引自叶朗著《现代美学体系》，北京大学出版社，1988年版，第187页。）等等，这些都讲的是想象超越时空的特点。想象力是设计师不可或缺的创造能力，没有想象力，设计无法为继。
想象分为联想和想象二种。一般说来，联想就是从一个知觉心象转移到一个记忆心象这样一种心理活动。而构思则要复杂得多，它把各种知觉心象和记忆心象重新化合，孕育成一个全新的心象，即意象、并激发起更深层的情感反应。因此，构想是涉及构思过程中最富有创造性的心理活动。要进行构想，必须有丰富的知觉经验材料，当前的和以往的知觉经验都非常重要。以往的知觉记忆材料只有小部分储存在意识层中，而绝大多数储存在前意识层和无意识层，就像漂浮在海面上的冰山，露出水面的只是小小的一角。对于以往的这些知觉经验，需要努力把它们从近乎沉寂的前意识和无意识状态中唤醒，让他们重新在思绪里活跃起来，这样才能更彻底挖掘前意识和无意识宝库的财富，促进构想活动充分发挥。
在设计构思过程中，想象在知觉基础之上，调动过去和当下的各种知觉经验，按照现实的需求和主体的审美理想，遵循接近、类似、对比等联想规律，融合富于情感与理智的考虑、评判，积极对知觉到的所有契合点、同质点的物像进行加工、组合、改造，创造出新的物像，实现不同程度的创造性。这些新形成的物像就渐渐接近设计目标，从这些新物像中重新进行筛选、组合、改造，再酝酿出更高合意度的构思意象，这样层层迭进，每一进都有新的进步、发现、创新，一步步达到最终理想的设计意象。设计构思过程中的想象虽是一种超越个体直接经验的自由的心理过程，却并非没有任何规定的绝对自由。在这个过程中，构思的方向、范围都受制于主体的某种具体的创造目标。不论构想如何自由和奇特，都始终指向这个具体目标，并且始终把握住为实现这个目标所调动的各种“原料”之间的某种逻辑联系。而且，当构思的进展距离这个目标越近，想象所受的约束就越大，它的自由度呈现收敛型，目标就是最终的设计意向。设计师也只是潜意识里隐隐觉得，起初往往并不很清楚这个具体目标，在构思的进展中它才逐渐向他具体显现出来。人类有一种在混沌的意识状态下进行合目的性构造有内在统一性的意象的能力，秉赋和修养不同的人，这种能力的大小也不同，优秀的设计师和艺术家具有很强的这种能力。
4、设计构思的反馈求证阶段
产品结构设计范文第5篇
关键词：机械产品设计；结构优化技术；应用策略
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.018
0 引言
机械产品设计的结构优化技术是指在系统优化背景下，采用综合运用设计的方式，以此来实现机械产品的需求和质量，达到最优设计方案和标准。目前传统机械产品设计主要采用机械产品加工工人和其他类型的产品设计为主要的模板，运用长时间的设计经验和观察最后来确定整体的设计方案，在产品加工后期要尽心检测来确定是否符合整体的质量要求和标准。这一设计过程不仅仅需要大量的时间，同时还会给机械产品的设计埋下安全隐患，给机械产品加工过程带来问题和困难。结构优化技术是通过进行拓扑优化技术以及尺寸优化技术，利用科学合理的设计方式，确定整体机械产品设计的最优方案。这样做不仅仅能够保证机械产品设计的效率，同时也能够确保机械加工的精确度，确保效率和质量同时进行，提升机械产品设计加工的水平，利用结构优化技术，实现机械产品的创新发展，满足时代进步的需求，促进企业能够在激烈的市场竞争中占有优势。
1 结构优化设计的方法和层次
结构优化设计可以分成不同的层次和种类，按照优化目的的不同可以分为：尺寸优化技术、形状优化技术、拓扑优化技术。
（1）尺寸方面的优化技术。在尺寸方面的优化技术主要是指通过保证机械产品的形状和拓扑关系不受到改变，通过计算机技术应用，在优化设计过程中使用计算机技术来寻找适合的尺寸变量，并且通过运行过程实现重组，以此来找到最佳的优化设计方案。
（2）形状方面的优化技术。机械产品在设计过程中不仅仅要保证尺寸达到标准，还要确保外观形状能够满足施工工程的要求。由此可见，形状方面的设计要保证机械产品的尺寸以及拓扑关系不变，在进行设计过程中保证形状变量，通过设计不同的结构，在最后保证形状能够符合工程要求，实现使用功能。
（3）拓扑方面的优化技术。拓扑优化技术主要是通过连续结构和离散结构进行优化，连续结构拓扑技术中要主要注意优化孔洞的数量，还包含形状方面以及分布现象，同时也要注重对结构边界进行优化，通过离散结构拓扑技术来保证相关数据的关键，确保每一个关键点能够实现优化的连接方式。
2 结构优化技术的设计方式
（1）要确定目标函数。目标函数是进行机械产品结构优化设计的基本参数，要通过确立目标函数，明确机械产品在技术标准方面进行有效的设定和研究，对工程中提出的具体要求也能够进行设置和整理，并且通过设定目标函数，尽量减少变形所带来的压力和程度。
（2）进行函数变量的设计。在结构优化中确立的函数，下一步要对函数中相关的结构设计参数进行研究和确定，机械产品的参数设定主要有结构组成中的几何参数以及物理参数，比如在设计中设定零件的长度、宽度、厚度等，这些参数都会影响机械产品和质量和效率。如果在参数设计中存在相关不合理数据，会直接对机械产品的质量产生影响，同时也会影响到企业的发展和经济效益的提升。
（3）约束条件的规定。在完成函数变量设计之后，要在机械产品设计中增加一些要求，在设计过程中加入一些约束条件，之后才能够进行加工和制造。约束条件主要是指在计算中要确定函数变量能够处在相对的约束范围内，比如能够设定一些极值的设定和管理。
（4）选择最佳优化设计方式。选择最佳优化设计方案是机械产品优化设计的最后过程也是关键点。面对各种各样，各具特点的设计优化方案，要慎重的进行选择和评价。这就要确定对机械产品工程进行具体分析，结合实际问题和现象进行合理的选择和研究，最后来选择一个适合的机械产品的设计方式，在进行加工制造之前，要让专业技术人员对方案从全方位的监督进行分析和评价，以此来提高机械产品设计的质量和水平。
3 机械产品设计的结构部优化技术应用策略探讨
3.1 提高整体技术人员的综合素质能力
机械产品要能够实现设计优化，首先要保证技术人员具有专业的工程知识，同时还要具有数学建模能力，工程设计人员在设计方面要符合规范，要注重理解功能的体现，运用规范的数学语言来表达存在的问题和设计内容，确定适合的解决问题的模型。设计人员在掌握建模能力的基础上，还要具有解决建模中存在的⑹问题，利用不同的参数变量，在求解过程中要确定得到准确的答案。
3.2 在结构优化设计中要运用各个学科的综合能力
机械产品的优化设计具有复杂性，在设计工程中会包含各个学科的专业知识，比如说数学算法、数据分析方式和计算机技术等。要保证在进行设计过程中注意从各个角度进行分析和运用，以此来考虑方案的可行性。首先要从工程整体角度出发，把整个设计系统氛围不同的设计板块和内容，通过相对应的知识来进行目标函数的设定，优化函数变量，设计好每一个板块，要注重掌握每一个板块的联系，进行整体的组合，保证优化设计方案的完整特点。
3.3 要注重实现结构优化设计的创新发展
要从市场需求的角度出发，要注重创新发展，通过变革传统设计方案，实现机械产品设计的创新发展。在新时期，创新能力是企业发展的源泉，要保证企业在市场中能够占据优势地位，拥有市场优势。在改革创新过程中，要摒弃传统理念，创新设计方案和思维，跟上时展的步伐，满足市场需求。
4 总结
机械产品是我国各行各业发展的重要基础保障，并且具有重要的影响。目前机械行业中的产品质量和设计是社会关注的重点内容，要减少质量不过关和使用能力差的现象，通过结构优化技术提高机械产品的质量和效率，为机械行业的发展提供创新发展能力。
