【摘 要】介紹和分析了機(jī)械制圖中組合體的形體構(gòu)型設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)今產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法，來挖掘其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的啟示作用，旨在拓寬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的思路，豐富設(shè)計(jì)的形式，更好的發(fā)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法理論。

【關(guān)鍵詞】形體構(gòu)型；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；啟示與創(chuàng)新

機(jī)械制圖中組合體的構(gòu)型設(shè)計(jì)是指根據(jù)已知條件，以基本幾何體為主，利用各種創(chuàng)造性思維方式構(gòu)型設(shè)計(jì)組合體的形狀、大小并表達(dá)成圖樣的過程。[1]在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，人們一般先在頭腦中創(chuàng)建出產(chǎn)品（物體）的三維實(shí)體形狀，然后再將其轉(zhuǎn)化為二維的投影，使其可視化，繪出工程圖樣?？梢?，通過形體構(gòu)型的研究，可以提高設(shè)計(jì)者的空間想象能力、掌握用規(guī)范的工程圖樣表達(dá)三維產(chǎn)品形體的方法，還能在構(gòu)型能力方面得到啟蒙，尤其是在頭腦中初步構(gòu)造有價(jià)值形體（實(shí)用價(jià)值和美學(xué)價(jià)值）的思想意識(shí)，為后繼的一系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。下面將對(duì)組合體的形體構(gòu)型、產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及從形體構(gòu)型研究應(yīng)用來展開論述。

1、組合體的形體構(gòu)型

1.1 以基本幾何體構(gòu)型為主

組合體構(gòu)型設(shè)計(jì)的目的，主要是培養(yǎng)學(xué)生利用基本幾何體構(gòu)造組合體的能力及掌握組合體視圖的畫法。一方面提倡所設(shè)計(jì)的組合體應(yīng)盡可能體現(xiàn)工程產(chǎn)品或零部件的結(jié)構(gòu)形狀并滿足其功能特點(diǎn)，以培養(yǎng)觀察、分析、綜合能力；另一方面又不強(qiáng)調(diào)必須工程化，所設(shè)計(jì)的組合體也可以是憑自己想象，以更利于開拓思路，培養(yǎng)創(chuàng)造力和想象力。組合體如圖1所示，基本上表現(xiàn)了一部卡車的外形。

1.2 構(gòu)型的多樣化，具有創(chuàng)新性

在給定的條件下，構(gòu)成一個(gè)組合體所使用的基本體的種類、組合方式、相對(duì)位置、表面連接關(guān)系盡可能多式樣、有變化，構(gòu)型過程要積極思維，大膽創(chuàng)造，敢于突破常規(guī)。如圖2（a）所示，要求按給定的俯視圖設(shè)計(jì)出組合體，由于俯視圖含六個(gè)封閉線框，上表面可有六個(gè)表面，可以是平面或曲面，位置可高可低可傾斜；整個(gè)外框可表示底面，可以是平面、曲面或斜面，這樣就可以構(gòu)想出許多方案。如圖2（b）所示，該方案均是由平面體構(gòu)成的，由前向后逐步拔高，顯得單調(diào)些；圖2（c）所示的方案中含有圓柱面，且高低交錯(cuò)，型式活潑，變化多樣；而圖2（d）所示的方案則采用圓柱切割而成，構(gòu)思更加新穎。

1.3 構(gòu)型可體現(xiàn)穩(wěn)定、平衡、運(yùn)動(dòng)、靜止等造型藝術(shù)法則

構(gòu)型設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)稱的結(jié)構(gòu)能使型體具有平衡、穩(wěn)定的效果，如圖3（a）所示，而對(duì)于非對(duì)稱的組合體，采用適當(dāng)?shù)男腕w分布，可以獲得力學(xué)與視覺上的平衡感與穩(wěn)定感如圖3（b）所示。

1.4 構(gòu)型有助于促進(jìn)構(gòu)成實(shí)體和便于成型

（1）兩個(gè)形體組合時(shí)，可避免出現(xiàn)線接觸和面連接。

（2）一般采用平面或回轉(zhuǎn)曲面造型，沒有特殊需要不用其它曲面。

（3）非封閉的內(nèi)腔，便于成型。反之，一般不要采用封閉的內(nèi)腔。

2、啟示與創(chuàng)新

2.1 形體構(gòu)型與產(chǎn)品設(shè)計(jì)

由構(gòu)型發(fā)展出來的可變化的形象，其實(shí)早已被應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，如由1967年意大利設(shè)計(jì)師喬·科隆坡設(shè)計(jì)的組合椅，通過給定的幾個(gè)形狀相同、大小不同的基本形體進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)，見圖4。

2.2 形體構(gòu)型理念的設(shè)計(jì)與拓?fù)鋵W(xué)

形體構(gòu)型理念在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與數(shù)學(xué)中的拓?fù)鋵W(xué)有一定程度上的相似，其關(guān)系見表1。

2.3 形體構(gòu)型在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新

2.3.1 關(guān)于創(chuàng)新和創(chuàng)新思維

創(chuàng)新是思維意識(shí)的表現(xiàn)，是有生命力的，它會(huì)永遠(yuǎn)無(wú)休止的運(yùn)動(dòng)下去，因此，產(chǎn)品要想獲得無(wú)限的生命，就得不斷的創(chuàng)新。好的現(xiàn)代設(shè)計(jì)是創(chuàng)新思維表現(xiàn)的結(jié)果，創(chuàng)新思維意識(shí)先行，而后是設(shè)計(jì)。創(chuàng)新性思維具有主動(dòng)性、目的性、求異性、發(fā)散性、獨(dú)創(chuàng)性、突變性等特征[3]。

2.3.2 形體構(gòu)型在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新

對(duì)于組合體的形體構(gòu)型設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新應(yīng)用的空間是比較大的，可以以基本體為起點(diǎn)，采用發(fā)散思維方式與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相聯(lián)系起來進(jìn)行思考，見表2。

2.3.2.1形體構(gòu)型的方法

（1）切割法

一個(gè)基本幾何體經(jīng)數(shù)次切割，可以形成不同的組合體。如圖5（a）所示的主、俯視圖，可以認(rèn)為由四棱柱或圓柱切割獲得，分別用五個(gè)左視圖表示。可以看出，該主、俯視圖可以表達(dá)多種組合體。將一個(gè)立體切割一次即得到一個(gè)新的表面，該表面可以是平面、曲面、斜面，可凹、可凸、可挖空等，變換切割方式和切割面間的相互關(guān)系，即可生成多種不同的組合體。

切割是產(chǎn)品造型的重要手段之一，通過切割，可以“化腐朽為神奇”產(chǎn)生造型上的視覺亮點(diǎn)，豐富造型效果，如圖5（b）所示的容器造型設(shè)計(jì)。

（2）堆積法

如圖6所示組合體可以認(rèn)為是由基本體堆積而成，如圖6（a）由兩個(gè) 棱柱堆積，圖6（b）由一個(gè)三棱柱和一個(gè)半圓柱堆積，圖6（c）兩個(gè)三棱柱和四分之一圓柱堆積。

（3）綜合法

同時(shí)運(yùn)用切割和堆積構(gòu)成組合體的方法稱綜合法，這是組合體構(gòu)型的最常用方法，同時(shí)運(yùn)用切割和堆積所構(gòu)成的產(chǎn)品形體。

2.3.2.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)中形體構(gòu)型的方式

（1）通過給定的視圖進(jìn)行構(gòu)型

物體的一個(gè)視圖，不能惟一的確定物體的結(jié)構(gòu)形狀，因此某一視圖相同的物體會(huì)有多個(gè)。根據(jù)給定的一個(gè)視圖，可以構(gòu)型多個(gè)組合體。而物體有兩個(gè)視圖也不能惟一確定其結(jié)構(gòu)形狀，這樣就可以根據(jù)兩個(gè)視圖，來構(gòu)型組合體。如圖7所示，根據(jù)主視圖和俯視圖形狀相同，可構(gòu)思出不同的形體。

（2）根據(jù)給定的若干基本體構(gòu)型

給定若干個(gè)基本立體，來構(gòu)型組合體。通過改變基本體間的組合方式、相對(duì)位置和相鄰表面間的連接關(guān)系來構(gòu)型組合體。其中，通過給定的幾個(gè)形狀、大小相同的基本形體進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與綠色設(shè)計(jì)方法之一的模塊化設(shè)計(jì)方法有一定程度上的相似：產(chǎn)品由有利于回收及重復(fù)利用的模塊組成，模塊即為構(gòu)成產(chǎn)品的單元，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)減少了零部件數(shù)量，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，有利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)便于裝配，易于拆卸、維護(hù)，如圖8所示。

（3）根據(jù)產(chǎn)品的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)構(gòu)型

指定要構(gòu)型的組合體的一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，來構(gòu)型組合體。例如：構(gòu)造一個(gè)組合體，要求至少包含三個(gè)基本立體，并帶有斜面和柱面、通槽，并用三視圖表達(dá)出來。這樣的組合體有多種，每改變一個(gè)形體或增減一個(gè)形體或變換一種組合方式或改變一種表面連關(guān)系，都將產(chǎn)生一種新的組合體。

（4）等體積變換構(gòu)型

通過給定一個(gè)基本幾何體，要求經(jīng)切割分解后，不丟棄任何部分再堆積成組合體。例如：給定一個(gè)長(zhǎng)立方體，要求經(jīng)切割分解后，不丟棄任何部分再堆積成一個(gè)新的組合體，如圖8所示。

3、結(jié)論與建議

對(duì)于在設(shè)計(jì)中采用這種形體構(gòu)型創(chuàng)新理念的產(chǎn)品，不僅較好豐富了產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的形式創(chuàng)新，同時(shí)也很好的體現(xiàn)了工程與技術(shù)創(chuàng)新：首先在材料的選擇上范圍是比較廣泛的，金屬、塑料、木材等都是可以的；其次在產(chǎn)品的加工工藝與技術(shù)選擇方面提供了更多答案，等等。如何有效地進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)訓(xùn)練，如何在制圖課程教學(xué)中加入《設(shè)計(jì)方法學(xué)》、《立體構(gòu)成》、《思維方法學(xué)》的內(nèi)容并借鑒其教學(xué)方法，是當(dāng)前在設(shè)計(jì)類與制造類等制圖教學(xué)中還要進(jìn)行研討與實(shí)踐的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]秦健.機(jī)械制圖組合體的構(gòu)型設(shè)計(jì)探討[J].Equipment Manufaetring Technology No.2，2008 ：78.

[2]應(yīng)放天.設(shè)計(jì)思維與表達(dá) 徒手畫在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的靈活使用[M].華中科技大學(xué)出版社，2005：77.

[3]周伯軍.創(chuàng)新性思維與方法的探討[J].包裝工程，2007，28（1）：143-146.