那雪姣 王憲慶

沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院，遼寧撫順，113122

淺析連接結(jié)構(gòu)在產(chǎn)品設(shè)計上的應(yīng)用
——以鼠標(biāo)殼體連接結(jié)構(gòu)設(shè)計為例

那雪姣 王憲慶

沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院，遼寧撫順，113122

在產(chǎn)品設(shè)計中連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計是不可或缺的重要環(huán)節(jié),連接結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)加工性、產(chǎn)品的外觀形態(tài)、產(chǎn)品使用的便攜性，甚至影響產(chǎn)品的使用壽命，因此合理的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的一個重點。然而連接結(jié)構(gòu)形式多樣，設(shè)計時受產(chǎn)品功能、產(chǎn)品使用環(huán)境等因素約束給設(shè)計帶來很大困難，故本文以鼠標(biāo)連接結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，從產(chǎn)品形態(tài)的角度對連接方式進(jìn)行分析，希望對產(chǎn)品設(shè)計師設(shè)計有參考作用。

連接；造型；結(jié)構(gòu)；鼠標(biāo)

在產(chǎn)品設(shè)計中，連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計一直是一個很重要的問題，產(chǎn)品的最終形態(tài)要通過結(jié)構(gòu)連接體現(xiàn)出來，同時連接結(jié)構(gòu)也約束著產(chǎn)品的最終形態(tài)。在設(shè)計時，由于產(chǎn)品受環(huán)境、材料、受力等因素的約束，對連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計就極為苛刻，若連接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不合理之處，會直接影響產(chǎn)品的使用壽命及產(chǎn)品功能的穩(wěn)定性，因此有必要對產(chǎn)品設(shè)計中連接結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行探討。

1 連接結(jié)構(gòu)內(nèi)容及分類

結(jié)構(gòu)被定義為構(gòu)成產(chǎn)品的各個部件的相互聯(lián)系、相互作用的方式。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是指為了實現(xiàn)產(chǎn)品的某種功能而設(shè)計的產(chǎn)品構(gòu)件形式及部件間的組合連接方式，也就是說結(jié)構(gòu)設(shè)計包括兩個方面，即構(gòu)件形態(tài)和連接結(jié)構(gòu)。在這里的連接結(jié)構(gòu)也就是我們所要研究的重點，所謂連接結(jié)構(gòu)是指兩個或者兩個以上的構(gòu)件或者多個部件按照一定順序、原則、有邏輯的銜接、組合在一起，以完成產(chǎn)品的設(shè)定功能。

連接結(jié)構(gòu)在我們生活中隨處可見，形式也多種多樣，按照產(chǎn)品構(gòu)件之間是否有相對運動，可以將連接結(jié)構(gòu)分為兩大類：即靜連接和動連接。靜聯(lián)接常出現(xiàn)的形式有：鎖扣、組裝、榫接、插接、焊接、膠接、鉚接等；動連接常出現(xiàn)的形式有：移動連接、轉(zhuǎn)動連接、風(fēng)箱形等。

2 連接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在產(chǎn)品造型設(shè)計中，連接結(jié)構(gòu)主要有動、靜兩種連接。連接的目的就是為了將不同形態(tài)的構(gòu)件銜接在一起，從而使產(chǎn)品能夠發(fā)揮其功能，也就是使產(chǎn)品具有使用價值，而能夠達(dá)到同一種效果的連接的方式并不唯一，這就要求設(shè)計師根據(jù)產(chǎn)品特定的環(huán)境進(jìn)行選擇，遵循的主要原則為以加工工藝簡單、安裝拆卸便利為原則。

2.1 靜聯(lián)接在產(chǎn)品設(shè)計上的應(yīng)用

所謂靜連接是指兩部件連接之后不能有相對應(yīng)的移動，主要有三大類，分別是不可拆卸固定連接，即構(gòu)件被連接在一起后形成一個整體，拆卸將破壞構(gòu)件原有形態(tài)，例如：焊接、膠接、鉚接等；可拆卸連接，即構(gòu)件連接形成整體后，拆除時構(gòu)件形態(tài)保持原樣，例如：螺紋連接、組裝、過盈配合等；固定結(jié)構(gòu)，即將部件與部件的位置固定不動，在不開啟固定結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)失效前保持不變，例如：鎖扣、鎖插等。

2.1.1 螺紋連接

螺紋連接是產(chǎn)品設(shè)計時最常見的一種易拆卸連接，其優(yōu)點為不受被聯(lián)接件材料的限制、結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便、部分螺紋密封性好。螺紋連接的原理比較簡單，即通過兩構(gòu)件的內(nèi)外螺紋相咬合進(jìn)行連接。常見的礦泉水瓶蓋與瓶體之間的連接、塑膠件中的螺絲柱連接等。

2.1.2 鎖扣連接

鎖扣連接是產(chǎn)品設(shè)計時的另一種常見連接，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、形式多樣、操作方面、工作可靠。鎖扣連接的原理為利用材料本身所具有的、準(zhǔn)許一定程度上的彈性形變或零件本身的特性，來設(shè)計相應(yīng)的卡扣實現(xiàn)固定功能，應(yīng)用的材料主要有塑料、金屬。這類結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意材料的彈性變形能力、結(jié)構(gòu)要求固定力的大小及拆裝頻繁程度等因素。常見的結(jié)構(gòu)有手表金屬帶卡扣、塑料電池倉卡扣等。

2.1.3 插接連接

插接連接是指在需要相互固定的零部件相關(guān)部位設(shè)置相應(yīng)的插裝配合固定結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點為可方便安裝、拆卸，特別是有利于模塊化設(shè)計、組裝，廣泛應(yīng)用于金屬薄板類，適用于現(xiàn)場組裝。中國傳統(tǒng)家具的榫卯連接屬于插接的一種，其區(qū)別在于插接可以把零部件拆卸下來進(jìn)行新的組合，例如超市的貨架，大部分采用插接結(jié)構(gòu)，來適應(yīng)不同規(guī)格的產(chǎn)品；榫接在結(jié)構(gòu)上，連接雙方一方做出凹口，一方做出凸榫，將凸榫插入凹口之后，用釘子或者粘合劑加以固定，強行拆卸等于破壞產(chǎn)品主體。

2.2 動聯(lián)接在產(chǎn)品設(shè)計上的應(yīng)用

所謂動連接是指兩部件連接之后不能有相對應(yīng)的移動，這種連接我們統(tǒng)稱為靜聯(lián)接，主要有三大類，分別是移動連接、轉(zhuǎn)動連接和柔性連接（也叫風(fēng)箱形連接）。產(chǎn)品設(shè)計中，活動連接結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作內(nèi)容主要是設(shè)計穩(wěn)定、可靠、巧妙的活動連接結(jié)構(gòu)，以滿足產(chǎn)品使用目的。

2.2.1 移動連接

移動連接多為單自由度移動，構(gòu)件沿一條固定軌跡運動，該軌跡即可為直線，也可為曲線，最常見的為直線。移動連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計任務(wù)主要就是設(shè)計形成移動軌跡的“軌道”結(jié)構(gòu)。設(shè)計時應(yīng)側(cè)重于移動的可靠性設(shè)計、滑動時阻力大小的設(shè)定及運動精度的確定。移動設(shè)計的主要優(yōu)點是空間利用率較高，使得產(chǎn)品緊湊，能將“大”轉(zhuǎn)變成“小”，例如滑蓋手機的誕生，在尺寸的長短上比直板手機要小很多。移動連接也存在缺點，主要缺點為產(chǎn)品工作可靠性同固定結(jié)構(gòu)相比較差，使用壽命隨著使用頻率和使用時間的增加而減少，在設(shè)計時應(yīng)選擇可靠的材料來制作滑道，從而提高產(chǎn)品的使用壽命。

2.2.2 轉(zhuǎn)動連接轉(zhuǎn)動連接是指兩個構(gòu)件之間存在相對的轉(zhuǎn)動，這是一種常見的機械與工業(yè)結(jié)合方式。轉(zhuǎn)動設(shè)計的核心和關(guān)鍵就是轉(zhuǎn)動軸的設(shè)計，設(shè)計時要根據(jù)產(chǎn)品的使用目的、特點對轉(zhuǎn)動部位提出不同的進(jìn)行不同的轉(zhuǎn)軸設(shè)計。設(shè)計時應(yīng)注意，為了避免增加產(chǎn)品質(zhì)量，在滿足強度要求的前提下，應(yīng)盡可能的選用尺寸較小的軸徑。轉(zhuǎn)動連接的主要優(yōu)點為在不安裝軌道的前提下，可以使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，同時成本較低。

2.2.3 柔性連接

柔性連接也稱風(fēng)箱形連接，是一種非常重要的動連接形式。柔性連接結(jié)構(gòu)自身的運動范圍和幅度一般都比較小。其原理為允許被連接零部件位置、角度在一定范圍內(nèi)變化或連接構(gòu)件可發(fā)生一定范圍的形狀、位置變化而不影響運動傳遞或連接固定關(guān)系。柔性連接的優(yōu)點是允產(chǎn)品安裝部位比較靈活，受外界環(huán)境約束較小，同時允許產(chǎn)品有一定的形變，可以設(shè)計出可變形態(tài)的產(chǎn)品，同時提高空間利用率。

3 鼠標(biāo)殼體連接結(jié)構(gòu)設(shè)計

鼠標(biāo)是我們生活工作中最常見的電子產(chǎn)品之一，其殼體連接結(jié)構(gòu)也比較典型。上殼體與中殼體中部采用鎖扣連接，尾部采用膠接或螺紋連接，這種連接方式既保證了連接的可靠性，同時又不限制鼠標(biāo)兩個按鍵的運動；下殼體與中殼體相連，采用可拆卸固定連接，即上部采用插接結(jié)構(gòu)連接，尾部采用螺紋連接，這種連接可以滿足結(jié)構(gòu)強度要求，同時也方便拆卸，便于鼠標(biāo)的維修。

4 結(jié)語

在產(chǎn)品設(shè)計本質(zhì)上就是要將藝術(shù)之美與現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，在這種美與技術(shù)結(jié)合的過程中，連接結(jié)構(gòu)起著至關(guān)重要的作用，沒有連接結(jié)構(gòu)的支撐，形態(tài)之美將無法實現(xiàn)，同時連接結(jié)構(gòu)也是決定著產(chǎn)品是否能給人們生活帶來方便的主要因素，本文以鼠標(biāo)課題為例進(jìn)行連接結(jié)構(gòu)設(shè)計，重點介紹了幾種常見連接方式的優(yōu)缺點及設(shè)計時的注意事項，希望能對產(chǎn)品設(shè)計師帶來幫助，設(shè)計出工藝更加簡單，使用更加便捷的優(yōu)秀產(chǎn)品。

[1] 張春艷,陳文平.便攜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）,2012(06).

[2]巫建,王宏飛.產(chǎn)品形態(tài)與工業(yè)設(shè)計形態(tài)觀的塑造[J].設(shè)計藝術(shù),2006(01).

那雪姣/1984年生/女/遼寧本溪人/碩士/研究方向為機械產(chǎn)品設(shè)計

王憲慶/1996年生/男/遼寧大連人/本科/研究方向為工業(yè)設(shè)計