工业设计工程基础(教学课件)

工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
a） 台灯
b）小型吊车
图1-2 部件运动会引起整体中心移动的产品
a）
b）
图1-3 设计公共设施也需要进行力学计算
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
图1-4 产品中其他静力学、动力学问题举例
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
二、工程力学与产品的形态美
1.均衡与稳定是造型美的形式法则之一，他们来源于力学中 的概念 视觉量感
图1-7 飞马踏燕
图1-8 夏普BH-351型半导体收音机
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
2.形态的视觉心理感受，与它强度、刚度上的合理性有 深刻的潜在联系
Chp1 工程力学的基本概念
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工程力学与工业设计 工程力学的研究对象与基本内容
工程力学的基本概念
静力学公理 约束与约束反力 分离体与受力图
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
第1节 工程力学与工业设计

一、工程力学在产品设计中的作用 工程力学对产品设计有什么作用？
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
第二节
工程力学的研究对象与基本内容
工程力学一般包括理论力学和材料力学两个部分。
一、理论力学的基本内容
理论力学研究物体由于受力引起的机械运动的规律。 理论力学一般包含静力学、运动学和动力学三部分内容。 本书主要讲述其中的静力学部分。 静力学研究物体受力分析的方法和物体在外力作用下处于 平衡状态的条件。
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
塔科马大桥倒塌事故
美国塔科马大桥 昵称：舞动的格蒂（Galloping Gertie） 桥梁形式：悬索桥 主跨：2800英尺（853米） 全长：5000英尺（1524米） 通航净空：195英尺（59.4米） 通车日期：1940年7月1日 坍塌日期：1940年11月7日 这是一段珍贵的历史镜头：一次不可思议的微 风，竟然使这坚固的大桥如奔腾的花鹿一般狂 舞不已，进而轰然倒塌，令人叹为观止。

第二篇 机械设计基础（34’ ）

了解常用机构、联接、各种传动、轴系部件等内容，从 产品应用出发，阐述特性和适用的场合。 40种产品的立体透视图，作为大家的参考阅读材料。
大作业的参考
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。

第三篇 产品机构与结构图例


附录

工业设计工程基础2


有用之处： 1.任何产品都必须稳定，或能按预定 要求运动（静力学或动力学） 2.任何产品都应该牢固，正常使用中 不会损坏（材料力学）。
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
第1节 工程力学与工业设计

一、工程力学在产品设计中的作用

1.产品设计与静力学、动力学
图1-1 各种椅子， 使用中必须稳定不会 倾倒
2. 产品设计与材料力学 ⑴ 材料力学中的强度问题。引例：钢管椅
图1-5 几乎所有的产品都存在强度问题
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
⑵材料力学中的刚度问题。如抽屉、电脑桌支架
图1-6 塑料日用品：力学上是否合理，关系使用功能，也关系造型美观
力学系统性强，较抽象，很严谨，其知识是通过一步 步推理演绎向前延伸的，前面弄懂了，后面才能学得懂。
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
第二节
工程力学的研究对象与基本内容
二、材料力学的基本内容
材料力学研究构件由于受力引起的变形和发生破坏的规律。 材料力学研究构件的强度、刚度和稳定性三类问题。 构件的强度，指构件受力中抵抗破坏的能力。 构件的刚度，指构件受力中抵抗变形的能力。 构件的稳定性，指构件受力中保持其原有平衡形式的 能力。
图1-14 力的图示法
用黑体斜体字母F、P、T、R、N、X、Y等表示力； 用明体斜体字母F、P、T、R、N、X、Y等表示力的数值大小。
工业设计工程基础2

课程教材阮宝湘（北京理工大学） 特点：适专业、宽而浅、重实例、重应用 课堂教学56+综合作业8

课程学时：64

工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
工业设计工程基础2

第一篇 工程力学基础（22’）

突出了静力学与材料力学的基本概念和结论；提供一些 基本计算的方法—使大家掌握的知识能够从定性向定量 的层面的初步延伸。
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
试分析：图1-12中的产品或设施存在哪些工程力学方面 的问题？
a）
b）
c）
d）
图1-12
这些产品或设施的设计中存在哪些工程力学问题？
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
第三节
工程力学的基本概念
一、刚体与变形固体
静力学中，把构件理想化为不会变形（也不会破坏）的 “刚体” 。 材料力学中，把构件视为（可）“变形固体”。
图1-9 中国古老的 石拱桥——赵州桥
图1-10 棚架的立柱与挑梁 a）力学上合理，富有美感；b）不利于承载，视觉不佳
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
图1-11 合理的力学结构与造型美
科学和艺术是人类文明的两大分支，他们在高层次 上却有同一性。力学上的合理与造型美之间的关系， 属于这种同一性的一个部分。
参考书目：




1. 朱东华，樊智敏，《机械设计基础》，机械工业出版 社，2003. 2. 景荣春主编，《工程力学简明教程》，清华大学出版 社，2007. 3.李秀珍，曲玉峰.《机械设计基础》（第3版），机械 工业出版社，2000 . 4. 张美麟，《机械创新设计》，化学工业出版社，2005.
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
图1-13 撬杠，看成刚体、或看成变形固体
工业设计的核心是创新，而结构创新往往就是功能创新的基础。
二、力与力系
1.力与力的表示 力的大小、力的方向、力的作用点，称为力的三要素。 力的度量单位是牛顿（N，简称牛）或千牛顿 （kN，简称千牛）。 牛顿和千克力的换算关系是： 1kgf=9.8N 力是矢量。通常用一段带箭头的线段来表示。