基于PROE的單人漫步機(jī)造型設(shè)計(jì)

1、摘 要本文以健身器材中的單人漫步機(jī)為研究對(duì)象，從健身器材的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，闡明對(duì)健身器材的研究意義。接著介紹pro/e建模的基礎(chǔ)知識(shí)包括建模方法及建模思路，為實(shí)體建模打下基礎(chǔ)。實(shí)體建模中從零件建模出發(fā)，繪制出單人漫步機(jī)的相關(guān)零件圖及整體裝配圖。最后進(jìn)行造型設(shè)計(jì)分析，其中包括結(jié)構(gòu)分析，尺寸和比例分析，線形組織分析，材質(zhì)分析，人機(jī)協(xié)調(diào)性分析，接著闡述結(jié)論并做出未來展望。關(guān)鍵詞：pro/e,單人漫步機(jī)，造型設(shè)計(jì)分析abstractin this article take fitness equipments single strolls machine as the object of st

2、udy, embarks from the fitness equipments research present situation and the trend of development, expounds to the fitness equipments research significance. then introduced that the pro/e modelling the elementary knowledge including the modelling method and the modelling mentality, builds the foundat

3、ion for the entity modelling. in the entity modelling embarks from the components modelling, draws up the single strolls machine the related detail drawing and the overall assembly drawing. finally carries on the modelling project analysis, including the structure analysis, the size and the proporti

4、on analysis, the linear organization analysis, the material quality analysis, the man-machine coordination analysis, then elaborated that the conclusion and will make forecasts in the future.keywords: pro/e, the single strolls machine, modelling project analysis1緒論1.1研究背景隨著我國(guó)人民生活水平的日益提高和居家條件的逐步改善，人們

5、對(duì)體育健身的需求越來越強(qiáng)烈。近年來出現(xiàn)的高科技新材料用于健身器材的制造中,顯示出的巨大優(yōu)越性主要是質(zhì)輕、堅(jiān)硬、耐磨損、耐腐蝕、彈性好。新材料主要有碳纖維復(fù)合材料、工程陶瓷及稀有金屬復(fù)合材料。健身器材中的跑步機(jī)、劃船器、健身車、按摩椅、太空漫步機(jī)、登山訓(xùn)練器、各種球棒、水上和冰上運(yùn)動(dòng)器材的新材料比例都在逐漸增加。新技術(shù)的應(yīng)用，使健身器材發(fā)生了革命性的變化。例如，美國(guó)市場(chǎng)最近出現(xiàn)了一種新型健身器械。這種器械帶有音響的閃爍指示燈，能在人鍛煉的不同階段發(fā)出聲光提示，并顯示出鍛煉者設(shè)定的程序和圖像，屏幕還具有先進(jìn)的畫中畫功能。在新工藝方面創(chuàng)新結(jié)構(gòu)創(chuàng)新工藝的健身器材更具有生命力。健身運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水

6、平與人類身體素質(zhì)的不斷提高，促進(jìn)了健身器材廣泛的適用性與功能的針對(duì)性更有機(jī)的結(jié)合。我國(guó)的健身器材起步較晚，發(fā)展較快，取得了很大的成績(jī)。在新的世紀(jì)里，我國(guó)正在由體育大國(guó)向體育強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)前進(jìn)，作為服務(wù)于大眾的健身器材必須有更大的發(fā)展。目前，我國(guó)的健身器材與世界先進(jìn)國(guó)家相比，還有較大的差距。要加強(qiáng)學(xué)科研究，要采用高新技術(shù)來加快我國(guó)健身器材的發(fā)展速度，爭(zhēng)取在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，使我國(guó)的健身器材立于世界強(qiáng)國(guó)之林。1.2研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)健身器材經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由單一到多樣，科技含量不斷增加的發(fā)展過程?，F(xiàn)代健身器材已不再是機(jī)械零件的簡(jiǎn)單組合，而是集電子、機(jī)械、光電、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)等多學(xué)科

7、知識(shí)于一體的新型運(yùn)動(dòng)器材。近年來，世界上出現(xiàn)了先進(jìn)的健身器材迅速發(fā)展和激烈競(jìng)爭(zhēng)的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1) 多學(xué)科知識(shí)更緊密的應(yīng)用于健身器材的設(shè)計(jì)與研制；(2) 新材料，新技術(shù)，新工藝應(yīng)用于健身器材的速度加快；(3) 健身器材廣泛的適用性與功能的針對(duì)性更有機(jī)地結(jié)合。同時(shí)還出現(xiàn)了高科技新材料用于健身器材的制造，顯示出的巨大優(yōu)越性，主要是質(zhì)輕、堅(jiān)硬、耐磨損、耐腐蝕、彈性好。1.3研究意義全民健身計(jì)劃是一項(xiàng)利國(guó)利民，功在當(dāng)代，福蔭子孫的宏偉工程。健身器材是全民健身的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，加速完善健身器材市場(chǎng)，對(duì)于推動(dòng)全民健身的實(shí)施有非常重要的意義。全民健身在一些發(fā)達(dá)國(guó)家開展較早，關(guān)于健身器材的

8、研究已形成多層次、多檔次、 全方位的市場(chǎng)體系，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情， 建立和完善中國(guó)特色的健身器材市場(chǎng)體系是貫徹全民健身的重要課題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、工作節(jié)奏的加快以及人們生活水平的提高，人們?cè)絹碓礁械搅私】档闹匾浴＝∩砥鬟@一新興行業(yè)逐漸興榮起來，同時(shí)也面臨著十分激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。由于健身器材的自身特點(diǎn)(除具備健身的物質(zhì)功能以外，還應(yīng)具備裝飾生活環(huán)境，體現(xiàn)生活品位的精神功能)，所以國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)其造型設(shè)計(jì)提出了較高的要求。純功能性的健身器材已滿足不了人們的消費(fèi)需求，藝術(shù)的形態(tài)、人性化的設(shè)計(jì)已成為大眾首選的時(shí)尚。21 世紀(jì)是設(shè)計(jì)的世紀(jì)，健身器材的生產(chǎn)企業(yè)已清楚的認(rèn)識(shí)到良好的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

9、可以提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，因?yàn)樗梢詣?chuàng)造產(chǎn)品的個(gè)性，提升品牌的價(jià)值，同時(shí)也可以激發(fā)使用者的鍛煉熱情和美化生活空間，因此，企業(yè)努力美化和改善自己產(chǎn)品的造型，提高產(chǎn)品的藝術(shù)美感。1.4研究對(duì)象與內(nèi)容1.4.1研究對(duì)象名 稱：?jiǎn)稳寺狡魇褂梅椒ǎ赫驹谀_板上，雙手握緊橫桿，雙腿呈行走姿勢(shì)前后擺動(dòng)。功能說明：增強(qiáng)心肺功能及下肢，腰部肌肉力量；改善下肢柔潤(rùn)性和協(xié)調(diào)能力。提高下肢各關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，對(duì)腰肌勞損、髖關(guān)節(jié)酸痛，下肢活動(dòng)障礙，肌肉萎縮等有康復(fù)作用。圖1為單人漫步器的實(shí)體模型。圖1單人漫步機(jī)1.4.2研究?jī)?nèi)容本文以健身器材中的單人漫步機(jī)為例，依據(jù)造型設(shè)計(jì)理論及現(xiàn)代cad軟件pro/engineer的強(qiáng)

10、大功能，進(jìn)行3d建模，模型分析，實(shí)現(xiàn)單人漫步機(jī)的造型優(yōu)化設(shè)計(jì)，功能測(cè)試，使得單人漫步機(jī)的功能從細(xì)節(jié)上得到細(xì)化，在未批量生產(chǎn)前就達(dá)到預(yù)期功能的效果。2 pro/engineer的功能介紹2.1引言pro/e是全方位的3d產(chǎn)品開發(fā)軟件包，和相關(guān)軟件pro/desinger（造型設(shè)計(jì)），pro/mechanica（功能仿真），集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、加工制造、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能，從而使用戶縮短了產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間并簡(jiǎn)化了開發(fā)的流程；國(guó)際上有27000多企業(yè)采用了pro/engineer軟件系統(tǒng)，作為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件進(jìn)

11、行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。2.2建模初步作為一個(gè)功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件，與其他的設(shè)計(jì)軟件相比，pro/engineer有自己的建模方式和自己的一些定義，因此，有必要了解和掌握該軟件的建模原理和基本概念。也只有理解了其建模原理與基本概念，才能利用它去實(shí)現(xiàn)模型的設(shè)計(jì)意圖。本節(jié)將就這些內(nèi)容展開全面的討論，目的是掌握pro/engineer的建模原理和基本概念，以便于更好、更快地創(chuàng)建和處理模型。2.3建模方法及基本概念從目前大多數(shù)的計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件的工作方式來看，建模方法主要有3中形式：線框形式、三位曲面形式和實(shí)體模型形式。(1)線框形式：這種形式用線條搭建三維幾何模型，但不包含任何的表面積、體積等信息。例如auto

12、cad中的三維線框模型。(2)三維曲面形式：這種形式能夠建立具有一定輪廓的幾何外形，但是只相當(dāng)于物體表面的表皮，不具備質(zhì)量信息。例如3ds max中的三維曲面。(3)實(shí)體模型形式：這種形式是真正意義上的幾何形體，不僅有“表”（即外形），而具有“里”（即質(zhì)量），“表”“里”如一，能完整地定義三維實(shí)體。pro/engineer就是采用這樣的形式。pro/engineer是一個(gè)實(shí)體建模器，它將模型建立成實(shí)體，并允許在三維的環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)。用pro/engineer建立的模型具有表面積和體積，因此可直接由創(chuàng)建的幾何模型計(jì)算出質(zhì)量特征。在介紹pro/engineer的強(qiáng)大功能之前，先介紹3個(gè)基本概念：特

13、征、關(guān)聯(lián)和參數(shù)化。2.3.1特征特征在pro/engineer中是一個(gè)非常重要的概念，因?yàn)樗械牟僮鞫际菄@著特征來完成的。特征是指所有的實(shí)體、嵌片和對(duì)象等，是構(gòu)成零件的最基本部分。pro/engineer是一個(gè)基于特征的實(shí)體模型。改變與特征相關(guān)的形狀或位置定義，就可以改變與模型相關(guān)的形位關(guān)系。2.3.2關(guān)聯(lián)pro/engineer采用單一數(shù)據(jù)庫管理，不論零件還是裝配件，都共享同一數(shù)據(jù)庫，并且使用數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)方法。所謂關(guān)聯(lián)就是在任意層面上更改設(shè)計(jì)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在所有層面上作相應(yīng)的改動(dòng)。比如，將某個(gè)零件進(jìn)行修改（修改操作包括修改尺寸參數(shù)、添加特征和刪除特征等），并且保存，那么所有包括此零件的模型也會(huì)

14、相應(yīng)地進(jìn)行變化。所有的這些關(guān)聯(lián)變化都是自動(dòng)進(jìn)行的，其實(shí)質(zhì)就是使用單一數(shù)據(jù)庫管理機(jī)制。2.3.3參數(shù)化pro/engineer是一個(gè)參數(shù)化系統(tǒng)。所謂參數(shù)化是將模型的所有尺寸定義為參數(shù)形式。系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)名字是d#，其中“#”是尺寸標(biāo)注的流水號(hào)。系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)名字是可以進(jìn)行修改的。當(dāng)修改參數(shù)的值時(shí)，在保持模型的拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下，模型的幾何大小和相對(duì)比例將隨著參數(shù)的改變而變化?？梢远x參數(shù)之間的相互關(guān)系，這樣就會(huì)使得特征之間存在相依關(guān)系。當(dāng)修改某一單獨(dú)特征的數(shù)值時(shí)，會(huì)牽動(dòng)其他與之存在相依關(guān)系的特征進(jìn)行變更，這樣就能保證整體的設(shè)計(jì)意圖。當(dāng)某一特征參考到其他特征時(shí)，特征之間便產(chǎn)生關(guān)系，即所謂的父/子

15、關(guān)系。通過加入關(guān)系式，可以增加特征之間的參數(shù)關(guān)系。2.3.4建模思路在建模過程中，要養(yǎng)成好的建模習(xí)慣，行程明確的建模思路，不能看到什么特征，就建立什么特征。不好的建模習(xí)慣不僅影響設(shè)計(jì)效率，而且使特征之間缺乏關(guān)聯(lián)性，不利于后續(xù)的分析操作。這里所說的建模思路并不是唯一的，可根據(jù)實(shí)際情況在建模過程中靈活掌握。建模的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下。(1)確定特征的順序：在模型中，特征的順序?qū)δＰ偷膶?shí)現(xiàn)意圖影響相當(dāng)大，同一個(gè)模型，由不同的特征順序生成，產(chǎn)生的結(jié)果可能會(huì)截然不同。基礎(chǔ)特征是考慮的重點(diǎn)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)奶卣髯鳛樵O(shè)計(jì)中心。(2)簡(jiǎn)化特征模型：組成模型的特征要盡量簡(jiǎn)單化，這樣能使修改更為容易。另外，還要充分考慮尺寸參

16、數(shù)的控制。(3)建立特征的父/子關(guān)系，注重解決特征的關(guān)聯(lián)問題。(4)靈活使用特征復(fù)制操作：復(fù)制操作會(huì)產(chǎn)生一個(gè)特征陣列，如果改變其中任意一個(gè)特征的參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地反映在其他陣列特征上。具體的建模過程如下。（1）對(duì)于要建立模型的零件來說，首先要分析其特征，確定特征的創(chuàng)建 順序。（2）進(jìn)入零件設(shè)計(jì)階段。（3）創(chuàng)建草繪特征。它是其他特征的父特征。（4）確定參考平面。（5）繪制其他特征。（6）進(jìn)行必要的標(biāo)注和尺寸修改。（7）保存。2.4基準(zhǔn)平面要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)零件模型，必須先創(chuàng)建一個(gè)實(shí)體特征，用來在模型上定位后續(xù)的實(shí)體特征?；咎卣魇嵌x零件模型需要?jiǎng)?chuàng)建的第1個(gè)實(shí)體模型?；咎卣靼ɑ鶞?zhǔn)軸、基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)坐

17、標(biāo)等。本節(jié)將介紹基準(zhǔn)平面。2.4.1基準(zhǔn)平面及其使用如果模型中沒有任何特征，選擇工具欄中的創(chuàng)建基準(zhǔn)平面按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建3個(gè)相互垂直的基準(zhǔn)平面，如圖2所示?；鶞?zhǔn)平面是模型中其余部分的基礎(chǔ)，后續(xù)增加到模型上的特征中的很多或全部參照都依照于基本特征。因此，在創(chuàng)建任何模型時(shí)基本特征的選擇是非常重要的。一般選擇默認(rèn)基準(zhǔn)平面作為基本特征?；鶞?zhǔn)平面是一個(gè)無限的、二維的平面參照，它沒有任何質(zhì)量和體積。在pro/engineer中，一個(gè)基準(zhǔn)平面有倆個(gè)側(cè)邊：黃色側(cè)邊和紅色側(cè)邊。圖2所示為基準(zhǔn)平面的一個(gè)側(cè)邊（紅色側(cè)邊或黃色側(cè)邊，取決于平面被觀看的方向）和文字名稱（right、top、front）。圖2默認(rèn)基準(zhǔn)平

18、面及基準(zhǔn)平面的兩個(gè)側(cè)邊選取一個(gè)基準(zhǔn)平面的方法有以下幾種。（1）選取基準(zhǔn)的邊界。（2）選取基準(zhǔn)平面的文字。（3）選擇【編輯】|【設(shè)置】命令，從彈出的菜單管理器中選擇【名稱】|【特征】命令，利用彈出的【選取】對(duì)話框和智能過濾器選取基準(zhǔn)平面的文字名稱。（4）從【模型樹】窗口中選擇基準(zhǔn)平面。在將任何實(shí)體特征增加到模型前，可以創(chuàng)建3個(gè)正交的基準(zhǔn)平面，即默認(rèn)基準(zhǔn)平面，作為基本特征，而且必須將它們創(chuàng)建為模型的第一個(gè)實(shí)體特征。默認(rèn)基準(zhǔn)平面是非常重要的，建議在工作中以默認(rèn)基準(zhǔn)平面作為所有模型的開始。2.4.2創(chuàng)建附加的基準(zhǔn)平面可以創(chuàng)建附加的基準(zhǔn)平面，以把它作為沒有參照特征。模型中已存在特征時(shí)，單擊工具欄 中的的

19、創(chuàng)建基準(zhǔn)平面按鈕，彈出如圖3所示的【基準(zhǔn)平面】對(duì)話框，在【參照】中選取基準(zhǔn)平面參考的對(duì)象。一般需選取多個(gè)約束條件進(jìn)行組合才能創(chuàng)建基準(zhǔn)平面。單擊【偏移】下拉列表框，將顯示可選擇的下拉列表，如圖（）所示，從中可選取約束條件?；鶞?zhǔn)平面的約束條件分別如下。（1）【穿過】：基準(zhǔn)平面穿過所選取的基準(zhǔn)點(diǎn)、模型頂點(diǎn)、軸線、實(shí)體邊、二維曲線、平面或圓柱面。（2）【法向】：基準(zhǔn)平面垂直于所選取的軸線、實(shí)體邊、曲線或曲面。（3）【平行】：基準(zhǔn)平面平行于所選取的平面。（4）【偏移】：基準(zhǔn)平面相對(duì)參照對(duì)象偏移一定距離。選擇此選項(xiàng)并選取參照時(shí)，在【平移】下拉列表框中輸入定位尺寸，在參照平面上會(huì)出現(xiàn)表示偏移方向的標(biāo)示箭頭。

20、如果輸入的值為正，將沿箭頭標(biāo)示的方向偏移：如果輸入的值為負(fù)，則沿箭頭標(biāo)示的反方向偏移。3實(shí)體建模通過第三章的pro/e建?；A(chǔ)介紹，我們對(duì)三維實(shí)體建模有了一定的認(rèn)識(shí)，本章將通過單人漫步機(jī)這一具體實(shí)例，對(duì)其進(jìn)行實(shí)體建模。其主要依托界面如圖4所示：圖4設(shè)計(jì)界面3.1零件建模本文不再一一復(fù)述所有零件的建模過程，在下文中簡(jiǎn)單介紹一個(gè)有代表性的實(shí)體的建模過程，其中軟件環(huán)境為pro/engineer wilder教育版。下面以托桿的建模為例講解建模過程，托桿效果圖如圖5所示。圖5托桿建模過程如下：1）零件分析。模型包括六個(gè)特征：基準(zhǔn)面right、tip、front、基準(zhǔn)坐標(biāo)系prt_csys_def、拉伸

21、特征、孔特征。2）進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模式，將文件命名為prt1。具體過程：?jiǎn)?dòng)軟件點(diǎn)擊菜單上【文件】 【新建文件】 文件類型設(shè)定為“零件” 子類型設(shè)定為“實(shí)體” 輸入文件名 點(diǎn)擊“使用缺省模板” 選取mmns_part_solid 單擊“確定” 進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面，如圖6，7。3）創(chuàng)建與修改零件特征a點(diǎn)擊界面右部工具欄中拉伸工具按鈕，進(jìn)入拉伸特征操作板，輸入拉伸參數(shù)，拉伸深度為40。然后點(diǎn)擊草繪工具按鈕，系統(tǒng)彈出圖8所示的草繪平面選擇對(duì)話框，選擇front面為草繪平面，草繪視圖方向?yàn)閞ight面，單擊“草繪”，進(jìn)入?yún)⒄者x擇對(duì)話框9，參照為系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)，單擊“關(guān)閉”，進(jìn)入草繪模式。再在草繪模式下繪制圖1

22、0所示的截面圖，然后退出草繪模式，最后確定圖11中拉伸參數(shù)，完成基本特征的繪制，如圖12所示。圖6新建零件圖7新文件選項(xiàng)對(duì)話框 圖8草繪截面圖9參照選擇對(duì)話框圖10截面圖圖11拉伸圖12選擇平面b創(chuàng)建帶有孔特征的突起塊具體過程如下：?jiǎn)螕舭粹o 選取front平面為基準(zhǔn)平面 進(jìn)入草繪界面 繪制截面，如圖13, 單擊確認(rèn) 鼠標(biāo)中鍵。圖13孔特征圖圖14著色后的效果圖c生成底板孔選擇基體上表面，草繪從拉伸工具中選擇通孔按鈕，生成效果圖，再點(diǎn)擊草繪，使用先前的平面，通過邊創(chuàng)建圖元，彈出類型選項(xiàng)卡，然后退出草圖，在拉伸工具中選擇草繪，生成兩個(gè)圓孔，然后在視圖中點(diǎn)擊顏色和外觀，進(jìn)行著色。效果如圖14.3.2

23、繪制其他零件圖通過上一節(jié)講述，給出單人漫步機(jī)的其他零件結(jié)構(gòu)圖。圖15螺釘圖16踏板圖17支架3.3生成裝配圖pro/engineer是基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型軟件，與其他的設(shè)計(jì)軟件相比，該軟件除了具有很強(qiáng)的零件設(shè)計(jì)功能外，還具有較強(qiáng)的零件裝配功能。本節(jié)將介紹如何將零件圖生成裝配圖。3.3.1裝配約束零件之間的設(shè)計(jì)關(guān)系是零件裝配的關(guān)鍵，該設(shè)計(jì)關(guān)系將影響整個(gè)裝配體的結(jié)構(gòu)和功能。在pro/engineer中，零件之間的裝配約束關(guān)系是實(shí)際環(huán)境中零件之間的設(shè)計(jì)關(guān)系在虛擬環(huán)境中的映射。在pro/engineer中，對(duì)應(yīng)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的裝配情況定義了許多裝配約束關(guān)系，如匹配、插入等。因此，在pro/engine

24、er中進(jìn)行零件裝配事先必須定義零件之間的裝配約束關(guān)系。定義裝配約束后，系統(tǒng)根據(jù)定義的約束關(guān)系自動(dòng)進(jìn)行零件裝配。也就是說，在pro/engineer中的零件裝配時(shí)通過定義零件模型之間的裝配約束關(guān)系來實(shí)現(xiàn)的。3.3.2裝配類型根據(jù)零件裝配過程中的裝配約束的不同可以得到不同的裝配類型。在pro/engineer的【元件放置】對(duì)話框中可設(shè)置零件的裝配約束。在【元件放置】對(duì)話框的【約束】下拉列表中共列出了9種裝配類型，分別是匹配、對(duì)齊插入坐標(biāo)系相切線上點(diǎn)曲面上的點(diǎn)曲面上的邊以及自動(dòng)等。3.3.3 裝配圖在pro/engineer中生成裝配圖，如圖18所示：圖18單人漫步機(jī)裝配圖至此，單人漫步機(jī)的設(shè)計(jì)過程

25、全部完成。接下來就是結(jié)合單人漫步機(jī)的造型進(jìn)行分析了。4造型設(shè)計(jì)分析4.1產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)理論產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分，它由形狀、色彩、材料、質(zhì)感等構(gòu)成，強(qiáng)調(diào)整合后整體造型的形象意義，產(chǎn)品既能體現(xiàn)形態(tài)、色彩、肌理等視覺和觸覺的享受，同時(shí)又包容了生產(chǎn)技術(shù)、成本經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)功能、人體工程和消費(fèi)心理等很多層面的因素。本文所討論的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是以健身器材中的單人漫步機(jī)為對(duì)象，從美學(xué)、自然科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等方面出發(fā)進(jìn)行的產(chǎn)品三維空間的造型設(shè)計(jì)。健身器材與其它工業(yè)產(chǎn)品一樣也包含著物質(zhì)功能、技術(shù)條件和造型三個(gè)基本要素。其物質(zhì)功能是為滿足健身需求而鍛煉身體某一器官的功能；技術(shù)條件是為實(shí)現(xiàn)該物質(zhì)功能而選用的

26、材料、采用的制造技術(shù)和工藝以及智能化機(jī)電控制技術(shù)。健身器材的造型是綜合產(chǎn)品的物質(zhì)功能和技術(shù)條件而體現(xiàn)的精神功能，美化環(huán)境、給使用者帶來時(shí)代的美感。在健身器材產(chǎn)品中，該三要素之間有著相互依存、相互制約和相互滲透的關(guān)系。因此,，健身器材的造型設(shè)計(jì)既要滿足物質(zhì)功能的要求，又要體現(xiàn)精神功能的作用。健身器材的造型設(shè)計(jì)同其它產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)一樣要遵循四個(gè)基本原則：創(chuàng)新、實(shí)用、美觀、經(jīng)濟(jì)。創(chuàng)新是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈魂；創(chuàng)新設(shè)計(jì)為產(chǎn)品增添新的光彩。實(shí)用是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；要求設(shè)計(jì)的健身器材應(yīng)具有先進(jìn)和完善的物質(zhì)功能從而滿足廣大使用者的實(shí)際需要。完成不同物質(zhì)功能的健身器材具有不同的造型形態(tài)。美觀是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的藝術(shù)體現(xiàn)，健身器

27、材的造型包括形式美、結(jié)構(gòu)美、材質(zhì)美、工藝美和智能美等。經(jīng)濟(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)賴以生存的保障；在造型設(shè)計(jì)中，要做到物盡其用，工藝合理，避免浪費(fèi)就是符合了經(jīng)濟(jì)原則。4.2健身器材(單人漫步機(jī))造型設(shè)計(jì)分析單人漫步機(jī)是健身器材中檔次較高的機(jī)械產(chǎn)品。該產(chǎn)品是一種有氧運(yùn)動(dòng)器材, 它依靠人體雙腳前后蹬踏運(yùn)轉(zhuǎn)，主要鍛煉心肺和下肢功能。單人漫步機(jī)物質(zhì)功能設(shè)計(jì)上已經(jīng)比較成熟，很難有較大的改進(jìn)和提高。在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的國(guó)內(nèi)外健身器材市場(chǎng)中，要想使該產(chǎn)品占有較大的市場(chǎng)份額，就必須從產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)入手，提高產(chǎn)品的精神功能，滿足廣大消費(fèi)者的需求。4.2.1結(jié)構(gòu)分析單人漫步機(jī)的主要構(gòu)成部件，包括：螺釘、踏板、托桿、支架等。其中對(duì)單

28、人漫步機(jī)的外觀造型設(shè)計(jì)影響較大的部件是螺釘、托桿、支架，應(yīng)作為重點(diǎn)分析研究的對(duì)象。4.2.2外觀結(jié)構(gòu)上的尺寸和比例分析產(chǎn)品的外觀造型設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的物質(zhì)功能要求和人、機(jī)、環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系確定產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)尺寸；然后根據(jù)美學(xué)要求和技術(shù)條件確定各部分的比例關(guān)系。為滿足漫步機(jī)功能的需要，（尺寸）前視整機(jī)，寬高之比為0.58，給人穩(wěn)健俊俏之感；左右結(jié)構(gòu)對(duì)稱，端莊大方；側(cè)視整機(jī)，高長(zhǎng)之比為0.7，雖左右結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，但上下結(jié)構(gòu)體量均衡。4.2.3線型組織線型在造型設(shè)計(jì)中，是最富有情感和表現(xiàn)力的基本要素。單人漫步機(jī)是一種通過跑步而獲得鍛煉的健身器材，因此在單人漫步機(jī)造型設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮其造型的動(dòng)感特性

29、。在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中通常利用組織線型或體現(xiàn)方向性等手段來達(dá)到造型所需動(dòng)感之美。對(duì)于單人漫步機(jī)也可以通過以上方法來增加造型上的動(dòng)感特性。首先，運(yùn)用了活潑流暢的流線型；立架鋼管通過現(xiàn)代彎管工藝加工出優(yōu)美的流線型造型，其輪廓線為活潑、生動(dòng)的曲線型。流線型的應(yīng)用改變了產(chǎn)品呆板、堅(jiān)硬、冷漠的造型效果，產(chǎn)生生動(dòng)的、活潑的、富有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的美感。這種設(shè)計(jì)使產(chǎn)品造型和產(chǎn)品功能得到了很好的統(tǒng)一。其次，強(qiáng)調(diào)機(jī)身的水平裝飾線；該單人漫步機(jī)的下部側(cè)面利用水平裝飾線。該裝飾線與運(yùn)動(dòng)方向一致，體現(xiàn)了速度感、滿足了人們的視覺與心理需要。4.2.4材質(zhì)分析在造型設(shè)計(jì)中，一定要體現(xiàn)出材質(zhì)所特有的質(zhì)地美因素，充分發(fā)揮材料本身的藝術(shù)表

30、現(xiàn)力。質(zhì)地美不取決于材質(zhì)本身的高級(jí)和貴重，而在于恰如其分的運(yùn)用材料。“能喚醒材料自身中處于休眠狀態(tài)的自然美，把它從潛在形態(tài)引向顯現(xiàn)形態(tài)”，這樣不僅增加了產(chǎn)品外觀的藝術(shù)效果，而且產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能語義，其蘊(yùn)涵的內(nèi)容也被體驗(yàn)出來。單人漫步機(jī)各主要部件采用的主要材質(zhì)為：機(jī)身和立架的主框架采用普通碳鋼管及鋼板；扶手套用發(fā)泡塑料；主框架采用鋼材使整個(gè)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出樸素、堅(jiān)固、挺拔的材質(zhì)特性，使用者在使用產(chǎn)品時(shí)有很強(qiáng)的安全感。 主框架的鋼材表面做了烤漆工藝處理，使其表現(xiàn)肌理光滑而不明亮，給人高雅之感。工程塑料的使用，可利用注塑技術(shù)使馬達(dá)蓋和顯示面板的復(fù)雜造型得以實(shí)現(xiàn)，并表現(xiàn)出光滑、細(xì)膩的材質(zhì)特性。發(fā)泡塑料質(zhì)感

31、柔軟、溫暖，給使用者帶來親切感；并且摩擦力大，方便使用。4.2.5人機(jī)協(xié)調(diào)性分析產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是處理人與物、人與環(huán)境之間的關(guān)系，追求的是人、產(chǎn)品、環(huán)境之間的和諧。只有從“人”的因素出發(fā)，了解現(xiàn)代人的切實(shí)需要，研究功能的合理性及與環(huán)境的諧調(diào)性、審美觀念上的時(shí)代性，才是一個(gè)好設(shè)計(jì)的開端。運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理來分析人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，它可有效的指導(dǎo)產(chǎn)品造型的人性化設(shè)計(jì)。在造型設(shè)計(jì)中，用戶操作界面力求具有親和力，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的語意表達(dá)，操作更方便，人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性分析主要從對(duì)顯示裝置和操作裝置的分析入手。4.3分析小結(jié)總之，該產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)在充分實(shí)現(xiàn)其物質(zhì)功能的基礎(chǔ)上，全面體現(xiàn)出人性化造型設(shè)計(jì)內(nèi)涵。通過流線型和

32、先進(jìn)加工工藝的運(yùn)用，使產(chǎn)品外觀造型表現(xiàn)出強(qiáng)烈的時(shí)尚美。先進(jìn)的數(shù)字信息技術(shù)的應(yīng)用，提高了產(chǎn)品智能美的技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)一步完善了該產(chǎn)品的時(shí)代美感。5結(jié)束語任何一件產(chǎn)品設(shè)計(jì)，都須借助物質(zhì)材料、加工工藝來實(shí)現(xiàn)。將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢ńY(jié)構(gòu)、尺寸和表面特征的具有使用和審美價(jià)值的物質(zhì)形態(tài)，這是人們有意識(shí)地運(yùn)用科學(xué)文化發(fā)展的優(yōu)秀成果，用現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)工藝將材料轉(zhuǎn)為實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)造性活動(dòng)。本文以健身器材中較有代表性的單人漫步機(jī)為例，運(yùn)用了現(xiàn)代造型設(shè)計(jì)理論，從結(jié)構(gòu)的比例尺度、線型組織、材質(zhì)和人機(jī)工程學(xué)的角度，較為全面地分析和研究了該產(chǎn)品的造型特點(diǎn)，并提出和應(yīng)用了智能美的概念，豐富和完善了工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)技術(shù)美的內(nèi)容?？梢钥吹?，現(xiàn)代健身器已與人們各種生活需求相互滲透，成為未來生活方式系統(tǒng)中的一部分。作為生活方式的創(chuàng)造者，產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)體現(xiàn)了人們對(duì)物質(zhì)和精神的雙