浅析连接结构在产品设计上的应用

摘 要：在产品设计中连接结构的设计是不可或缺的重要环节，连接结构设计是否合理直接影响产品的生产加工性、产品的外观形态、产品使用的便携性，甚至影响产品的使用寿命，因此合理的连接结构设计是产品设计的一个重点。然而连接结构形式多样，设计时受产品功能、产品使用环境等因素约束给设计带来很大困难，故本文以鼠标连接结构设计为例，从产品形态的角度对连接方式进行分析，希望对产品设计师设计有参考作用。

关键词：连接；造型；结构；鼠标

在产品设计中，连接结构的设计一直是一个很重要的问题，产品的最终形态要通过结构连接体现出来，同时连接结构也约束着产品的最终形态。在设计时，由于产品受环境、材料、受力等因素的约束，对连接结构的设计就极为苛刻，若连接结构出现不合理之处，会直接影响产品的使用寿命及产品功能的稳定性，因此有必要对产品设计中连接结构问题进行探讨。

1连接结构内容及分类

结构被定义为构成产品的各个部件的相互联系、相互作用的方式。在产品结构设计中，结构设计是指为了实现产品的某种功能而设计的产品构件形式及部件间的组合连接方式，也就是说结构设计包括两个方面，即构件形态和连接结构。在这里的连接结构也就是我们所要研究的重点，所谓连接结构是指两个或者两个以上的构件或者多个部件按照一定顺序、原则、有逻辑的衔接、组合在一起，以完成产品的设定功能。

连接结构在我们生活中随处可见，形式也多种多样，按照产品构件之间是否有相对运动，可以将连接结构分为两大类：即静连接和动连接。静联接常出现的形式有：锁扣、组装、榫接、插接、焊接、胶接、铆接等；动连接常出现的形式有：移动连接、转动连接、风箱形等。

2连接结构的应用

在产品造型设计中，连接结构主要有动、静两种连接。连接的目的就是为了将不同形态的构件衔接在一起，从而使产品能够发挥其功能，也就是使产品具有使用价值，而能够达到同一种效果的连接的方式并不唯一，这就要求设计师根据产品特定的环境进行选择，遵循的主要原则为以加工工艺简单、安装拆卸便利为原则。

2.1静联接在产品设计上的应用

所谓静连接是指两部件连接之后不能有相对应的移动，主要有三大类，分别是不可拆卸固定连接，即构件被连接在一起后形成一个整体，拆卸将破坏构件原有形态，例如：焊接、胶接、铆接等；可拆卸连接，即构件连接形成整体后，拆除时构件形态保持原样，例如：螺纹连接、组装、过盈配合等；固定结构，即将部件与部件的位置固定不动，在不开启固定结构或结构失效前保持不变，例如：锁扣、锁插等。

2.1.1螺纹连接

螺纹连接是产品设计时最常见的一种易拆卸连接，其优点为不受被联接件材料的限制、结构简单、连接可靠、装拆方便、部分螺纹密封性好。螺纹连接的原理比较简单，即通过两构件的内外螺纹相咬合进行连接。常见的矿泉水瓶盖与瓶体之间的连接、塑胶件中的螺丝柱连接等。

2.1.2锁扣连接

锁扣连接是产品设计时的另一种常见连接，其优点是结构简单、形式多样、操作方面、工作可靠。锁扣连接的原理为利用材料本身所具有的、准许一定程度上的弹性形变或零件本身的特性，来设计相应的卡扣实现固定功能，应用的材料主要有塑料、金属。这类结构设计时应注意材料的弹性变形能力、结构要求固定力的大小及拆装频繁程度等因素。常见的结构有手表金属带卡扣、塑料电池仓卡扣等。

2.1.3插接连接

插接连接是指在需要相互固定的零部件相关部位设置相应的插装配合固定结构，其优点为可方便安装、拆卸，特别是有利于模块化设计、组装，广泛应用于金属薄板类，适用于现场组装。中国传统家具的榫卯连接属于插接的一种，其区别在于插接可以把零部件拆卸下来进行新的组合，例如超市的货架，大部分采用插接结构，来适应不同规格的产品；榫接在结构上，连接双方一方做出凹口，一方做出凸榫，将凸榫插入凹口之后，用钉子或者粘合剂加以固定，强行拆卸等于破坏产品主体。

2.2动联接在产品设计上的应用

所谓动连接是指两部件连接之后不能有相对应的移动，这种连接我们统称为静联接，主要有三大类，分别是移动连接、转动连接和柔性连接（也叫风箱形连接）。产品设计中，活动连接结构设计的工作内容主要是设计稳定、可靠、巧妙的活动连接结构，以满足产品使用目的。

2.2.1移动连接

移动连接多为单自由度移动，构件沿一条固定轨迹运动，该轨迹即可为直线，也可为曲线，最常见的为直线。移动连接结构的设计任务主要就是设计形成移动轨迹的“轨道”结构。设计时应侧重于移动的可靠性设计、滑动时阻力大小的设定及运动精度的确定。移动设计的主要优点是空间利用率较高，使得产品紧凑，能将“大”转变成“小”，例如滑盖手机的诞生，在尺寸的长短上比直板手机要小很多。移动连接也存在缺点，主要缺点为产品工作可靠性同固定结构相比较差，使用寿命随着使用频率和使用时间的增加而减少，在设计时应选择可靠的材料来制作滑道，从而提高产品的使用寿命。

2.2.2转动连接

转动连接是指两个构件之间存在相对的转动，这是一种常见的机械与工业结合方式。转动设计的核心和关键就是转动轴的设计，设计时要根据产品的使用目的、特点对转动部位提出不同的进行不同的转轴设计。设计时应注意，为了避免增加产品质量，在满足强度要求的前提下，应尽可能的选用尺寸较小的轴径。转动连接的主要优点为在不安装轨道的前提下，可以使产品结构紧凑，同时成本较低。

2.2.3柔性连接

柔性连接也称风箱形连接，是一种非常重要的动连接形式。柔性连接结构自身的运动范围和幅度一般都比较小。其原理为允许被连接零部件位置、角度在一定范围内变化或连接构件可发生一定范围的形状、位置变化而不影响运动传递或连接固定关系。柔性连接的优点是允产品安装部位比较灵活，受外界环境约束较小，同时允许产品有一定的形变，可以设计出可变形态的产品，同时提高空间利用率。

3鼠标壳体连接结构设计

鼠标是我们生活工作中最常见的电子产品之一，其壳体连接结构也比较典型。上壳体与中壳体中部采用锁扣连接，尾部采用胶接或螺纹连接，这种连接方式既保证了连接的可靠性，同时又不限制鼠标两个按键的运动；下壳体与中壳体相连，采用可拆卸固定连接，即上部采用插接结构连接，尾部采用螺纹连接，这种连接可以满足结构强度要求，同时也方便拆卸，便于鼠标的维修。

4结语

在产品设计本质上就是要将艺术之美与现实技术进行结合，在这种美与技术结合的过程中，连接结构起着至关重要的作用，没有连接结构的支撑，形态之美将无法实现，同时连接结构也是决定着产品是否能给人们生活带来方便的主要因素，本文以鼠标课题为例进行连接结构设计，重点介绍了几种常见连接方式的优缺点及设计时的注意事项，希望能对产品设计师带来帮助，设计出工艺更加简单，使用更加便捷的优秀产品。

参考文献：

[1] 张春艳，陈文平.便携产品结构设计研究[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2012（06）.

[2]巫建，王宏飞.产品形态与工业设计形态观的塑造[J].设计艺术，2006（01）.