理论教育 平面图形构型设计的优化方法

平面图形构型设计的优化方法

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:很显然可用给定半径大小的圆作为约束条件进行构型设计。

平面图形构型设计的优化方法

平面图形构型设计的方法大体上有:用图线连接的方法进行平面图形构型设计,用平面基本几何图形按给定的功能要求和尺寸约束条件进行平面图形构型设计,用平面基本几何图形通过二维图形变换进行平面图形构型设计,综合运用上述方法进行平面图形构型设计。

1. 用图线连接的方法进行平面图形构型设计

用这种方法进行平面图形构型设计,一般要提出设计的功能要求和图线连接达到的轮廓形状特征要求。

【例1-1】 设计一个满足下列要求的挂钩轮廓平面图形。

(1)外形轮廓设计要求包含:直线与圆弧外切与内切、圆弧和圆弧内切与外切(或只有内切或只有外切)。

(2)确保有φ10的轴孔和R8(或更大半径)的挂钩内弧。

(3)外形美观,作图简便,标注尺寸方便。

分析:

(1)根据其功能要求,需有一个φ10的轴孔,起固定或套入轴上。还需有R8(或更大半径)的挂钩内弧,以便挂物体。

(2)根据图线连接要求,须包含直线和圆弧外切与内切、圆弧和圆弧内切与外切(或只有内切或只有外切)。

满足上述条件的挂钩范围很广,可搜索日常生活所见,展开丰富的想像力,构思设计满足上述条件的挂钩。

设计并作图:

满足上述条件的挂钩轮廓设计方案很多,这里给出其中三个方案,见图1-40。下面以方案二为例说明设计作图步骤。

(1)画φ10轴孔的点划线和R8(或更大半径)的挂钩内弧的点划线,φ10和R8的上、下点划线在一条线上或不在一条线上由自己确定。这里采用两者圆心在一条直线上。

(2)画出φ10和R8圆弧,满足功能要求条件。设计φ10圆和R8圆弧的外部形状轮廓,分别画了与φ10圆同心的R8圆弧,与R8(φ16)圆弧同心的R20圆弧。按内切与外切关系求与R20圆弧内切、圆心相距4mm的R3圆心,找好切点画出连接圆弧R3。

(3)作R8圆弧与R8圆弧的内公切线和R8圆弧与R20圆弧的外公切线,满足外形轮廓要求中的包含直线和圆弧外切与内切条件。

(4)画连接圆弧R35。R35弧与R3弧外切,与R8弧内切。满足外形轮廓要求中的包含圆弧和圆弧外切与内切条件。

图1-40 利用图线连接的方法进行构型设计

(a)平面构型设计方案一;(b)平面构型设计方案二;(c)平面构型设计方案三

(5)标注尺寸。

(6)擦去多余的图线,按图线规格加粗、加深,完成构型设计图。

如果改变约束条件之一,如改变挂钩内弧R8为更大半径。则又可构型设计出更多的方案,图1-41(a)、图1-41(b)就是其中两例。

图1-41 平面构型设计方案

(a)吊钩;(b)拖钩

2. 用平面基本几何图形按给定功能要求和尺寸约束条件进行平面图形构型设计

【例1-2】 构型设计一个满足下列条件的家用电器或厨房用具的一个附件用品的平面图形。(www.daowen.com)

(1)外形轮廓设计要求:外形轮廓是一个圆,其直径为60mm。

(2)圆内有规律地分布着直径为4mm(或3mm)的小圆(通孔)。个数可在48~66之间。

(3)根据功能要求可添加一些其他结构,以更好发挥其功能,并增加美感。

分析:

(1)按其功能要求是家用电器或厨房用具的一个不可少的附件用品。

(2)外形轮廓设计要求为外形轮廓是一个圆,其直径为60mm,且圆内有规律地分布着直径为4mm(或3mm)的小圆(通孔),个数可在48~66之间。

很显然可用给定半径大小的圆作为约束条件进行构型设计。即在直径为60mm的圆内有规律地分布直径为4mm或3mm的小圆(通孔),且个数在48~66之间。分布规律是离直径为60mm圆的圆心近的小圆(通孔)个数较少,距圆心远的小圆个数逐渐增多,这样才能保证小圆(孔)分布均匀。满足上述条件的家用电器或厨房用具附件用品的设计方案非常多,这里仅给出三个方案。

设计并作图:

(1)画出φ60圆的对称中心线及φ60的圆。

(2)确定分布规律。

1)用纯圆构型设计,如图1-42(a)所示小圆分布在三圈圆上,每圈均匀分布的个数分别为8个、16个、24个,共48个;如图1-42(b)所示小圆分布在四圈圆上,每圈均匀分布的个数分别为5个、10个、20个、25个,中心有1个,共计61个。

2)用圆和直线构型设计,如图1-42(c)所示小圆分布在四圈圆上,其最外圈30个圆均匀分布,其余各圈分布在放射性直线之间的个数相同,每圈分别为6个、12个、18个,共36个,总共66个。

图1-42 平面几何图形按一定要求和尺寸约束条件进行构型设计

(a)平面构型设计方案一(锅屉);(b)平面构型设计方案二(锅屉);(c)平面构型设计方案三(锅屉)

(3)按分布规律的不同分别画出各圆。在画每圈上的小圆时,先画出小圆的圆心定位圆(细点划线)。

(4)标注尺寸(省略)。

(5)加粗、加深图线,完成构型设计图。

3. 用平面基本几何图形通过二维图形变换进行平面图形构型设计

用这种方法进行平面图形构型设计,一般要根据所提出的设计要求构思设计,确定用何种变换来完成。二维图形变换常用平移复制、环形阵列,矩形阵列、镜像、旋转和比例(缩放)变换等。有时使用某一种变换来构型,或经过几种变换,才能达到构型目的。对同一种变换来说,变换对象不同其变换结果也不同,变换参数不同其变换结果也不同。

例如图1-43(a)、(b)、(c)所示的图案是由平面基本几何图形通过同一种变换进行构图设计的,但因变换的对象和变换的参数设置不同,其效果明显不同。

图1-43 利用平面几何图形通过二维图形变换进行平面图形构型设计

(a)利用单一正多边形进行环形阵列构型设计;(b)用圆或圆弧进行环形阵列构型设计;(c)用平面图形进行平移复制构型设计;(d)利用平面图形缩放、复制进行的构型设计;(e)利用平面基本几何元素的组合图形进行环形阵列的构型设计;(f)利用平面曲线组合图形进行环阵列构型设计;(g)利用平面曲线组合图形进行多种变换构型设计

图1-43(d)所示的图案是由平面基本几何图形通过几种变换(如缩放、复制)进行构图设计的;图1-43(e)所示的图案是由平面基本几何图形通过一种变换(环形阵列或镜像、集合变换等)进行构图设计的;图1-43(f)所示的图案是由平面基本几何元素或图形的组合通过一种变换(环形阵列)进行构图设计的;图1-43(g)所示的图案是由平面基本几何元素或组合图形通过几种变换(如缩放、环形阵列、复制)进行构图设计的,其图案更为丰满、更具有层次感。

利用这种方法进行平面图形构型设计,非常适合在计算机上进行各种图形设计。

除以上讲述的几种构型设计方法外,还可综合运用上述几种构型设计方法进行平面构型设计。

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