工业设计工程基础(知识点整理)

1、工业设计的定义：工业设计是科学与美学、科技与艺术相溶合的综合学科。其主要任务是针对工业化批

量生产产品的功能、材料、结构、工艺、形态、色彩、表面处理以及装饰等诸多因素，从技术的，

经济的、社会的、文化的各种角度做综合研究、处理和创造，以确定一种能满足人类现代或将来生

活需要的物质形式。

2、现代工业设计可分为两个层次：

广义工业设计(Generalized Industrial Design)

是指为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的系列行为。它包含了一切使用现代化手段进行生产和服务的设计过程。

狭义工业设计(Narrow lndustrial Design)

单指产品设计，即针对人与自然的关联中产生的工具装备的需求所作的响应。包括为了使生存与生活得以维持与发展所需的诸如工具、器械与产品等物质性装备所进行的设计。产品设计的核心是产品对使用者的身、心具有良好的亲和性与匹配。

3、工业设计的生产要符合机械化、批量化、标准化、和系统化的生产技术特征。

4、摩擦力：

两个相互接触的物体，当它们做相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动的趋势的力，这种力叫做摩擦力。物体之间产生摩擦力必须要具备以下三个条件：第一：物体间相互接触。第二：物体接触面粗糙；第三：物体间有相对运动趋势或相对运动。摩擦分类：

（1）滑动摩擦：一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，此时摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。

（2）滚动摩擦：一个物体对在它表面上滚动的物体产生的摩擦，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。

（3）静摩擦：一个物体相对于另一个物体来说，有相对运动趋势，但没有相对运动时产生的摩擦，它随推力的增大而增大，但不是无限地增大，当推力增大到超过最大静摩擦时，物体就会运动起来。

5、力的平衡

一个物体在受到两个力作用时，如果能保持静止或匀速直线运动，我们就说物体处于平衡状态。使物体处于平衡状态的两个力叫做平衡力。物体受平衡力作用，合力为0，好像没有受力，可近似认为满足牛顿第一定律条件。两个力作用在同一物体上，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，则这两个力的作用效果相互抵消(合力为0），我们就说这两个力平衡。

6、加强肋结构对产品力学性能的影响

适当利用他们不仅可以节省材料，减轻质量，而且更有利于产品的成型。塑料产品，特别是壳体，在允许的情况下都会加强肋来改善力学性能。

7、空间结构对产品力学性能的影响

合理的空间结构能极大地增强产品的力学性能，同时合理的空间结构能给人以精密、可靠的心理感受。

8、汽车空气动力学

空气与物体相对运动时，空气施加在物体表面上的作用力称为空气动力，简称气动力。汽车空气动力学习就是研究汽车与周围空气做相对运动时两者之间的相互作用及运动规律的学科。

9、流体的粘性

流体是气体和液体的总称。物体和流体做相对运动时，物体受到流体的力和力矩的作用不仅仅与物体的形状、姿态、相对速度有关，还和流体本身的基本属性有关，如粘性、传热性、压缩性、易流动性等。

黏性：流体中，不同流体层之间由于流速不同而存在相对运动时，各层间便存在抵抗或者阻碍这种相对运动的摩擦。

10、镁及镁合金

镁是一种相对产品设计非常重要的金属，镁具有低密度和良好的机械强度、耐疲劳性，在大量重复循环使用中也能运行良好。镁的加工速度快于其他金属，易于高温作业，并且易于焊接。它还有良好的耐腐蚀性，并能通过喷漆和电镀进行表面加工。

镁合金是以镁为基体加入其他元素组成的合金，广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。镁合金的比重虽然比塑料重，但是其单位重量的强度和弹性率比塑料高。镁用于结构件时，通常镁合金有AL(铝) 、锰、锌、硅等。镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制作工业中使用的最轻金属结构材料。

11、纤维

纤维分为化学纤维和天然纤维两种：

化学纤维是经过化学处理加工而制造的纤维，可分为人造纤维和合成纤维两类。

天然纤维是自然界中存在的可以直接获取的纤维，根据其来源分成植物纤维，动物纤维和矿物纤维三类。（1）碳纤维

碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向

强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进

行表面处理。

(1)玻璃纤维

玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点

是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。

(2)聚酰胺纤维

俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），密度1.15 g/cm，是分子主链上含有重复酰

胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。弹性佳，重量轻，具有耐腐蚀性，不怕虫子驻，不怕发霉。

(3)聚酯纤维

聚酯纤维除具有普通聚合物纤维细度大、强度高、易分散的特点，还具有突出的耐高温性能，可广泛应用于热拌合沥青混凝土工程，也可应用于高强混凝土的增强防裂，是理想的多功能增强材料。涤纶和天然纤维相比存在含水率低、透气性差、染色性差、容易起球起毛、易沾污等缺点。

(4)竹纤维

竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。专家指出，竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维。11、复合材料

由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体，通过复合工艺组合而成的材料。除具备原材料的性能外，同时能产生新的性能。

复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等

12、材料感觉特性

又称材料质感，是人的感觉系统因生理刺激对材料做出的反应或由人的知觉系统从材料表面特征得出的信息，是人对材料的生理和心理活动，它建立在生理的基础上，是人们通过感觉器官对材料做出的综合印象。

（1物理属性

即材料表面传达给人的知觉系统的意义信息，它就是材料的类别、性能。主要体现在材料表面的几何特征和理化类别特征，如肌理，色彩，光泽，质地。

（2生理心理属性，即材料表面作用于人的触觉和视觉的系统刺激性信息，如粗矿与细腻、干涩与润滑，温暖与寒冷…..

13、玻璃

金属液态成型是指将液态金属在重力或外力作用下填充到型腔中，待其凝固冷却获得所需的形状和尺寸的毛坯或零件的方法。

（1金属材料在液态下一次性成型，具有很多优点：

(2造出内腔、外形复杂的毛坯。如各种箱体、机床床身、气罐体、缸体等

(3工艺灵活性大，适应性广。

金属液态成型件成本低。

15、注塑成型

注塑的主要设备是注塑机。注塑成型是将粉粒状的塑料原料先在加热料筒中均匀塑化，然后由柱塞或移