2、简单结构的设计案例

现以简易相片架为例说明简单结构的设计过程与方法。

案例分析

简易相片架的设计

设计项目：

设计一个简易相片架。

设计要求：

1、能方便地取放相片。

2、具有一定的稳定性和强度。相框不易变形，支架不易松动；相框与支架连接牢固。

3、具有一定的装饰性。

4、相框的长度、宽度、厚度的尺寸要求为175mm×125mm×10mm。

设计分析：

相片架的结构设计可分为两部分，即相框和支架。

1、相框的结构设计。

在取放相片时，相框的构件需要承受一定的外力，所以在相框结构设计中，需要考虑：

（1）相框的几何形状的选择，使相框不变形的措施。

（2）相框构件之间的连接。

（3）相框构件的截面形状。

2、支架的结构设计。

支架的作用在于能支撑起相框并不易翻倒，故在支架结构设计中，需要考虑：

（1）支架的支撑形式的选择，使支架不易翻倒的措施。

（2）支架构件的截面形状以及连接。

3、相框与支架之间的连接。

根据不同设计方案，相框与支架间可以是铰连接或固定连接。在批量制造中，还可采用不需要连接的塑料整体成型的结构。

设计准备：

1、合适的制作材料和连接材料，制作材料如木条、竹片、细竹竿、三合板、刨花板、硬纸板、玻璃等，连接材料如小螺钉、小铁钉、小塑料片、玻璃胶等。

2、必备的工具，如卷尺、剪刀、刀、锉、锤等。

设计方案：

方案A

1、相框的几何形状采用长方形。若使用木条为材料，木条的两头分别做成45º倒角，用玻璃胶进行连接。

为使相框不易变形，在其四个角的位置可用细木条或小三角板固定。

2、相框构件的截面形状可以选择长方形、半圆形、直角三角形等，注意应挖出凹槽，以方便相框后衬板的安装。

3、相框的后衬板可选用刨花板或硬纸板，在相框背面的木条上分别用一小钉固定长方形小塑料片的一端，另一端可以活动，用以固定相框的后衬板。

4、相片架的支架采用凹槽形状，由三根细木条钉成，与相框底边共同支撑起相框。

5、用铰接的方式将支架的两端分别固定在相框两侧的适当位置，使支架可以围绕连接点的轴线转动。

方案B

1、相框的几何形状采用长方形，使用木条为相框材料。

2、将四根木条分别按照合适的尺寸裁出“∏”形状的缺口，将四根木条依次拼接好，并在连接处用玻璃胶连接。

3、相框的后衬板选用硬纸板为材料，在相框背面的每条边上分别固定长方形薄铝片，并使它的一端可以活动，用来固定后衬板。

4、相片架的支架采用独脚支撑的形式，分别在相框背面的长边和短边上钻一小孔，做一个与小孔孔径大小一致的圆形小木条，并将其插入孔中，起到支撑的作用，这样就可以横向或纵向放相片架了。

方案C

相框的几何形状采用长方形，与方案A不同的是，相框与支架固定为一体，将相框的两条纵向边加长。截取两根短边，使之分别与纵向边以一定的角度固定连接（短边与纵向边构成的平面要与相框平面垂直），作为底座支撑。

本方案中材料的选择对相框的稳定性影响比较大，要求底座支撑的材料质量较大，上方相框材料的质量较小。

马上行动

从造型、材料、稳定性和强度等方面，比较上述案例中三个设计方案中相片架的结构特点，并构思其他设计方案，列出方案要点。

探究

在某些地震灾区，居民采用“木板夹心”结构筑墙建房，这种由当地农民创造出的结构能经受地震的考验，具有较好的抗震效果。请简要说明这种结构的特点，并根据所学的有关结构与知识，对这种结构设计进行分析。

链接

工程师之家：http://www.Engineerhm.com

练习

1、设计一个报纸架，从稳定性、强度、材料、使用方便以及美观等角度综合考虑。

2、鞋架和衣帽架是常用的家庭物品。请设计一个具有组合功能的架子，使其既能挂衣服，也可以放置鞋子，并选择适当的材料进行制作。要求架子有较好的稳定性和强度，外形美观，使用轻便。

3、结合自己所遇到的生活中的不便，进行一个简单物品的结构设计。