5. Основы художественного конструирования, эргономики и охраны труда

5.1. Художественное конструирование как этап процесса создания машины

Художественное конструирование – неотъемлемая часть общего процесса инженерного проектирования. Основные направления художественного конструирования – создание машин, наиболее полно отвечающих требованиям эргономики, безопасности обслуживания, эстетики и т.п. На окончательной стадии проектирования машина должна иметь законченный и эстетичный вид.

На современном уровне требований проект оптимальной машины должен содержать согласованные между собой функциональные, эксплуатационные, технологические и эстетические требования.

Эстетика машины – это выражение ее технической целесообразности. Производственная и социальная практика подтверждает, что машина эстетична тогда, когда выполнена ее рациональная компоновка на базе целесообразной силовой схемы. И, наоборот, некрасива и, наиболее вероятно, что функционально не лучшая та машина, компоновка которой «рыхлая», с открытыми исполнительными механизмами и рабочими органами, с пустотами между структурными элементами и т.п.

Машина считается эстетичной тогда, когда ее содержание полностью передается ее формой, т.е. эти два элемента выступают в неразрывной связи. В свою очередь, на форму машины в определенной степени влияют много факторов: функциональное назначение, условия эксплуатации, ремонта, транспортировки, уровень стандартизации элементов и т.п.

Форма определяется целесообразностью машины, т.е. ее полезностью и рациональностью, степенью совершенства и прогрессивности конструктивных решений. Формообразование машины должно проходить таким образом, чтобы разработанная форма и ее элементы наиболее полно давали информацию о ее функциональном назначении и действительных нагрузках с учетом материала конструкции. Недопустимо для придания эстетичной формы вводить дополнительно специальные элементы. Форма должна отрабатываться дизайнерами совместно со специалистами механиками-конструкторами и технологами-машиностроителями, начиная с самых ранних этапов проектирования.

Характеризуя машины в целом с позиций дизайна, можно выделить машины с открытой и закрытой конструкциями. Среди строительных и дорожных машин имеется значительное число машин с открытой конструкцией (четко просматриваются работающие элементы). Например, рукоять и ковш экскаватора, стрела крана, дорожный каток и т.п. Формообразование таких машин требует наиболее внимательного подхода к созданию эстетичных конструкций. Одной из важнейших эстетических характеристик формы является композиция.

Лекция 13 (5.2. Композиция машины и ее категория; 5.4. Эргономический анализ машины; 5.3. Эргономические основы художественного конструирования; 5.5. Функциональная окраска в машиностроении)

5.2. Композиция машины и ее категория

Под термином «композиция машины» следует рассматривать результаты совместной творческой деятельности инженеров-конструкторов и дизайнеров, т.е. саму машину, обладающую определенными эстетическими качествами. Средствами создания форм, гармонично сочетающих функциональные и эстетические особенности, являются категории композиции. Их принято разделять на основные (объемно-пространственная структура и тектоника) и вспомогательные (симметрия, асимметрия, повторность, пропорциональность, масштабность, контрастность и нюанс, свет, цвет, акцент и т.д.).

Объемно-пространственная структура включает в себя отрабатываемую машину и пространство, прилагающее к ней. Структура машины определяется расположением ее элементов в пространстве.

Различное расположение элементов машины в пространстве может восприниматься по-разному. Машина может выглядеть статичной либо динамичной, устойчивой или нет, напряженной. Иными словами, работа машины и функции отдельных элементов находят свое зримое выражение в форме. Это выражение функционального назначения и содержания в форме в их взаимодействии отражает другая категория композиции – тектоника, которая базируется на конструктивной компоновке. Ее цель – вызвать доверие к принятому решению. Зрительно должно восприниматься реальное состояние степени нагруженности конструкции. Именно поэтому в движущихся объектах (автомобили, суда и т.д.) целесообразна функционально и композиционно оправданная динамичная, односторонне направленная форма. Для экскаваторов и тяжелых самоходных кранов бо­лее подходящая и рациональная – статичная, устойчивая форма.

Рациональное построение объемно-пространственной структуры и четкое выражение работы в ее форме определяют полноценное композиционное построение машины, поскольку основные категории композиции отражают наиболее общие и важные связи и отношения системы функция – содержание – форма.

Вспомогательные категории – симметрия, асимметрия, пропорция, масштабность и т.д. способствуют выражению, во-первых, определенной смысловой функции, а также являются средствами соразмерного сочетания всех элементов машины. Так, симметрия служит для подчеркнуто статичных конструкций в уравновешенных композиционных решениях. И, наоборот, нарушение симметрии – асимметричные формы служат для динамичных, односторонне направленных композиций.

Вспомогательные категории композиции – нюанс и контраст – отражают степень отличия сравниваемых элементов: размеров, окраски, формы и т.п. Незначительные различия сравниваемых элементов называются нюансными, а резко выраженные – контрастными.

Важное средство композиции, позволяющее достичь эстетической соразмерности элементов машины, – их пропорционирование.

Поиск соразмерных конструктивных элементов начинается после выбора принципиальной схемы машины на первых этапах конструктивно-художественной проработки.

Один из главных результатов правильного пропорционирования размеров элементов машин – обеспечение их масштабности, т.е. соразмерности соотношений между человеком и машиной. Масштабные машины содержат элементы, соразмерные с человеком-оператором, которому тем самым создаются комфортные условия для пользования машиной. К таким элементам относят дверцы кабин, рукоятки управления, кнопки, педали и др., которые определяются антропометрическими данными оператора, и их размеры не зависят от того, на большой или малой машине они установлены.