鲁班锁结构的艺术价值及其外延设计研究 57页

分类号：UDC：学校代码：10153密级：公开硕士学位论文鲁班锁结构的艺术价值及其外延设计研究作者姓名：李志港指导教师：穆存远教授申请学位：工学硕士所在单位：设计艺术学院入学年份：学科专业：2011年9月设计艺术学论文提交日期：2013年11月论文答辩日期：2013年12月学位授予日期：2014年1月答辩委员会主席：李奎贤答辩委员会组成：至奎竖．旦亡翅隧主刘广绵刘闻名论文评阅人：奎奎贤塞』闻名 声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：巧旁幺阮日期：wJ中钵J同学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学(或其授权机构)可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。(如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。)作者利导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限母半年口一年口作者签名：舭日期：为f中锋阀一年半口两年口、导师签名：编砺色日期：％J中锋l茂 硕士研究生学位论文摘要I摘要鲁班锁是中国传统的智力玩具，它所代表的榫卯结构是我国传统木构架建筑和实木家具结构形成的基础。作为中国传统文化元素之～，代表着中国几千年来的榫卯精神，其构造与易经理论中的“阴阳学说”深深契合。榫卯结构是通过凹凸配合实现构件之间的连接，结构创新是产品创新设计的重要方法之一，能满足消费者的个性化需要和多样化需求，在现代产品设计中融入传统民族元素一榫卯结构，不但可以丰富和美化产品的形态，而且也可以满足和扩大产品的实用功能价值，提升产品的精神价值，丰富产品的内涵，体现产品的中国特色，还可以提高产品的娱乐性和人文性。因此，通过对鲁班锁的艺术价值进行研究，不仅有助于拓宽产品设计的视野，提升产品的设计水平，同时对于继承和发扬中国优秀的具有民族特色的传统的历史文化具有重要意义，并对创造具有中国特色的产品设计的思路与方法起到一定的指导意义。本文通过运用文献研究法、历史研究法、观察法、典型案例研究法、分割与重构法、反求设计等对鲁班锁的历史、文化内涵、艺术价值、种类以及与其相关联的榫卯结构进行了全面的分析和探讨，首先从明式家具和建筑结合典型的案例对榫卯结构进行了具体的分析和研究，分析鲁班锁的榫卯结构特点和拆解方法。将鲁班锁进行拆解和组装，并研究构件之间的组合方式和巧妙结构，以达到总结出其内在的设计规律，为现代的产品设计提供指导。其次从中国传统文化的角度探讨鲁班锁所具有的设计渊源和人文艺术价值，对中国易经的“阴阳学说”思想进行探析，从理论上发掘鲁班锁的榫卵精神，再次，重点从物质功能和精神功能两方面探讨鲁班锁的功能价值；第一次提出几何细分法、分割体法对鲁班锁榫卯结构进行研究和表达：然后在分析理论和实例的基础上得出其表现形式与特征，总结、归纳出可供现代产品设计参考的外延设计思路与方法——产品契合设计、模块化设计、分割与重构法、展开与折叠设计法等，应用这些方法设计了基于鲁班锁的家具、日用品、玩具等产品的实例，验证了其艺术价值及其外延设计思路与方法，对研发具有中华传统特色的民族工业产品具有很高的实用价值和指导意义。关键词：鲁班锁；艺术价值；契合设计；模块化设计 II摘要硕士研究生学位论文 硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractRubanlockiSatraditionalChineseintellectualtoy,themortiseandtenonjointstructureltrepresentsisthebasisofourcountrytraditionalwoodconstructionbuildingandsolidwoodfurniturestructure．AsoneofChinesetraditionalcultureelements，RubanlockrepresentstheChinesespiritofthemortiseandtenonjointforthousandsofyears，theMortiseandtenonjointstructureisdeeplyfitwiththetheoryofthe”yin—yang”oftheYiChing，theMortiseandtenoniointstructureconnectsthecomponentsbytheshapeofconcaveandconvex，structureinnovationiSoneoftheimportantmethodsofproductinnovationdesign，itcanmeetthepersonalizedneedsofconsumersanddiversificationdemand，combiningthemodemproductdesignwiththetraditionalnationalelements-mortiseandtenonjointstructure，notonlyCanenrichandbeautifytheproductform，butalsocallsatisfythepracticalfunction，promotethespiritualvalueoftheproduct，enrichtheproductsconnotation，embodytheChinesecharacteristicsofproducts，improvetheproduct’Sentertainingandhumanism．Therefore，itCanhelpbroadenthefieldofproductdesignandimproveproductdesignlevel，anditisofgreatsignificancetoinheritandcarryforwardChineseexcellentethniccharacteristicsoftraditionalhistoryculturethroughtheresearchoftheartisticvalueofmbanlockl，andithascertainguidingsignificancetodesignproductswithChinesecharacteristics．Inthispaper,Istudythehistory,cultureconnotation，structure，typeofLubanlockandtheMortiseandtenon{ointstructurewiththeliteraturemethod，historymethod，observationmethod，typicalcasemethod，segmentationandreconstructionmethod，reversedesign，etc．Firstofall，IanalyzethemortiseandtenonjointstructurefromtheMingdynastyfurnitureandconstructionbuildingcombinedwiththetypicalcase．analyzethecharacteristicsofthemortiseandtenoniointstructureandthedismantlingmethodofrubanlock．Disassemblingandassembling10ckrubaniStostudythecombinationsandingeniousstructurebetweenthecomponents，summedupitsinternaldesignrule，providesguidanceformodemproductdesign．Secondly1,theartvalueandtheoriginofhumanitiesaboutrubanockswerediscussedfromtheAngleofChinesetraditionalculture．ExploringthespiritofthemortiseandtenonjointstructurewiththetheoryofYinandYang．Thirdly,thepaperdiscussthematerialfunctionandspiritualfunctionofmbanlock．Therubanlockmortiseandtenonjointstructurewasstudiedfirstwiththegeometricsubdivisionmethod，segmentationmethod．Isummeduptheformandcharacteristicsonthebasisoftheanalysisoftheoryandexamples．summinguptheideasandmethodsthatCanbeusedforreferenceinthemodernproductdesign—productssuchasfitdesign，modulardesign．segmentationandreconstructionmethod，unfoldandfolddesign‘method，etc．Andidesignedthefurniture，dailynecessities，to}ysandotherproductsrelatedtotherubanlockwiththesetheories．Italsoprovedtherationalityoftheartisticvalueanditsextensiondesignideaandmethodaboutthelubanlock．ItiSverypracticalandsignificanttOresearchanddevelopmentthenationalindustrialproductwithChinesetraditionalcharacteristic．Keyword：Lubanlock；ArtisticValue；Fitdesign；Modulardesign IVAbstract硕士研究生学位论文 硕士研究生学位论文目次I目次摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IAbstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．III第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1课题的背景研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2研究现状和发展趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2】．2．1研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2发展趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3本文的研究目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61。4本文的研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61．5本文的研究角度及内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第二章鲁班锁概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．1关于鲁班锁⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2鲁班锁的内部构造⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．3鲁班锁的种类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．4A型和B型鲁班锁的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．5经典鲁班锁的解法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．6鲁班锁的设计理念的由来⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．7本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15第三章榫卯结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．173．1榫卯结构的历史与发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．173．2木家具中的榫卯结构研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．183．3木建筑中的榫卯结构研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．183．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．19第四章鲁班锁的艺术价值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．214．1鲁班锁的精神功能价值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．214．1．1教育价值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．214．1．2审美价值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．224．2鲁班锁榫卯结构的物质功能价值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯244．2．1实用功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．254．2．2环境功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一254．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26第五章鲁班锁外延设计研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．275．1鲁班锁的契合理念在产品设计中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27 II目次硕士研究生学位论文曼皇曼!曼曼曼!!曼!!!曼曼曼曼曼曼曼曼曼!曼!曼曼曼舅曼曼曼曼蔓曼皇曼蔓曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼笪曼曼曼皇璺皇曼笪曼曼!曼曼曼曼曼曼曼曼量皇量皇曼曼曼曼曼5．1．1契合形态设计的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．295．1．2契合设计的方法与规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．305．1．3契合设计实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．335．2模块化设计在产品设计中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．355．2．1模块化设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．355．2．2模块化设计实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．365．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．39第六章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．416．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l6．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．47 硕士研究生学位论文ContentsI曼II量曼皇曼曼曼曼寰曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼笪曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇皇曼曼曼曼舅舅曼舅曼曼皂曼皇量曼曼舅舅皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量ContentsAbstract(chinese)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IAbstract⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IIIChapter1introduction⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1BackgroundoftheSubjectresearch⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2Subjectofrelatedtechnologydevelopmentresearchsituationanddevelopmenttrend⋯．21．2．1Subjectresearchsituation⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一21．2．2Subjectdevelopmenttrend⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．3Subjectresearchpurpose⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61．4Subjectresearchmeaning⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61．5ResearchcontentandSubjectresearchmethods⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7Chapter2Summaryofruban10ck．⋯⋯⋯．⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．．⋯．．92．1Abouttherubanlock⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2Theinternalstructureofrubanlock⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。。1()2．3RubanIocktype⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1l2．4ThecharacteristicsoftypeAandtypeBrubanlock⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．5Classicgameofrubanlock．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132．6Theoriginofthedesignconceptofrubanlock⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．132．7Conclusionofthischapter．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．．．15Chapter3Mortiseandtenonipintstructure⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．1Thehistoryanddevelopmentofmortiseandtenonjointstructure⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．2Wbodfurnitureresearchofmortiseandtenonipintstructure⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．183．3Woodbuildingresearchofmortiseandtenonjointstructure⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．183．4Conclusionofthischapter．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯⋯．．．19Chapter4ArtisticvalueofRubanlock．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214．1Thespiritfunctionvalueoftheruban10ck．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．．214．1．1Theeducationalvalue⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯214．1．2Theaesthericvalue．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．224．2Thepracticalfunctionvalueoftherubanlock⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．．⋯．．⋯⋯．2z}4．：21．1Practicalfunction⋯．．．．．．．．．．，．．．．⋯．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．，．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．254．2．2Environmentfunction⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．3Conclusionofthischapter．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．：16Chapter5TheepitaxialdesignresearchofRubanlock⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．275．1TheapplicationoftheConceptoffitinproductdesign⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．275．1．1Theclassificationoffitdesign⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．295．1．2Themethodandruleoffitdesign⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯305．1．3Theinstanceoffitdesign⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯335．2Theapplicationofmodulardesigninproductdesign⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．35 IIContents硕士研究生学位论文5．2．1Modulardesign⋯⋯．⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．．．．．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯．⋯．．．．⋯．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．355．2．2TheinstanceofModulardesign．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯．．．⋯．⋯⋯．⋯．⋯365．3Conclusionofthischapter⋯．．⋯．⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．39Chapter6Conclusion．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．．．．．．．．．⋯．⋯．．．．．．．．⋯．．．⋯．⋯．．．．．．⋯416．1Conclusion⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．416．2Prospect．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯．。。⋯⋯．⋯．⋯．⋯．。⋯．⋯。．。．⋯．⋯．⋯．．．⋯。⋯⋯⋯．。．。⋯．．⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯。。。⋯．．⋯．41Referencematerial⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．43Authorintroduction．．⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．⋯．⋯．⋯．．．⋯⋯．⋯．．．⋯．．．．⋯．⋯．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯45Thanks⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯47 硕士研究生学位论文第一章绪论l!曼曼I邑曼曼曼曼曼曼曼鼍曼暑璺暑曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼量皇曼詈鼍曼寰皇皇曼曼曼舅曼曼寰皇皇皇皇量量曼曼曼曼曼!曼曼曼第一章绪论1．1课题的背景研究随着经济的发展和科技的进步，工业设计也经历了从产生到成就规模的跨越式的发展。“21世纪将是产品设计的世纪”，著名科学家杨振宁博士如是说，产品设计已经渗透到了人类生活的每一个方面。大到飞机汽车，d,N牙刷、勺子都与产品设计息息相关，也与人们的生活密不可分，产品设计的任务就是要为人类创造更加舒适的生活。优秀的工业设计已经成为企业成功乃至产业革命的必经之路，中国要实现由“中国制造”向“中国创造”的转变，走出一条中国特色的产品设计之路，在科学发展观指导下的自主创新是唯一的出路，企业只有通过设计创新才能提升产品和行业竞争力，保持可持续发展。设计和技术是企业创新的两大关键要素。在产品生产技术趋于同质化的今天，创新意识和设计水平已逐渐成为企业问竞争的核心要素。产品设计在一件产品的价值里占有多少，很难用数字表达，因为它蕴含在里边的是一个软价值，它体现的是文化价值，是国家的机制、水平能力的一种体现。当前，国内外众多城市更是将发展设计产业当作“立市之本”甚至“立国之本”。引用前英国首相撒切尔夫人的一句话，“英国可以没有撒切尔，但不能没有工业设计。”据英国的企业调查资料分析，工业设计的投入产出比为1：5，而进行先进技术改造的投入产出比为1：2。在美国也有一种说法，企业投资于工业设计带来的效益是投资于技术设备更新的5倍。日本日立公司提供的统计数字更具有说服力，日立公司销售额每增加一千亿日元，工业设计的作用占51％，而技术设备更新的作用仅占12％。由此可见，工业设计的作用已经超过技术改造的作用，其实际价值可见一斑。目前，我国的工业设计已经步入到逐渐成熟阶段，在这个阶段打造品牌、形成特色、产生优势是至关重要的。这要求我们中国的设计师不断深入研究和不懈探索，继承和发扬中国的优秀传统民族文化，在产品设计中能深入理解和灵活运用本国文化的优势，合理地使用中国传统元素，使“中国”这个大品牌更加带有民族特色，并且更具有竞争优势。我相信，立足于传统民族文化，在进行产品创作时，把这些文化元素创新、升华，并体现在产品设计中，未来的中国创造将会闪耀于世界工业设计的舞台。在这种背景下，于是想到将鲁班锁这一中国传统元素的设计理念应用到现代产品设计中去，形成创新的产品设计方法并加以应用。之所以提出这种想法，是因为鲁班锁凝聚了丰富的中国传统文化价值，鲁班锁不仅是一种形态优美、简洁，同时具有复杂的结构，易拆难装，在把玩的过程中具有很高的趣味性。整体结构设计同时融合了“模块化设计”、“契合设计”、“简约设计”的思想，将这些思想运用到现代产品设计中，不仅能够美化产品的形态，丰富产品的结构，优化产品的功能和使用性，提升产品的精神价值，而且能够合理利用材料，节约空间，方便维护和更新，并达到方便储藏和运输、减少资源投入，节约成本等目的。因此，对鲁班锁的研究与分析具有积极的意义。 2第一覃绪论硕士研究生学位论文1．2研究现状和发展趋势1．2．1研究现状在鲁班锁的研究过程中，设计的范围非常广泛，包括玩具设计、工艺品设计、建筑物设计、计算机程序分析以及家具设计等，在产品设计过程中，跟鲁班锁相关的产品设计方法主要有模块化设计、绿色设计、契合设计、简约化设计等，对于这些设计方法与理论，国内外已经进行了大量的研究与应用，并且已经相对成熟。比如在模块化设计的研究上，Yen，Chao．Ching和Smith，Shananl对基于原子理论的模块化产品设计作了研究和分析，文中提出了使用原子理论的概念来解决模块化产品设计的创新方法。昆明理工大学的何祖顺瞳1的硕士论文《产品绿色设计理论及应用研究》，文中分析了传统设计与绿色设计的联系和区别，并总结了产品绿色设计的设计流程和相关设计方法，然后对当前绿色设计中容易被忽视的产品包装设计进行了详细的分析和探讨，最后讨论了绿色设计的生命周期评价方法及其运用过程中的缺陷和问题。在鲁班锁的计算机程序研究上，咕咚先生口3撰写了6篇《鲁班锁(孔明锁)的计算机分析介绍》，通过编写计算机程序，深入分析和研究鲁班锁的内部结构以及拆解方法。沈阳建筑大学田春晖“1的硕士论文《鲁班锁榫卯结构在现代产品设计中的应用研究》，对鲁班锁的榫卯结构从造型和构造理论上进行研究，结合绿色设计和模块化设计，提出了鲁班锁榫卯结构在现代产品设计中的应用研究。在榫卯结构与家具设计的研究上，南京林业大学博士研究生薛坤旧1发表了《传统鲁班锁的设计元素与现代家具产品开发》和《榫卯结构的现代化转化的探索》，文中对鲁班锁的造型语言、榫卯结构的工艺性、鲁班锁原理在家具设计中的应用进行了深入探讨。在工艺品的研究上，我国民间艺人利用鲁班锁结构制作出多种工艺品，如筷子筒(如图1．1)、绕线板、烛台、健身球等。另外，近代还有用塑料和木材制造的组合球、魔方锁扣和镜框等。智力玩具专家秦筱春致力于鲁班锁的创新，他将传统的六柱式鲁班锁改进为7柱、8柱、9柱、lO柱、ll柱、12柱，乃至15柱，并由此获国家专利。他还为北京金融中心设计了“噬嗑”，结构为卦形，寓意“汇通天下，成为世界金融中心”。鲁班锁锁锁相连，就成了新的组合。秦筱春创作的“井字连方”(如图1．2)、“连方塔”(如图1．3)就是用多个鲁班锁构件连接而成的哺3。河北安平农民李铁墩用数百个鲁班锁制成了“万啃塔”(如图1．4)。这种连接不是简单的堆接，而是带缺口的复杂插接。云南大诚科技公司则应用鲁班锁的榫卯结构原理创新发展出中国屋系列产品(如图1．5)，整个木屋产品中没有一颗钉子，一块木楔，全靠每个构件上源白中国古代木工拼接技法的异型组合式榫一卯结构相互连接而成，可供人们装拆和娱乐。中国科技馆新馆，其建筑整体为单体立方体，由若干积木般块体相互咬合，整个外形呈现为一个巨大的“鲁班锁”，既体现出中国传统文化重视整体与部分相结合的理念，也代表着科学的众多学科之间相互融合、相互促进。上海世博会山东馆(如图1．6)的鲁班锁由2016块32乘以16厘米的LED模块组合而成，长宽高都达到5．2米的巨大鲁班锁造型，在山东馆可以算作一个地标性的符号。中国科学技 硕十研究生学位论文第一章绪论3术馆新馆结合了中华民族优秀的传统的科学思想和现代科技馆的特点，采用若干个积木般的块体相互咬合的造型结构，使整个建筑呈现出一个巨大的鲁班锁造型。同时，它也像一个巨型魔方，代表着探秘、解锁的寓意。如图1．7所示。图1．1筷笼Fi91．1Thecageofchopsticks图1．4力咱塔Fi91．4Wankentower图1．2井字连方Fi91．2Jingzilianfang图1．5中幽功Fi91．5Chinafang图1．3连方塔Fi91．3Lianfangtower图1．6山尔馆Fi91．6Shandonghall此外，中外艺术家都想到运用鲁班锁的结构来创作雕塑艺术品。例如中国的秦筱春为北京金融中心设计的“噬嗑”，如图1．8所示，其结构为卦形，寓意“汇通天下，成为世界金融中心”。西班牙著名雕塑家贝罗卡利用鲁班锁的形态结构创作了许多举世闻名的雕塑作品，如《小型玛丽来像》、《米歇尔像》、《向毕加索致敬》等，如图1．9所示。美国的IBM公司也对鲁班锁做了研究。“IBM研究”项目中，它的网站名为“刺果研究站点”，主要是研究经典结构的鲁班锁。该站点于1997年建成，计算程序内嵌在网页中，并且需要在“JAVA虚拟机”环境下运行，一般windows操作系统可能没有安装此虚拟机，浏览器可能无法显示计算界面，所以需先下载安装后再运行。 4第一章绪论硕士研究生学位论文图1．7中国科技馆新馆Fi91．7Chinascienceandtechnologymuseum图1．8“噬嗑”环境示意图Fi91．8‘‘shike’’Schematicdiagram图1．9向毕加索致敬Fi91．9SalutetoPicasso在契合设计的研究上，在赵秉玉H1的《产品契合设计理论应用研究》硕士论文中，从产品造型设计的研究领域出发，阐述了契合设计的特征、表现形式、功能价值等方面契合设计在产品造型设计中的应用与价值。北京理工大学的罗绮啤3发表了《契合形态与产品设计》的文章。在文章中对契合形态的来源和本质作了阐述，从产品外部造型形态与内部结构功能的关系上探讨了契合形态的功能价值，最后概括了产品契合形态的设计要点。南京理工大学张雯一1的硕士学位论文《产品形态契合设计研究》中对产品形态契合设计做了深入研究。文首先章从生活中相关的契合现象进行了阐述，然后从产品基础造型设计的角度分析了契合形态设计的特征和规律，最后探讨了产品形态契合设计的功能价值和审美价值。在图形设计中，我国传统图形中的“太极图”(见图1．10)堪称契合形态设计的典范。 硕_{=研究生学位论文第一章绪论5在作品中，黑白阴阳二极紧密的契合在一起，构成了一个完整的圆形，相互连接部分的轮廓共用一条线，通过这条线黑白两极巧妙的配合在一起，形成新的表现图形——太极图。同时这也是契合设计的体现，表现出图形间共线共形的特性以及正负形相互对应、匹配的关系，其形式简洁却不显单调，带给人无尽的哲学思考与美学遐想。在产品设计上，中国传统益智玩具七巧板和鲁班锁(见图1．1卜图1．12)也是运用了契合设计的理念，相邻构件之间通过契合构造拼合与拆分；而运用于中国古代木构件建筑和传统实木家具中的榫卯结构，同样也是契合设计的经典体现，它通过构件I"nJ的阴阳咬合来固定，完成整体造型并满足结构和功能要求。图1．10太极图图1．11七巧板图1．12鲁班锁Fi91．10TaichiFi91．11TangramFi91．12Rubanlock在契合设计理论研究上，在刘国余，沈杰¨01编著的《产品基础形态设计》一书中，在第二章中探讨了形态与功能的关系，通过对“形态契合”功能价值的研究，探索如何通过利用形态的特殊结构进一步扩大产品功能价值。通过以上内容可以看出，虽然在鲁班锁、榫卯结构、模块化设计、契合设计上在国内外已经有了大量的研究和探讨，但对于将鲁班锁的艺术价值和设计内涵如何合理融入到现代产品设计中，提升产品的附加值，形成具有中国特色的产品设计之路，形成创新的设计方法并加以应用，却很少有相关的研究，更没有形成较系统的理论与方法。1．2．2发展趋势工业设计是工业现代化和市场竞争的必然产物，其设计对象是以工业化方法进行批量生产的产品，工业设计对现代人类生活有着巨大的影响，同时又受制于社会生产与生活的现实水平。现代工业设计发展趋势主要表现在两个方面，第一方面：生理需求即“以人为本”，满足消费者使用上的功能性需求；第二方面：精神需求即“情感诉求”，消费者在内心深处对产品本身产生认知上的共鸣。体现在设计过程中将其融于产品“形式美的设计”和“产品文化设计”两个方面。形式美的设计可以通过产品的色彩、形态、材质、结构、使用力‘式等方面进行创新，通过它们来寄托情感彰显形式美感。而对于产品文化设计中的“情感诉求”，如何在产品设计中融入国家、民族的文化内涵，体现产品特色，促进工业设计的发展，提升产品的民族属性，传承民族文化，反过来通过设计反作用于文化来推动文化进步的人文设计，注重人文性是我国工业没计努力的方向。一个具有很强民族意 6第一章绪论硕士研究生学位论文曼皇曼曼!曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼!!皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼烹量曼曼曼量曼曼皇曼曼皇曼曼曼曼蔓曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼置曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼!曼曼曼曼曼皇曼识的艺术家和设计师，他的创作是不会脱离自己的故土，一个民族自尊心极强的艺术家和设计师，他对于外来的艺术是采取借鉴、吸收、创新，而绝不是拿来主义和全部照搬，更不会竭尽模仿之能事而丧失自己民族的优良传统和特征。中国悠久的历史文化在外国人眼里是神秘莫测、博大精深的，这本身就是传统民族文化的价值所在，将其合理的融入产品设计中，必定会提升产品的设计层次和品位，增加产品的设计内涵㈨。鲁班锁作为中国传统的益智玩具之一，造型简洁优美，结构易拆难装，具有很强的数理性、娱乐性和人文性，既具有很好的物理功能价值，又具有很高的精神文化价值，同时符合产品模块化设计和契合设计的设计理念，模块化设计可以化繁为简，化整为零，通过不同的排列组合可以让使用者组合出不同的产品，它不再是简单的几何造型的堆叠，而是具有灵活而富于变化的形态特征，提升了产品的精神价值。同时，契合设计和模块化设计充分考虑了材料、储存、运输、维修保养的相关环节，融合了人与环境相互协调的“绿色设计”思想。作为设计师，需从系统化的角度去考虑产品设计的每一个设计要素，才能做出既满足消费者功能需求、又满足使用者精神需求的“好设计"，为人们创造更加舒适的生活而努力，从而对人们的生活产生积极的影响n2l。1．3本文的研究目的鲁班锁的内部构造来源于中国古典建筑的榫卯结构，借助结构力学把各种不同形态的构件相互连接、咬合在一起，易拆难装，具有很强的娱乐性，属于益智玩具，体现了古代造物智慧的奥妙，代表了巧夺天工的创新意识。具有很高的艺术价值，其设计理念符合工业设计的发展趋势，所以有必要对鲁班锁这一益智玩具进行研究，并探索和总结出其艺术价值和设计方法，使其成为一种产品创新设计方法，并用来指导设计活动。目的一：研究鲁班锁的种类，将其结构进行分析，让读者对鲁班锁有一个全面的了解，掌握其中拆解和组装的相关知识。目的二：研究鲁班锁榫卵结构的本质，探索榫卵结构与阴阳理论的关系，并根据建筑和家具中使用的榫卯结构进行相关论证，总结其内在联系。目的三：通过传统鲁班锁棒卯结构的拆卸与重组，解决搬运、包装及储存、维护更新问题，为现代产品设计创作注入新的活力与生命，鲁班锁可供现代产品开发一套结构设计系统，同时具有文化性和趣味性。目的四：通过对鲁班锁的艺术价值进行研究，探索具有中国特色的工业设计发展之路，在世界工业设计领域打下中国创造的烙印。1．4本文的研究意义随着全球经济一体化的形成，产品市场的竞争越来越激烈，设计创新已成为市场竞争的关键因素，形态创新和结构创新是产品设计创新的重要组成部分，特别是连接结构的复杂多样，决定了产品的创新性，鲁班锁榫卯结构的延伸使用正好可以丰富产品的连接结构。 硕士研究生学位论文第一章绪论7我国古代工匠在榫卯结构上的造诣确实不凡，这项宝贵遗产值得我们格外重视，认真地加以整理、研究和总结、学习继承。通过对鲁班锁榫卯结构、鲁班锁拆装的研究，解析出鲁班锁的机密，总结推导出一些经验、设计方法和技巧。这些经验设计方法和技巧可以为以后的外延设计如产品连接结构设计、契合形态设计、模块化设计提供可靠的依据，更好的为产品设计服务；拓宽设计思路，为实现模块化产品设计、可拆卸化设计、绿色设计、契合设计提供可靠的技术支持；同时在当今供远大于求的市场状况下，使设计的产品在满足人的实用功能的前提下，满足人们的精神需求，提供个性化的服务，同时能够享受使用产品的快乐，引导大家学习中国优秀的民族文化，对于继承和弘扬中国优秀的历史文化具有深远的历史意义。1．5本文的研究角度及内容1、研究角度在本文中，将从设计艺术学角度和鲁班锁的艺术价值角度展开鲁班锁的设计理念在产品中的应用研究。1)从设计艺术学的角度研究鲁班锁不仅具有优美的形态，更带给使用者机智巧妙的趣味性感受，让使用者领略到了其深层次的设计内涵。现今产品设计也一样，已不再是单纯的满足功能需求的设计，随着经济和科技的发展，消费者不再满足于基本功能需求，越来越注重产品精神需求和情感诉求，这就强调产品要体现出更多的人文关怀。在产品功能与技术同质化的时代，企业为获得更多的市场份额，一定会将重心转向满足消费者精神层次需求，提升产品的附加值，另一方面，消费者有更高层次的功能要求与审美追求。因此，在进行产品设计活动时，要综合考虑和运用各种元素，注重细节设计和人性化设计，具有严谨的态度，将产品功能需求与审美需求完美结合，达到情感与功能、实用与舒适的完美统一。2)从鲁班锁的艺术价值角度研究鲁班锁的主要魅力在于其经典的数理性、自然的娱乐性、深厚的人文性，让把玩者不仅动脑、动手，还动情。是具有较高艺术价值的作品，具有深厚的文化内涵，是我国传统民族文化的精华。通过玩的过程，培养把玩者的观察能力、空间想象能力、手脑协调能力等，在无形中增长人的智慧。2、研究内容本文将首先对鲁班锁进行了全面的了解，对鲁班锁的内部结构进行了解剖，掌握其内部构造，然后结合中国传统文化探析鲁班锁设计理念的理论萌芽，了解鲁班锁设计的由来，再次通过分析鲁班锁的结构特点——榫卯结构，探讨榫卯结构在建筑设计和家具中的应用，掌握榫卯结构的优缺点，从设计艺术学和产品精神功能价值的角度探讨其在现代产品设计中应用的可能性，使现代产品设计达到情感与功能、实用与舒适的完美统一，通过分析探讨鲁班锁典型审美特征和文化内涵，总结其艺术价值和鲁班锁的魅力所在，结合现代产品设计进行分析，在进行产品设计时，如何继承和发扬传统文化，考虑人的一15、"理活动， 8第一章绪论硕士研究生学位论文注重人文设计，把传统优秀民族文化元素合理运用到现代产品设计中去，找到一条具有中国特色的产品设计之路，在世界产品设计领域印上中国创造的痕迹；最后结合前面对鲁班锁的分析，引出与其相关的外延设计理论和方法，探讨模块化设计和契合设计的表现形式与特征；并将其运用到具体的产品设计实例中，从而达到对契合设计和模块化设计进行系统的研究与应用。 硕士研究生学位论文第二章鲁班锁概述9第二章鲁班锁概述2．1关于鲁班锁鲁班锁，是中国传统的智力玩具之一，鲁班锁相传由春秋战国时期木匠鲁班发明并因此得名，曾广泛流传于民间，民间还有“别闷棍”、“莫奈何”、“难人木”、“六子联方”等叫法，鲁班球则是由六块半圆形木块组成。鲁班锁近年来逐渐得到人们的重视，它对智力开发，身心放松，活动手指均有好处，是老少皆宜的休闲玩具。此锁外观看上去简单，六根木棍相互插接，其实奥妙无穷，不得要领，很难组装完成。鲁班锁构件内部的凹凸部分相互咬合，十分巧妙，鲁班锁类玩具非常多，外观形状和内部构造各不相同，一般都是易拆难装，组装时需要认真思考，仔细观察，分析其内部构造。鲁班锁是由六根内部有槽的长方体木条，按横竖立三个方向每个方向各两根凹凸相对咬合在一起，形成一个内部榫卯相嵌的结构体，不用钉子和绳子，完全靠自身构件之间相互咬合的凹凸结构连接支撑，就如同一张纸对折一下就能够立住，展现了一种表面上看似简单，实际上却凝结着不平凡的智慧，它起源于中国古代建筑中首创的榫卯结构。凸出为榫，凹入为卯u3‘。在久远的新石器时代，在河姆渡的原始居民就创造了栏杆式建筑。这种构造模式就是用榫与卯这样的结构来连接不同的构件。古代先人能发明出如此的连接方式，震惊了世界。这种以榫卯结构为主的连接方式是我国古代建筑和家具以及其它木制品的核心，甚至对砖石结构的建筑也有着深远的影响，它是中国古代传统的土木建筑固定结合器。这种结构对工艺要求非常高，构件问都是严丝合缝，十分的精确。这种木质结构的构造是内在的，外行人很难看出其中的门道，这也就成了工匠艺人的看家本事。而工匠艺人制作出的榫卵结构，也就代表着其技艺和水平。于是，工匠艺人便将建筑结构中截取一块构造，让其徒弟自己去研究，久而久之，这种木质构件便成了“鲁班锁”的原型。鲁班锁玩具最早见于文字是我国清代一本魔术书《鹅幻汇编》，当时叫“六子联方"。鲁班锁在18世纪末在西方大量出现，1803年，德国编的一本玩具书中有收录。据美国智力大师马丁·加德纳考证，鲁班锁大约在几百年前就已经传N；,I-国。美国1857年出版的《魔术师手册》中，就引进了中国的“六子联方”，加德纳还采用单元分割法来标示缺口，推算出理论上大约有4096种组合样式。著名英国皇家协会会员李约瑟博士在《中国科技史》中，称七巧板是“东方最古老的消遣品之一”。日本《数理科学》杂志将华容道称为“智力游戏界三大不可思议之一”。国外称鲁班锁为burr(刺果)，全称是Six．piecebun"puzzle，意为“六根刺的刺果拼凑难题”。1928年，爱德温怀特所写《木制智力玩具》中提到了鲁班锁等益智玩具，尽管当时人们认为这种益智玩具在东方已经被大量生产而称之为“中国难题”，但事实上，在中国的历史文献、古代书籍中并没有关于这类益智玩具的确切记录，以至于现在人们都没有明确鲁班锁是中国人发明的⋯1。 10第二章鲁班锁概述硕士研究生学位论文2．2鲁班锁的内部构造下面分析一个经典六根鲁班锁的内部拼合区域。■簟誓一簟簟-■一囊一簟誓-簟一_■一-一■一■■一_一■簟一誓一1一■一■_一一iiii，囊i1||||，一_一攀攀I||||ilii一一-■一一■一一ill萋爹1{¨1I；；一。琴i鬻iij；鋈7i■麓攀lii一一■一■■-ii蠹薯I誊薹套≥≥i-囊囊j荔j薹I鬟．纛_■■一一|■●●一_●一■一●●荔0■_■鬻蘩●_■●●●_●■●■!■■一一■■一■一■一一■一■■_■■_■■■■■一_一一■一■■图2．1鲁甥!锁内部分层不意图Fi92．1InternalhierarchicaldiagramofRubanlock如图2．1，一个拼装好的鲁班锁(块长为6)，从上往下依次分成六层，每层的平面图。白色小方格表示空白空间，深红色小方格表示切到构件的单个块；粉红色小方格区域表示内部区域，是二根构件或者三根构件相交的空间位置，这些块相交区域共有32个。为了更形象、更清楚的表达内部构造，图2．2列出了一个装配好的鲁班锁的分层切面示意图。图2．2分层示意图Fi92．2Hierarchicaldiagram切面l切面2切面3切面4切面5切面6 硕+研究生学位论文第二章鲁班锁概述1图2．5切面三Fig2．5SectionC图2．7切面五Fig2．7Sectione图2．6切面四Fig2．6Sectiond 12第二章鲁班锁概述硕士研究生学位论文3)对组式：在六根长方体中，两两形状相同，在组装或分离时，并不是一根一根拼凑起来，而是三根三根为一组，相对的推进或推开。5、六柱型又可分为实心型和空心型。其中六柱实心型鲁班锁可分为四类：I型：第一类是六根单件中有一根单件是不开槽口的，组装时是最后一根，拆卸时是第一根。这样的I型鲁班锁有10562套。II型：第二类是六根单件中，每一根都开有相应槽口的，组装时最后的两根必须组合起来安装。这样的II型鲁班锁有53442套。III型：第三类鲁班锁在组装时只能把六根单件三根三根分成两组分别组成组件，再把两个组件同时拼装在一起。这样的III型鲁班锁有89491套。X型：第四类鲁班锁中至少有一根单件是可以旋转的，所以又叫旋转型。这样的X型鲁班锁数量最多，有1055414套。所以，经典六柱实心鲁班锁共有1208909套n6|。六柱空心型鲁班锁的特点是：在组装或拆卸时，至少需要平移或抽动一根，才能够实现组装或拆卸。鲁班锁不光在构件数目上不断变化，民间按照榫卵结构的设计原理，举一反三，在外形和结构上不断进行创新，在标准鲁班锁的基础上发明了很多形态各异的鲁班锁，其中还有大三通、三根锁、鲁班球、梅花锁、六角片、六拼锁、六色通、丁香花锁、十二姐妹、二十四锁、环环相扣、井字锁、棱角锁、柳叶锁、笼中取宝、笼中去球、笼中取锁、门锁、十四方锁、十四面体锁(去角方锁)、十八罗汉、太空球、双子星、正方锁、地雷锁、鱼雷锁等等。还有造型特殊的酒桶锁、酒瓶锁、猪锁等，实在是数不胜数。像这些利用鲁班锁榫卯原理制成的拼插类益智玩具，都泛称为鲁班锁。2．4A型和B型鲁班锁的特点1、A型鲁班锁特点：1)鲁班锁在拼合过程中，所有的柱子只作相对于坐标轴的平行运动，我们称这种拼合方式为A型拼合方式。很明显：在B型拼合方式中，也许多柱子是作平行运动的，但它不是“所有”的柱子。2)柱子开槽只作垂直方向切割，挖去和留下的都是小立方体，我们就叫这种柱型是A型柱。很明显，在B型鲁班锁中，也有不少A型柱，但它并不是“全部”。3)采用A型拼合方式实现拼合成功的鲁班锁，我们称它为A型鲁班锁。注意：如果有一根B型柱，但在拼合过程中却不用它的转动功能，而柱子只作平行运动而实现拼合，这种鲁班锁仍然叫A型鲁班锁。2、B型鲁班锁特点：1)鲁班锁在拼合过程中，有一根或多根柱子作转动运动而实现拼合，我们就称这种拼合方式为B型拼合方式； 硕士研究生学位论文第二章鲁班锁概述132)为了实现B型拼合方式，必须有一根(或多根)柱子制作成可转动的形状，我们就叫这种柱型为B型柱；3)有B型柱、拼合过程中有一根(或多根)柱子作转动而使拼合成功，我们就称这种鲁班锁叫B型鲁班锁n引。2．5经典鲁班锁的解法下面给出那个经典孔明锁的解法：l二3456图2．9鲁班锁的单块形态Fi92．9Singleblockformofrubanlock图2．9就是常见的鲁班锁的六根构件的形态，第六根是完全实心。解法如下：母《静瓣黪图2．10拼装不恿图Fi92．10Assemblediagram2．6鲁班锁的设计理念的由来鲁班锁呈现出阴与阳、凹与凸、分与合、互相排斥、互相容纳、互相拥抱、互相割离的效果，把相互问不同但又有联系的元素巧妙地合：二为一，绝妙地表现了宇宙问万物既矛盾又统一、既静止又运动的抽象哲学概念～《易经》的《15月刚》学说，一个古老的玩具，溺圈黼囊阐雾翔笋k霾翳馘蒯 14第二章鲁班锁概述硕士研究生学位论文却折射出一个民族古老文化的传承。中华民族自古以来就有《阴阳》之说，《易经》更是将这一阴阳学说演绎得淋漓尽致，《易经》对我国古代的哲学思想、伦理道德、文学艺术和自然科学等方面的影响是不言而喻的。是中国哲学思想的起源，无论是老子“道可道非常道”之中的道，还是孔子的“吾道一以贯之”中的道，都来源于《易经》中最基本的的思想，那就是：一阴一阳之谓道。《易经》代表了华夏五千年文化的最高智慧，它是伏羲氏想出来的，被认为是“群经之首，大道之源”。国学大师南怀瑾曾经说“《易经》是经典中之经典，哲学中之哲学，智慧中之智慧。n鲥”(南怀瑾《易经杂说》笫l页)《系辞》中说：“《易》为天地准，故能弥纶天地之道。”南怀瑾解释说：“弥纶两个字，照文字讲，弥就是弓拉满了，圆满得成为一个圆圈，可以包涵一切；纶就是丝纶，丝织品横的丝直的丝编得满满的，现在的观念就是包括全部。等于说，《易经》的学问包括天地之道。宇宙里任何法则，人事物理，一切事一切理的原则，没有超过《易经》的范围。"图1．10太极图是阴阳之道的最好体现，表达了《易》之三易：简易、变易、不易。简易，大道至简，“一阴一阳之谓道”，“易则易知，简则易从”。变易，“生生之谓《易》”，一阴一阳是运动、变化、发展的，此消彼长，物极必反。不易，阴阳之道，是至高法则，又是至为基础的法则，其大无外，其小无内，无论是宇宙宏观系统，人身小宇宙，还是原子等微观系统。太极图也体现了辩证法的三个基本规律，对立统一规律、质量互变规律、否定之否定规律。如果立体地看，太极图同时反映了事物的变化发展是波浪式前进、螺旋式上升的过程。客观事物具有阴阳属性的这种特征，比如鲁班锁，每个构件的凸出来的位置就是阳，凹进去的位置就是阴，我们看到的外部造型是阳，构建内部相互拼合形成的空间就叫阴，这是就某一事物而言，就事物与事物之间的关系而言，它也有阴阳对立的属性。男女、天地、日月、昼夜、寒暑等等都是，因此，凡具有刚健、明亮、积极、生机旺盛、向上、运动等属性的事物，统称为阳；凡具有柔弱、阴暗、消极、生机萧条、向下、静止等属性的事物，统称为阴。宇宙中的任何事物或现象，都包含了阴阳两种不同的属性。也反映在《易经》中，在《易经》中用一长横一，代表阳，称为阳爻；用两个短横，代表阴，称为阴爻。如图2．11所示，阴爻和阳爻，是组成八卦的基础。八卦、六十四卦，就是在这个基础上建立起来的。表示“阳”，叫做“阳爻”短道——●■—一表示“阴”叫做“阴爻”图2．11爻形符号Fi92．11TheYaosymbol此外，阴和阳有高度的配合性，是不可以分开的。阴中有阳，阳中有阴，阴极成阳、 硕士研究生学位论文第二章鲁班锁概述15阳极成阴，彼此之间是互动合一、密不可分的，叫做一阴一阳之谓道。彼此协调，相互配合，只有这样，才能达到井井有条，既有规律，又有秩序，就是乱中有序。鲁班锁也是一样，鲁班锁由六根形态各异的木块组成，通过构件之间的凹凸配合，形成鲁班锁的整体形态，这种特征，也反映在《易经》中。八卦中的每一卦，都由三爻组成，而六十四卦中的每一卦，则由六爻重叠。它们都是由部分组成的整体，具有整体性。易经告诉我们很多道理，它对中国历代的政治，经济，文化，医学，书法，武术，兵书，神学等诸多方面都起到巨大而又深远的影响。中国的建筑，音乐，绘画，医学和日常生活都与《易经》的《阴阳》学说有着千丝万缕的联系。作为现代的设计师，我们一定要继承并发扬传统文化的精髓，合理运用到产品设计中，用来指导产品设计活动，创造具有中国特色的产品设计之路。2．7本章小结本章对鲁班锁的概念和设计理念进行了详细的阐述，并根据现有的鲁班锁的种类、解法加以介绍，使读者在宏观上对鲁班锁有所了解，对鲁班锁的内部构造进行了解析，使读者对鲁班锁的内部结构有清晰的了解，清楚其内部构成以及构件之间的关系，然后针对其A型和B型鲁班锁的特点进行分析介绍，最后从理论上探析出鲁班锁设计理念的由来，便于后文对鲁班锁榫卯结构的研究更加细化，并且有针对性根据其结构特点和设计规律进行现代产品设计。 16第二章鲁班锁概述硕士研究生学位论文 硕士研究生学位论文第三章榫卯结构17第三章榫卯结构“鲁班锁”是春秋时期著名工匠鲁班发明的一种木制榫卯结构，是一种复杂的、高度技巧性的榫卯关系。两个木构件之间采用一种凹凸接合方式进行连接，凸出部分叫榫，凹进部分叫卯，其特点是不需要使用钉子，利用榫卯原理就可以将物件牢固的结合在一起。古老的鲁班锁有六根内部有凹槽的长方体木条，用咬合方式把三组木条垂直相交固定，这种技术在中国古代建筑设计上被广泛应用。鲁班锁及其所代表的榫卯结构是形成中国传统木构架建筑和家具结构的基础，中国古代的建筑文明也正是在这种智慧的指引下营造和发展起来的。“墙倒房不塌”，充分体现了中国建筑的神奇之处。3．1榫卯结构的历史与发展榫卯结构是中国最早具有科学设计意义的语言，如同中国汉字文化一样源远流长、自成体系。早在七千年前的河姆渡文化中，榫卯结构就出现在其居住的木结构房子中，于是木结构房屋便成了中华民族的“家”，顺理成章地，家具的设计也为榫卯技术的提供了成长的温床，就这样，榫卯结构在中国人民成长的智慧中发展壮大。在中国传统文化中，木于五行学说中为生发之机，生发之机也是中华民族对于自然认识的归纳总结，“天有好生之德幢刚”，天法道，道法自然，中国自古便讲道法自然，讲究“天人合一”的理念，在河姆渡遗址中，发现了大量的榫卯构件，榫卯结构的出现让木材的使用上升到了一个新的高度，让木不仅有器的形，还赋予了它道的内涵，《易经》是中国万经之祖，它所阐述的中国古代阴阳学说涵盖了中国几千年的文化。拿阴阳学说来看榫与卯，其中阴阳变化之理确实奥妙，榫为突起、为阳、为动、为刚，卯为凹、为阴、为静、为柔，榫与卯的接合，是阴阳调适，动静结合，刚柔并济的象征，是中华文化《易经》的《阴阳》学说的最好体现。古人或许正是受了动物骨骼和关节中的突起与凹陷的启发，结合阴阳学说发明了榫卵结构。而木材取材容易，加工方便，因此作为榫卯技术应用对象也便理所应当。长时间的实践积累，对木材性质的全面认识，但凡涉及使用木材的场合，榫卯便会自然而然地出现，无论是一栋房子、一扇门窗或一件家具。在概念上，一座木建筑其实便是一件巨大的家具，而一件家具则可以视之为一座精巧的小型建筑乜¨。《易传》：“形而上者谓之道，形而下者谓之器。”道是无形抽象的精神本体，器是具体显现的物质载体。道与器作为一对哲学范畴，是相辅相成、对立统一的辩证关系。榫卯对木而言便是道，木是器，石和金也是器，所以榫卯暗含的哲学思想与中华文化，使其早已打破了用之于木的禁锢(当我们看到以石头兴建的建筑物都应用木材的榫卯结构时，便会体会到木构技术在传统中国建筑所具有的优势)。榫卵结构一直在广泛应用在中国木结构建筑和家具中，这种结构不在于个体的强大，而是互相结合，互相支撑，这种结构成了后代建筑和中式家具的基本模式。但二者技术层面上侧重不同，建筑上侧重结构稳定，各个构件之间的结点以榫卯相吻合，构成富有弹性 18第三苹榫卯结构硕士研究生学位论文的框架。因为榫卯结构可以兼顾同一结点上不同方向的受力，组装后成为一个高强度的完美的整体。家具中的榫卯结构既要满足人们的视觉美感，还要求科学合理，长久耐用。这就要求每个木料榫头卯眼，必须根据家具的不同造型进行组合，从力学上考虑每个木料所受到的承受力。距今约1000年的著名的辽代山西应县木塔高达68米，虽历经数次地震、战火侵袭，现在仍安然无恙，得益于榫卯结构的稳定性与弹性，堪称榫卯结构古代木制高层建筑的典范旧2I。中国工匠从基本的榫卯结构中发明出形态各异的各种形式。随着对榫卯结构的深入研究，新的榫卯结构会越来越多的被发明。3．2木家具中的榫卯结构研究中国传统家具的榫卯结构到明代达到高峰。海外性坚质细的硬木因郑和下西洋而不断涌入中国。匠师们对于硬木的操作积累了丰富的经验，把复杂而巧妙的榫卯结构按照他们的意图制造出来。构件之间，完全不用金属钉子，胶粘剂也只是一种辅助手段。仅凭榫和卵就可以做到上下、左右、粗细斜直的合理连接，面面俱到。其工艺之精确，配合之严密，间不容发，使人有天衣无缝之感。硬质木材对榫卯要求特别高，这是硬质材料本身的特点所致，它不像软木那样有耐受性。大凡硬木都坚而脆，伸缩性差。榫卯必须做得松紧适宜、科学合理，如果榫大眼小，装榫时用力过大则易开裂，榫d,Htl大则连接不牢固。而软木榫眼，一般榫大H[1d,，用力装榫，打入眼中，眼不裂而榫则压缩变小不会损坏。标准要求是：硬木榫用锤子轻轻敲打可以装入眼中，既不开裂，也不脱落。再用粘合剂粘接使其永不脱落。胶粘剂自古以来在硬木家具上就作为加固结合的辅助手段。古代用海里的黄鱼鳔，蒸煮、碾碎、敲打而成，其特点是便于使用也容易维修。如果构件需拆换，只要在火上烘一烘，经过加热即可溶开，拆开调换修理。缺点是容易变质，特点是在雨季易霉变，不卫生且粘度打折。如果用变质的鳔胶粘合榫卯，就可以看到一条明显的黑线，影响美观。现在发明了专供硬木家具使用的化学粘合剂，其优点是使用方便、粘性强、稳定性好、卫生美观，但是难以拆开修理。3．3木建筑中的榫卯结构研究我国古代建筑学是一门综合性的、独具风格的学科，是通过一定的建筑艺术形式和一定的技术工艺表现出来的。中国古代建筑的结构，以木材、砖瓦为主要建筑材料，木构件间的联接又以榫卯结构为主要的联接方式。而今国内现存的古建筑以清代(明代)居多。通过近几年施工和设计的仿古建筑，剖析其结构形式与技术工艺，得知其构件联接以榫卯组合为主。通过对马炳坚先生所著的《中国古建筑木作营造技术》，赵广超的《不只中国木建筑》，井庆升先生所著的《清式大木作操作工艺》以及清工部《工程做法则例》的学习，了解了中国古建筑的榫卯结构的形式和多样化以及其功能。 硕士研究生学位论文第三章榫卯结构19榫卯结构的强大功能在于能使千百件独立、松散的构件紧密结合为一个符合设计要求和使用要求的，具有承受各种荷载能力的完整的结构体。早在春秋战国时期，木结构榫卯技术就开始应用并逐渐发展，到唐宋时期榫卯技术的应用已经达到炉火纯青的地步。到明、清时期古代的工匠们将其形式简化，但仍保留其固有的功能，充分体现了榫卯结构的可靠性。榫卯结构是中国古建筑的一个主要结构特点。木构件榫卯种类很多，形态各异，这些种类和形状的形成，不仅与榫卯的功能有直接关系，而且还与木构件所处的位置，构件之间的组合角度，结合方式以及木构件的安装顺序和安装方法等均有直接关系。根据榫卯的功能大致可分为六类：一是固定垂直构件的榫卯；二是水平构件与垂直构件的拉结相交使用的榫卯；三是水平构件互交部位的榫卯；四是水平或倾斜构件重叠稳固所用的榫卯；五是用于水平或倾斜构件叠交或半叠交的榫卯；六是用于板缝拼接的几种榫卯。斗拱这个词在谈论中国古建筑中不可不提，它是榫卯结合的一种标准构件，是我国建筑特有的一种结构。它起着承上启下，传递荷载的作用，可使屋檐较大程度外伸，将其重量或直接集中到柱上，或间接的先纳至额枋上再转到柱上，把屋檐重量均匀地托住，起到了平衡和稳定作用，形态优美。它是一种用在柱子之上屋檐之下由木块纵横交错穿插，层层叠叠组合成的构件。在立柱和横梁交接处，从柱顶上加的一层层探出成弓形的承重结构叫拱，拱与拱之间垫的方形木块叫斗，合称斗拱，也叫作科拱、科棋。这种结构和现代建筑的框架结构极为相似。构件之间的连接不是刚性连接，当遇有强烈地震时，采用榫卯结合的结构虽然会“有所松动”却不致于“整体散架”，能够缓冲地震传来的能量，使整个房屋的地震荷载大大降低，起到了抗震的作用。一般的，凡是非常重要的或带纪念性的建筑物，才设计斗拱。斗拱使人产生一种神秘莫测的感觉。无论从艺术还是技术的角度来看，斗拱都足以代表中国古代的建筑精神和气质瞳3。2引。榫卯技术在宋代达到巅峰，一整栋大型宫殿成千上万个构件，不靠一枚钉子就能紧紧的扣在一起，实在非常巧妙。每当榫卯构件受到越大的压力时，就会变得越牢固。古老的木构件建筑可以经历多次地震之后依然安然无恙，除了由于木材的较强的延展力之外，还有一个个的榫卯在挽手维系着心}2引。3．4本章小结本章以鲁班锁榫卯结构为契机，深入挖掘鲁班锁的文化脉络，并与中国传统文化中的木建筑与木家具进行联系与分析，并找到其中的联系——榫卯结构，将鲁班锁的文化脉络理清，得到了鲁班锁、木家具、木结构建筑其实是一脉相承的文化体系，同中有异，异中有同，以榫卯为核心，以体量、繁简为表现形式，在中国文化长河中共同演绎着不朽的篇毫。 20第三章榫卯结构硕士研究生学位论文 硕士研究生学位论文第四章鲁班锁的艺术价值21第四章鲁班锁的艺术价值我国民间玩具有着悠久的历史，鲁班锁作为一款益智玩具，具有独特的审美特征和文化内涵，加上其具有自然纯粹的娱乐性和经典缜密的逻辑数理性，是具有很高艺术价值的作品，是古代智慧的象征性符号，是最能代表中国古人智慧，也是培养儿童的想象力、观察力、创造力和动手能力的玩具。玩具不仅是儿童进行娱乐的工具，也是学习知识的启蒙教具，对于塑造儿童性格、开发智力、启迪思维的功能发挥着独特的作用。鲁班锁以其独特的艺术形式承载着中国传统的民俗底蕴和深厚的传统文化内涵。4．1鲁班锁的精神功能价值4．1．1教育价值鲁班锁的主要魅力在于其经典的数理性、自然的娱乐性、竞技性、深厚的人文性，让把玩者在玩的过程中不仅动脑、动手，还动情，锻炼把玩者的观察能力、分析能力、空问想象能力、手脑协调能力和记忆能力，在不知不觉中增长人的智慧。l、经典的数理性中国是一个伟大的文明古国，它为世界数学的发展做出过巨大的贡献。中国的益智玩具如鲁班锁、七巧板、九连环、华容道、四喜人等把数学和益智玩具结合起来，对于开发智力具有独特的功能。西方有时将它们统称为“中国的难题”(Chinesepuzzle)。这些难题涉及了数学中的几何学、运筹学、拓扑学、图论等多个学科。鲁班锁能够流传至今、让玩者百玩不厌的根本就是其具有经典而又缜密的数理性。鲁班锁实际是一种涉及立体几何知识的玩具。通过几何分割，可以组成多种锁定方式，经典鲁班锁的6根木条内部拼插形成的空间区域有32个小块组成，通过排列组合，排除重复的、镜像的和无效的组合，剩余的样式多达119963种，由此可见其数学底蕴深厚而精深。古典数学玩具展见证了中国古代的悠远文明，也为现代人传递了知识与乐趣。其实数学就在我们身边，数学就蕴藏在游戏之中。通过研究鲁班锁，能让我们领略到科学的奥秘与趣味，从组装和拆解鲁班锁中培养空间想象能力和拼装技术，同时也能够学到一些科学的知识与方法。2、自然的娱乐性、竞技性鲁班锁玩具寓教于乐，通过对鲁班锁的设计、制作、玩耍和游戏以及在拆装过程中的对鲁班锁科学原理的亲身体验，更有利于教育和娱乐的结合，是老少皆宜的娱乐方式。鲁班锁具有复杂的结构，易拆难装，需要很强的记忆力和空间想象能力，从游戏的角度来看，竞技性越强的游戏其娱乐性也就越强，所以鲁班锁玩具能够激发儿童的想象力、创造力，提高他们探索科学的兴趣，从娱乐中培养善于观察和分析，勇于挑战困难和坚持到底不怕失败的精神气质。娱乐功能、益智功能、竞技功能、教育和健体功能在鲁班锁游戏中得到了完美和巧妙地结合。这也是鲁班锁能够蓬勃发展、经久不衰的根本原因。 22第四章鲁班锁的艺术价值硕士研究生学位论文3、深厚的人文性人文就是人类文化中的先进部分和核心部分，即先进的价值观及其规范。其集中体现是，重视人，尊重人，关心人、爱护人。简而言之，人文，即重视人的文化。鲁班锁蕴藏了我国劳动人民的深厚情感，积淀了华夏五千多年的历史文化，是我国传统哲学、美学、民俗学等多方面的结晶，鲁班锁能传承至今，最根本的原因在于其灵魂——人文性。鲁班锁玩具设计理念来源于《易经》中的阴阳学说。《易经》观察世界的思想和方法深刻地影响了中国文化，奠定了中国文化的哲学基础，到今天我们的某些思维仍然受到阴阳学说的影响。道家充分吸收了《易经》顺应自然的原理，认为，世间万“象”都是自然，人应该尊重自然，道法自然，顺应自然。儒家将《易经》的阴阳学说为我所用，化为我有，形成了自己的一套思想体系。中国五千年的文化精神与文化精髓以一种“润物细无声”的方式浓缩于传统玩具鲁班锁之中心7|。古时儒家培育贤能，讲求“礼、乐、射、御、书、数”六艺，从修养到知识，从文采到武功，学科齐全，技能完备。中国人自古就看重人的全面发展，修身如此，游戏也如此。所以中国民间的传统玩具不仅为健身，也为健心，不仅装点民俗，更须启发民智。4．1．2审美价值所谓审美价值是指审美对象中能够满足人的审美需要，从而引起审美感受的价值属性。审美价值是建立在人和对象的实践关系上的，凭借美的规律，使人的本质力量得到对象化，即在对象中确证自己的存在和价值，由此获得自我享受心8I。审美价值包括审美客体和审美主体两个方面。审美客体即审美对象，和审美主体同处审美关系之中，是被审美主体欣赏的客观物质对象；审美主体是指能够在一定社会实践活动中创造美和欣赏美的人，与审美客体相对比引。鲁班锁的审美价值，主要体现在作为玩具把玩过程中寓教于乐的功能，以及鲁班锁自身的结构和造型所具有的超强的视觉冲击力，完全超越了其自身形态的审美与功能，使人的情感在玩耍鲁班锁时得以升华，从而达到审美主体与审美客体相融合的境界。1．简洁之美从心理学的角度来说，人们对简洁的对象更容易感知、认识和接受，也更加便于人们识别和记忆。图4．1是心理学家提出的视觉偏好曲线图。根据图中曲线的形状可以得出，产品造型太简单的容易使人感到单调、乏味，缺少内涵，而过于复杂的形态则会给人累赘、拖沓的感觉口训。因此，能够打动消费者、引起消费者购买欲望的产品，应该是既具有深层次的文化内涵，简洁的造型，同时又方便消费者理解与操作。鲁班锁通过木块构件凹凸配合，所产生的整体造型，典型的特征就是既简洁又富于变化。如图4．2中的设计案例，运用的就是镶嵌式契合的结构形态。单一构件是由弯曲的板材构成，形态简洁，功能性强，既可以作为座椅使用，又可以书架。 硕士研究生学位论文第四章鲁班锁的艺术价值23图4．1视觉偏好曲线Fi94．1Visualpreferencecurve蘸鲞晨图4．2简沽设计Fi94．2Concisedesign2．变化与统一之美变化与统一又称多样统一，是形式美的基本规律。任何物体形态总是有点、线、面、三维虚实空间、颜色和质感等元素有机的组合而成为一个整体。鲁班锁杆件之间的空隙所产生的空间虚实对比关系，重复基本形正、负交替排列。同一基本形在左、右和上、下的位置上，正、负形交替变换，增强对比并产生画面的变化，造成空间的节奏感和流动感，因此，给人以轻快、通透、紧张的感觉，鲁班锁在空间的运用中，一是利用正形或正形围合的负空间，不再添加或改动任何造型要素，以此构成负空间的“图形”，从而达到正形与负空间双重传达信息的效果；另一种是增强正形或正形围合的负空间的视觉冲击力，加大空间信息传达的视觉效果。“1。运用鲁班锁榫卯结构的契合理念设计的产品，能够将形态各异的构件统一于整体造型之中，达到整体与统一的美感，单体与整体形态都能引人注目。在欣赏整体形态美的同时，形态各异的构件也慢慢呈现，整体由构件组成，构件又依附于整体，并统一于整体中。没有变化，则单调乏味和缺少生命力；没有统一，则会显得杂乱无章、缺乏和谐与秩序。而契合设计产品的特性之一就是通过互补关系来体现的，构件之间通过“共面共形”的特点紧密的配合在一起，形成了视觉上的整体美感。契合设计从形式上体现了变化与统一的美学特征，同时也带给人们视觉上整体统一的美感。娃j，如图4．3所示的太极阴阳紫砂壶。3．结构之美一图4．3太极阴⋯紫砂壶Fi94．3TaichiYinandYangdark-redenameledpottery 24第四章鲁班锁的艺术价值硕十研究生学位论文产品的结构与其功能是紧密相关的，产品功能的实现要借助于某种结构形式，而结构同样是构成产品形态的一个重要部分，结构的变化，同样影响产品的形态。形态给予人们感性的美，而结构带给人们的则是理性的美。鲁班锁的造型并不复杂，却带有极强的识别性，特定比例的木方，中规中矩的开槽，给人以有序、严谨的视觉感官。木方之间有一定的相似性，又有明显的独特性。粗看每根都是差不多的方条，斑斑驳驳的丌槽错落有致，细看每一根的开槽却有自己的变化。而在拼装时，木方每每相扣紧的同时，又为后面的构件插入留有空问，直至最后一块“锁眼”的安放，整个鲁班锁就结实的抱在一起，互相制约，互相扶持。鲁班锁的结构有十字交叉、十字网格交叉、多轴网格交叉等类型，前两种木条与木条之间只有平行、垂直两种空间关系，后者由于榫卯结构复杂多样，所以造型也比较灵活。4．对称均衡之美鲁班锁多以对称的形式构成，各构件在三维空间中通过重复、并列、叠加、相交、切割、贯穿等方法，相互交织在一起，表现出榫卯结构的美感。在中国传统建筑中，对称的造型非常多，如北京的四合院、故宫等建筑都是沿一条中轴线对称展开的。对称的形态在心理上有自然、安定、庄重、典雅的朴素美感，符合人们的视觉习惯。其形式在自然界中也是很常见的，如鸟类的羽翼、人体的对称、花木的叶片等。在工业产品造型设计中，如机床、汽车、飞机、电脑等产品的造型都存在对称的形式，使具有动态功能的产品给人以静态美感，同时可使人增加心理上的安全感。对称的造型给人以和谐、庄重、大气的美感，而均衡则是给人视觉上的平衡、安全、稳定的感觉，通过形态布局的变化，带给人既沉稳又不失灵活的感受。在实际的产品设计中，往往要同时考虑这两个方面。比如有的产品总体布局可用对称的形式，局部则采用均衡法则；有的在总体柿局上采用均衡法则，局部则采用对称形式等。。“。契合设计中共面共形的分割线，使形体之问产生了对应互补的关系，使产晶形态具有了对称与均衡的美感，带给人们视觉上的平衡感。契合设计中，不仅有左右对称、上下对称的形式，同时也有逆反对称的形式，如图4．4所示的太极沙发。图4．4太极沙发Fi94．4Taichisoth4．2鲁班锁榫卯结构的物质功能价值 硕十研究生学位论文第四章鲁班锁的艺术价值254．2．1实用功能所谓实用功能指的是产品的操作方式、产品所占空问以及储运等方面的功能。契合设计强调的是形态之间的兼容性、匹配性和互补性，而基于契合设计的独特形态特点和造型方式，使产品具有方便使用与节约空间、方便储存运输等功能价值。圳。如图4．5中的“椅子设计”和图4．6中的“置物架家具”的设计。每一个单体可以单独使用，在使用的的时候可以把其他的单体拿出来，不使用的时候叠放在一起，通过结构设计使制品间发生叠合关系，从而实现在储运过程中减少占用空间的目的，同时也符合现代社会的生活方式及审美观。图4．5椅j’菠洲Fi94．5Chairdesign图4．6直物聚豕典Fi94．6Shelffurniture榫卯结构可分可合的设计特点增强了使用的方便性，在使用过程中能够根据不同的使用要求对产品进行合理的调整与安排，进而最大限度的发挥产品的实用价值。图4．7来自汉诺威的din93000设计工作室带来的这套餐具起名为“交融”，勺子、叉子和刀具之间能通过中间的卡位连接在一起形成一个稳固的三角形的支架，设计的十分巧妙而且既美观又实用。图4．7／j义组合改讨+Fi94．7Aknifeandforkcombinationdesign4．2．2环境功能在鲁班锁的设计中，通过“共用”的设计特点，以形态和结构的特殊设计扩大7J／立V¨IH的功能价值，并最大限度的节省了材料和空间，与现在的绿色设计和“低碳环保，，相吻合， 26第四章鲁班锁的艺术价值硕十研究生!学位论文I司时也体现了简约设计的思想。整体契合的设计通过对材料按照功能区的不同合理、巧妙地分割，几乎百分之百的利用了原材料。图4．8是胶合板创意折叠椅的设计。设计采用了从整体到部分的设计思路，由一整块木板开始，根据功能区域的不同进行划分相应的模块，通过折叠的方式实现造型，并发挥其功能。当不使用的时候，还可以将其还原成一整板木板，便于存储。图4．8折叠椅设计Fi94．8Foldingchair4．3本章小结本章从鲁班锁的精神价值和物理价值两个方面对鲁班锁的艺术价值进行了论述，在精神价值方面，从教育价值方面剖析了鲁班锁所具有的数理性、娱乐性和人文性，使用者在玩耍时，既欣赏了民间艺术，又增强了对传统文化的深层理解，同时学会从玩乐中激发探索的兴趣。从美学角度分析了鲁班锁所具有的对称与均衡、变化与统一等审美价值。在物质功能价值方面，从实用功能角度和环境功能两个角度对鲁班锁的设计内涵进行了剖析，既能够节约原材料，又能够节省空间、方便储存和运输，本文力图以鲁班锁为桥梁，激发大众对民间文化遗产的认识以及传承、保护的意识，民族民间优秀的文化遗产是历史文化的瑰宝，也为当今青少年的智力开发、审美教育和健康发展做出积极而有益的探索。 硕士研究生学位论文第五章鲁班锁外延设计研究27第五章鲁班锁外延设计研究鲁班锁是根据‘‘榫”、“卯”相互契合的原理，一榫一卯，一凹一凸，六根木头吻合而成的。今天，鲁班锁有了更加复杂的内部结构，从外形到材料都在不断改变着，甚至以它特殊的造型方式在艺术领域崭露头角。鲁班锁以其古朴的外表，对称的形状，神奇的内部结构，散发出独特的吸引人的魅力。5．1鲁班锁的契合理念在产品设计中的应用“契合”有“符合”、“匹配”的意思，来源于平面图形中的“共线共形”手法，中国传统图案中的“太极图”就运用了这种手法。以图5．1经典六柱B型鲁班锁为例，六根木块分别冠以六艺，中间有缺，以缺相合，作十字双交形。衍3，通过其凹凸咬合，还可以实现相互锁定，通过旋转其中一根实现自由拆卸与组装。鲁班锁从结构上很好的体现了契合的形式。产品契合设计就是根据产品的具体功能要求，分析出产品构件之间的相互对应关系，使设计出来的构件能够相互匹配、互为补充，使各自独立的构件通过“契合”形成新的统一体，从而达到扩大功能价值，如节约原材料、节省空间、方便储存和运输的目的。图5．1鲁切：锁Fi95．1Rubanlock5．1．1契合形态设计的分类契合形态设计是根据形态的具体功能要求，由两个或者两个以上的构件相互“契合”而组成的整体，相邻的构件相互之问往往存在着“凹”与“凸”或者“阴”与“阳”的相互对应关系，使创造出来的形态相互配合、互为补充，类似于中国传统文化——《易经》中提出的阴阳关系、虚实关系，《易经》认为，阴阳是太极生发出来的，而且是阴中有阳，阳中有阴，阴极成阳、阳极成阴，彼此之间是互动合一、密不可分的，叫做一阴一阳之谓道¨。j。他们构成了既对立又统一的矛盾统一体，产生了“阴阳互补，虚实相生”的哲理意蕴，这便是契合形态的本质。在实际产品设计中，结合契合理念进行设计，既是一种创意表达方法，同时可以分解功能和形态表达的需要。需要将平面图形契合思路上升到产品立体化设计思路。主要表现在以下两个方面：产品的形态契合设计和结构契合设计。 28第五章鲁班锁外延设计研究硕十研究生学位论文1．形态之间的契合形态之问的契合设计往往是根据产品的功能需求进行的，目的性和针对性很强，形态之问的契合主要有两种构成方式，一是构件与构件之间的接触契合方式。二是契合创新设计方法，第一种构件与构件之间的接触契合即两个构件通过一定的匹配和对应关系组合成一个新的形态。这两种形态，既可以是同一种类的形体，也可以是不同种类的形体。如图5．2所示是同类形体之间的契合，图5．3所示为不同类形体之间的契合。图5．2同类形体之间的契合Fi95．2Thefitbetweenthesameform第二种构成方式是契合创新设计方法。第二类是整体的契合。羹图5．3不同类形体之间的契合Fi95．3Thefitbetweenthedifferentform主要分为两类，第一类是部分与部分的契合，部分与部分的契合是指在进行产品设计时，采用从整体到部分自上而下的设计思路，将统一的整体根据功能的需要分割为多个不同的独立部分，部分相互之f’白』通过契合的形式又能组成一个统一完整的整体。如图5．4所示的中国传统玩具——七巧板，通过对不同的部分进行相互组合，能够拼出千姿百态的奇妙造型。还有一款台灯的设计(见图5．5)，整体造型优美流畅，极富生命力。灯管部分和灯壁部分共用一个曲面，轻轻触动丌关灯管会自动打开到90度的位置，光线也不会直接照到使用者的眼睛。当使用结束时，灯管和灯壁可以完美的契合在一起，形成雕塑般的整体形态，具有很强的美感和使用功能，同时减少了储存空间，方便存储、包装和运输。图5．4七巧板幽Fi95．4Tangram图5．5GEON台灯Fi95．5GEONdesklamp糍卧黪k0篱i-1妻_溅獯婚 硕+研究生学位论文第五章鲁班锁外延设计研究29第二类整体契合是根据不同功能和结构需求进行划分，对整体的材料进行区域设计，然后通过弯曲、折叠的方式实现整体的契合形态以及相应的功能和造型。此类契合形态设计并没有将整体分割为若干独立的部分，而是划分为逻辑分区，各个分区之问是互相匹配、互为补充的关系。如图5．6所示的折叠地毯的设计。在地垫上通过预切割手段分割出多个不同的区域，每个区域都摊平了就是一张普通的地垫，但是将它们收缩翻折的话，由于每个弯折处角度和厚度的作用，它们将形成不同的立体功能块，比如说一张桌子、一个茶几、一张靠背椅等。图5．6折叠地毯设计Fi95．6Foldingcarpetdesign2．结构契合设计结构契合设计就是构件之间要通过一定的结构关系进行契合，形成新的契合形态，进而满足使用功能或审美功能的需求。契合形态本身实际上与产品的结构就紧密相关，因为“契合”本身就是形态之间或者物体之间凹凸配合的结构形式。通过契合实现功能是重要的结果，而新形态的形成则是一个次要结果。结构契合设计主要有两种类型：镶嵌式契合设计和联接式契合设计。镶嵌式契合设计是指通过一定的凹凸关系将一个形体的一部分嵌入另⋯个形体之中，并且镶嵌的构件可分可合。这种形式的特点是契合程度较大，构件之问往往只能按照特定的方向进行拆分。比如运用于传统家具和古代木构建筑中的榫卯结构(见图5．7)。构件之问通过构件间的阴阳咬合来巧妙的连接，从而满足连接上和受力上的功能需求。每浏暮§／／?《掣电瑶鞍迦彩r确图5．7榫卯结构Fi95．7Mortiseandtenonjointstructure联接式契合设计包括两种形式，一种是通过一定的联接活动来完成构件之间的相互契 30第五章鲁班锁外延没计研究硕士研究生学位论文合，另外一种是契合的过程本身是通过～种机构形式实现的。这种契合最大的特点就是两个形体不能完全独立分开。比如日常生活中经常用到的拉链(见图5．8)，通过拉头的运动，促使两侧的链牙相互契合，形成一个契合结构，进而实现连接功能。还有图5．9所示的链传动机构，在进行传动工作时，链轮与链条节相啮合，将主转动轮的转动和扭矩传递给从动轮。可以看出，机构在发挥功能的同时就是契合不断发生的过程。图5．8拉链Fi95．8Zipper图5．9链传动机构Fi95．9Chaintransmissionmechanism5．1．2契合设计的方法与规律根据契合设计的定义以及所形成的形态特征，对契合设计的设计方法总结如下：1)分割与重构在TRIZ理论中的四十条发明原理中，第一条就是分割原理，它体现在三个方面：一是将物体分割为独立的部分；二是使物体成为可组合的(易于拆卸和组装)；三是增加物体被分割的程度。分割与重构同样是契合设计的一个重要方法，两者是一种互逆的关系。将一个完整的基本体进行分割就会得到若干富有变化的形体，相互之间也就产生了匹配、互补的关系，也就是说形体之问是相互契合的。因此可以说，分割是契合设计的根本法则，通过分割能够保证契合形态的完整性、互补性以及巧妙性。列。经典的鲁班锁是由6个木块组装起来的，这里把这些木条定义为“块”，一个块的三维尺寸一般为2"2"n，n即为块长，n可以为6、8、10、12或更长，当然也可以是7、9甚至不规则长度，但至少为6。其实块长对经典鲁班锁的装配和拆解结果无实质影响。在图5．10中，以块长为6为例，一个块可看作宽高长为2*2*6的方形木棒，并可按此尺寸把整个块划分成24个小立方块，但只有图中有编号的12个小立方区域可以被加工成形，剩下的12个未编号的区域将成为组装好的鲁班锁的外部可见区域。这编号的12个区域被定义为“小块”，小块的边长设为1个单位。下层为4个，上层为8个。这些“小立方”区域的木块可以保留，也可以被加工去除，通过不同的组合，块的形状可以千变万化：{71 硕士研究生学位论文第五章鲁班锁外延设计研究31曼曼曼曼曼曼曼曼皇I曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼鼍曼鼍舅舅曼量曼鲁菖量曼葛鲁皇罾量量皇量曼曼曼曼曼曼皇曼皇曼曼曼曼曼兰曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼!曼／^V^V／’／■V—■／／—气iJ，■iJ，■／■iJ，■i／陲l—2；i3；雄Ii；+专：；；I。／3盖⋯：．-：⋯tit：··⋯j弘：--一b》‘。·‘：．j‘：豫j越蕞醢：：矿。．／图5．10几何分割图Fi95．10Geometricsegmentationimage“分割”与“重构”可以遵循以下的设计步骤：第一步，根据设计需要，选择一个基本形体，第二步，根据产品形态和功能的需求，在基本形体上绘制分割线的位置和形态，把整体形态分割为具有互补和匹配关系的单体，最后对单体进行重构完成整个的产品设计。2、立体化设计立体化设计是一个非常有效的产品创意设计思维方法，即从二维空间的表现形式上进行突破，将平面立体化，由传统的二维平面图形表现向三维空间立体形态发展，构建出更具表现力的新视觉语言，增强视觉冲击力，吸引消费者的眼球，从而促进消费。立体化设计可以遵循以下的设计步骤：第一步，根据设计需求构思平面图形，根据功能和结构的要求，绘制分割线，规划立体形态的整体布局和细节，第二步，根据功能要求对风格后的单体图形沿着一定的方向进行拉伸，产生高度，形成立体形态。3、展开与折叠设计折叠设计是指根据功能和结构要求对平面材料进行整体造型构思，确定各个单元的形态，绘制分割线，然后根据结构要求进行相应的裁切，裁切完成后进行折叠，使各部分能够折叠成面并形成一定的角度，从而形成一个事先设计好立体形态。折叠设计的方法主要适用于整体契合形态的设计，折叠后的单体之间必然有“共线共形”的部分，而若将此过程逆向操作，则可以完整地还原原始的平面材料。一正一反的过程，很好的验证了契合设计的对应性与整体性啪1。如图5．“所示。折叠设计可以遵循以下的设计步骤：第一步，根据功能和结构要求对平面材料进行整体造型构思，设计各个构件的基本形态，并绘制出分割线；第二步，根据设计好的分割线进行切割，在切割时要注意切割的程度，也就是要明确哪条是需要折叠的边线，哪条切割线是需要完全切开的，绘制时要用不同的线型表达；最后，根据切割线进行弯曲、折叠和切割，并固定，完成整个的产品设计。 32第五章鲁班锁外延设计研究硕十研究生学位论文图5．11折替榆亍不葸幽Fig5．11Foldingchairschematicdiagram现代产品设计过程中使用“先分割后重构”的方法，基于“自上而下”的思路，首先设计出整体形态，然后根据不同的功能需要对整体进行分割，由此产生“共线共形”或“共面共性”的单体契合形态。同时，在产品与环境之间，基于合理利用材料、节约空间和方便储存运输的原则进行设计。瑚1。契合形态是产品人性化设计的产物，它摒弃了工业化时代单纯的几何造型的堆叠，具有灵活而富于变化的形态特征，为产品写上了表情。同时，契合形态充分考虑了材料、空间、资源的合理利用，融合了人与环境和谐相处的“绿色设计”思想。作为设计师，需从系统化的角度去对待契合形态的每一个设计要素，才能产生符合产品功能、满足使用者需求的“好设计”，从而对人们的生活产生积极的影响H01。5．1．3契合设计实例1、设计的提出桌椅是人们同常生活中必不可少的产品，桌子提供了摆放物品的功能，可以为读书、写字、饮食等FI常行为提供所需空间；椅子提供给使用者坐的功能。桌子可分为方桌、圆桌、饭桌、会议桌等；椅子可分为坐椅、躺椅、靠椅等。中国的桌椅历史延续了几个世纪，其中最引入瞩目的要数明清时期。这些桌椅不仅有良好的功能，而且具有造型简练、结构严谨、用料讲究、做工精细、装饰适度等特点。所以纵观历史桌椅设计一直是产品设计罩的重要门类，它不仅与人们的生活息息相关，而且优秀的桌椅设计能大幅度提高人们的生活质量。在下文中将会结合前面对鲁班锁的外延设计——契合设计的研究进行设计，将契合设计的理论知识融入到桌椅设计中去。2、设计分析与定位1)设计分析设计旨在改善人们的生活环境，提高人们的生活质量。在现代设计中，人性化的设计越来越重要，因为消费者现在不单单看重产品的功能带来的实用需求，同时也需要产品对人的关怀，即生理和心理需求。这样一来产品不但提供好的实用功能，同时又注重使用者生理和心理的研究，可以大大促进人们的购买欲望。同样这样的产品也会使人、产品和环境和谐的统⋯1在一起，既不会让产品毫无用处，又不会使人感到冷漠。 硕士研究生学位论文第五章鲁班锁外延设计研究33所以当代设计尤为突出设计的人性化原则，这就包括了实用性、易用性、审美性、经济性、认知性等等。也就是说产品不但要具备良好的功能，还要充分考虑到人在使用产品时的心理感受；同时也要考虑到产品从设计生产到淘汰回收过程中是否达到最大经济性，这不仅包括利润的多少，而且要考虑生产、设计、运输、使用、回收过程中尽可能地减少材料和能源的使用。所以桌椅设计也不例外。2)设计定位a、形态定位在本次设计中，基于桌椅的使用功能，结合契合设计理论的应用，产品形态可一分为二，又可结合为一体，独立的一个单体可用来当桌子，另一个当椅子。而总体造型采用人拥抱时的形态，这会使消费者感到来自产品的温暖。b、功能定位当下桌椅设计在保证其基本功能的舒适度的前提下，尽可能的减少占地空间是目前桌椅设计的大趋势。因为随着居民家庭环境的空间大小，节约更多的占地面积会给人们的居住带来更大便利，有利于收藏和移动。在产品不使用时，将两个单体结合后成为一桌，也可以用来摆放物品。C、色彩定位色彩元素在设计中占有一定的比重，好的配色方案能使人眼前一亮，也能刺激消费。在桌椅设计的色彩方案的选择时必须要考虑使用的颜色是否与使用空间环境相一致，搭配得好会使整体看起来舒服，搭配不好会显得产品十分突兀。本次设计的桌椅，因结合形态的整体寓意，使人体会到温暖之感，所以采用红色与米黄色的搭配作为产品的主色，两种颜色均属于暖色系，自然地会让人有温暖安逸的感觉。d、风格定位简约风格在当下设计产业中已经占到主流位置，这种风格采用简单精练的理念使产品表达更加清晰、清新，抛开一切繁重的装饰被人们广泛接受。所以本产品也将采用简约风格的设计手法，造型上以简单线条为主，利用拟人化的表现形式来突出细节部位和整体寓意。3、方案设计案例一：本方案设计的一款桌椅，采用分割设计方法，结合契合设计原理来决定设计思路，从整体中分割出个体，使个体拥有相应功能。做到整体与个体相互支撑，相互协调的设计目的。本案作为一套以感情化设计为主题的桌椅产品，模拟两个伸出双手渴望拥抱的人，来突出人性化的考虑，以制造温暖的感情基调；在造型上采用了契合设计的手法，椅子扶手的位置与桌面的高度基本一致，椅子基座的形态跟桌子的基座正好镶嵌在一起，如图5．14，使产品更具实用性，既方便于移动，又便于收藏，节省占用的空间；同时整体的形态把握简单中具有趣味性，提升了产品的审美价值。 34第五章鲁班锁外延没计研究硕十研究生学位论文材料使用方面：坐垫和扶手内侧采用高回弹泡沫体，弹性好、密度高，让座椅更加舒适。使用时通过心形把手向上提拉后向一侧拖移即可分离，可作茶几、边桌或者小型电脑桌使用；不用时同理将桌子提起，使其与椅子合二为一，节省空问。4、最终效果图5．12抱抱桌子Fi95．12Baobaodesk爹图5．13抱抱椅子Fi95．13Baobaochair图5．14抱抱桌椅分利和组合效果Fi95．14Divisionandcombinationeffect案例二：1、设计的提出设计产品最终目的是服务于使用者，不同的人群应选择不同的产品以适用于人们是使用习惯，比如成人与儿童所使用的产品必有不同，儿章所用产品须着重注意产品功能、造型、材料的安全性，同时颜色的选用也应符合儿章所喜爱。所以在设计产品时必须考虑到不同受众人群的生活习惯，有的放矢刊’能将产品真正应用于日常生活中。2、设计分析1)适用人群分析此案的桌椅设计主要为儿童设计，为儿章提供安全舒适的生活产品，让他们快乐健康的成长。2)形态分析本次设计的桌椅应用模块化设计理论，将产品分割为简单个体，形体类似于积木玩具的简单几何体造型。在产品的转角处采用大量圆角设计，着重强调产品的安全性。一燃皤 硕+研究生学位论文第五章鲁班锁外延设计研究353)功能分析此款桌椅采用契合设计和组合设计手法为儿童提供坐和放的使用功能，儿童可根据自己喜欢的使用方式独自对产品进行排列组合；如图5．15，不同的排列组合，不同的使用方式，通过摆放每个单体来确定造型，不仅使儿童生活充满乐趣，而且在一定程度上发掘了孩子们的观察力、想象力和创造力；同时在玩的过程中培养儿童良好的生活习惯，让他们在玩完的时候组合好产品，达到如图5．16的效果，组合设计的理念使产品使用起来更加的便利。4)色彩分析在设计儿童产品时，选用正确的颜色更能让孩子喜欢该产品。儿童喜爱色相为红、黄、橙，明度明亮，纯度鲜艳的颜色。所以要充分考虑儿章对色彩的需求，采用适合孩子的颜色。3、方案设计本次的桌椅设计专为儿童所作，采用契合设计的分割和重构设计原理和手法，将整体划分为多个单体，形式类似于积木玩具。产品的每一块根据需要有不同的功能，通过每个单体的罗列堆放，让其拥有产生多种组合的可能，发掘儿童的观察力、创造力和想象力。产品不仅提供了坐、放的需要，而且让孩子们在使用中玩耍，使生活充满乐趣，提高其精神价值，同时使产品和使用者具有了更多的互动。4、最终效果图5．15设计效果图Fi95．15Renderimage图5．16整体与分割效果Fi95．16Divisionandcombinationeffect 36第五章鲁班锁外延设计研究硕士研究生学位论文5．2模块化设计在产品设计中的应用5．2．1模块化设计(Block—baseddesign)模块化设计在将产品在一定范围内进行功能、性能、规格的层面上进行分析统计，划分出系统的功能模块，使产品可以根据不同用户的需求进行灵活的组合而使顾客得到自主意志的定制商品，以满足市场的不同需求H¨。进一步讲，模块化设计就是分析产品的要素，并将其打散并有目的的重组，构成具有特定功能的子系统，这样以类似子系统构成的产品模块可以根据需要进行组合，在主体功能不变的情况下，衍生出相似功能的新的产品，这些产品将会产生多种衍生产品，大大简化了产品创新设计和改良设计的工作量。因此模块化设计是绿色设计方法之一。这样的设计方法在满足产品市场需求的同时，大大缩短了产品研发的周期，并且丰富了产品系列，使企业可以快速应对市场的变化。在零部件的回收利用上，模块化设计也具有优势，方便产品重新利用、升级和维护H2州3。产品的模块应具有以下特征，首先是应具有相对的独立性，可以对某一模块进行单独的设计、改良；其次，产品模块应具有互换特点，其模块问的组合连接应具有标准化的结构参数，从而利于模块间的互相转换；第三是使产品模块具有通用性，这样可以使产品实行纵向和横向系列的通用，实现更大范围的产品模块设计。产品的模块化设计的根本目的就是利用有限的资源来产生最大的效益，用尽量少的投入，生产出更多种类的产品。这种模块化产品解决了批量化生产带来的缺乏个性的问题，使定制化、个性化与批量化之间的矛盾得到了完美的解决。模块化设计是时代的需要，模块化的最终目的是为了满足人们对个性化、多样化的需求，适应激烈的市场竞争，在多品种、小批量的生产方式下，实现最佳的效益和质量。模块化的主要方法是系统的分解和组合，模块化的产品或系统是由标准的模块组成的。模块如何产生，能否有效地组合成产品或系统，产品或系统的分解和组合的技巧和运用水平，是模块化的核心问题。模块化的目标有两个，即形成模块系统和模块化的产品系统。建立模块系统是实施模块化设计的前提，形成模块化产品或系统则是模块化的最终归宿n钠引。模块化设计是基于对产品进行功能分析后，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同产品来满足市场的不同客户的需求。从这个角度来说，与鲁班锁榫卵结构的理念不尽相同，产品各个不同的零部件由榫卵结构连接成为一个整体。模块化设计重在依据功能划分模块，而鲁班锁榫卯结构则依据产品结构将榫卵构件制作出来。鲁班锁榫卯结构在设计方面可以使产品的拆卸、维修很具优势，而模块化的设计不仅便于拆卸、维修，而且对于产品的升级、以及废弃后的回收与处理也能起到积极的作用。这样看来榫卯结构在产品的升级换代方面不及模块化设计那么优质，产品的维护和更新，都需要拆卸构件，甚至有些时候需要为了调整而制作新的榫卯构件。鲁班锁榫卯结构的产品虽然同样在现代具有很强的竞争力H9‘加1，但与模块化设计的产品竞争力的作用点不同，前者在文化魅力上的独特性表现出更优良的效果，柔性但坚固的 硕士研究生学位论文第五章鲁班锁外延设计研究37连接功能，是其最具特色的素质。通过与模块化设计的相互比较研究，可以让鲁班锁榫卯结构在产品设计更好发挥其应有的作用，使得鲁班锁榫卯结构的设计理念能够更好的发展。5．2．2模块化设计实例设计实例一：l、设计的提出插排是人们在日常生活中所不可缺少的产品，他可以直接用于电器的电源或者转换，电源插座的设计一个看似简单的问题，在现有的设计中却存在着很多不尽如人意的地方，或者说现在的设计还远远不能满足人们生活中使用方便的需求。因此，本次插排设计就是以插排的使用者为中心进行设计。主要针对人们的使用习惯和审美需求进行设计。在插排的外观和使用方式上进行了创新，使之能满足现在人们的审美需求和功能需求，并且拼接的结构，满足不同的方式。2、设计分析1)适用人群分析本次设计主要是针对年轻人进行设计的插排，设计的理念是造型美观，可以拼接使用。2)形态分析在外形上采用标准的几何形态，规则性的设计，如图5．19六边形立体形态，并且边缘是有回形的弯曲，连个插排之间，通过回形的弯嘘位置，进行拼接，可以使两个插排很好的拼接在一起，就变为了两头的插排。这样保证了每个单独的形态之间可以相互拼插，自由的组合出自己想要的插排的个数和造型，体现新意和创新。同时考虑了每个这样的产品都需要有一个这样拼接的方式，非常的牢固，同时也十分安全方便。3)功能分析此款插排采用模块化设计手法，使用者可根据自己喜欢的使用方式和使用坏境、所需数量独自对产品进行排列组合；如图5．22和图5．23，同时考虑如何收纳，可以不占空间，同时方便使用。模块化的理念使产品使用起来更加的便利，同时便于生产、运输、仓储和更新。4)色彩分析本次插排设计在色彩上采用了黄色和白色为主题的颜色，黄白搭配的色调，给人清新，醒目的感觉，同时，色彩也有利于人们寻找插排，如果有需要，可以设计出多种颜色混合的拼接插排，依据自己的喜好，进行颜色的搭配，如图5．24。3、方案设计 38第五章鲁班锁外延设计研究硕十研究生学位论文图5．17单体形态Fi95．17Singleform4、最终组合效果图5．18爆：炸幽Fi95．18TheexplosionFigure图5．20八边形拼接效果Fi95．20Hexagonassemblingeffect图5．19插头线连接部件Fi95．19Connectedcomponents图5．21“S”形拼接效果Fi95．21“S”assemblingeffect图5．22多颜色拼接效果Fi95．20Fi95．22Severalcolorassemblingeffect设计实例二：：1、设计的提出积木是儿章最常玩而且最喜欢的玩具之一，它的种类很多，玩法更是多种多样，一款好的积木可以让儿f嚣的益智潜能得到充分的发挥。积木玩具对于孩子的智力开发有着很大的作用，也是提高孩f手日艮协调能力的一个方法，积木玩具的玩法很多，可以采用排列，接合，环形，对称等多种方式组合，所以设计一一款儿章喜欢，有助于儿奄的智力发展的玩一㈡，一 顶+研究生学位论文第五章鲁班锁外延设计研究39具，对于现在的家庭来说是非常重要的。2、设计分析1)适用人群分析本次设计主要是针对儿童进行设计的益智玩具，设计的理念是造型新颖，可以拼接、组合。2)形态分析在外形上采用标准的几何形态，规则性的设计，本次设计有七个基本体，每个基本体的中心上面有正方体凸起，下边有对应的凹陷，凸起和凹陷的大小是契合的，便于两个构件进行拼接和固定。如图5．23，这样保证了每个单独的形态之间可以拼插，自由的组合出自己想要的造型，如图5．24—5．28，有助于锻炼儿童的几何造型能力和空问想象能力。3)功能分析此款玩具采用模块化设计手法，使用者可根据自己喜欢的使用方式和想象力独自对产品进行排列组合，可以锻炼儿童的动手能力，眼手协调能力，空间想象能力等；同时注重了产品的娱乐性和精神价值，让使用者享受使用产品的乐趣，在产品收纳存储方面，模块化可以不占空间，同时方便使用。模块化的理念使产品使用起来更加的便利，同时便于生产、运输、仓储和更新。3、方案设计蚤：孽警、鹳劳巷囊图5．23单体形态Fi95．23Singleform图5．26椅子组合Fi95．26Chaircombination鍪纂鹜铺蛹麟篱蔫黼篱女麟弼舅囊鼍—蔫■攀蔫■尊謦髫黛越霍图5．24数字组合图5．25心形组合Fi95．24FigurecombinationFi95．25Heart—shapedcombination．◇暴《．◆羹’●●鬃囊◇繇◆纛◇图5．27钟表组合Fi95．27Watchcombination图5．28立方体组合Fi95．28Cubecombination 40第五章鲁班锁外延设计研究硕士研究生学位论文5．3本章小结本章在前面几章的基础上，总结了契合设计和模块化设计在产品设计中的应用，并根据理论的研究分别设计出了两个产品案例，这种将科学智慧和传统文化恰当地融合到一起的设计．对我们现代的产品设计如何继承传统、不断创新有一定的启示作用。我国的产品设计想要走出一条具有中国特色的道路，必然要建立在对中国传统文化继承的基础之上，将传统元素融入到产品的设计与制作中进行不断创新与设计，同时还要体现中国民族文化传统与特点，使中国几千年来积淀的丰富经验、丰富的内容和形式、精湛的技艺得以保留，并用传统文化的人情味和人文气息来弥补现代产品的去自然化和缺少人性化的缺点，使用户在使用产品时如同把玩中国传统益智玩具，既能收获功能的满足感，也能感到内心的温暖和人文关怀。 硕士研究生学位论文第六章结论41第六章结论6．1结论鲁班锁千百年来能够经久不衰，其玩法、结构和造型都具有很高的艺术价值，对鲁班锁进行研究能够为设计师开拓新的产品设计思路与方法，这是对已有设计方法的补充与完善。因此，对鲁班锁进行研究具有重要的理论意义和应用价值。本文对鲁班锁进行了比较系统的研究，结合中国传统文化思想，探析出中国榫卯结构的理论渊源是《易经》中“阴阳”学说的理论。主要研究结论如下：1．通过对鲁班锁的种类、结构、组装和拆解方法进行研究和观察，得出鲁班锁构件之间的凹凸配合实际上就是构件形态和结构相互契合的设计，六块木块组装后在中心形成一个实心的立方体，他们的安装和拆解是需要按照一定的次序进行的。2．通过对鲁班锁这一益智玩具的特点及其艺术价值的研究，结合阴阳学说的内涵，得出现代产品设计不但要满足人的物理功能需求，更要满足人的精神需求。3．通过对鲁班锁的美学特征进行分析，鲁班锁的整体造型具有很强的视觉冲击力，得出了鲁班锁的形态和结构可以灵活应用于其外延设计如公共设施的雕塑设计、建筑设计和家具设计中。4．通过对鲁班锁的外延设计契合设计和模块化设计进行了分析和研究，得出了契合设计和模块化设计代表着产品设计的未来发展趋势。从造型设计上来讲，契合设计能够设计出更加丰富的造型，满足消费者的个性化需求，并且能够做到合理利用材料、节约空间、方便储运等功能；从产品功能方面看，契合设计和模块化设计能够最大发挥产品功能，并给人机智巧妙的趣味性感受。通过对理论的研究以及设计案例的分析，得出了鲁班锁外延设计的思路与方法，目的在于用以指导设计活动，探索产品设计发展趋势和中国特色的工业设计发展之路，在世界工业设计领域打下中国创造的烙印。6．2展望在本文的研究中尚存在着不足和需要完善的地方，需要继续进行深入研究，具体展望如下：1、应用现代化的科技手段进行计算机数据分析方面，还没有开发出一套完善的软件系统，对鲁班锁的构件形态、构件之间组装和拆解方式，排列组合方式的数量多少等方面进行系统化研究，结合现代化信息工具对传统鲁班锁进行研究，未来一定会实现；2、在鲁班锁设计理念的探析部分，没有对中国传统文化的精华进行全面细致的分析，只是涉及到了传统益智玩具的民族文化方面；3、在鲁班锁的艺术价值的分析上面，在人文性和数理性的探讨部分不够深入，只是注重了产品的娱乐性和精神价值的探讨； 42第六章结论硕士研究生学位论文4、在鲁班锁的复杂的榫卯结构的研究上，还是不够深入，尤其是多个构件相互契合后实现自锁和互锁的结构上，所做的研究与分析也还不够；5、还有如何让传统文化的精髓与现代产品设计实现很好的结合，没有完善的系统的总结出一种具有中国特色的产品设计之路的方法，另一方面，对于产品与人、环境、材料和色彩的契合上尚未做研究。不足之处，希望能够在以后作进一步深入的研究。 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硕十研究生学位论文作者简介45作者简介李志港，男，1978年9月生，山东诸城人，中共党员。2001年毕业于沈阳理工大学工业设计专业，获工学学士学位。2011年9月就读于沈阳建筑大学设计艺术学院设计艺术学专业，专业方向为产品设计及其理论研究。作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文(1)李志港，穆存远，《浅谈鲁班锁的结构及其功能价值》，发表在《设计》2013年2月 46作者简介硕士研究生学位论文 硕士研究生学位论文致谢47致谢在论文完成之际，要衷心的感谢我的导师穆存远老师。穆老师是一位认真负责的老师，他治学严谨，生活中和蔼可亲，平易近人，高尚的情操、勤恳的工作作风让我深受影响，并将受益终身。在论文的写作过程中，穆老师给予了无私的帮助。从论文的选题、开题、撰写，直到论文的定稿，都是在穆老师的启发和精心指导下完成的。在写作过程中，穆老师不断的拓展我写作的思维，还积极的帮助搜集资料，完善论文内容。在生活中，穆老师同样给予了热忱的关怀与帮助。在此，学生真诚地感谢老师的谆谆教诲，也祝敬爱的老师身体健康，万事如意!同时感谢院里各位老师们在学习与生活上对我的鼓励与帮助，在论文写作中，他们更是给予无私的指导与启发!再次深深地感谢所有关心支持并给予我帮助的人!谢谢!李志港2013年12月于沈阳建筑大学