第四章机械化与设计介绍

工业设计第四章机械化与设计第1节英国的纺织工业英国机械化首先开始于纺织业。纺织业机械化第一阶段：纺纱机出现1769年，阿克莱特(SirRichardArkwright，1732一1792)的水力纺纱机开创了革命性的变革。1770年，哈格瑞夫斯(JamesHargreaves，1721一1778)发明了珍妮多轴纺纱机。1780年后，克罗卡顿(SamuelCropton，1753一1827)发明了“骡子”纺纱机。这些发明使传统的家庭式和作坊式的生产方式被淘汰，逐渐走向集约化的工厂生产。纺织业机械化第二阶段：织布机出现1.先是使用手工飞梭织布。2.到了19世纪上半叶，机动织布机开始投入使用。3.对设计活动影响最大的是19世纪20年代由法国引人英国的杰柯德织布机。这种新型织布机是根据一套编程系统来工作的，机器使用打孔纸卡进行操作，小孔的位置确定了所要织出的花纹的特征。提花织机（Jacquardloom）Jacquard'sLoomshowingthethreadsandthepunchedcardsByselectingparticularcardsforJacquard'sloomyoudefinedthewovenpatternAclose-upofaJacquardcard英国19世纪初的印花图案设计理论争论观点第2节技术与设计土木工程师柯本(ZarahColbum,1832—1870)，新工业中有意排斥传统美学的影响，否认美学在其作品中的任何作用。德国建筑师散帕尔(GottfrideSemper，1803一1879)建立了一种新的美学理论，既接受工业化不可避免的事实，又正视艺术与工业的关系。散帕尔作为难民于1851-1854年间滞留在伦敦。作为建筑师1852年他出版了一本名为《科学、工业与艺术》的小册子。1.他认为：风格不是时代各种特有形式的融合，而是在设计一种产品时基本构思的艺术升华。产品的基本形式主要受到材料及其加工工艺的限制，同时也受到“许多在产品本身之外，而又对其设计起重要作用的因素的影响”，包括地域、气候、时间、习俗以及设计作品服务对象的地位等，装饰作为这些影响的表现，是一种综合的因素。2.他的著作产生了重大影响：散帕尔关于产品基本形式的原则对工业设计的发展是很有意义的，这些原则是接受并使用机器，以生产超越时尚而具有几何简洁性的功能产品。现藏于伦敦科学博物馆的一架瓦特蒸汽机产生于19世纪初，整个机器简洁而朴素，没有任何附加的装饰。其结构形态能真实反映出各部分的实际功能，显示了设计者的充分自信。根据散帕尔历史观中最基本的思想，设计是特定需求的反映，特别是对于产生这种需求的时代、地域和社会条件的反映。如果以这种思想来全面考察19—20世纪初的设计，有一点是很清楚的，大量的工业产品并不是偏重于美学或实用价值，而是寻求两者的协调。詹姆斯·瓦特（JamesWatt）19世纪机床设计的演变，对于研究技术革新与设计的关系以及早期功能主义的发展是很有意义的。工业革命后最早出现的大型机器几乎全是用木材制造的，特别是机器的框架更是如此。发明家们全神贯注于实现机器的机械功能而无暇顾及机器的外观。因而机器的肥梁胖柱和硕大的连接螺栓给人一种十分简陋、粗糙的印象，并无多少美可言。19世纪初，布鲁内尔（MarcIsambardBrunel）为普茨茅斯皇家船厂大批量制造滑轮设计了一系列机床，这是机床设计发展的一个里程碑。为了适应流行的趣味，布鲁勒在他的机床中使用了一种最简洁的柱式----塔斯干(Tuscan)柱式。塔斯干柱式在设计中不起支配作用，用于追求一种功能与形式的和谐，并不至于使机器成为一种装饰性的玩物。这些机床全是用金属制造的，很坚固，加工精度也高，并成了后来机床生产的范本。这套机床于1807年制成，由10名未经训练的工人操作，但其效率胜过110名熟练的手工艺人。布鲁内尔1804年设计的系列滑轮机床之一的榫接机19世纪以来，传统形式的残迹渐渐消失，而越来越多的新功能形式出现于机床设计之中。在这一进程中值得一提的重要人物是怀特沃斯（JosephWhitworth，1803—1887）。作为一位机床制造商，他对于生产工艺的精确性和机床的质量极为关注。为此，他发明了一种新工艺以确保工件的平整度并改进了测量方式。1856年，他展出了一种精度达百万分之一英寸的度量机具。SomeproductsofJosephWhitworth’sworksinthereservecollectioninManchester’sMuseumofScience&Industry怀特沃斯完全抛弃了建筑风格的影响，他发展了一种整体式的机床设计，采用中空的箱式床身，并增加所用金属的重量以保证稳定性。他采用了标准化的方法来制造机床，达到很高的质量水准，并成为世界性的通用标准。现代机床稳重、质朴和严格的功能性等特点，正是源于怀特沃斯的设计。怀特沃斯于1850年设计的具有高精度测量装置的机床铁路提供了另一个与新技术有关的设计演化的实例。横贯英国及欧洲大陆的铁路网比其它任何东西都更加反映出19世纪工作和生活的变化。1813年，布莱克特(ChristopherBlackett)建造的PuffingBilly机车，看上去就像放置在轮子上的一台卧式蒸汽机，其外形直接反映了机器的功能。ThefirstsuccessfulworkingsteamlocomotiveintheworldwasPuffingBilly,nowinLondon'sScienceMuseuminSouthKensington.1829年，为了挑选定期运行于利物浦和曼彻斯特之间的世界上第一列旅客列车，举行了一次设计竞赛。乔治·史蒂芬生(GeorgeStephemson，1781—1848)的火箭号机车获奖。这台机车体现了对于有效运行和外观两方面的重视，为后来的机车设计奠定了基础。1847年，由大卫·乔易(DavidJoy)设计的杰尼·林德号机车。水平延伸的金属框架与锅炉上的水平线条相呼应，从而增加了整体感；安全阀和蒸汽包上的古典柱式和穹顶则纯粹出于美学上的考虑，许多细部都是经过仔细推敲的；而不少运动部件都被覆盖于框架之内，这一方面有其技术上的合理性，另一方面也是为了获得整洁的线条。1893年，沙米尔·约翰逊(SamuelJohnson)设计的4-4-0型1562级高速机车。这台机车仍然采用内置气缸以取得整洁的外观。整个设计的比例精当，每个部件都采用水平构图，获得了协调的整体效果。尽管烟囱、安全阀和蒸汽包采用了不同的形状和尺寸，但它们的相互位置给人以均衡之感。三者的顶点与控制室顶部可形成一条连续的曲线，它们底部的弧线与发动机机体曲线、驱动轮外罩起伏有力的曲线以及控制室上的曲线相互呼应。铁红色的机体加上抛光的黄铜装饰，使其成了当时最漂亮的机车之一，它不但制造工艺高超，而且性能优异。机车设计是一个合作的过程，需要有一支庞大的技术专家、设计师和其他职员队伍协同工作。这种组织结构能有效地开展工作有赖于两个方面:其一，工程师和设计师一般都要经历学徒阶段，这种做法保持了传统手工艺的精神。其二，公司的组织结构类似于军队，设计过程中有许多人参与，但有一个明确的等级制度，个人职责分工明确。机车的总设计师并不可能设计每一个细节，但他建立起了总体的框架，有最后决定权，并且负全部责任。英国的第一辆铁路车厢其实就是将公共马车置于铁轨之上。随着机车逐步代替了公共马车，马车制造工匠的生计受到威胁，因而纷纷投向铁路的制造工厂。另外，乘坐这种新型运输工具的旅客需要一种似曾相识的安全感。由于这些原因，英国机车车厢设计的技术在20世纪之前一直牢固地把持在马车建造工匠的手中，所以没有很大变化。早期的车厢是几节类似马车车厢的包厢，首尾相接固定于拉长的底盘上，每个包厢由侧门出入。1830年的英国“旅行者”号客车车厢美国的火车旅客车厢的设计则大不相同，与现代的车厢基本一样。其最大的不同是没有包厢，在车厢的前后部位开门，由中间走道联系两端，双人座位排列于走道两侧，车厢内有卫生间和暖气设备。由于结构的标准化，使用重复构件，方便了工业化的生产和装配。美国车厢宽敞，并设有基本服务设施。这主要是由于在美国旅程较长，气候变化大，必须对旅客的舒适感多加关注。1865年由巴尔的摩和俄亥俄铁路公司设计的车厢美国机车的设计是敞开型的，使得日常的保养和维修得以方便进行，这对于长途运行并远离维修车间的机车来说是很必要的。在美国，负责操纵机车的人称为“机师”，而在英国则称为“驾驶员”，这就表明了机车维修在美国的重要性。在英国，大多数运行线路相距数里便有专门的维修设施。美国机车的控制室比较大，而且是封闭的，对于在恶劣气候条件下长时间工作的机师来说，这是完全必要的。美国机车倒锥形的烟囱与英国圆筒形烟囱有很大的差异。在美国，特别是在美国西部，由于距煤矿较远，一般使用木材作燃料。木材在燃烧时比煤产生更多的火花，这在干旱地区很容易引发火灾，因此便在烟囱上安置了火花消除器，这是当时机车上的一个特色装置。就机车而言，作为机器或结构的形式与作为装饰和象征的形式之间的关系是复杂的，它们在不同层次上相互作用，并根据不同的价值观反映出来。而作为19世纪末的一种流行的交通工具，自行车在结构和功能上却要简单得多。最早的自行车是源于法国的“玩具马”大约在1860年前后出现了杂耍单车1870年前后出现了“链条驱动的自行车”，自行车的安全性得到了改善。经过一段时间的改进，1888年英国的约翰·K·斯达雷（JohnKempStarley）生产出了第一辆现代自行车——安全自行车，这种车的基本形式至今仍在流行。“安全”自行车成功地将一系列相关的革新融会成一个协调的整体，其主要特点是采用了菱形的车架，后轮用链条驱动，并通过前叉直接把握方向。后来诸如刹车、变速齿轮和充气轮胎之类的发明使自行车得到了进一步完善。1880年开始了批量生产无缝钢管，这使坚固的轻型框架的生产成为可能。技术革新的冲击也广泛体现于家用品的生产上。在这个领域中，功能主义的形式是颇有争议的，机器生产的产品应该外观简洁并反映其内部功能，这种观点还未被人们广泛接受。19世纪家具设计最有名的例子是维也纳托勒公司生产的曲木家具，这是引入新技术的成果。米切尔·托勒（MichaelThonet，1796-1871）生于德国，他从1836年左右就开始进行曲木家具试验，1853年在维也纳开设了自己的工厂。他以传统的材料，并采用新的工厂技术，创造出了全新的产品。No.14Chair托勒家具中采用蒸汽压力弯曲成型的部件，并用螺钉进行装配，完全不用卯榫联结。托勒家具的秘密不仅在于其创造性的成型方式，也在于逻辑地组织整个生产过程，不少产品中的部件是可以互换的。使新生产工艺适应于流行的审美情趣也反映到了贝尔特（JohnHenryBelter）所生产的家具之中。贝尔特是一位德国移民，1850年左右定居美国纽约，并取得了树脂纸板成型工艺及利用蒸汽压力将胶合板制成复杂形状构件的专利。这些板材被人工雕刻成繁复而通透的新洛可可纹样，并流行一时。PhotographofaRococoRevivalParlorintheMetropolitanMuseumofArt陶瓷业中的翻模技术在19世纪就得到了进一步发展，并被应用到大量的新产品中。1881年生产的牛奶壶19世纪玻璃工业的两种技术革新：A.模内吹制成形技术。这使得瓶一类的容器能以较低的成本重复生产，以满足日益增长的酿造食品和医药工业的需要。B.玻璃压制成形技术。融熔的玻璃置于加热的金属模具中，然后压入一个内模使制件成型。果酱瓶的演变可口可乐瓶的演变19世纪的玻璃工业无论在生产规模上还是在生产技术上都大有发展这种技术只能用于敞口的玻璃制品，如杯、盘、钵等。它所生产的制品表面粗糙不平。为解决这一问题，在美国开发了一种采用浮点和点刻的装饰技术，并演化成了所谓的“花边”风格，以掩饰生产中的工艺缺陷。压制玻璃生产方法使美国的玻璃工业飞速发展，日常使用的便宜玻璃制品因此而大批量地生产出来，可口可乐饮料就是在19世纪末以这种瓶子开始其辉煌的商业成