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淺談仿生設(shè)計在汽車造型設(shè)計中的應(yīng)用論文
從世界上出現(xiàn)第一臺汽車開始，仿生學(xué)就被應(yīng)用在汽車的整體車型設(shè)計上，并一直作為國內(nèi)外汽車行業(yè)設(shè)計師們對于前沿車型的一種探索手段。而如今，對生物系統(tǒng)優(yōu)異的結(jié)構(gòu)、功能及形態(tài)進(jìn)行研究并加以利用，已成為汽車設(shè)計與技術(shù)革命的新方向，是汽車設(shè)計創(chuàng)新與發(fā)展的源泉。
1 仿生學(xué)的定義及意義
仿生學(xué)是對生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理、性狀及行為進(jìn)行研究，并將這一特點(diǎn)應(yīng)用于工程實(shí)踐中的一門學(xué)科，是一種基于生命科學(xué)、工程技術(shù)、物質(zhì)科學(xué)等領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。
大自然中的生物種類多樣，針對不同的氣候條件，各自有著不同的結(jié)構(gòu)與外形，以適應(yīng)生存與繁衍。因此，我們在汽車設(shè)計時，要將目光投向大自然，從它們身上學(xué)到巧妙的方式和方法來解決我們在設(shè)計上遇到的問題，設(shè)計出具有形式獨(dú)特、功能新穎的汽車。
2 仿生學(xué)的應(yīng)用形式
2.1 結(jié)構(gòu)仿生的意義及應(yīng)用
在對汽車產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計時，采用結(jié)構(gòu)仿生的方法，參照自然生物的結(jié)構(gòu)原理，包含其運(yùn)行及組織方式，再輔以當(dāng)代的設(shè)計思維與工藝方法，創(chuàng)作出原始的自然形態(tài)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代時尚之美的結(jié)合體，這對于在汽車的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，具有積極的指導(dǎo)意義。
所示車型是仿生魚的脊背結(jié)構(gòu)，其車身后半部參照魚的“階梯降”脊背，稱為魚型汽車。當(dāng)魚兒在水中快速游動時，其身體階梯降處的脊背可儲存適量的水，如同水膜包裹全身，從而將魚與水間的摩擦形式轉(zhuǎn)變?yōu)樗c水的摩擦，降低了摩擦系數(shù)。因此，汽車設(shè)計師們采用同樣的原理，將汽車車身與空氣的摩擦形式，轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝馀c空氣的摩擦形式，從而降低了高速行駛時的汽車風(fēng)阻系數(shù)，達(dá)到了汽車節(jié)能的目的。另外，魚型汽車不僅在結(jié)構(gòu)上保留了船型汽車的視野開闊、車室寬大且舒適性好的優(yōu)點(diǎn)，還增加了行李艙的容積。
2.2 功能仿生的意義及應(yīng)用
在汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，功能仿生的應(yīng)用是比較普遍的現(xiàn)象，比較典型的例子是鷗翼式車門的設(shè)計，如圖2所示。汽車設(shè)計師們在對汽車的車門進(jìn)行設(shè)計時，受到鳥類翅膀形式的啟發(fā)，將常見的橫向車門開啟轉(zhuǎn)變?yōu)榭v向開啟形式，其設(shè)計結(jié)構(gòu)獨(dú)特、新穎，就好像海鷗的翅膀，在提升汽車整體美觀性的同時，又減少了停靠時的占地面積。
2.3 形態(tài)仿生的意義及應(yīng)用
生物所表現(xiàn)出來的形態(tài)是適應(yīng)大自然而生存的一種演變過程，是對待自然屬性的一種外在表現(xiàn)形式，這與自然環(huán)境等因素密切相關(guān)。而對于形態(tài)仿生的設(shè)計研究，其主要是對自然界生物體的象征寓意與外部形態(tài)進(jìn)行分析，再通過一定的設(shè)計和工藝處理方法將之應(yīng)用到產(chǎn)品中。形態(tài)仿生設(shè)計可分為抽象形態(tài)仿生和具象形態(tài)仿生。
抽象形態(tài)仿生設(shè)計，是在汽車設(shè)計師們對生物的形態(tài)進(jìn)行分析后，采用聯(lián)想、組合再現(xiàn)等方法，將之轉(zhuǎn)變?yōu)閷ζ嚨男螒B(tài)設(shè)計上，讓人在心理、生理及情感上產(chǎn)生一定的呼應(yīng)，從而達(dá)到汽車設(shè)計的意義與功能要求;具象形態(tài)仿生設(shè)計，通常是直接對生物的外形特征進(jìn)行模仿的一種方式。這種設(shè)計形式在當(dāng)今汽車的內(nèi)飾領(lǐng)域應(yīng)用也較為廣泛，因?yàn)槠渚哂泻芨叩淖匀恍�、親和性及情趣性，所以易被人們接受。
3 汽車仿生設(shè)計的流程及方法
采用仿生學(xué)對汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，其流程可歸納為：明確生物的仿生體;分析生物體的外形與結(jié)構(gòu);簡化并提取生物體的特征曲線;將生物特征轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。
3.1 明確生物的仿生體
(1)對產(chǎn)品使用人群進(jìn)行定位并開展調(diào)查研究，以調(diào)研信息作為選取仿生對象的基礎(chǔ);(2)依據(jù)所定位人群的心理和生理特征，選擇該類人群所認(rèn)知和喜歡的生物的類別;(3)將選擇的生物種類的特征與將要設(shè)計的汽車車型進(jìn)行比較和分析后，找出兩者所具有的共同屬性;(4)在完成上述步驟后，再對生物進(jìn)行比對、聯(lián)想并推理，從而找出最恰當(dāng)?shù)姆律繕?biāo)。
3.2 分析生物體的外形與結(jié)構(gòu)
生物體的外形是展現(xiàn)在人類面前最直接的一種表現(xiàn)形式，而人類對生物外形的認(rèn)知通常也只是依靠人的視覺。汽車設(shè)計師們要依據(jù)生物體的外部結(jié)構(gòu)形式，有效并合理地提取、簡化可利用的線條特征;而生物體的結(jié)構(gòu)特征，則不會直接展現(xiàn)在人們的面前，因此要對生物體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步分析并加以利用，對生物進(jìn)行解剖，這就涉及到解剖學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等其他方面的知識。
3.3 簡化并提取生物體的特征曲線
對生物形態(tài)進(jìn)行簡化，就是對生物形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的數(shù)量進(jìn)行篩選的過程，其簡化過程可分為兩個階段：提取生物的主要形態(tài)結(jié)構(gòu)特征;進(jìn)一步簡化并處理生物的主要形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，并生成生物形態(tài)的簡化式樣。第一階段的簡化目的是為了獲得與所設(shè)計產(chǎn)品的形態(tài)相關(guān)的主要生物形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，而大量排除次要的結(jié)構(gòu)特征;第二階段是對主要生物形態(tài)結(jié)構(gòu)特征中的局部特征進(jìn)行刪減或更改，以此確保產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計與主要結(jié)構(gòu)特征吻合。最后再將簡化后的結(jié)果用于汽車產(chǎn)品形態(tài)的設(shè)計中去。
3.4 將生物特征轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品
在客觀地認(rèn)知生物特征的基礎(chǔ)上，直觀并感性地思考生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能、色彩、機(jī)理等特征，開展產(chǎn)品化的模擬式設(shè)計。通常在概括并提煉生物的特征后，針對不同的產(chǎn)品概念與構(gòu)成要素，直接在產(chǎn)品上體現(xiàn)生物的特征，也可采用替代、移植、借用等措施進(jìn)行仿真、具象的模擬。直接模擬方式設(shè)計出的產(chǎn)品，其個性特征都會體現(xiàn)出生物的客觀性、自然性，在視覺上也會較為直觀地感知出仿生模擬的生物特征。
4 結(jié)語
隨著人們生活水平的提高，汽車存在的意義已經(jīng)不僅僅是在使用功能上，更多的使用者關(guān)注是汽車所帶來的心理感受。尤其是現(xiàn)如今生態(tài)環(huán)保概念的不斷提倡，汽車在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新過程中，采用仿生設(shè)計已經(jīng)成為必不可缺的方法。生物在自然界不斷演化，形態(tài)各異，它是一個永不枯竭的思維源泉，汽車行業(yè)工程師要依據(jù)仿生學(xué)的基本原理，合理地篩選并利用生物體的特征優(yōu)勢，轉(zhuǎn)化為汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的汽車。
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