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形态仿生在汽车设计中的应用

发布日期:2017-05-12 | 关注:301

设计的方法有千万种,我们采用的设计的方法也千差万别,但是我们应用在汽车设计上以仿生设计为大多数。仿生设计学,也可称为设计仿生学(Design Bionics),它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科,是模拟生物系统的某些原理,通过模拟的形式,整理、分析、提炼并构思设计出具有类似生物系统某些特征的一种新的设计思维方法(1)。仿生设计的发展一共经历了四个阶段:萌芽阶段,初始阶段,中级阶段,高级阶段。远古时期,人们的认识能力与技术能力有限,原始人类认为生物器官是这些神奇力量的来源(图1);在长期历史的演化中,人们逐渐对生物形态赋予了各种象征:凶猛的狮子象征王权的威严(图2),这就进行到了仿生设计的第二个阶段——初级阶段;中级阶段的开始伴随着人类对自然的熟悉程度的提高和更深层次的认识,大众汽车集团创始人费迪南德·波尔舍在上个世纪30年代设计了第一辆以昆虫的造型为车身的汽车——大众甲壳虫(图3);随着科学技术的发展,人们对自然界的认知越来越复杂化、系统化,这时的设计师们对仿生设计不仅仅是对外形上的研究,还将生物特征的结构、功能、信息特征运用到设计上。

二、仿生设计中的形态仿生

形态仿生是指研究自然界与生物体的外形、色彩、质感、信息传递的方式方法,并通过研究得出结论,将所研究对象运用简化、抽象、夸张、隐喻等艺术手法运用到产品外观,使创造出的产品与仿生产品产生一种或多种关联性,形态仿生在设计产品中为最常见的形式。形态仿生通过细分可以分为四种:外形仿生、色彩仿生、质感仿生、意向仿生。外形仿生是指模仿生物体的轮廓线、结构线,使得设计出的产品与原生物体之间从外形上建立一种联系。外形仿生是其他形态仿生的基础,并对产品的产生有很大的影响,通过外形仿生设计出的产品可以从产品外观上识别所出模仿的生物体;产品颜色的选择在产品设计中具有重要的影响,不用颜色所带来的感官效果是不同的,所以,色彩仿生显得尤为重要,借助大自然和生物体具有色彩信号进行仿生;质感仿生是在模拟生物体的表面肌理的自然属性,例如:Pforzhemim大学毕业的女学生Anne·Forschner就为宝马设计了一款名为Lovos Concept概念车(图4),这款车的车身镶满了金属鳞片,并在这些鳞片上还覆盖着太阳能电池,可以为车提供动力,节约能源,保护环境,这是一款前所未有的太阳能动力的概念车。除此之外,人们对鸟类和鱼类的研究发现,在一些情况下,不光滑的表面更能有效的减少空气阻力汽车外形的发展与演变大概可以分为五类:箱型车、流线型车、船型车、鱼型车、楔形车。上个世纪初,美国福特公司设计出T型车,这是世界上第一辆开发研究出可以使用的箱型车,这个时期的T型车就像一个大方盒子,并没有门窗,只有一个外框,现在人们都愿意称这个时期的车为箱型车(图5)。20世纪20年代人们为了减少空气阻力和气流的紊乱造成汽车行驶速度的影响。设计师们开始从大自然与自然生物中寻找,研究各类生物体在空气中穿越的速度与时间,并将之运用到汽车设计中,经过反复试验,发现可以模仿生物体的外形进行汽车设计,提高汽车在穿越空气时的速度,称为“流线型”。流线型车中最有代表性,产量最大的是的1937年德国大众的“甲壳虫”(图3)。因汽车外形酷似甲壳虫而得名,因受到的空气阻力较小,很快,它像福特T型车一样很快风靡全球。1949年福特公司推出了新型福特V8型汽车,它与甲壳虫车有很大区别:驾驶室位于车的中部,车前是发动机,后为后备箱,这种形状非常像船的造型,所以称为船型汽车(图6)。后来人们在设计中逐渐把后窗玻璃倾斜,并且在发展过程中,发现斜背式的汽车很像鱼的脊背,因此这类车被称为“鱼型车”(图7)。鱼型车行驶起来容易产生很大的升力,这样会使得汽车的行驶的稳定性和操纵性降低。人们进行了反复的探索,终于解决了升力的问题——就是将汽车车身整体向前下方倾斜,这种形状有效地克服升力带来的形式问题,最终将这种形状称为“楔型”



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