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淺談仿生設計在汽車(chē)造型設計中的應用論文
從世界上出現第一臺汽車(chē)開(kāi)始，仿生學(xué)就被應用在汽車(chē)的整體車(chē)型設計上，并一直作為國內外汽車(chē)行業(yè)設計師們對于前沿車(chē)型的一種探索手段。而如今，對生物系統優(yōu)異的結構、功能及形態(tài)進(jìn)行研究并加以利用，已成為汽車(chē)設計與技術(shù)革命的新方向，是汽車(chē)設計創(chuàng )新與發(fā)展的源泉。
1 仿生學(xué)的定義及意義
仿生學(xué)是對生物系統的結構原理、性狀及行為進(jìn)行研究，并將這一特點(diǎn)應用于工程實(shí)踐中的一門(mén)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(lèi)多樣，針對不同的氣候條件，各自有著(zhù)不同的結構與外形，以適應生存與繁衍。因此，我們在汽車(chē)設計時(shí)，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(lái)解決我們在設計上遇到的問(wèn)題，設計出具有形式獨特、功能新穎的汽車(chē)。
2 仿生學(xué)的應用形式
2.1 結構仿生的意義及應用
在對汽車(chē)產(chǎn)品進(jìn)行設計時(shí)，采用結構仿生的方法，參照自然生物的結構原理，包含其運行及組織方式，再輔以當代的設計思維與工藝方法，創(chuàng )作出原始的自然形態(tài)結構與現代時(shí)尚之美的結合體，這對于在汽車(chē)的整體結構設計方面，具有積極的指導意義。
所示車(chē)型是仿生魚(yú)的脊背結構，其車(chē)身后半部參照魚(yú)的“階梯降”脊背，稱(chēng)為魚(yú)型汽車(chē)。當魚(yú)兒在水中快速游動(dòng)時(shí)，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(yú)與水間的摩擦形式轉變?yōu)樗c水的摩擦，降低了摩擦系數。因此，汽車(chē)設計師們采用同樣的原理，將汽車(chē)車(chē)身與空氣的摩擦形式，轉變?yōu)榭諝馀c空氣的摩擦形式，從而降低了高速行駛時(shí)的汽車(chē)風(fēng)阻系數，達到了汽車(chē)節能的目的。另外，魚(yú)型汽車(chē)不僅在結構上保留了船型汽車(chē)的視野開(kāi)闊、車(chē)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用
在汽車(chē)的結構設計中，功能仿生的應用是比較普遍的現象，比較典型的例子是鷗翼式車(chē)門(mén)的設計，如圖2所示。汽車(chē)設計師們在對汽車(chē)的車(chē)門(mén)進(jìn)行設計時(shí)，受到鳥(niǎo)類(lèi)翅膀形式的啟發(fā)，將常見(jiàn)的橫向車(chē)門(mén)開(kāi)啟轉變?yōu)榭v向開(kāi)啟形式，其設計結構獨特、新穎，就好像海鷗的翅膀，在提升汽車(chē)整體美觀(guān)性的同時(shí)，又減少了�？繒r(shí)的占地面積。
2.3 形態(tài)仿生的意義及應用
生物所表現出來(lái)的形態(tài)是適應大自然而生存的一種演變過(guò)程，是對待自然屬性的一種外在表現形式，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(guò)一定的設計和工藝處理方法將之應用到產(chǎn)品中。形態(tài)仿生設計可分為抽象形態(tài)仿生和具象形態(tài)仿生。
抽象形態(tài)仿生設計，是在汽車(chē)設計師們對生物的形態(tài)進(jìn)行分析后，采用聯(lián)想、組合再現等方法，將之轉變?yōu)閷ζ?chē)的形態(tài)設計上，讓人在心理、生理及情感上產(chǎn)生一定的呼應，從而達到汽車(chē)設計的意義與功能要求;具象形態(tài)仿生設計，通常是直接對生物的外形特征進(jìn)行模仿的一種方式。這種設計形式在當今汽車(chē)的內飾領(lǐng)域應用也較為廣泛，因為其具有很高的自然性、親和性及情趣性，所以易被人們接受。
3 汽車(chē)仿生設計的流程及方法
采用仿生學(xué)對汽車(chē)結構進(jìn)行設計，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構;簡(jiǎn)化并提取生物體的特征曲線(xiàn);將生物特征轉化為產(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(kāi)展調查研究，以調研信息作為選取仿生對象的基礎;(2)依據所定位人群的心理和生理特征，選擇該類(lèi)人群所認知和喜歡的生物的類(lèi)別;(3)將選擇的生物種類(lèi)的特征與將要設計的汽車(chē)車(chē)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，從而找出最恰當的仿生目標。
3.2 分析生物體的外形與結構
生物體的外形是展現在人類(lèi)面前最直接的一種表現形式，而人類(lèi)對生物外形的認知通常也只是依靠人的視覺(jué)。汽車(chē)設計師們要依據生物體的外部結構形式，有效并合理地提取、簡(jiǎn)化可利用的線(xiàn)條特征;而生物體的結構特征，則不會(huì )直接展現在人們的面前，因此要對生物體的結構進(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)、結構力學(xué)等其他方面的知識。
3.3 簡(jiǎn)化并提取生物體的特征曲線(xiàn)
對生物形態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)化，就是對生物形態(tài)結構特征的數量進(jìn)行篩選的過(guò)程，其簡(jiǎn)化過(guò)程可分為兩個(gè)階段：提取生物的主要形態(tài)結構特征;進(jìn)一步簡(jiǎn)化并處理生物的主要形態(tài)結構特征，并生成生物形態(tài)的簡(jiǎn)化式樣。第一階段的簡(jiǎn)化目的是為了獲得與所設計產(chǎn)品的形態(tài)相關(guān)的主要生物形態(tài)結構特征，而大量排除次要的結構特征;第二階段是對主要生物形態(tài)結構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)設計與主要結構特征吻合。最后再將簡(jiǎn)化后的結果用于汽車(chē)產(chǎn)品形態(tài)的設計中去。
3.4 將生物特征轉化為產(chǎn)品
在客觀(guān)地認知生物特征的基礎上，直觀(guān)并感性地思考生物的形態(tài)、結構、功能、色彩、機理等特征，開(kāi)展產(chǎn)品化的模擬式設計。通常在概括并提煉生物的特征后，針對不同的產(chǎn)品概念與構成要素，直接在產(chǎn)品上體現生物的特征，也可采用替代、移植、借用等措施進(jìn)行仿真、具象的模擬。直接模擬方式設計出的產(chǎn)品，其個(gè)性特征都會(huì )體現出生物的客觀(guān)性、自然性，在視覺(jué)上也會(huì )較為直觀(guān)地感知出仿生模擬的生物特征。
4 結語(yǔ)
隨著(zhù)人們生活水平的提高，汽車(chē)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(chē)所帶來(lái)的心理感受。尤其是現如今生態(tài)環(huán)保概念的不斷提倡，汽車(chē)在結構創(chuàng )新過(guò)程中，采用仿生設計已經(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(gè)永不枯竭的思維源泉，汽車(chē)行業(yè)工程師要依據仿生學(xué)的基本原理，合理地篩選并利用生物體的特征優(yōu)勢，轉化為汽車(chē)的結構設計，從而創(chuàng )造出結構新穎、性能優(yōu)良的汽車(chē)。
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