工业工程毕业论文-时代性在现代汽车设计中的体现（全套图纸）.doc

沈阳理工大学学士学位论文 I 摘 要 随着现代社会科技的飞速发展，车已经成为了人们生活中非常重要的一个组成部 分。由于生活水平的提高，人们对汽车的外观、动力、操控、环保以及舒适性等各个 方面都有了更高的要求。而自从汽车诞生的时候开始，仿生学就已经有意无意的运用 在了各个车型的设计。在不同的时代，都会有不同的仿生学的应用，来迎合各个年代 对汽车审美和对汽车性能的要求。除仿生学外，各个年代的汽车设计理念也受很多其 他的不同因素的影响。所以时代性对汽车的发展有着深刻的意义和影响。 关键词：汽车外观；仿生学；时代性 全套图纸加 153893706 沈阳理工大学学士学位论文 II Abstract With the rapid development of modern social science and technology, the car has become a very important integral part in peoples lives. Due to the improvement of living standards, people have a higher demand on all aspects of the cars appearance, such as power, control, environmental protection as well as comfort. And since the first car appeared in our life, bionics has been used intentionally or unintentionally in the various models of cars. At different times, there will be different applications of bionics, to cater to the individuals car aesthetic and performance requirements of the car. In addition to bionics, the cars design philosophy is also affected by many other different factors. So the era of the development of the car has a profound significance and impact. Key Words： Automotive appearance; Bionics; Era 沈阳理工大学学士学位论文 III 目 录 引 言 .1 1 时代性在汽车中的体现 .2 1.1 各个时代对汽车审美的不同.2 1.2 对于某个特定品牌或类型中设计时代性的体现 .3 1.2.1 对于奥迪车型的案例分析 .3 1.2.2 对于美国肌肉车（American Muscle）的案例分析.3 1.3 汽车品牌风格随着时代性的变革.4 2 仿生学在汽车时代性中的应用 .7 2.1 汽车形态仿生设计的分类.7 2.1.1 形的仿生 .7 2.1.2 意的仿生 .7 2.2 汽车车身形态仿生设计历史脉络及作用.7 2.2.1 仿生设计与汽车流线型设计风格的形成 .7 2.2.2 仿生设计与汽车车身设计的“尾鳍”时代 .9 2.2.3 仿生设计与概念汽车设计潮流 .10 2.2.4 仿生设计与现代汽车设计的形成 .10 3 汽车时代性在设计中的应用实例 .12 3.1 初步制定设计方案.12 3.2 方案制作过程.13 3.2.1 三维软件建模 .13 3.2.2 模型渲染 .16 3.2.3 制作实体模型 .20 3.2.4 对效果图进行排版 .22 结 论 .24 致 谢 .25 参考文献 .26 沈阳理工大学学士学位论文 1 引 言 汽车作为人类历史上最伟大的发明之一，它的意义已经不仅仅是一种普通的代步 工具，而是逐渐演变成了当今人类文明的重要标志，已经成为了一种文化，深深的影 响了人们的生活。 1898 年，在法国，一场从巴黎到波尔多总里程 1200 公里的汽车大赛轰轰烈烈的展 开了。这也是全世界第一次举办汽车大赛，从那个时刻开始速度成为了汽车制造的最 主要追求之一。一个多世纪过去了，无论汽车工业怎样发展，人们对汽车速度的迷恋 从来没有减弱过。由于涉及空气动力学等因素，汽车的外形设计对速度的影响也十分 关键。与此同时，汽车的艺术造型不仅能体现汽车卓越的性能，还能满足人们的审美 要求。介于这种情形，仿生学介入了汽车造型的大舞台。到目前为止，仿生学已经有 了很多年的历史。他虽然古老、传统，却也一直与时俱进，不断发展。随着仿生学的 发展，人类在不同的年代也依靠着仿生学对汽车外形进行着不同的改良，以达到人美 对速度以及审美的要求。 沈阳理工大学学士学位论文 2 1 时代性在汽车中的体现 1.1 各个时代对汽车审美的不同 美学主要研究的就是美的存在，美的认识和美的创造。具有美感的汽车造型应该 是符合人类长期时间总结出来的美学基本原则，是外在形式美和内在科技美的统一。 然而随着时代的推移与发展，人们对美的理解和需求也不尽相同。 轿车车身的造型演变主要经历了马车型、箱型、流线型、船型、鱼型、楔型几个 流行阶段，这种流行阶段也正是体现了人们对审美、以及对车身设计的动感更进一步 的要求。最初箱型、流线型的车身设计过于呆板，且并不符合空气动力学的原理。 （如 图 1.1.1、图 1.1.2 所示。 ）所以后来逐渐的出现了流线型、船型、鱼型和楔型的几个 阶段。每一种类型都在之前的设计中加以改进，从而一步一步的有了现在的十分动感 的汽车造型。 图 1.1.1 福特 T 型车为早期最出名的箱型车代表 图 1.1.2 大众甲壳虫是流线型车的代表 沈阳理工大学学士学位论文 3 1.2 对于某个特定品牌或类型中设计时代性的体现 1.2.1 对于奥迪车型的案例分析 经典品牌，这是一个多么长期的“辨物居方”过程。这近半个世纪的漫长时间被 认为是奥迪的历史积淀时期，是其品牌的“根”的形成时期。而后进入 2000 年，奥 迪经历了一次短时间、高强度的品牌基因突变时期，即情感主导风格时期，随后品牌 又迅速进入了“未来设计”(future design)风格发展期，整个品牌表现出较完整的基 因结构和遗传现象。 （如图 1.2.1 所示。 ） 图 1.2.1 奥迪车型基因结构和遗传现象 从奥迪风格演变与车型造型特征关系图可见，奥迪品牌始终存在跨时间、跨风格 的品牌基因遗传和设计的延续性，其中品牌早期 1937 年 Type C、1971 年 AUDI 100 Couple 和 1995 年 AUDI TT/A2 典型车型的造型特征都出现了向后代车型遗传的现象。 这表明对于经典品牌而言，设计的延续性和家族感是根植于品牌“骨髓”的精神，只 要有可能就不会轻易放弃自己的独立“识别性” ，即便在历史突变中，也会保留自己的 “历史信息” ，寻找不同的发展道路。 1.2.2 对于美国肌肉车（American Muscle）的案例分析 美国肌肉车一词出现于上世纪八十年代，特别用于称呼活跃于上世纪六七十年代 的一类搭载大排量 V8 发动机、具有强劲马力、外形富有肌肉感的美式跑车，如今也用 于称呼现售的搭载 V8 发动机的美国经经济型和超级跑车。肌肉车是一代美国精神的代 沈阳理工大学学士学位论文 4 表，我们所熟悉的福特野马、雪佛兰科迈罗、道奇挑战者都是典型的肌肉车。美国肌 肉车的车型风格与其他车型略显不同，无论是二十一世纪以后的新车型，还是在上世 纪六七十年代的车型，你都能在他们身上找到相似的元素与风格。下图为 1970 款的道 奇挑战者（Challenger）与 2008 款的道奇挑战者（Challenger） （如图 1.2.2、1.2.3 所示。 ） 图 1.2.2 1970 款 dodge challenger 图 1.2.3 2008 款 dodge challenger 沈阳理工大学学士学位论文 5 1.3 汽车品牌风格随着时代性的变革 从汽车造型的领域范畴，具体研究汽车品牌和品牌基因，需要研究汽车品牌的起 源和形成过程及其与造型风格演变的关系，即品牌形成与设计演变的关系，以便研究 成果可以真正促进汽车造型设计的发展。因此，本文案例分析和比较需要在品牌、风 格、设计总监、车型、汽车产品谱系等基本设计要素上进行更加详细的研究。 根据奥迪和宝马品牌的起源和形成过程的调研材料，此处研究以品牌为线索，围 绕设计风格与设计特征、设计总监和时间年代三个主要要素，对奥迪和宝马品牌进行 设计风格演变划分， （如图 1.3.1 所示。 ） 图 1.3.1 奥迪和宝马品牌设计风格演变划分 图中设计风格的起点时间以设计总监的交替为准。如图所示，宝马品牌的设计风 格演变大体分为四个大阶段，六个小阶段；奥迪品牌的设计风格演变分为三个大阶段， 五个小阶段。尽管两大品牌的风格演变起始年代不同，但是从 70 年代开始，两个品牌 的风格演变在年代上存在着趋同性，即风格演变的时间段的起始和结束年份越来越接 近。这说明设计风格演变不仅取决于品牌内部因素，而且受到外部因素的影响，即品 牌自身的发展和品牌外部的汽车文化、科学技术、造型风格和审美变化两个方面。从 案例比较看，两个品牌的设计风格总体上都经历了以结构工程师主导的纯功能造型设 计演变为以设计师主导的注重品牌形象的造型设计，即“形式服从功能”到“形式服 从品牌” ，而且从主导设计的设计总监数量来说，宝马品牌的风格主导者从多位变成一 位主设计师，而奥迪品牌一直设有两位主设计师，这也许可以解释宝马品牌风格演变 沈阳理工大学学士学位论文 6 代数比奥迪品牌风格演变代数更多，演变风格更激进，即更具有设计师个人色彩的现 象。 奥迪品牌的起源是“4+1”结构的多家企业联合，具有从底盘、车身和发动机的整 车研发能力。因此，从风格演变的方式上来看，奥迪品牌的风格演变较为平缓，这是 存在于品牌历史中的一贯设计思路，表现出品牌风格的稳健性，也许可以认为是设计 风格的某种保守性，一直到上世纪九十年代，奥迪都可以被认为是一个比较稳定的风 格时期。在进入 2000 年后，由于设计总监瓦特席尔瓦（Walter deSilva）的加入， 品牌理念才出现了较大改变，出现了注重情感主义的造型。 宝马品牌的起源是“1+1+1”结构，从一家具备引擎研发能力的技术性公司起步， 与奥迪品牌的起源存在较大的技术和产品范畴的差异性，整个品牌设计风格的发展跌 宕起伏，品牌风格演变性强。这形成了宝马品牌强调技术的“终极驾驶机器”的品牌 理念以及锐意进取的创新精神。在设计风格上表现出权威性和进攻性，这与 BMW 的军 工“基因”似乎关系密切，这一点在品牌基因上需要更深入的研究。 沈阳理工大学学士学位论文 7 2 仿生学在汽车时代性中的应用 2.1 汽车形态仿生设计的分类 2.1.1 形的仿生 很多时候，进行汽车形态仿生设计是为了从大自然中找到一种优美、合理的形来 模仿。大自然的邢台市人类取之不尽的源泉，很多设计师从中获得了灵感，将其与人 类自认的聪明才智融为一体，在设计中体现大自然的美感和生命的本质。这里人们强 调自然形态本身的物理几何构成，所得到的形态并非符号意义上的识别，它所努力传 达的主要是生物形态的物理属性。 2.1.2 意的仿生 意的仿生主要侧重于生物神态的特征。除此之外，对象征意义的提取也是意的仿 生的一部分。意的仿生用高度概括的手法将生物的神态特征加以提炼，用在汽车形态 的设计当中。由于意向仿生主要侧重于对形态美感特征和神韵特征的模仿和提炼，所 以主要强调通过语义学中的隐喻手法，让人们产生联想，将人们熟知的一些生物的视 觉美感和象征意义投射到汽车产品上，从而是人们在认知和使用产品的时候感知这些 不同的属性，从而得到精神的享受和情感的满足 2.2 汽车车身形态仿生设计历史脉络及作用 从汽车产业发展的初期，汽车的造型设计就始终伴随着汽车的发展而不断演变.仿 生设计也一直若隐若现的出现在汽车车身形态领域。 “自然界中至少有 140 万种不同 形的生物在繁衍生息,为设计师提供了永不枯竭的资源库、源源不断的设计灵感、和层 出不穷创意。 ”通过对汽车车身形态仿生设计历史脉络及其作用的研究，有助于我们对 车身形态发展建立起全面的深入的知识体系，对汽车车身形态仿生设计研究起到借鉴、 参考、促进等作用，所以，具有很强的现实意义。 沈阳理工大学学士学位论文 8 2.2.1 仿生设计与汽车流线型设计风格的形成 自 20 世纪 20 年代以来，汽车车身外形设计开始崛起，作为战后高速发展的美国 工业界的代表，福特 T 型车席卷了整个美国。 （如图 2.2.1 所示。 ） 图 2.2.1 福特 T 型车的造型 为了与强大的对手竞，通用汽车公司成立设计部门，汽车车身形态研究单独设立部门 是历史上的第一次。在那个年代，很多公司在汽车技术水平相同的情况下，都在寻求 通过汽车车身形态的创新来击败对手。仿生设计成为汽车车身形态设计的手段之一。 早在 20 世纪，航空运输的发明，使设计师们开始考虑各种仿生创意，他们在设 计时利用鲨鱼、海豚等具有流线形态的生物来启发设计思维，以此为灵感来设计飞机 的外形，主要是减小空气的阻力，使之速度更快。在那个时候分工没有那么明确，设 计师往往是既要设计飞机又要承担设计汽车的任务，用仿生学理念设计出来的汽车， 设计师们发现速度有明显的提高，这一时期，在汽车车身设计领域中，研发出了“风 洞”测试实验并被广泛应用，通过实验可以计算出准确的风阻数据。基于这些实验的 基础，逐渐的形成了汽车空气动力学理论。 流线型的设计使汽车设计进入了一个崭新的时代，其影响力一直延续到到现代的 所有的产品设计，在当时的整个工业产品设计领域， “流线型”成为最为时尚和前沿的 设计形式。 （如图 2.2.2 所示。 ） 沈阳理工大学学士学位论文 9 图 2.2.2 流线造型的汽车 当时，通过仿生设计的研究，使全球产品形态设计领域产生了新的理念，流线型的设 计灵感来自于生活中人们对完美曲线形态的渴望。第二次世界大战结束之后，流线型 的造型设计似乎开始没落，不再有汽车制造商运用流线风格设计车身，但是流线型设 计的影响远没有停止，汽车车身外形的一体化，是汽车外部形态的设计标准，其源于 流线型设计的要素。到目前为止，所有的汽车设计师都极大地受益于开发“流线型” 设计的先驱们。 流线型设计，是仿生设计的必要手段，大众公司的“甲壳虫”成为了运用仿生设 计的经典范例，创造了一个汽车设计的英雄时代。 （如图 2.2.3 所示。 ） 图 2.2.3 甲壳虫的独特设计 2.2.2 仿生设计与汽车车身设计的“尾鳍”时代 在 20 世纪 40 年代到 60 年代，汽车开始大量生产，为了销售更多的汽车，抢 占更大的汽车市场，尽可能的刺激大众的消费和购买欲望，汽车车身形态设计被推到 了时尚，潮流，豪华的风格前沿，设计从船舶，海豚，飞机等寻求突破灵感，在激烈 的市场竞争中，鱼“尾鳍”风格的确立，表明了通用汽车公司的设计师哈利厄尔时 代的来临，他设计的汽车外部造型轻快而简约，再加上鱼的“尾鳍”形态构成了一个 新时代的蕴含着美国气息与风格的汽车车身形态典型代表。 （如图 2.2.4 所示。 ） 沈阳理工大学学士学位论文 10 图 2.2.4 采用了尾鳍造型的汽车 “尾鳍”形态成为了美国汽车车身的象征，美国所有的汽车公司在十几年里一直都 在尾鳍上做文章，不断的改变高度和形状，试图通过这样来提高购买力，如图 2.5 所 示。 “金钱购买梦想”变成那个时代的象征，被称为英雄的设计师们在汽车发展的历史 上，第一次有机会超越工程师，从这时候起，汽车开始走向辉煌。 2.2.3 仿生设计与概念汽车设计潮流 20 世纪 50 年代开始， “概念车” 、 “梦幻车”经常会出现，吸引着人们的眼球， 概念汽车从车身的形态到整体的性能无不彰显着前卫，代表着汽车生产厂商的理念与 精神，推动着汽车设计的进步与发展。各种各样灵感来源而形成的概念车，使汽车能 到天上、海上载人运输，这些虽然只是作为展示用途，但对汽车的未来还是起着很重 要的启发和导向作用。这些富有想象力的概念车，以及这个梦想时代的汽车设计师们， 成为 20 世纪 50 年代的汽车文化的主流。 （如图 2.2.5 所示。 ） 图 2.2.5 采用仿生设计的概念车 从现代的观点来，概念车的作用还是十分重要，现代公司不再那么狂热了，不是 只追求梦幻般的概念设计了，对概念车的设计也已经变得非常理性。经过半个世纪以 来的积淀，更加验证了设计师应用仿生设计学的原理继续寻找新的设计灵感的重要性， 只有这样，才能不断的设计出形式多样的，具有科学创新性的概念车。 2.2.4 仿生设计与现代汽车设计的形成 20 世纪七八十年代，因为石油的短缺，环保思想深入人心，人们开始对汽车造成 的能源的消耗有了抵触情绪，那时人们对未来产生了危机感，社会深刻的变化和人们 沈阳理工大学学士学位论文 11 的普遍思想意识对汽车设计师产生了很大的影响，在这样大萧条时代，设计只能暂时 停滞不前。这个时代设计师们只能发挥汽车的实用性，高度务实和谨慎的设计主导着 汽车的外观形态，也支配着汽车设计的理念，仿生设计也到了调整阶段，车身形态没 有太大的不同。 二十世纪九十年代，汽车设计走出了索然无趣的毫无生机的时代， 迎 来新的生机，在这个时期，日本汽车设计迅速崛起。它们通过借鉴与模仿，设计创造 出了很多不同系列的新汽车类型。它们针对不同的地域、不同的文化、不同的市场需 求尽力开发设计不同类型的汽车，它们意识到，汽车不仅仅是一个现代化的标志，并 将成为生活中的艺术品。这些理念及认识使设计师可以有更大的空间去发挥聪明才智， 受到日本的影响，欧洲和美国的汽车设计也对设计与营销环节变得空前重视起来，新 的汽车车身形态陆续创造生产出来。今天，汽车设计在新的道路上继续发展，设计品 牌化已经开始成为各汽车公司的企业理念，并开始显示出走国际化道路的趋势，在国 际化发展的今天，汽车的设计想要抢占市场，改革创新成为首要任务，汽车设计的英 雄时代将要重新到来。 沈阳理工大学学士学位论文 12 3 汽车时代性在设计中的应用实例 3.1 初步制定设计方案 汽车设计的方向有很多，首先要定位设计方向。这次我以超级跑车为设计方向， 来满足人们对速度与激情的要求。在设计中同时也考虑到了运用仿生学的元素，将蝎 子的造型融入到了汽车外形的设计当中，以达到使造型更加动感、并降低风阻的作用。 （如图 3.1.1 所示。 ） 沈阳理工大学学士学位论文 13 图 3.1.1 车头部分的设计借鉴了蝎子的造型 3.2 方案制作过程 3.2.1 三维软件建模 三维软件建模是本次设计中最重要的部分之一，没有精确和良好的三维软件建模 就无法完成本次设计。在本次设计中我选用了 Rhino 作为了主要建模软件，因为 Rhino 有着建模精确、稳定等特点。 建模前需要先勾出大概的曲线已找准车身的大体结构。 （如图 3.2.1。 ） 图 3.2.1 在找好大概车身比例之后，开始做各个部分的曲面。 （如图 3.2.2、3.2.3、3.2.4、3.2.5 所示。 ） 沈阳理工大学学士学位论文 14 图 3.2.2 图 3.2.3 沈阳理工大学学士学位论文 15 图 3.2.4 图 3.2.5 随后完成车身大体以及车身细节、车轮、刹车盘、车灯等部分。 （如图 3.2.6、3.2.7、3.2.8、3.2.9 所示。 ） 图 3.2.6 沈阳理工大学学士学位论文 16 图 3.2.7 沈阳理工大学学士学位论文 17 图 3.2.8 图 3.2.9 3.2.2 模型渲染 模型渲染也是整个设计中很关键的一部分，如果渲染的效果图做的不好，会在很 沈阳理工大学学士学位论文 18 大程度上影响之后的排版展示，使得原本设计优秀的车体现不出来应有的效果。在渲 染过程中，我主要使用了 keyshot 渲染器，并辅以 keyshot 的各种插件完成了渲染。 在渲染中我投入了大量精力在调节材质和灯光上，使得渲染效果达到最佳。下面为我 在我设计的汽车的渲染上使用的材质和 HDR 背景光。 （如图 3.2.10、3.2.11 所示） 图 3.2.10 图 3.2.11 沈阳理工大学学士学位论文 19 在使用 keyshot 渲染之后，我选择了 Photoshop 作为了我的后期工具。我在网上 搜索了很多背景图，用 Photoshop 将其不需要的地方用印章工具擦掉，然后将我的渲 染图放入其中，调节色彩、亮度、对比度、曲线等调节项，并且使用滤镜工具来增强 效果。下图为我找的素材图片和使用印章工具修改之后放入我的渲染图后合成的效果 图。 （如图 3.2.12、3.2.13、3.2.14、3.2.15 所示） 图 3.2.12 图 3.2.13 沈阳理工大学学士学位论文 20 图 3.2.14 图 3.2.15 沈阳理工大学学士学位论文 21 3.2.3 制作实体模型 因为条件限制，实体模型没办法自己制作，所以我将 3D 文件送至深圳万成模型厂 制作模型。下面是制作过程中的一些图片（如图 3.2.16、3.2.17、3.2.18 所示） 。 图 3.2.16 图 3.2.17 沈阳理工大学学士学位论文 22 图 3.2.18 由于我对模型厂的喷漆和颜色不是很满意，于是我准备自己动手，重新对汽车模 型进行喷漆。我自己买了三罐手喷漆，清漆和车用抛光蜡，对车的颜色进行了一些改 动。以下是制作过程和实物图片。 （如图 3.2.19、3.2.20、3.2.21 所示） 图 3.2.19 沈阳理工大学学士学位论文 23 图 3.2.20 图 3.2.21 3.2.4 对效果图进行排版 排版作为展示的一部分，很大程度上决定了这个设计给别人留下的印象，所以在 排版上我也多次根据指导老师的意见进行了更改，以达到最好的展示效果。由于我的 效果图中有很多图片带有背景图案，所以我选择了分块的排版。 （如图 3.2.22） 沈阳理工大学学士学位论文 24 图 3.2.22 排版中包含了设计说明、效果图、素模渲染图、手绘效果、三视图、产品名称和 logo。由于借鉴了蝎子的头部设计造型，我的产品名称为 Scorpio，logo 为一只又几 何图形做成的蝎子。至此，我的毕业设计已经完成。 沈阳理工大学学士学位论文 25 结 论 本文是从汽车设计的角度去研究产品设计的时代性和审美能力开始, 从对汽车历 史、科学技术的了解, 讨论时代性对汽车设计的影响从地域性和中国文化对审美的影 响来讨论审美能力对汽车设计的影响。汽车设计具有极强的时代性, 深受科技水平的 制约。同时, 政治文化、地域风情也都使汽车在不同的时期产生了不同的造型特点。 例如随着时代的发展，人们的审美观点有着极大的变化。曾久经岁月的古典类型轿跑 车近几年又不断的被一些汽车厂家进行复刻和重新设计，例如造型独特的梅赛德斯奔 驰SLS鸥翼，著名的美国肌肉跑车福特野马以及道奇挑战者等。他们不但出现在各类汽 车画报上，电影里，也有很多来到了我们的现实生活中。时代没有磨灭他们身上特有 的特征，但是却将他们赋予现代的设计，使他们在性能上、审美上更加符合现代车辆 设计的要求。 与此同时，仿生学的运用也在汽车的时代性中占有了及其重要的地位，随着时代 的推移仿生学的运用也在不断的变化，而且所在汽车外形设计的过程中也越来越重要。 近几年年，不少跨国汽车企业都推出了概念车展现自己对未来设计趋势的理解。从它 们发布的一些车型上，我们或许可以看到未来造型的一些方向。从车身形态上来说， 车身形