机械产品的造型设计解析

机械产品的造型设计，属于“工业设计”范畴。工业设计是近代一门新兴的边缘学科，它是应用工程技术和艺术手段设计、塑造产品的形象，并将其最后统一在产品的功能、结构、工艺、宜人性、视觉传达、市场关系等而取得人—机(产品)—环境和谐的一项创造性设计。随着时代的前进，科学技术的发展，人们审美观念的提高与变化，机械产品的造型设计和其它工业产品一样，不断地向高水平发展变化。影响产品造型设计的因素很多，但是，现代产品的造型设计，主要强调满足人和社会的需要，使美观大方、精巧宜人的产品，为人们生活生产活动，并提高整个社会物质文明和精神文明水平。这是现代工业产品造型设计的主要依据和出发点。

1　机械产品造型的时代性

　　人们处在不同的时代，有着不同的精神向往，当机械产品的造型形象具有时代精神意义，符合时代特征，这些具有特殊感染力的“形”、“色”、“质”就会表现出产品体现时代科学水平与当代审美观念的时代特征，这就是产品的时代性。
　　40年代，二战结束前后，由于战争带来的动荡和苦难，人们的心情沉重，希望有一个和平、安全的环境，所以，当时的机械产品，多采用具有柔和感的弧线形，出现了对“流线型”产品为时尚，并由此而形成该时代工业造型的特点。
　　50年代，由于人的生理和二战等原因，人们厌倦了臃肿、富有张力感的流线型，视觉心理上渴望能够得到一些平复和舒展；工业产品造型顺应大多数人们的意念(当然科技的发展也逐渐地打破了“流线型”的垄断)，而逐渐地将曲线拉直，于是出现了一种具有直线加大曲率特点的时代造型。
　　60年代～70年代，由于科技的进一步发展，特别是大批新材料、新工艺的出现，使得产品造型在制作工艺上又具有了精炼，简洁、肯定和变化方直的可能；于是出现了方直的矩形及其后以斜破直、以动破静打破方直一统的梯形造型，活跃了视觉艺术的气氛。
　　80年代后，更由于大规模集成电路、数控、微机、机电一体化等技术形式日新月异，塑料电镀、工程注塑等新材料、新工艺层出不穷，工业呈更大、更高的发展趋势。在这种多元的大好形势下，人们从理智到观念上的审美要求和标准都正在或将要发生质的转变。作为产品造型，真实地反映人们对于高科技大胆执著的追求，选用几何体造型，使布局和构成更加简洁明快、理智抽象、充满几何美和数理美意味的多样化表现，自然而然地成为了现代产品造型的时尚。
　　再从产品的色彩方面分析，二战后的50年代,人们渴望安定和平，所以那时人们都喜欢较为深暗、沉静的蓝、绿色冷调子作为工业产品造型的色彩。60年代～70年代后，人们生活相对稳定，于是色调也逐渐由暗而明、由冷而暖，变单调为多彩。近年来随着航天事业的发展，人们更是极力地通过产品造型色彩来反映他们对于星际交流的强烈追求和热爱，喜欢含有金属光泽意味的铁灰、银灰、银黑等“宇宙色”。

2　产品色彩设计和比例设计

　　在产品造型设计中，须着重考虑色彩和比例设计两个原则问题。
2.1　色彩设计
　　色彩在整个产品的形象中，最先作用于人的视觉感受，可以说是“先声夺人”。产品色彩如果处理得好，可以协调或弥补造型中的某些不足，使之如花似锦，更加完美，很容易博得消费者的青睐，而收到事半功倍的效果。反之，如果产品的色彩处理不当，则不但影响产品功能的发挥，破坏产品造型的整体美，而且很容易破坏人的工作情绪，使人出现一些枯燥、沉闷、冷漠、甚至沮丧的心情，分散了操作者的注意力，降低工作效率。所以，产品的造型中，色彩设计是一项不容忽视的重要工作，其色调的选择是至关重要的。
　　色调就是一眼看上去工业产品所具有的总体色彩感觉，它可以表现出生动、活泼，也可以表现出精细、庄重，还可以表现为冷漠、沉闷或是亲切、明快等等。色调的选择应格外慎重，一般可根据产品的用途、功能、结构、时代性及使用者的好恶等，艺术地加以确定，确定的标准是色形一致，以色助形，形色生辉。比如：飞机的用途和功能是载客载物在高空高速地飞行，所以它的主调色彩一般都处理为高明高彩的银白色，很容易地使人感觉到飞机的轻盈和精细，这就是形色一致，而且色助于形；如果相反，把飞机涂成黑灰色主调，则很容易地使人怀疑它笨重得是否能够飞得起来，这就是色破坏了形，色调选得不对。色调的确定一般还要参考以下几点：
　　(1)用暖色调有温暖的效果，用冷色调会使人感到冷清。
　　(2)以高彩度的暖色为主调能使人感觉剌激兴奋，以低彩度的冷色为主调可以让人平静思索。
　　(3)高明色调轻爽、明快，低明色调深沉、庄重。
　　总之，色调是在总体色彩感觉中起支配和统一全局作用的色彩设计要素。
2.2　比例尺度设计
　　正确的比例和尺度是完美造型的基础和框架。一般地讲，比例只要在不违背产品功能和物质技术条件的前提下，就可呈多种变化组合形式，展现造型整体与局部或局部与局部之间，诸如大小粗细长短的量变关系。尺度则比较固定，它是专指造型物尺寸与人体尺寸或是某种标准之间适应的程度和范围。造型若只有良好的比例而无正确的固定的尺度去约束，则该设计肯定会归于失败。所以，正确造型设计的次序应该首先确定尺度，然后根据尺度确定和调整造型物的比例。比如：桥的护拦、机床的护罩、汽车的车箱、自行车的车座、自来水笔的笔杆，都是首先要考虑到该造型物的尺度，即人体尺寸适应的长、宽、高、直径等，然后才是该造型物的比例和细部调整。
　　造型物的比例尺度应根据影响组合的各方面因素，作出合理的安排与协调。这些因素基本包括功能、物质技术条件、审美时尚等三个方面的因素。比例协调的造型物体不仅美观，而且使用合理，能给人们以舒适、亲切的感觉。机械产品造型常用的几种比例关系有：
　　(1)黄金分割
　　黄金分割从古到今，一直被公认为最美的尺度，大自然中许多美景的构成，均有黄金分割比例的反映。我国数学家华罗庚推广的优选法，其优选数值也是0.618。黄金分割比例是采用优选数0.618为基数，使得构成比例的两线段其比率为0.618。这种比率具有符合人的视觉特点及人体内在尺度。它的比例优美调和、富于变化而又有一定的规律和安定感。
　　(2)均方根比例
　　长方形中若令短边为1，而将这些无理数列应用于长边设计时，反映在几何图形上就会出现一种非常严格而自然、非常有规律的重复，即这就是均方根比例。这种比例关系之间有着和谐、协调的动态均衡美感，因而应用较广泛。
　　(3)模度理论
　　模度理论是艺术造型中一个学派的观点。他们认为美的造型从整体到局部、从局部到细部，都是由一种或若干种模数推衍而成，含有共同比例因子的尺寸系列，是一个内在的规律。它是从人体绝对尺度出发，选定人的举手高、头高、肚脐高、垂手高为4个基本点(它们分别是2 260　mm、1 830　mm、1 130　mm、860 mm)，插入相应的其它数值后，形成如下的两套费波纳级数数值：(单位mm)
　　第一套为……1 830、1 130、700、430、270、170……称为红尺
　　第二套为……2 260、1 400、860、530、330、200……称为蓝尺
　　这些数值之间不仅包含着中间值比率的制约关系，而且基本上符合了人体活动区间的各种尺度，能达到人机关系的融洽如一。因此模数理论是一种有实用价值的形体比例设计模式。

3　机械产品造型展望与“并行工程”

　　今后相当长的一段时间里，更单纯化、更简洁、更明快、结构更严谨，工艺更精巧，追求理性美是机械产品造型的主要标志。在线型上将更多地使用直线或大曲率圆弧面加小圆转角的造型。在色彩上将以浅淡、明快的高明低彩冷、暖色调为主。就一台机器来说，其主调色将以“二套色”或“三套色”为主，一破过去一片灰暗或“万花筒”式的色彩风格。
　　随着科技水平的飞速发展，人类文化水准的不断提高，现代工业品造型的生命周期也越来越短。一般机床类产品的造型生命周期为5年～10年，电子和日用机械类产品还不到2年～3年，而且推陈出新的速度越来越快，特别是家电产品，几乎内部机芯都不作什么大的改动，就以新的造型重新推出。在如此高速的产品更新换代竞赛中，作为现代产品设计密不可分的主要环节——造型设计、结构设计和模具设计，按照传统的工作贯例，通常是分别由这三个专业和部门的设计人员分工合作，共同完成工业品设计的任务。可是这样设计速度太慢了，非常不适应今天高速发展的新形势。
　　国外现正按一种新的“并行工程”,观点广泛地推行设计一体化模式。“并行工程的观点认为，工业产品的造型、结构和模具设计中的关联问题，是同时而不是顺序发生的，它们错综复杂、紧密交织，而又互相制约，形成了一个“并行的工程”。要想迅速而又科学地解决这些问题，造型、结构和模具设计人员都应学好、掌握和熟悉彼此的工作目标、内容、要点，并结合本职工作自我协调，合成一家，以力图减少一些设计环节和不可行的误设计，从而提高我们的工作质量和经济效益。机械产品的造型设计，属于“工业设计”范畴。工业设计是近代一门新兴的边缘学科，它是应用工程技术和艺术手段设计、塑造产品的形象，并将其最后统一在产品的功能、结构、工艺、宜人性、视觉传达、市场关系等而取得人—机(产品)—环境和谐的一项创造性设计。随着时代的前进，科学技术的发展，人们审美观念的提高与变化，机械产品的造型设计和其它工业产品一样，不断地向高水平发展变化。影响产品造型设计的因素很多，但是，现代产品的造型设计，主要强调满足人和社会的需要，使美观大方、精巧宜人的产品，为人们生活生产活动，并提高整个社会物质文明和精神文明水平。这是现代工业产品造型设计的主要依据和出发点。

1　机械产品造型的时代性

　　人们处在不同的时代，有着不同的精神向往，当机械产品的造型形象具有时代精神意义，符合时代特征，这些具有特殊感染力的“形”、“色”、“质”就会表现出产品体现时代科学水平与当代审美观念的时代特征，这就是产品的时代性。
　　40年代，二战结束前后，由于战争带来的动荡和苦难，人们的心情沉重，希望有一个和平、安全的环境，所以，当时的机械产品，多采用具有柔和感的弧线形，出现了对“流线型”产品为时尚，并由此而形成该时代工业造型的特点。
　　50年代，由于人的生理和二战等原因，人们厌倦了臃肿、富有张力感的流线型，视觉心理上渴望能够得到一些平复和舒展；工业产品造型顺应大多数人们的意念(当然科技的发展也逐渐地打破了“流线型”的垄断)，而逐渐地将曲线拉直，于是出现了一种具有直线加大曲率特点的时代造型。
　　60年代～70年代，由于科技的进一步发展，特别是大批新材料、新工艺的出现，使得产品造型在制作工艺上又具有了精炼，简洁、肯定和变化方直的可能；于是出现了方直的矩形及其后以斜破直、以动破静打破方直一统的梯形造型，活跃了视觉艺术的气氛。
　　80年代后，更由于大规模集成电路、数控、微机、机电一体化等技术形式日新月异，塑料电镀、工程注塑等新材料、新工艺层出不穷，工业呈更大、更高的发展趋势。在这种多元的大好形势下，人们从理智到观念上的审美要求和标准都正在或将要发生质的转变。作为产品造型，真实地反映人们对于高科技大胆执著的追求，选用几何体造型，使布局和构成更加简洁明快、理智抽象、充满几何美和数理美意味的多样化表现，自然而然地成为了现代产品造型的时尚。
　　再从产品的色彩方面分析，二战后的50年代,人们渴望安定和平，所以那时人们都喜欢较为深暗、沉静的蓝、绿色冷调子作为工业产品造型的色彩。60年代～70年代后，人们生活相对稳定，于是色调也逐渐由暗而明、由冷而暖，变单调为多彩。近年来随着航天事业的发展，人们更是极力地通过产品造型色彩来反映他们对于星际交流的强烈追求和热爱，喜欢含有金属光泽意味的铁灰、银灰、银黑等“宇宙色”。

2　产品色彩设计和比例设计

　　在产品造型设计中，须着重考虑色彩和比例设计两个原则问题。
2.1　色彩设计
　　色彩在整个产品的形象中，最先作用于人的视觉感受，可以说是“先声夺人”。产品色彩如果处理得好，可以协调或弥补造型中的某些不足，使之如花似锦，更加完美，很容易博得消费者的青睐，而收到事半功倍的效果。反之，如果产品的色彩处理不当，则不但影响产品功能的发挥，破坏产品造型的整体美，而且很容易破坏人的工作情绪，使人出现一些枯燥、沉闷、冷漠、甚至沮丧的心情，分散了操作者的注意力，降低工作效率。所以，产品的造型中，色彩设计是一项不容忽视的重要工作，其色调的选择是至关重要的。
　　色调就是一眼看上去工业产品所具有的总体色彩感觉，它可以表现出生动、活泼，也可以表现出精细、庄重，还可以表现为冷漠、沉闷或是亲切、明快等等。色调的选择应格外慎重，一般可根据产品的用途、功能、结构、时代性及使用者的好恶等，艺术地加以确定，确定的标准是色形一致，以色助形，形色生辉。比如：飞机的用途和功能是载客载物在高空高速地飞行，所以它的主调色彩一般都处理为高明高彩的银白色，很容易地使人感觉到飞机的轻盈和精细，这就是形色一致，而且色助于形；如果相反，把飞机涂成黑灰色主调，则很容易地使人怀疑它笨重得是否能够飞得起来，这就是色破坏了形，色调选得不对。色调的确定一般还要参考以下几点：
　　(1)用暖色调有温暖的效果，用冷色调会使人感到冷清。
　　(2)以高彩度的暖色为主调能使人感觉剌激兴奋，以低彩度的冷色为主调可以让人平静思索。
　　(3)高明色调轻爽、明快，低明色调深沉、庄重。
　　总之，色调是在总体色彩感觉中起支配和统一全局作用的色彩设计要素。
2.2　比例尺度设计
　　正确的比例和尺度是完美造型的基础和框架。一般地讲，比例只要在不违背产品功能和物质技术条件的前提下，就可呈多种变化组合形式，展现造型整体与局部或局部与局部之间，诸如大小粗细长短的量变关系。尺度则比较固定，它是专指造型物尺寸与人体尺寸或是某种标准之间适应的程度和范围。造型若只有良好的比例而无正确的固定的尺度去约束，则该设计肯定会归于失败。所以，正确造型设计的次序应该首先确定尺度，然后根据尺度确定和调整造型物的比例。比如：桥的护拦、机床的护罩、汽车的车箱、自行车的车座、自来水笔的笔杆，都是首先要考虑到该造型物的尺度，即人体尺寸适应的长、宽、高、直径等，然后才是该造型物的比例和细部调整。
　　造型物的比例尺度应根据影响组合的各方面因素，作出合理的安排与协调。这些因素基本包括功能、物质技术条件、审美时尚等三个方面的因素。比例协调的造型物体不仅美观，而且使用合理，能给人们以舒适、亲切的感觉。机械产品造型常用的几种比例关系有：
　　(1)黄金分割
　　黄金分割从古到今，一直被公认为最美的尺度，大自然中许多美景的构成，均有黄金分割比例的反映。我国数学家华罗庚推广的优选法，其优选数值也是0.618。黄金分割比例是采用优选数0.618为基数，使得构成比例的两线段其比率为0.618。这种比率具有符合人的视觉特点及人体内在尺度。它的比例优美调和、富于变化而又有一定的规律和安定感。
　　(2)均方根比例
　　长方形中若令短边为1，而将这些无理数列应用于长边设计时，反映在几何图形上就会出现一种非常严格而自然、非常有规律的重复，即这就是均方根比例。这种比例关系之间有着和谐、协调的动态均衡美感，因而应用较广泛。
　　(3)模度理论
　　模度理论是艺术造型中一个学派的观点。他们认为美的造型从整体到局部、从局部到细部，都是由一种或若干种模数推衍而成，含有共同比例因子的尺寸系列，是一个内在的规律。它是从人体绝对尺度出发，选定人的举手高、头高、肚脐高、垂手高为4个基本点(它们分别是2 260　mm、1 830　mm、1 130　mm、860 mm)，插入相应的其它数值后，形成如下的两套费波纳级数数值：(单位mm)
　　第一套为……1 830、1 130、700、430、270、170……称为红尺
　　第二套为……2 260、1 400、860、530、330、200……称为蓝尺
　　这些数值之间不仅包含着中间值比率的制约关系，而且基本上符合了人体活动区间的各种尺度，能达到人机关系的融洽如一。因此模数理论是一种有实用价值的形体比例设计模式。

3　机械产品造型展望与“并行工程”

　　今后相当长的一段时间里，更单纯化、更简洁、更明快、结构更严谨，工艺更精巧，追求理性美是机械产品造型的主要标志。在线型上将更多地使用直线或大曲率圆弧面加小圆转角的造型。在色彩上将以浅淡、明快的高明低彩冷、暖色调为主。就一台机器来说，其主调色将以“二套色”或“三套色”为主，一破过去一片灰暗或“万花筒”式的色彩风格。
　　随着科技水平的飞速发展，人类文化水准的不断提高，现代工业品造型的生命周期也越来越短。一般机床类产品的造型生命周期为5年～10年，电子和日用机械类产品还不到2年～3年，而且推陈出新的速度越来越快，特别是家电产品，几乎内部机芯都不作什么大的改动，就以新的造型重新推出。在如此高速的产品更新换代竞赛中，作为现代产品设计密不可分的主要环节——造型设计、结构设计和模具设计，按照传统的工作贯例，通常是分别由这三个专业和部门的设计人员分工合作，共同完成工业品设计的任务。可是这样设计速度太慢了，非常不适应今天高速发展的新形势。
　　国外现正按一种新的“并行工程”,观点广泛地推行设计一体化模式。“并行工程的观点认为，工业产品的造型、结构和模具设计中的关联问题，是同时而不是顺序发生的，它们错综复杂、紧密交织，而又互相制约，形成了一个“并行的工程”。要想迅速而又科学地解决这些问题，造型、结构和模具设计人员都应学好、掌握和熟悉彼此的工作目标、内容、要点，并结合本职工作自我协调，合成一家，以力图减少一些设计环节和不可行的误设计，从而提高我们的工作质量和经济效益。

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