發動機零部件造型設計構成元素應用

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摘要：當今產品設計在滿足功能的前提下，越來越重視外觀造型的美感，發動機零部件的設計亦不例外。本文闡述了構成元素在發動機零部件造型設計中的應用，將構成中的形態元素用于發動機零部件設計中，不僅可以提升零部件外觀，還能使功能與美觀達到完美融合。

關鍵詞：構成元素；發動機零部件；造型設計

隨著產品功能的日益完善強大，人們追求產品功能的同時更加關注產品的美觀度，工業設計思想逐步滲透到各行各業中，起步較早的為家電、家居產品。如今工程機械產品也逐漸重視產品的造型形態及語義傳達，賦予產品以新的活力，提高產品形象，進而提升品牌影響力。發動機作為復雜的動力產品，零部件結構復雜、功能性強。同時作為機械產品，具有使用周期長、更新換代慢的特點，因此發動機的造型設計需要達到一種長期穩定的視覺美感[1]。構成美學符合美學規律，而且視覺恒久穩定，將構成元素用于發動機零部件造型設計中，可以為造型提供強大的理論支撐，發掘發動機零部件產品的結構美。構成是一種造型概念，其含義是將不同形態的單元重新組構成一個新的單元[2]，本文中主要考慮結構構成元素――點、線、面、體。

1點元素在發動機零部件造型設計中的應用

點作為最基本的元素。形態多樣，有圓形、多邊形、不規則形等，既可以是二維平面點，也可以是立體點，它不等同于數學概念上的點[3]，構成中，具有較小面積和體積的形態元素都可當作點，形態多樣，沒有具體的限定[4]。產品形態上，可以被感知的點有按鍵、散熱孔、發音孔、文字圖標、指示燈等。點以不同的形態和排列組合方式會產生不同的視覺效果。我們可運用不同點距、點的大小來區分不同功能的控制器區域。將大小一致的點按一定的方向進行有規律的排列，會給人留下點移動產生線化的視覺動態。在發動機零部件中，點元素往往對應螺栓位置，螺栓點的功能性強，同一位置的螺栓大小往往一致，位置也相對比較確定，依附零部件結構均勻排布（如圖1），給人以理性、穩重、可靠的心理感受。從整機角度來看，銘牌、標志、標簽可以作為點元素，這時候點需要起到畫龍點睛的作用，位置需要符合人的視覺特性，不能被遮擋，大小能夠被輕松識別，高度也要符合人的視高特性，顏色方面可與本體做些區分，起到良好的視覺沖擊力。

2線在發動機零部件造型設計中的應用

點運動成線，從造型意義上看，線是最富于個性和活力的元素。人們的心理受外觀造型設計影響[5]，粗線形態具有深刻厚重、粗獷豪放和緊張感；細線具有纖細、銳利、精致和敏銳感。水平線帶有穩定、安定、永久和平的意味；垂直線帶有明確、直接、緊張、崇高、權威、莊重的意味；斜線具有傾斜、不安定、動勢的意味；直線給人明確、簡潔和銳利的感覺；幾何曲線富有節奏感、比例性、精確性、規整性等特點；自由曲線的形態富于變化、追求與自然的融合。生活用品中運用線形，可單一、可排列，表現出空間通透感。家電控制按鈕用線形形態來表示，極具表現力。對發動機而言，直線、折線、幾何曲線相對比較適合，因為這些線形態相對穩定，符合工程機械產品嚴謹理性的產品形象。對于發動機上的鑄造零件，如管路、支架等，其上的筋結構就表現為線元素。管路上的筋元素應考慮筋的方向、粗細、數量等，達到對稱感、穩重感和平衡感。如表1所示，同樣的管徑下，不同粗細的筋結構在管面上形成的視覺效果差異較大。通過對比分析得出筋粗細為管徑的十分之一時視覺效果最好，以此指導、規范鑄造管路筋結構的設計。鑄造支架上的筋結構可以提高支架強度，連接螺栓位置，弧線形態，對稱分布，給人以穩重可靠的視覺感受。如圖2中的支架形態，筋的形式均表現為弧形，起伏弧度整齊劃一，左右高度對稱，實現空間上的韻律美感，同時弧形筋結構的設計也避免了應力集中，可靠性更好，質量也較輕，實現了功能與美的完美統一。線束、油管的走向表現為線元素，我們可統稱為細管，細管走向應盡量做到橫平豎直，傾斜走向時應做到以30°、45°、60°的角度去布置，相鄰管路要盡可能擰到一塊走，平行走的走向布置，避免兩管路之間形成空面，秩序合理的走向可以給人以嚴謹、穩定的視覺體驗。高壓油管因為長度必須保持一致的要求，走向先對受限，此時應盡量減少管路的多方向自由發展，使之呈現為視覺上的兩種走向。如圖3所示，左邊為原來高壓油管走向，呈多個方向，無章可循，調整后整體呈現兩種走向，給人理性、嚴謹的感覺。

3面在發動機零部件造型設計中的應用

線的運動形成面，面有不同的表現形式，常見的有曲面和平面。面給人以視覺上的充實感，面的使用可以打破二維和三維之間的界限，使畫面富有層次感。不同形態的面給人不同的視覺效果，曲面往往給人以動感，平面則穩定，而不同的組合會給人帶來不同的視覺感受。方形面表現出純粹理性、靜態中性；銳角、鈍角構成的三角形當一邊與水平線平行時則表現出穩定、積極向上；多邊形邊線數量越多，就越接近圓形，表現出飽滿、圓潤。發動機作為復雜的動力原件，其上各個零部件都可作為單獨的復雜件，因此發動機零部件結構復雜，不像家電家居產品一樣，沒有簡潔的大光面造型，為了與整機風格統一，在有大光面的地方需要增加造型特征，以豐富零部件的造型設計感。油底殼、搖臂罩、膨脹水箱、熱交換器、中冷器及其端蓋等零部件表面需要解構成面的組合，同一個機器甚至同一類機器上的這些零部件面構成元素應該統一。圖4為某機器頂端布置，從左往右依次為中冷器、上端蓋、熱交換器，三個零件表面形態風格統一，通過有序排列組合形成特有造型特征，三個零件通過面造型相互呼應，實現整體感強、風格統一的視覺效果。大缸徑機器上的搖臂罩為一缸一蓋，單個搖臂罩造型可采用切削方式，形成面面組合，不規則的面組合形成體，給人以銳利剛勁的感受，符合機械產品的造型、審美原則。其他機器上一般為整體搖臂罩，其造型可以通過線面分割、線面排列組合與發動機的缸數上產生呼應，豐富造型。發動機上進排氣管、水管截面設計往往為圓形管，圓形管會給人以粗大、笨重的感覺，與周圍零部件的造型風格有沖突，這時候可以考慮將圓形截面變成橢圓，使管的造型更好的融合到整機中，使其與其他零件的風格一致，同時提升整機的緊湊感。

4體在發動機零部件造型設計中的應用

體元素涵蓋了長、寬、高三個維度，具有點、線、面所不具備的體積、重量等特點，體能夠帶給人們非常直觀的感受，使人產生強烈的空間感，與點、線、面元素不同，體塊所塑造的形態具有充實、厚重和穩定感。發動機每個零部件都可作為單獨的體存在，對于整個發動機而言，發動機整體是由各個單元體組合而成。因此，要求各個體塊需協調布置。面面組合形成體，將體排列組合到整機上，如圖5所示，搖臂罩作為單獨體排列組合后，在整機上形成一種方向感、秩序感。圖5中每個單獨的零件都可看作體，體與體之間，隨型避讓，緊湊和諧布置。發動機本身作為整體，一個大的體，其上的造型特征、造型元素需與整體風格統一。

5結論

不同的角度，同樣的零部件可被認為是不同的構成元素，需要我們靈活運用，點、線、面、體都是互相組合應用，融合到一塊共同構成一個合理、有效、美觀的整體。對于發動機整機而言，在布置方案、造型設計時應該結合形式美法則，使發動機這一機械產品能夠達到對稱感、穩重感、秩序感、節奏感、力量感等機械美感。將點、線、面、體的構成形態要素及相互之間的排列組合形式融入發動機零部件產品設計中，使發動機零部件這種機械產品煥發一種理性、秩序、抽象的美感，為發動機的零部件造型提供了強大支撐。文章通過點、線、面、體的組合利用，挖掘機械產品的結構特色，獲取豐富的復雜產品設計造型，希望創造出品牌特色，打造好看、好用的機械產品。

參考文獻

[1]馮清華，盧穎．基于設計幾何學的工程機械形態設計方法探究[J]．包裝工程，2016，37（20）：79-83．

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[4]李曉嬌，馬彧，安琦．形式美法則在開棉機造型設計中的應用[J]．工業設計，2020（09）：58-59．

[5]陳金利，馬彧．煤礦設備造型設計原則研究[J]．工業設計，2020（09）：66-67．

作者：夏新艷 尹召陽 唐雪瑩 單位：濰柴動力股份有限公司發動機技術研究院