時間:2023-03-22 17:42:58
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筆者對汽車造型設計人才的職業能力的研究,從汽車行業近十年來造型設計職業崗位的發展入手,對“企業—部門—崗位—工作內容”的層次進行細分,總結出汽車造型設計人才的具體職業崗位的具體工作內容。文章中的汽車行業人才需求信息主要從三個渠道獲得:一是對合資、國企、民營、私企以及汽車設計服務等不同類別企業的調查;二是歷年來高校招聘和社會招聘的需求信息;三是網絡、文獻對國際上汽車企業機構構成和人員配備的介紹。
其一,汽車行業造型設計人才的需求企業。隨著汽車保有量的迅速增長,市場對汽車個性化產品和服務的需求,為整個汽車產業鏈帶來了新的發展機遇,整車企業、設計研發企業、零部件制造企業,甚至汽車資訊企業都需要造型設計人員的參與。筆者通過調查了解到,以下類型企業需要聘用汽車造型設計人才:汽車整車開發及生產、汽車零部件開發及生產企業、汽車設計服務企業、汽車銷售企業等。
其二,汽車行業造型設計人才的需求崗位和工作內容。在所有企業中,汽車整車企業的設計開發環節最完整,因此文章以整車企業為研究對象,分析其部門設置和人員分布。雖然各個汽車企業的造型部門在結構和組織上有一定的差別,但其對產品策劃和工程開發所起到的作用是相同的。文章提出了一個虛擬的具有普遍意義的汽車造型設計部門的基本構架和人員組織。零部件開發企業的造型設計人員,承擔了與整車企業造型創意部門人員類似的職責,兩者在人才能力需求上比較相似。下面將對不同類型企業的造型設計具體崗位的工作內容進行總結:整車開發及生產企業、汽車設計服務企業與設計造型設計的部門、崗位及工作內容如下:
一是汽車產品策劃部門,崗位:汽車產品開發前期研究及開發策劃人員(偏向造型策劃)。工作內容:包括汽車品市場需求調研、流行趨勢調研、競爭品牌及車型調研、品牌前瞻性的研究、市場定位、產品概念的提出等,并具備與設計管理和造型設計以及技術部門的溝通能力。二是設計管理部門,崗位:設計管理人員。工作內容:負責汽車造型設計統籌管理、時間節點控制、情報管理以及設計人員人事、設備及物品的管理,并與相關部門進行溝通。三是造型創意部門,崗位:車身造型設計師、汽車內飾造型設計師。工作內容:理解汽車產品定位,以草圖和效果圖的形式,分別負責車身或內飾設計項目的造型創意,并與油泥模型師和數字模型師進行一定程度的溝通,在設計時須考慮空氣動力學和人機工程學等問題,并與相關部門進行溝通。四是色彩紋理設計部門,崗位:色彩紋理設計師。工作內容:應具有獨立的色彩紋理創意的能力,明確產品的整體思路,具有對材質、花紋、色卡的管理能力,以及與其他部門的溝通能力。五是數字模型部門,崗位:Casc表面制作設計師。工作內容:對工程和造型創意有深刻的認識,通過正向C面三維建模,準確地表現設計意圖,并與相關部門進行溝通。A-CLASS表面制作設計師,工作內容:通過逆向A面三維建模,實現模具基礎,并與相關部門進行溝通。六是實體模型部門,崗位:油泥模型師。工作內容:透徹地理解造型設計師的設計創意,具有強大的三維模型塑造能力,并向數字模型師傳達分面方式。七是設計試制部門,崗位:設計試制工作人員。工作內容:負責樣車設計制作、內飾仿真件以及部分表面零部件的制作,并與相關部門進行溝通。汽車零部件開發及生產企業與設計造型設計的部門、崗位及工作內容如下:造型創意部門,崗位:汽車座椅、儀表盤輪轂、數字設備、進氣隔柵、車身保險杠、方向盤、車燈造型設計師。工作內容:主要從事具體零部件的造型創新,須熟悉不同車型的造型特點,并能在零部件創新設計中把握其與整車的關系。由于零部件企業的部門設置沒有整車企業龐大,往往要求造型設計師向上兼顧產品策劃能力,向下兼顧工程協調能力。汽車后市場與設計造型設計的部門、崗位及工作內容如下:一是汽車造型改裝部門,崗位:改裝造型設計師。工作內容:從事汽車車身造型的局部改裝造型創新設計,如轎車翼子板改裝設計、貨車車頭擾流罩加裝等,須熟悉不同車型的造型特點,并能在局部的改裝中實現特定的改裝功能,以及能與工程合作,保證改裝后汽車性能。二是汽車車身及內飾美容部門,崗位:汽車美容設計師。工作內容:從事汽車車身貼花、貼膜裝飾,汽車內飾的軟裝改造、內飾裝飾品的選配等工作。
二、汽車造型設計人才的職業能力
通過以上分析可以看出,不同企業、部門、崗位的汽車造型設計人才雖然工作內容、難度和綜合性各有不同,但從中不難總結出汽車行業中造型設計人才的職業能力需求。
其一,設計把握能力。由于汽車產品開發的復雜性和汽車造型設計部門分工的細化,要求汽車造型設計人員在把握能力方面必須做到:明確汽車整車項目目標與崗位工作目標之間的關系;對崗位工作進程和成果進行把控;并能與其他相關崗位和部門進行良好的協調、溝通。
其二,設計調研能力。因為汽車產品系統層次豐富,開發社會關聯度大,周期長,風險大,因此汽車造型設計人員在調研能力方面應做到:通過不同手段實時把握、跟蹤與汽車設計相關的社會、經濟和技術等資訊,并分析其內在聯系,形成獨到的設計見解;能夠把握汽車造型流行趨勢;能夠從各種事物及相關設計領域中提煉美、創造美;能夠從人的生活方式、城市發展和交通方式等變化中發掘汽車造型設計創意。
1.課程內容體系構建原則
針對模具類專業的知識結構和特點,根據企業對模具人才技能的需求,對課程體系進行優化整合,針對模具成形工藝特點對產品造型設計的要求,有選擇地設置課程內容,使課程內容與本專業知識與技能相結合,結合其在今后的工作中對產品造型設計能力的需求,有針對性地進行課程內容與講授方式的設置,使其在把握產品造型發展趨勢、產品造型能力、創造能力、創新能力、藝術審美能力與運用方面得以提升,能夠把握產品造型設計方向,切實做到所學知識的“必須”與“夠用”。
2.課程內容體系構建
對課程的核心知識點進行提煉,將模具成形工藝與產品造型課程知識點進行有機結合,融入造型設計所涉及的模具成形加工知識點,讓學生們在學習產品造型課程的同時,兼顧考慮產品造型的成形方法、成形工藝,讓產品造型設計更加符合模具成形工藝性,做到既懂設計又懂工藝,多課程知識點融入,對產品造型在模具專業中的應用有更加深入的理解與把握。以課程內容第一部分產品造型設計概論為例,該部分具體涉及兩個方面的內容,造型設計概念、要素和造型設計基本發展趨勢,在課程設計上將上述兩個方面的內容與模具知識點穿插結合,將造型設計要素與模具成形工藝結合,汽車造型發展與金屬成形、先進汽車模具制造技術結合。融入具體設計案例貫穿知識主線,配合項目任務加深對所學知識內容的全面深入理解。
二、課程教學模式的改革與實施利用
將產品設計知識與理論融入具體的模具成形產品設計案例的方式教學,通過具體產品設計案例,分析講解其所涵蓋的知識點,并構成在模具成形產品設計時所要用到的提升核心設計能力的完整知識體系,使那些不適于工科類學生知識背景并且難以理解的設計藝術類理論內容與具體案例結合,將產品設計造型與成形加工制造工藝相結合,基于模具類學生知識體系與專業背景對設計理論進行講解,注重結構設計與成形工藝性的結合,設計出符合制造加工工藝的產品。注重理論的理解與實際運用,使學生切實合理地運用相關設計知識,具有進行獨立的模具成形產品造型設計的相關技能。根據所歸納的知識點與知識體系將產品設計所涉及的相關知識內容融入到具體模具成形產品的設計案例中,產品案例的選擇具有廣泛性與針對性,涵蓋工業產品的各個門類,所使用案例產品必須時代性強、代表性強。同時考慮某些產品的更新換代較快,建立相關產品庫,跟蹤該類型產品的最新發展趨勢,以更新融入案例。所融入的案例產品要有相當一部分具有多種設計知識的分析性,可以從設計優劣兩個方面進行分析。案例產品對比性強,設計創新性強,能夠啟發引導學生在開闊思路的同時接受所融入的相關知識點。教學方式分為理論教學與實踐,注重智力技能的訓練。每個教學單元應該設置為:提出本單元所涉及的具體問題—講授融入具體案例的相關知識—擴展討論—總結歸納—思維訓練—課業。構成完整的教學體系,在具體教學中突出互動性,對案例產品所涉及的相關知識內容分析講授并進行討論,讓同學主動學習,開闊思路,舉一反三,觸類旁通。案例產品中所涵蓋的知識點分析完成后,再從產品案例庫中拿出其他產品案例讓同學對比分析,分組討論,分析其中設計理論與知識點的應用,同時在思維訓練環節利用系統知識分析設計教師提出需要設計或改進的產品,提高學習知識點的質量。在理論教學之后,注重相關技能的學習與訓練,能夠熟練運用專業產品造型設計軟件(Rhino)進行計算機輔助造型設計,在進行造型訓練中也是針對具體造型案例進行設計造型,在對比與工程類3D軟件(如Pro/e、UG)的區別后,在工程類3D軟件不擅長的復雜曲面造型領域,采用專業產品造型設計軟件(Rhino)進行設計表達,做到軟件之間的切換運用與互相補充。
三、結語
1.1微型卡車的主要特征分析
微型卡車自身和其它類型的車輛相比有著鮮明特征,首先是在用途上相對較廣,能分為自備以及出租等用途,而營運是其最為重要的用途;另外就是在價格上比較低廉,由于微型卡車主要是用于城鄉結合處等地,所以主要的購買人群是個體工商戶,在收入中低檔的人群上價格也不是很高;還有就是有著激烈的競爭和廣闊市場,由于需求量比較大,所以制造商也相對較多,這樣就形成了激烈的競爭市場,從銷售情況來看,微型卡車的銷售量是呈現出逐年上升態勢的,故此有著廣闊的市場。
1.2微型卡車的造型設計方法分析
對微型卡車的設計最為關鍵的因素就是美觀性和安全性以及創新性,從創新模式來看主要有全新型的產品設計和新品種型的產品設計以及補充型的產品設計等。通過對形態起始原點系統的分析以及對情感起始原點系統的分析,這就組成了卡車造型利用原始創新點設計,主要能夠從幾個重要點進行出發,如對形態進行圓和圓的對比,以及對形態實施角對角的對比等。這樣的工作就能夠使得設計形態語言有著共性同時也有著獨特性。
2微型卡車設計中的限制條件及設計策略
2.1微型卡車設計中的限制條件分析
微型卡車造型設計中會有諸多制約因素,涉及到材料以及結構和控制等諸多方面,在技術限制條件層面,微型卡車的設計不僅要能有優秀造型以及材質等,同時也要能滿足多樣化的技術限制條件,這就涵蓋著空氣動力學和人機工程學、微型卡車結構等。其中的空氣動力學主要是微型卡車運動過程中能產生一定的空氣阻力,所以在設計過程中就要改善微型卡車運動時的空氣阻力。在微型卡車結構上主要是由于造型設計和結構設計是緊密相連的,故此所有的造型都要在結構約束下進行,設計中還要通過造型設計來對結構進行優化。另外還會受到經濟限制條件影響,主要就是成本控制以及公司的策略。從成本控制的角度來說,對產品的成本降低能提高利潤,而成本控制是在生產導向型以及技術導向型之間進行的,所以成本控制對造型的設計也就有著一定限制。而公司的策略也會對微型卡車的結構設計造成影響。
2.2微型卡車造型設計的策略探究
微型卡車的造型設計在策略上有著不同類型,所以制定能符合企業發展的策略不只是能夠將設計效率得到提升,也對公司的發展有著促進作用。主要的策略有仿效策略、率先進入市場策略、產品差異化策略、降低成本策略等。微型卡車的設計策略能夠指導微型卡車的造型設計,所以對每個策略的研究是提高設計效率的重要保障。例如在仿效策略和微型卡車形體設計上,優秀的車型形體設計能從美學上加以借鑒,從技術上也能經過推敲提高其成功率。微型卡車的外觀設計是傳遞給人們最為直接的要素之一,外觀形體設計及色彩、材質設計等最能夠吸引消費者眼球。在形體設計上不僅要對使用功能以及安全因素進行考慮,還要對傳遞的心理暗示得以重視,將公司的戰略和成本等環節要充分考慮,可通過簡化性設計方法以及附加性設計方法等進行實施設計。簡化設計主要是滿足使用和審美功能基礎上通過最少造型元素進行的設計,去掉多余的造型形體,來使汽車更加的簡潔大氣,減少表面的凸起。而附加性的設計是將整體的形體為主導,主體功能和附加形體功能相連接,主要是能對微型卡車外觀設計進行優化,實際設計中主要是通過增加小附件以及裝飾條等進行設計。色彩是造型設計中的一個重要環節,通過色彩的感染力能夠通過視覺傳達給消費者,并能從一定的程度上反映出產品的功能性特征以及地域性的不同。色彩設計過程中要重視幾個重要問題,首先要從色彩自身進行著手,從安全性及象征性層面出發對微型卡車加以色彩設計。還要能對微型卡車的消費市場氣候環境等進行分析,結合客觀的條件加以分析,還要從其他的經典產品色彩中進行找尋靈感將其在微型卡車造型的色彩設計中進行創新應用。材質的設計都有著不同的物理屬性,也能傳遞給人們不同的心理感受,對微型卡車的材質選擇要能注重經濟性和美觀性,從安全的角度出發,所選擇的材質首先要能和卡車的使用功能相滿足,最大化的發揮其性能。同時也要能在保障安全性及經濟等基礎上嚴格地對材料成本進行控制。對微型卡車的外觀進行改良設計過程中,要能夠考慮環保性以及可回收利用性。微型卡車的外觀主要是通過多個設計元素進行組合而成,其中的特征線在很大程度上就決定了微型卡車的造型設計風格,也是其造型設計的關鍵線。微型卡車外觀設計主要是前大燈輪廓線以及進氣格柵輪廓線等關鍵特征線所決定的,每條特征線都和微型卡車整體造型設計有著重要關系。故此在對其進行設計的時候要能夠細化處理,如對大燈改進性的設計方面,同樣位置及同等大小的前大燈經過重新的設計就能夠起到畫龍點睛的作用,使其和整體的造型得到有機統一。而對進氣格柵進行設計中要將上下進氣格柵分開設計,上進氣格柵主要是起到裝飾性的作用,而下進氣格柵則是性能的改進設計。
3結語
內丘紙馬題材中的對于自然界的崇拜,主要源于人們對自然物象的心理崇拜。自古以來我國就是一個典型的以農業為主要生產活動的國家,純樸的農民們總是盼望年年風調雨順,年年五谷豐登,害怕洪澇天旱,害蟲為災,影響糧食收成,在這些人為不能控制的自然災害面前,和對于電閃雷鳴的自然現象不能解釋的前提下,純樸的民眾們就異想出能夠保佑他們耕作安全,生活順利的各種自然神,比如雷公、電母、龍王、山神、井神、火神、山神、以及天地等。在遠古時期,由于當時的社會生產力極端低下,原始民眾的思維能力和生產勞動技術還處在原始的蒙昧階段,自然界的變化對于當時的遠古人類來說,是一種極其好奇的現象,人類只能按照自然界的變化來進行各種生產、生活活動,對變化萬千的自然現象有極大的恐懼和不解的心理。當時受生產力水平低下,人們思想受到禁錮,無法解釋面對的諸如洪水地震的天災,生老病死的人禍,就容易相信一種外力或有某種神的存在并主宰著世間萬物,于是就希望通過禱告或膜拜保佑自己或家人消災得福,生產活動風調雨順。正是由于遠古人們對世間萬物自然崇拜的觀念,產生了原始的神話傳說、宗教活動和巫術祭祀,從而在遠古人類內心形成了原始蒙昧的精神世界,在社會生產活動中產生了各種各樣的民風、民俗。
二、內丘紙馬造型設計與民俗事象
內丘紙馬文化藝術的產生是在當地民眾長期的節日祭祀活動和社會勞動生產中的民俗系列活動中應用而生的。在內丘地方民眾的思想觀念中,這些諸神被純樸的民眾們以一種嫻熟的傳統手工技藝,通過木刻為載體以單色墨印為方式,人格化到了粗糙劣質的粉紙和黃紙上,然后在節日活動或是祭祀時間張貼到院落或是房屋以及農具的各個地方:幾乎所有農戶各家大門的側墻上都張貼著一尊被稱作喜神的神碼貼。被稱作喜神的這一形象,在當地民間原本沒有具體形態,是一個人們主觀虛擬的神像,在內丘民眾的心里,喜神是一尊笑容可掬、大眼睛、高鼻梁、梳髻懷琵的女性。人們還在張貼喜神像的旁邊安置一個木頭盒子,不管木頭盒子簡陋與否,虔誠的民眾都會在盒子里面供上幾柱香火,香煙裊裊,寄托著農戶們對來年的期盼:盼望風調雨順,趨吉避險,喜事連連。如此等等。
三、內丘紙馬造型設計中的佛教、道教、行業祖師崇拜
除以上以外,內丘紙馬神像中還有一大部分是佛、道、神仙、菩薩之類的神像。隨著佛教的傳入,內丘紙馬題材里又多了天上有極樂世界,和地下有陰曹地府的說法,比如南海觀音、太上老君、地藏王、圣人、四大天王等題材。所以可以說內丘紙馬的神靈題材人物匯集儒、道、佛三教于一體,云集了各種人格化神像,比如書房一般要張貼孔子像,廳堂一般張貼八仙像,南墻一般會張貼南海觀音像等,把三教融匯在一起出現,形成了內丘地方特有的民俗、崇拜觀念。還有從事手工技藝或推車等勞動者,每逢節日或是祖師誕辰,都會請祖師像來供奉等等。這些融合儒、釋、道教、行業祖師崇拜的紙馬含有一些樸素的唯心主義思想是應當批判的;但從另一方面看,其中更多的是反映了勞動人民知恩報德的原始純樸的高尚人格品質。
四、結語
空客憑借歐洲的航空工業基礎,率先在大型客機上采用側桿代替沿用了幾十年的中央操縱桿,并用電傳操控代替了機械操控。2014年6月空客在美國申請了一項專利,提出了未來基于實時顯示技術與交互技術的無窗駕駛艙,該駕駛艙可以不需設計在飛機前方,而是可以在飛機的任何區域,該設計顛覆了現有飛機駕駛艙的概念。巴西航空工業、龐巴迪、達索等支線客機及公務機制造企業在駕駛艙造型設計方面更加具有靈活性,尤其是公務機的駕駛艙,注重造型的個性及多種材質的運用。達索公司的創始人馬塞爾•達索(MarcelDassault)曾經說過:“Foranaircrafttoflywell,itmustbebeautiful(漂亮的飛機飛得漂亮)”。這句話不僅適用機的外形,也適用機內部的造型設計。中國曾研發過大型客機“運十”,其駕駛艙造型基本仿造了波音707。波音前副總裁喬•薩特回憶道:“我們登上了飛機并進入駕駛艙參觀,駕駛艙里的布局和707飛機簡直如出一轍。”目前中國的商用飛機事業蓬勃發展,其市場定位是面向全世界———包括發達國家的客戶,同時這也意味著中國的商用飛機將面臨國際航空巨頭的直接競爭。市場定位和競爭環境決定了中國的商用飛機駕駛艙設計必須是世界先進和一流的設計。因此,對世界現役飛機的駕駛艙造型設計進行研究分析十分必要,可以利用后發優勢,推陳出新,盡快在設計上實現超越。
2代表性駕駛艙的聚類分析
造型設計不同于工程問題,很多情況下是靠設計師自身的經驗積累及不斷嘗試獲得的靈感。“產品造型領域,設計思維的一個突出特點是形象思維和邏輯思維并重,其復雜性和不確定性決定了產品造型設計領域的知識與工程設計等其它領域相比,缺乏明確的知識界定和內涵。”基于案例的研究是一種對設計問題求解的有效方法,對機駕駛艙設計而言,案例是前人大量經驗積累的成果,對成熟案例進行研究可幫助設計師迅速找準設計切入點、明確造型設計的方向定位。對駕駛艙而言,成熟的設計案例均是經過長期的實踐檢驗,對新興制造商有重要的參考意義。由于可供研究的現役飛機機型數量較大,而源自同一家公司或同一系列的機型,本身即有著明顯的相似性。如巴航工業的萊格賽系列飛機,其駕駛艙造型的相似性很高,可以作為一類進行造型研究,只需要挑選出代表機型即可。本文中采用相似性聚類分析與多維尺度分析的方法,用以挑選出具有代表性的案例樣本,這些樣本可以代表絕大多數機型的造型特征。
2.1駕駛艙造型相似性調研
在此調研階段,首先通過網絡搜集了國際上12家商用飛機制造商的66款機型的駕駛艙圖片,并對圖片進行處理,去除多余的視覺干擾因素,使圖像盡量保持相似的角度及色彩,并借助小樣本調研進行了66款駕駛艙的造型相似性判斷聚類分析。選取了對造型設計或駕駛艙有一定了解的人員共30名作為被試者。設計類及航空類專業研究生、飛機內飾設計師、退役空乘等三類人群參與本次調研。調研采用兩分法進行聚類,考慮到機型數量等因素,本次調研中的66款駕駛艙機型設定分為8組。調研過程采用的是本研究團隊制作的、一款基于Flash軟件開發的造型相似性判斷工具。被試者通過完成分組任務來展現他們對駕駛艙造型的相似性判斷。
2.2聚類分析與多維尺度分析
本文將聚類分析和多維尺度分析的結果綜合起來,幫助選取造型上具有代表性的駕駛艙。在一個被試者完成其分組任務時,上述造型相似性判斷工具能自動生成關于66款駕駛艙造型的相似性矩陣結果。對30名被試者的判斷結果取平均值后,導入SPSS軟件進行聚類分析。將66款駕駛艙分為14組。從14組樣本中,根據每個案例分值,挑出了14款具有代表性的機型,這些機型均可以被認為是彼此之間最不相似,即最有特點的案例。但是,有特點并不代表先進,比如有的案例被挑選更多可能是因為其密密麻麻的舊式儀表。雖然其造型與眾不同十分有特點,但明顯不是本次調研希望進行深入研究的理想機型。因此需要借助多維尺度分析,進一步對代表性案例進行判斷與篩選。多維尺度分析的結果是將不同機型的相似性數值轉化為了二維空間的距離,直觀地展現了案例間的相似性分布情況:距離越近,相似性越高;距離越遠,相似性越低。
2.3代表性駕駛艙將聚類分析
結果與多維尺度分析結果作為依據,并兼顧品牌及設計特點多樣性,最終挑選出10款代表性駕駛艙,用于后續的特征線描繪與提取。
3駕駛艙造型設計特征線的提取
3.1駕駛艙特征線的定義
Jingjing等提出了用特征線總結飛機駕駛艙設計特征的研究方法。根據造型特征線位置和功能的不同,把飛機駕駛艙內飾造型的基本形態和造型結構分為頂控板(Overheadpanel)、遮光罩(Glareshieldpanel)、儀表板(Instrumentpanel)、中央控制臺(Centrecontrolstand)和側操縱臺(Sidewallcontrolpanel)5個部分。因操縱桿對駕駛艙的總體造型有重要影響,在此將操縱桿(ControlStick)單獨列出,把駕駛艙總體造型進一步劃分為6個主要部分。
3.2特征線提取的步驟
在進行駕駛艙特征線的提取時,首先是對原始圖片進行描摹,用線條圖來表現出駕駛艙空間。然后對全部線型進行重要程度排序,把從屬線型刪減,強化重要造型特征線的表達,修正透視角度,從而簡練地概括出核心設計特征。3.310款代表機型駕駛艙造型特征線的提取特征線提取是把復雜的駕駛艙造型歸納為符號化特征,用以總結不同機型的核心造型差異。在提取過程中對通用性的部件(例如面板按鈕等)進行簡化處理,重點提取以遮光罩為物理中心與視覺中心的6個部分的大輪廓特征,如圖9所示。
4駕駛艙造型設計的差異分析
根據提取的特征并結合不同品牌的多種機型進行判斷,駕駛艙設計呈現較強的“大布局趨同,分部件差異”的特點。大布局趨同:從10款代表性機型駕駛艙來看,絕大部分案例服從6個組成部分的劃分方式,且每個部分的使用功能類似,說明駕駛艙的功能布局已經趨同化,目前還沒有機型采用顛覆性的創新布局。但空客等公司申請的專利顯示,各個航空巨頭已致力于開創新一代操控布局,并開始布設造型設計專利壁壘。分部件差異:從代表案例每個組成部件的造型對比來看,則部件之間的差異性比較大,僅從單個部件的造型特征就基本可以分辨出不同機型的駕駛艙,說明各個廠商均較為注重駕駛艙內部部件造型設計的獨創性。當然過分的獨創性會帶來標準化的問題:飛機操作的通用性降低,使得飛行執照不能像汽車駕駛證一樣廣泛通用,執飛不同公司的飛機需要重新考取執照。這對新興制造商的啟示是:需要考慮系列機型駕駛艙之間造型的通用性,這會大大提高機組培訓、操作手冊編寫等客戶服務工作的效率。巴航工業作為最大的支線客機制造商,至少有三種不同造型風格的駕駛艙。龐巴迪也有兩種以上駕駛艙風格。灣流、達索、賽斯納等公司主要生產公務機,駕駛艙風格呈現了多樣性、個性化的特點。空客各機型的駕駛艙造型多用簡練的幾何形與直線條。系列飛機保持了高度的通用性,具有基本相同的駕駛艙布局,寬體飛機和單通道飛機可以由同一群飛行員駕駛,降低了航空公司的人員培訓成本。空客駕駛艙設計特征可以歸納為:簡潔的幾何形設計、高度的通用性和“后發優勢”的應用。波音機型的駕駛艙有較為復雜的結構和很多細小的體塊,整體造型更偏有機形態。波音飛機相對風格多樣,新機型會更新造型設計,并應用最新的設計形態語言。如波音787的駕駛艙,大量采用曲線、弧面等流線型設計語言。波音駕駛艙設計特征可以歸納為:有機形態與流線風格、前瞻的設計和“以人為本”的理念。側桿操控起源于空客,目前巴航工業萊格賽(Legacy)500、達索獵鷹(Falcon)7X、中國商飛C919、俄羅斯正在研發的MC-21等均采用側桿操控。其優點是可以增加飛行員腿部的活動空間,不會阻擋視線,手臂的可達性更好。從特征提取圖來看,采用側桿操控的機型,駕駛艙整體空間更加簡潔,視覺負擔明顯降低。目前多數機型仍然在使用中央操縱桿,中央操縱桿的優點是更符合駕駛操控認知習慣,并且正、副駕駛可以隨時知道對方的操作從而避免誤判。但是從造型上來看,中央操縱桿把駕駛艙空間進行了無序分割,破壞了視覺連續性,增加了認知負擔。部分廠商對操縱桿形態進行了改進,如賽斯納的獎狀野馬(CitationMustang)、巴航工業的飛鴻(Phenom)-300只保留了與中央操縱桿相似的操控方式,但取消了底座增加腿部空間。類似的改進至少從空間劃分的角度來看更加合理。
5結論與展望
省,也稱為省道、省縫、省位。因為大家都知道,人體不是一個平面,它是一個凹凸有致、難以描述且無法復制的優美曲面,省說到底就是為了適合人體結構特點將一部分衣料縫去或剪去,以塑造出衣片曲面狀態或是消除衣片浮起余量的不平整部分,使得衣身符合人體胸、腰、臀三個重要差量以及前胸、后背部等隆起部位而設計的,不同部位省的形狀以及作用都不相同。換句話說它們存在的原因主要在于能解決人體四大凸面的數據差問題:胸突、背突、腹突以及臀突,當然也不能忽視身體其他大大小小的曲面。它的個數、省尖指向、位置都可以圍繞同一個頂點轉移調整,在一個橢圓周內自由變動,而達到的目的是相同的。省的形式很多,按形態可以分為弧形省、錐形省、橄欖形省、釘子形省、開花形省等;按部位可分為領省、肩省、袖窿省、腰省、前中心省、側縫省等。省道是女裝中最基本的組成部分,是結構設計的靈魂,大小、方向的細微變化都會對整個服裝造型輪廓產生影響。分割線是指為符合人體體型和造型需要,將人體各部位衣片進行分割而形成的縫。它可以說是服裝結構造型中功能最強大也是最常用的元素之一。通過分割處理的服裝可以借助錯視原理在一定程度上修飾或改善人體自然形態,創造大眾心目中的理想黃金比例和完美造型,而分割線的不同組合,更能產生不同的變化規律。分割線具有實用和裝飾兩大功能,在達到合體效果的同時也增強了服裝美感,不僅能滿足人體體型要求,更是面料拼接與混搭的重要方式,這也是它被廣泛采用的原因之一。特別值得一提的是,一種服裝設計立體裁剪中常使用的手法“連省成縫”,即當兩個省指向同一點且角度合適的情況下,將兩省連接形成一條分割線,這樣設計的服裝更為合理,也能讓著裝者視覺上更修長更挺拔,其造型功能遠大于省道,所以利用率極高,分割線常被分為直線(橫向、縱向)分割線和曲線分割線。與此相關的還有一種縫道處理技術。縫道是指衣片之間的一種連接形式,整件服裝是由縫道將各個衣片連接起來所產生的造型。由于立體裁剪看起來非常直觀和一目了然,縫道處理技術就顯得尤為關鍵,影響服裝的整體造型和美感表現。考慮到人體結構,縫道通常設置在人體曲面各個塊面的結合處,例如肩線、背寬線、腰圍線、公主線、后背寬線等;而形狀有很強的可塑可變性和創造性,盡量做到貼合人體線條,便于縫制。
2褶裥
褶裥常被連在一起說,其實無論在視覺造型還是在工藝處理上都不盡相同,所以實際上應該分開說。褶是指符合人體形態、造型需要,將部分衣料縫縮而形成的自然褶皺,它由省道轉變而來,但比省道形式自由、寬松、靈活,可以看做是很多小的褶裥組合,褶可以用于服裝的特定位置以水平、垂直的形式運用。按照表現特征可分為疊褶、波浪褶、抽褶、垂墜褶和堆褶等形式;按變化形式可分為規律褶和自由褶,而服裝產生褶量的多少,區域部位以及控制的尺寸量,由服裝特定造型和面料特性決定。褶的形式很自由多變,沒有固定的數據和定量計算,因此可以產生變化多樣的美感造型,設計者在立體裁剪過程中可以根據審美和造型需求自行定義和創新。裥是適合體型及造型需要將部分衣料折疊之后熨燙而成,由裥面和裥底組成,它既滿足了省道功能,也達到了藝術審美效果。它的基本構成元素是衣裥的方向、位置以及衣裥的個數及大小。裥按形態線條類型可分為直線裥、曲線裥、斜線裥;按形態可分為順裥、箱型裥、陰裥、風琴裥等。相較于褶,裥更為規律工整;相較于裥,褶更加自由靈活。而褶裥是圍繞人體突面形成的,將省轉化為褶裥的形式,有強烈的塑形作用。而與省相比,又不像省那樣完全與突面貼合,它在指向突出點的時候不固定,因為突面會有松量。除了余量這一部分,要在這個基礎上再多加量可以形成寬松效果,有擴張造型的作用。
3波浪
波浪指利用面料本身的特性在服裝上營造和打造出的立體起伏狀態,形態與海面上的波浪相似,所以稱為波浪式造型效果。它根據位置、大小的不同,可以產生不同的視覺效果,因而可用于人體的不同部位。在面料選擇上,如果用較軟的、懸垂性好的面料,它就會展現出飄逸、輕盈、寬松隨意的感覺,可以制造出若隱若現的別致效果,能突出女性優美的曲線;如果使用較硬的或是挺括的面料,會形成夸張曲線度強烈的線條,造型感突出,所以在表現大效果的服裝中也常常被使用,例如婚紗、尼龍大衣上,可以充分地展現設計師所追求的不同廓形,因此廣泛應用于現代服裝中。波浪裙可以增加人體活動松量,腰省這時全部轉化為波浪量存在,省道就消失了,使服裝線條更連貫,整體效果更佳,同時裝飾作用很強。波浪細分可以分為兩類,一類稱為波浪,是指從一端向另一端發散而形成的造型效果,寬窄的變化在這樣的衣身上效果變化明顯;另一類稱為垂蕩,是指波浪兩端固定住,中間自由散開,形成一種特殊的垂蕩效果,一般常用于領口處。這樣的造型自然和諧,由于形態流暢具有動感,在一些優雅端莊的現代晚禮服中常被運用,表現出一種典雅,高貴的氣質。它的變化體現在量的大小及位置,常見的兩種是與衣身相連的和與衣身拼合的垂蕩造型。如果放在衣身前部,造型會更為巧妙;假使放在衣身后部,則造型能力更強,視覺沖擊力更大。兩者各有優勢,被用于不同風格的服裝中。
4縫飾設計
我們要挖掘中華民族傳統文化藝術中的寶貴財富,在現代容器造型設計中,我們從這些中華民族傳統文化中獲得靈感來開拓我們的思維,引發我們的聯想,立意于民族傳統文化,然后對民族傳統文化事物進行模仿設計,在模仿的過程中不能簡單地照搬某一個民族傳統的服飾,照搬一個圖案或修改傳統的造型[2],而是要讓民族傳統思想文化內涵和審美追求巧妙地揉入自己的設計風格中,使作品注入民族性的靈魂和精神。另外在模仿的過程中要對民族傳統事物美的特點以及最富有感染力的部分進行綜合、歸納、提煉、加工而使設計達到容器造型功能性要求、工藝性要求。同時,結合現代的設計觀念、豐富的材料以及現代科學技術、精湛的制作技藝,從而設計創作出具有中華民族傳統文化的歷史韻味、文化內涵及哲學思想和美學追求的獨特藝術魅力的同時又與現代設計相融合的現代容器造型設計。圖1,運用幾何形體構建形體是青銅器最常見的造型,這是方形青銅器造型,方方正正的幾何形形體然后分割成三段,打破整體方形的平板,造型富有莊重、嚴肅、冷峻、神圣之美的藝術魅力。圖2酒瓶造型設計是以圖1青銅器造型獲得啟示,取青銅器的一半形成長方體造型、然后也分割成三段,且三段之間進行了漸變的變化,使造型又具有一種現代漸變節奏與韻律的形式美感。裝飾也可以采用青銅器上的裝飾紋樣,整個造型富有青銅器民族傳統的厚重、典雅、古樸、冷峻、神圣、剛勁挺拔、穩重安定的文化內涵,使造型設計不僅具有使用功能,而且具有很強的文化價值和珍藏價值。
香水模仿圖3清代青花瓷器而設計,造型線條柔和、圓潤、古色古香,與圖3相比造型口部變化了,肩上附件的裝飾也作了一點改動,使得造型在風格上有了一點變化,比圖3模仿對象顯得更精巧一點,適合香水的特點。裝飾紋樣也可以采用青花,整體造型設計學習模仿了我國清代陶瓷造型清新、素雅、古樸、巧密、秀麗而珍貴的造型藝術風格。圖5香水造型設計沒有對民族傳統具體事物的模仿,但卻神似于中國民族傳統文化,特別是那些鉚釘的裝飾肌理設計,使人聯想到故宮、皇宮、古代帝王官宦的大門,鉚釘設計既鞏固門板又起到建筑裝飾作用,使人回味著中國的古代造型藝術。蓋子的設計也是古色古香的,跟下面部分的裝飾肌理以及造型形體配合得非常協調,風格非常統一。色彩用黃色,使造型更增添了古典高貴的美感。整體香水造型設計風格似古代皇宮的金碧輝煌,豪華、奢侈、高貴、典雅,盡顯宮廷特色。
酒瓶容器造型設計運用了中國紅,紅色象征、幸福、威嚴、神圣,也給人以熱烈、積極、向上、團圓的色彩感覺,紅色代表著喜慶、吉祥和節日,中國民間文化對紅色有著特別的崇敬和熱愛的情意。裝飾也采用民族傳統圖案。整體造型設計民族感很強。圖7,旗袍是中華民族女人美的象征,旗袍用于香水設計的構思天人合一,完美結合,集色、香、美融為一體,創意很好。造型在突出女人線條美的特征上,進行了夸張、省略、概括的藝術處理。整個造型線條從上而下既流暢又富有變化,以及各部分長短的比例都處理得很美。特別是臀部以下的直線造型,使得形體既端莊又優雅。色彩用藍色,高雅、富麗、幽深而富有魅力。
1.1鋁合金輪轂的特點
隨著科技的不斷進步,汽車越來越多地使用鋁合金輪轂。鋁合金輪轂相比鋼制車輪有如下4大特點:(1)節能。鋁合金密度低,輪轂質量輕,加工精度高,高速轉動時的阻力小、變形小,可提高汽車的行駛性能,減少油耗。(2)安全。鋁合金的導熱系數是鋼的3倍,散熱效果非常好,可增強制動性能,提高使用壽命,保障汽車行駛安全。(3)舒適。一般與鋁合金輪轂配用的是扁平輪胎,其緩沖和吸震性能均優于普通輪胎,使汽車坎坷道路上或快速行駛時,舒適性提高。(4)美觀。鋁合金輪轂外觀設計精美,造型多樣化,可做到對比突出、車轂合一,提高整車的視覺效果。
1.2輪轂的結構特點
輪轂由輪輞、輪輻、輪芯及輪轂蓋、附件等組成,如圖1所示。輪轂一方面通過輪輞與輪胎配合,另一方面通過輪輻與車橋相連,發揮其承載、行駛、轉向、驅動和制動等作用[2]。其中,輪輞的設計應按照標準規定選用與整車要求相配的輪輞規格,尤其是寬度和直徑尺寸應嚴格按標準檢測,以確認輪輞能否滿足與輪胎的配合要求。輪芯的設計則根據輪轂與車橋車軸上的安裝盤等安裝定位要求進行。可見輪轂造型中最關鍵的是輪輻,其造型可隨意變化,無標準和規律可循。輪輻作為輪輞與輪芯的中間連接件,主要起到支承和傳遞載荷的作用,在保證具有足夠的承載、抗彎、抗沖擊強度性能前提下,其造型應具有美觀、動感和時尚性。而附件、輪轂蓋對輪轂造型美觀起襯托、輔助的作用,可根據情況適當添加。
1.3輪轂造型設計目標
輪轂造型設計應以輪轂的材質、輪轂造型數量、輪轂的尺寸、輪轂外觀工藝的設定和輸入為指導[2]。結合輪轂的結構特點、配套車型、目標客戶群的審美特點和汽車品牌的文化特征,確定輪轂造型設計的目標:(1)滿足結構性能要求;(2)按車型選定車輪結構尺寸;(3)結合品牌文化的美觀造型;(4)彰顯用戶心理特征;(5)可制造加工性。
2造型與結構一體化設計
2.1性能要求
根據輪轂裝配于整車后的功能,針對鑄鋁合金輪轂各國均有相應的標準,考慮輪轂使用中的功能需求,SAE,JASO及ISO等標準和我國標準主要對輪轂的強度及疲勞性能提出了具體要求[3],輪轂制造企業必須要對每一批制造出的產品進行如表1所示的性能試驗。
2.2尺寸設計
汽車輪轂的主要參數有胎環直徑、胎環寬度、螺栓孔節圓直徑、偏距、中心孔等,一般常根據胎環直徑和胎環寬度來劃分不同尺寸型號。直徑和寬度通常是在整車設計方案中確定的,綜合考慮了汽車動力、自身質量及阻力等方面因素,選擇使車輛性能最優的輪轂尺寸,轎車原車輪轂主要的直徑尺寸為381mm(15inch),406.4mm(16inch)和431.8mm(17inch),也有越野型轎車的輪轂直徑達到508mm(20inch),533.4mm(21inch)和558.8mm(22inch)。直徑和寬度確定后,輪轂的輪輞部分便可根據標準進行造型設計。螺栓孔節圓直徑、偏距及中心孔的尺寸亦由整車設計中輪轂的安裝要求確定,從而決定了輪轂的輪芯部分的造型要求。因此,輪轂的造型以輪輻部分的設計為主。
2.3造型與結構一體化設計
隨著計算機技術的飛速發展和廣泛應用,有限元法已成為求解科學技術和工程問題的有力工具[4]。將有限元分析方法應用于工業產品設計,用仿真引領設計,改變傳統仿照設計的方法,可增強產品設計的創新性。在輪轂的造型設計中,由于輪輻是造型的關鍵,也是承受載荷的關鍵部位,因此,非常適合將有限元分析的方法引入輪轂的造型設計中來,進行造型與結構的一體化設計。傳統的輪轂造型設計,首先進行二維造型草圖設計,設計中融入品牌文化及車型特征,經過反復在整車模型側面上的貼圖評審確定下來;其次進行三維模型的構建,根據車輪尺寸設計要求構建輪輞的三維模型,根據車輪的安裝配合尺寸設計輪芯的三維造型,主要是根據評審確定下來的二維造型草圖進行輪輻部分的三維模型設計,此階段更多考慮的是外觀造型;再次根據三維數據制作油泥模型,反復調整模型,更新三維數據,甚至在實車上評審造型;最后是制作硬質輪轂樣件,通常用ABS工程塑料,進一步檢驗輪轂設計的細節,完成造型設計。之后整車廠會將以上完成的造型設計提供給輪轂供應商制作小批真實樣件,通常這時輪轂制造廠在試制生產前會對客戶提供的模型進行有限元分析以保證樣件的試驗通過率,避免直接開模、試制、試驗不通過造成的報廢、修模、重新試制等過程的浪費,主要是針對結構性能的分析。可見,傳統設計中造型設計與結構設計是分開進行的,有限元分析并未發揮其最大的作用,沒能用于指導造型設計,因此可能會導致后期有限元分析驗證結構設計合理性時對前期造型設計方案的,或者獨立的造型設計導致結構的安全裕度過大,造成材料的浪費,不能實現最優的輕量化設計。因此,將有限元分析提前到造型設計的過程中,一旦二維造型方案確定,構造出三維模型就對其進行有限元分析,將避免一些不必要的嘗試,并帶來更加創新優化的設計結果。造型與結構一體化設計方法的流程如圖2所示。
3案例
以福特2015年新款Focus車型431.8mm×177.8mm(17inch×7.0inch)的輪轂設計為例,展示由于有限元分析方法的引入而形成的造型與結構一體化設計方法的應用。輪轂造型效果如圖3所示。采用福特產品設計通用的I-DEAS有限元分析軟件在輪轂造型設計的各階段對其進行有限元分析,分析中采用10節點四面體單元進行網格劃分,材料屬性取鋁合金材料的機械性能參數,彈性模量6.9×1010Pa,泊松比0.33。對13°沖擊試驗,根據前述試驗條件,在輪轂安裝盤面及5個PCD孔錐面上施加6個自由度的全約束,使車輪相對于水平o-xy平面旋轉翹起13°,在最高輪輞邊緣向輪芯偏移19mm的位置以外的輪輞上施加載荷,沖擊試驗的載荷是使質量為547kg的沖擊錘自230mm高度落下。彎曲疲勞試驗則根據前述試驗條件,在無輪輻支撐側的輪輞邊緣施加固定約束,在輪芯的安裝面及PCD孔上通過建模添加加載臂結構,加載臂長度為660mm,根據試驗要求的載荷3587N•m計算出加載臂末端應施加的力為5435N,根據不同的輪型結構通常根據旋轉一周的情況選定幾個方向進行加載計算,取分析所得最危險的結果進行評判。徑向載荷疲勞試驗按前述試驗條件,分析中對輪芯的安裝盤面和PCD孔錐面分別進行全約束,在60°夾角范圍內的輪輞兩側胎圈座上分別施加呈半正弦函數分布的徑向載荷q1和q2,根據試驗要求徑向載荷15007N和輪轂尺寸參數由以下公式計算得到,并在整個外輪輞上施加充氣壓力300kPa,同彎曲疲勞試驗,根據輪型結構選取幾個位置分別加載分析,取最危險的分析結果進行評判。該型輪轂最終造型設計在三性能試驗條件下的有限元分析結果分別如圖4a,4b,4c所示。其中,圖4a為在以上沖擊試驗約束和載荷條件下的vonMises應力分析結果,其最大值為56.8MPa,發生在沖擊部位正對的輻條根部;圖4b為以上彎曲試驗約束和載荷條件下的vonMises應力分析結果,其最大值為105MPa,發生在輻條背面根部位置;圖4c為以上徑向載荷試驗約束和載荷條件下的vonMises應力分析結果,其最大值為40.7MPa,發生在無輻條支撐側的輪輞外緣處。鋁合金材料的屈服強度為178MPa,根據文獻[3]中通過實驗驗證建立的分析模型和評價標準,以上3個性能試驗有限元分析的vonMises應力最大值分別小于70MPa,110MPa(30萬轉)和70MPa(100萬轉)為合格。從有限元分析的結果可以看出該設計可全部通過標準要求的輪轂性能試驗,在達到造型設計的同時滿足了結構設計的要求。在結合車型特點等因素確定初步的設計方向和設計尺寸后,首先根據標準要求的輪輞形狀、尺寸進行輪輞造型設計,其次進行輪輻的造型設計,設計中通過以上有限元分析結果,逐步實現了輪轂的最終造型設計。
4結論
履帶式沙灘清潔車造型分析是造型前的重要工作,其基本思想是對整車進行模塊化處理,根據產品模塊化的分析結果,結合各模塊的視覺影響因素,確定其主次關系,使各模塊協調布置,最終達到整機造型的完美統一。履帶式沙灘清潔車是基于第一代牽引式沙灘清潔車進行研發的,由于產品間的繼承性,因此有必要先對第一代沙灘清潔車進行模塊化處理,并將其作為第二代整體造型的基礎。
2履帶式沙灘清潔車總布置的確定
在汽車開發過程中,總布置是造型的前提,本文基于Benchmark思想,參考履帶式挖掘機造型的結構布置方式,同時,也結合自行走式沙灘清潔車的結構特點來進行整車布置,如圖2所示。由圖2a和圖2b可知,不同廠家所生產的履帶式挖掘機雖然造型風格迥異,但是整車在結構布置上卻大同小異,都是將駕駛室布置在車架左前方,將挖斗大臂布置在駕駛室右側,在駕駛室后方的車架上布置發動機、燃油箱以及配重等。由圖2c和圖2d可以總結出自行走式沙灘清潔車的一般結構布置的特點,圖2d采用了和第一代沙灘清潔車相似的工作原理,在履帶式沙灘清潔車總布置時也可以采用類似的布置形式。
3整車造型比例的劃分
沙灘清潔車作為工程機械,各部分機構都是典型的機械裝置,因此不太可能采用像普通汽車那樣流線型的造型風格。為了提升車身的美感,在整車造型的開發過程中,首先要確定各部分機構的相對位置。對于履帶式沙灘清潔車,比例與尺度原則是極其重要的造型手法。本設計主要運用造型和比例原則初步確定車體各部分的比例,以獲得較好的視覺效果。工程機械常用的造型比例和尺度有以下幾種:黃金分割比例、平方根矩形、整數比例、人體模度比例等。平方根矩形和整數比例多用于方形物體比例的設計,例如駕駛室外觀尺寸;人體模度比例由于和人體本身尺寸密切相關,多用于駕駛室內部元件設計;而黃金分割比例則不受這些限制,經常用于比較復雜的表面分割,以獲得較高的美感。因此可以采用黃金分割法來劃分車體主要部件相對比例。由上圖可知,以車架為分割線,將整車高度進行黃金分割;以駕駛室后壁為分割線,將車架長度進行黃金分割;以發動機罩上邊緣為分割線,將駕駛室高度進行黃金分割。整車主要部位采用黃金分割手法進行劃分,使原本中規中矩的車身看起來協調、勻稱,能夠引起人們美的感覺。
4駕駛室造型設計
駕駛室的前部造型可以參考一般工程機械駕駛室,做成弧形空間的造型,為了遮蔽操縱臺和儀表盤,前下方可以有一部分較矮的圍板。為了保證履帶式沙灘清潔車駕駛室具有開闊的前視野和左右視野,應使用大曲面玻璃。頂蓋可以采用曲面造型設計,以彌補傳統駕駛室平直面給人美觀上的不足。如果在此基礎上增加工藝筋,則能實現靜中有動,體現了活動與靜止的造型設計思想。
5整車造型建模與渲染
在初步確定車身結構的總布置后,由結構工程師作出具有詳細尺寸參數的二維工程圖。對設計方案進行充分的校審后,在CREO中建立了履帶式沙灘清潔車各個關鍵總成的三維模型。
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