发动机零部件造型设计构成元素应用

摘要：当今产品设计在满足功能的前提下，越来越重视外观造型的美感，发动机零部件的设计亦不例外。本文阐述了构成元素在发动机零部件造型设计中的应用，将构成中的形态元素用于发动机零部件设计中，不仅可以提升零部件外观，还能使功能与美观达到完美融合。

关键词：构成元素；发动机零部件；造型设计

随着产品功能的日益完善强大，人们追求产品功能的同时更加关注产品的美观度，工业设计思想逐步渗透到各行各业中，起步较早的为家电、家居产品。如今工程机械产品也逐渐重视产品的造型形态及语义传达，赋予产品以新的活力，提高产品形象，进而提升品牌影响力。发动机作为复杂的动力产品，零部件结构复杂、功能性强。同时作为机械产品，具有使用周期长、更新换代慢的特点，因此发动机的造型设计需要达到一种长期稳定的视觉美感[1]。构成美学符合美学规律，而且视觉恒久稳定，将构成元素用于发动机零部件造型设计中，可以为造型提供强大的理论支撑，发掘发动机零部件产品的结构美。构成是一种造型概念，其含义是将不同形态的单元重新组构成一个新的单元[2]，本文中主要考虑结构构成元素――点、线、面、体。

1点元素在发动机零部件造型设计中的应用

点作为最基本的元素。形态多样，有圆形、多边形、不规则形等，既可以是二维平面点，也可以是立体点，它不等同于数学概念上的点[3]，构成中，具有较小面积和体积的形态元素都可当作点，形态多样，没有具体的限定[4]。产品形态上，可以被感知的点有按键、散热孔、发音孔、文字图标、指示灯等。点以不同的形态和排列组合方式会产生不同的视觉效果。我们可运用不同点距、点的大小来区分不同功能的控制器区域。将大小一致的点按一定的方向进行有规律的排列，会给人留下点移动产生线化的视觉动态。在发动机零部件中，点元素往往对应螺栓位置，螺栓点的功能性强，同一位置的螺栓大小往往一致，位置也相对比较确定，依附零部件结构均匀排布（如图1），给人以理性、稳重、可靠的心理感受。从整机角度来看，铭牌、标志、标签可以作为点元素，这时候点需要起到画龙点睛的作用，位置需要符合人的视觉特性，不能被遮挡，大小能够被轻松识别，高度也要符合人的视高特性，颜色方面可与本体做些区分，起到良好的视觉冲击力。

2线在发动机零部件造型设计中的应用

点运动成线，从造型意义上看，线是最富于个性和活力的元素。人们的心理受外观造型设计影响[5]，粗线形态具有深刻厚重、粗犷豪放和紧张感；细线具有纤细、锐利、精致和敏锐感。水平线带有稳定、安定、永久和平的意味；垂直线带有明确、直接、紧张、崇高、权威、庄重的意味；斜线具有倾斜、不安定、动势的意味；直线给人明确、简洁和锐利的感觉；几何曲线富有节奏感、比例性、精确性、规整性等特点；自由曲线的形态富于变化、追求与自然的融合。生活用品中运用线形，可单一、可排列，表现出空间通透感。家电控制按钮用线形形态来表示，极具表现力。对发动机而言，直线、折线、几何曲线相对比较适合，因为这些线形态相对稳定，符合工程机械产品严谨理性的产品形象。对于发动机上的铸造零件，如管路、支架等，其上的筋结构就表现为线元素。管路上的筋元素应考虑筋的方向、粗细、数量等，达到对称感、稳重感和平衡感。如表1所示，同样的管径下，不同粗细的筋结构在管面上形成的视觉效果差异较大。通过对比分析得出筋粗细为管径的十分之一时视觉效果最好，以此指导、规范铸造管路筋结构的设计。铸造支架上的筋结构可以提高支架强度，连接螺栓位置，弧线形态，对称分布，给人以稳重可靠的视觉感受。如图2中的支架形态，筋的形式均表现为弧形，起伏弧度整齐划一，左右高度对称，实现空间上的韵律美感，同时弧形筋结构的设计也避免了应力集中，可靠性更好，质量也较轻，实现了功能与美的完美统一。线束、油管的走向表现为线元素，我们可统称为细管，细管走向应尽量做到横平竖直，倾斜走向时应做到以30°、45°、60°的角度去布置，相邻管路要尽可能拧到一块走，平行走的走向布置，避免两管路之间形成空面，秩序合理的走向可以给人以严谨、稳定的视觉体验。高压油管因为长度必须保持一致的要求，走向先对受限，此时应尽量减少管路的多方向自由发展，使之呈现为视觉上的两种走向。如图3所示，左边为原来高压油管走向，呈多个方向，无章可循，调整后整体呈现两种走向，给人理性、严谨的感觉。

3面在发动机零部件造型设计中的应用

线的运动形成面，面有不同的表现形式，常见的有曲面和平面。面给人以视觉上的充实感，面的使用可以打破二维和三维之间的界限，使画面富有层次感。不同形态的面给人不同的视觉效果，曲面往往给人以动感，平面则稳定，而不同的组合会给人带来不同的视觉感受。方形面表现出纯粹理性、静态中性；锐角、钝角构成的三角形当一边与水平线平行时则表现出稳定、积极向上；多边形边线数量越多，就越接近圆形，表现出饱满、圆润。发动机作为复杂的动力原件，其上各个零部件都可作为单独的复杂件，因此发动机零部件结构复杂，不像家电家居产品一样，没有简洁的大光面造型，为了与整机风格统一，在有大光面的地方需要增加造型特征，以丰富零部件的造型设计感。油底壳、摇臂罩、膨胀水箱、热交换器、中冷器及其端盖等零部件表面需要解构成面的组合，同一个机器甚至同一类机器上的这些零部件面构成元素应该统一。图4为某机器顶端布置，从左往右依次为中冷器、上端盖、热交换器，三个零件表面形态风格统一，通过有序排列组合形成特有造型特征，三个零件通过面造型相互呼应，实现整体感强、风格统一的视觉效果。大缸径机器上的摇臂罩为一缸一盖，单个摇臂罩造型可采用切削方式，形成面面组合，不规则的面组合形成体，给人以锐利刚劲的感受，符合机械产品的造型、审美原则。其他机器上一般为整体摇臂罩，其造型可以通过线面分割、线面排列组合与发动机的缸数上产生呼应，丰富造型。发动机上进排气管、水管截面设计往往为圆形管，圆形管会给人以粗大、笨重的感觉，与周围零部件的造型风格有冲突，这时候可以考虑将圆形截面变成椭圆，使管的造型更好的融合到整机中，使其与其他零件的风格一致，同时提升整机的紧凑感。

4体在发动机零部件造型设计中的应用

体元素涵盖了长、宽、高三个维度，具有点、线、面所不具备的体积、重量等特点，体能够带给人们非常直观的感受，使人产生强烈的空间感，与点、线、面元素不同，体块所塑造的形态具有充实、厚重和稳定感。发动机每个零部件都可作为单独的体存在，对于整个发动机而言，发动机整体是由各个单元体组合而成。因此，要求各个体块需协调布置。面面组合形成体，将体排列组合到整机上，如图5所示，摇臂罩作为单独体排列组合后，在整机上形成一种方向感、秩序感。图5中每个单独的零件都可看作体，体与体之间，随型避让，紧凑和谐布置。发动机本身作为整体，一个大的体，其上的造型特征、造型元素需与整体风格统一。

5结论

不同的角度，同样的零部件可被认为是不同的构成元素，需要我们灵活运用，点、线、面、体都是互相组合应用，融合到一块共同构成一个合理、有效、美观的整体。对于发动机整机而言，在布置方案、造型设计时应该结合形式美法则，使发动机这一机械产品能够达到对称感、稳重感、秩序感、节奏感、力量感等机械美感。将点、线、面、体的构成形态要素及相互之间的排列组合形式融入发动机零部件产品设计中，使发动机零部件这种机械产品焕发一种理性、秩序、抽象的美感，为发动机的零部件造型提供了强大支撑。文章通过点、线、面、体的组合利用，挖掘机械产品的结构特色，获取丰富的复杂产品设计造型，希望创造出品牌特色，打造好看、好用的机械产品。

参考文献

[1]冯清华，卢颖．基于设计几何学的工程机械形态设计方法探究[J]．包装工程，2016，37（20）：79-83．

[2]杨丽红，张冬梅．运用构成理论进行植物墙设计的方法[J]．科技创新导报，2018（23）：204．

[3]颜红影．立体构成元素在建筑设计中的运用与表现[J]．自然科学报，2018，32（04）：74-76．

[4]李晓娇，马彧，安琦．形式美法则在开棉机造型设计中的应用[J]．工业设计，2020（09）：58-59．

[5]陈金利，马彧．煤矿设备造型设计原则研究[J]．工业设计，2020（09）：66-67．

作者：夏新艳 尹召阳 唐雪莹 单位：潍柴动力股份有限公司发动机技术研究院