仿生设计在汽车造型设计中的应用论文
从世界上出现第一台汽车开始，仿生学就被应用在汽车的整体车型设计上，并一直作为国内外汽车行业设计师们对于前沿车型的一种探索手段。而如今，对生物系统优异的结构、功能及形态进行研究并加以利用，已成为汽车设计与技术革命的新方向，是汽车设计创新与发展的源泉。
1 仿生学的定义及意义
仿生学是对生物系统的结构原理、性状及行为进行研究，并将这一特点应用于工程实践中的一门学科，是一种基于生命科学、工程技术、物质科学等领域的综合性学科。
大自然中的生物种类多样，针对不同的气候条件，各自有着不同的结构与外形，以适应生存与繁衍。因此，我们在汽车设计时，要将目光投向大自然，从它们身上学到巧妙的方式和方法来解决我们在设计上遇到的问题，设计出具有形式独特、功能新颖的汽车。
2 仿生学的应用形式
2.1 结构仿生的意义及应用
在对汽车产品进行设计时，采用结构仿生的方法，参照自然生物的结构原理，包含其运行及组织方式，再辅以当代的设计思维与工艺方法，创作出原始的自然形态结构与现代时尚之美的结合体，这对于在汽车的整体结构设计方面，具有积极的指导意义。
仿生鱼的脊背结构，其车身后半部参照鱼的。阶梯降。脊背，称为鱼型汽车。当鱼儿在水中快速游动时，其身体阶梯降处的脊背可储存适量的水，如同水膜包裹全身，从而将鱼与水间的摩擦形式转变为水与水的摩擦，降低了摩擦系数。因此，汽车设计师们采用同样的原理，将汽车车身与空气的摩擦形式，转变为空气与空气的摩擦形式，从而降低了高速行驶时的汽车风阻系数，达到了汽车节能的目的。另外，鱼型汽车不仅在结构上保留了船型汽车的视野开阔、车室宽大且舒适性好的优点，还增加了行李舱的容积。
2.2 功能仿生的意义及应用
在汽车的结构设计中，功能仿生的应用是比较普遍的现象，比较典型的例子是鸥翼式车门的设计，如图2所示。汽车设计师们在对汽车的车门进行设计时，受到鸟类翅膀形式的启发，将常见的横向车门开启转变为纵向开启形式，其设计结构独特、新颖，就好像海鸥的翅膀，在提升汽车整体美观性的同时，又减少了停靠时的占地面积。
2.3 形态仿生的意义及应用
生物所表现出来的形态是适应大自然而生存的一种演变过程，是对待自然属性的一种外在表现形式，这与自然环境等因素密切相关。而对于形态仿生的设计研究，其主要是对自然界生物体的象征寓意与外部形态进行分析，再通过一定的设计和工艺处理方法将之应用到产品中。形态仿生设计可分为抽象形态仿生和具象形态仿生。
抽象形态仿生设计，是在汽车设计师们对生物的形态进行分析后，采用联想、组合再现等方法，将之转变为对汽车的形态设计上，让人在心理、生理及情感上产生一定的呼应，从而达到汽车设计的意义与功能要求;具象形态仿生设计，通常是直接对生物的外形特征进行模仿的一种方式。这种设计形式在当今汽车的内饰领域应用也较为广泛，因为其具有很高的自然性、亲和性及情趣性，所以易被人们接受。
3 汽车仿生设计的流程及方法
采用仿生学对汽车结构进行设计，其流程可归纳为：明确生物的仿生体;分析生物体的外形与结构;简化并提取生物体的特征曲线;将生物特征转化为产品。
3.1 明确生物的仿生体
(1)对产品使用人群进行定位并开展调查研究，以调研信息作为选取仿生对象的基础;(2)依据所定位人群的心理和生理特征，选择该类人群所认知和喜欢的'生物的类别;(3)将选择的生物种类的特征与将要设计的汽车车型进行比较和分析后，找出两者所具有的共同属性;(4)在完成上述步骤后，再对生物进行比对、联想并推理，从而找出最恰当的仿生目标。
3.2 分析生物体的外形与结构
生物体的外形是展现在人类面前最直接的一种表现形式，而人类对生物外形的认知通常也只是依靠人的视觉。汽车设计师们要依据生物体的外部结构形式，有效并合理地提取、简化可利用的线条特征;而生物体的结构特征，则不会直接展现在人们的面前，因此要对生物体的结构进行进一步分析并加以利用，对生物进行解剖，这就涉及到解剖学、结构力学等其他方面的知识。
3.3 简化并提取生物体的特征曲线
对生物形态进行简化，就是对生物形态结构特征的数量进行筛选的过程，其简化过程可分为两个阶段：提取生物的主要形态结构特征;进一步简化并处理生物的主要形态结构特征，并生成生物形态的简化式样。第一阶段的简化目的是为了获得与所设计产品的形态相关的主要生物形态结构特征，而大量排除次要的结构特征;第二阶段是对主要生物形态结构特征中的局部特征进行删减或更改，以此确保产品的形态设计与主要结构特征吻合。最后再将简化后的结果用于汽车产品形态的设计中去。
3.4 将生物特征转化为产品
在客观地认知生物特征的基础上，直观并感性地思考生物的形态、结构、功能、色彩、机理等特征，开展产品化的模拟式设计。通常在概括并提炼生物的特征后，针对不同的产品概念与构成要素，直接在产品上体现生物的特征，也可采用替代、移植、借用等措施进行仿真、具象的模拟。直接模拟方式设计出的产品，其个性特征都会体现出生物的客观性、自然性，在视觉上也会较为直观地感知出仿生模拟的生物特征。
在对汽车造型的生物形态进行模拟设计时，在满足汽车造型的目标、功能、操作和材料等关键因素的同时，还要体现出生物的概念和形态，而这两个要素在汽车的造型过程中，很有可能出现矛盾现象。因此，在汽车造型仿生设计的准备阶段，要在对目标设计产品的要素特征及概念特征进行充分的研究与分析后，确定设计的目标和方向，再有针对性地选取有可行性和仿生价值的生物形态，做到从局部到整体、从外至内都能完好地结合、协调一致，不得出现仅仅是形式上的相似或盲目性的仿生设计现象。
4 结语
随着人们生活水平的提高，汽车存在的意义已经不仅仅是在使用功能上，更多的使用者关注是汽车所带来的心理感受。尤其是现如今生态环保概念的不断提倡，汽车在结构创新过程中，采用仿生设计已经成为必不可缺的方法。生物在自然界不断演化，形态各异，它是一个永不枯竭的思维源泉，汽车行业工程师要依据仿生学的基本原理，合理地筛选并利用生物体的特征优势，转化为汽车的结构设计，从而创造出结构新颖、性能优良的汽车。
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