基于美学法则的机械装备造型设计研究
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作者:张宁 马彧 卫彦博
摘要：针对机械装备造型设计而言，其造型的美观性直接影响产品的品牌形象。本文从设计美学的角度出发，以产品设计中的美学基本原理为入手点，首先阐述了美学法则的概念，分别从比例与尺度、统一与变化、对称与均衡、节奏与韵律这四个方面探讨美学法则在机械装备造型设计中的应用。以JWF1317型并条机为例，通过对并条机造型设计中的形态因素、人机和色彩因素进行美学分析和应用，证明以上方法的可行性。本文研究的目的在于提升机械装备造型设计水平，达到产品功能与形式美的完美统一。
关键词：美学法则;机械装备;造型设计
中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编码：1672-7053（2020）11-0155-02
1 美学法则概述
美学法则是人们在长期审美实践中总结和概括出来关于美的基本规律。研究、探索美学法则，能够培养人们的形式美感，指导人们创造更多美的事物。
1.1比例与尺度
在造型设计中，比例是指事物形态局部与整体、局部与局部之间的数量关系。恰当的比例不仅能给人带来和谐的视觉美感，还能正确地反映事物内在的逻辑性。在各种比例关系中，黄金分割比例是最基本、最为知名、也是最常使用的一种比例形式。
1.2统一与变化
统一与变化在美学原理的法则中是总的形式规律。统一体现了整体和各个部分之间的关联性和规律性。变化体现了各部分之间矛盾对立的关系，使事物内部产生差异，给人以活跃、新颖的感觉。设计中既要求统一中有变化，又要变化中有统一。统一中求变化即在统一的基础上有适度的对比，变化中求统一即在对比的基础上有一定程度的协调。
1.3对称与均衡
对称在设计中形成一种秩序感，给人以安稳、平衡，条理的美感。均衡则是刻意打破对称的形式，有计划地通过不对称达到视觉的平衡。均衡给人以内在的、有秩序的动态美感，这种美比对称更富有情趣，可谓动中有静，静中寓动，但稳定程度不如对称造型。
1.4节奏与韵律
节奏是自然界、社会和人的活动中一种与韵律结伴而行的有规律的突变。韵律是一种周期性的律动。节奏通常被定义成反复出现的内部结构或外部形态，其复杂、多变的形式需要通过韵律显示或表达，可见韵律不仅是节奏的表现形式，还会因为其在造型设计中的变化，使节奏产生趣味性。
2 基于美学法则的机械装备造型设计意义
造型设计是机械装备产品研发的核心环节之一，基于美学法则将工程技术和造型艺术融合，追求产品在外观设计、材料工艺以及色彩肌理等方面达到实用、经济和美观的高质量水平。机械装备不仅应该功能实用、结构合理，更要外观优美。基于美学法则的机械装备造型设计，不仅仅是对机械产品进行美化，而是基于功能、材料、结构和工艺以及人机工程学的造型设计，最终使产品造型美观，具备现代化工业品质。
3 基于美学法则的机械装备造型设计思路
3.1比例与尺度的应用
在机械装备的外观造型设计中，比例是指装备的整体与部分的大小对比关系以及长、宽、高尺寸关系。由于操作空间的需要，造型的形体尺寸应适应人体的操作习惯和需求。例如，机械装备中的操控台、把手、按钮等应与人体的操作功能相适应。此外，操作力度也要适合人的要求。
3.2统一与变化的应用
统一与变化在机械装备造型设计中体现在外观样式、结构形式、整体风格等方面。不同的表现形式在设计中体现出不同的统一与变化的关系，见表1。通过设计元素的变化，充分展现产品的设计风格，通过产品外部形态的变化、色彩搭配的顺序与其他元素之间相互协调、相互呼应的关系，充分展现产品的统一韵味。通过材质、肌理、外部形态的对比变化，可以有效提升机械产品的审美价值，但在强调美学效果的同时需要与其它设计元素如对比、呼应、韵律相结合，用以提升造型整体的协调性。例如，在设计中确定主体色调，不仅要体现出产品的审美价值，还要综合产品的设计风格、类型、功能、使用环境等相关因素;确定辅助色，不仅要体现出品牌的个性化及辨识度，还要与主体色调相呼应，尽量满足大众的审美需求。
3.3对称与均衡的应用
将对称与均衡的美学原则应用到机械装备造型设计中，不仅要展现出产品的审美价值，还应根据机械产品的使用环境和作业内容，将产品的对称性及平衡性落实到设计中。协调控制局部零件与产品整体结构间的平衡关系，准确把握内部结构与外部形态间的对称关系，确保机械产品设计的严谨性、产品使用的安全性、产品造型的紧凑性，由整体到局部，由视觉到触觉，全部符合对称与均衡的美学原则。
3.4节奏与韵律的应用
设计师在机械装备造型设计过程中涉及产品的外形部分，往往会通过造型、线条、颜色、形态、材质等设计元素的变化，运用回旋、渐变、交替、重复、间隔、起伏等表现形式的转换，充分展现出产品的节奏与韵律。借助外部形态，增加空间感;借助产品主体色调与辅助色调的转换增加层次感;借助产品材质的变换、复用，增加局部造型与整体秩序的协调性，充分展现趣味性、灵动性及美观性。节奏与韵律的应用对于机械装备造型设计至关重要，能加强设计中的艺术性及美观性，有规律的节奏、起伏的韵律，既能提升机械设计的艺术价值，还能左右使用者的情感变化。
4 基于美学法则的机械装备造型设计实践
根据以上思路，对中纺集团JWF1317型并条机进行造型设计。在设计过程中，基于美学原则，主要对设计过程中的形态因素、人机因素、色彩因素进行分析。
4.1形态因素
本次设计的提升和改变主要体现机器的整体和细节部分。并条机的整体由机架组件、换筒组件、导条组件等部分组成，细节部分包括标志、型号、通风口形式、机台号、按钮、门把手、铰链、螺丝等五金件。其中重点针对标志、型号字、通风口的造型美学进行分析，如表2所示。
4.2人机因素
并条机的诞生从最开始的设计、加工、生产、运输、维修的过程中都需要人的参与，因此人机设计的合理性决定机器的易用性。在并条机的人机工程学设计中，首先保证操作的安全性，其次要注意操作的舒适度。以门把手和踏板为例，在门把手的设计中，把手的安装高度应选取人身高的50%作为设计依据，并适合不同身高的人群使用，如图1。在踏板的设计中，由于并条机前盖需要定期开仓维修、清理，所以脚踏的面积应适当加宽些，保证工作人员站立维修时的稳当和安全，同时设计了二层脚踏，在满足脚踏整体造型的同时又能保证操作的便捷性和安全性。
4.3色彩因素
色彩作為信息传递的主要途径之一，通过周围环境因素影响，使得用户产生不同的体验层次。JWF1317型并条机的主体色主要以浅灰、深灰为主，装饰色为绿色。主体包括门罩和外露件为浅灰色，脚踏、铸件、齿轮等结构性基础部件为深灰色，牵伸壳、脚踏装饰条、门把手为绿色。这几个色系彼此之间形成统一变化、主从与重点的关系。体现在机器大面积采用浅灰色，给人以平静、明快的感受;脚踏和其他部件等小面积采用深灰色，给人以沉稳，庄重的感受;装饰性部件如门把手采用点缀色绿色给人以活泼、轻松、明亮的感受。这三个色系既有整体的统一又有细节的变化，使机器显得稳重而丰富。
5 结语
本文针对机械装备的造型特征以及美学的基本原则进行设计分析，并运用到实践中，既满足当代人们的审美需求，又符合现代的造型设计趋势。机械装备造型设计中美学法则的运用是一种有效的造型设计方法，这为国内机械装备的造型提供了很好的参考，为机械产品设计的快速发展提供了动力。同时，设计师对美学原则的认识和运用，了解以及恰当地处理美学与各个因素的关系，更有助于提升机械装备的造型能力。
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