仿生設計在汽車造型設計中的應用論文
從世界上出現第一臺汽車開始，仿生學就被應用在汽車的整體車型設計上，並一直作為國內外汽車行業設計師們對於前沿車型的一種探索手段。而如今，對生物系統優異的結構、功能及形態進行研究並加以利用，已成為汽車設計與技術革命的新方向，是汽車設計創新與發展的源泉。
1 仿生學的定義及意義
仿生學是對生物系統的結構原理、性狀及行為進行研究，並將這一特點應用於工程實踐中的一門學科，是一種基於生命科學、工程技術、物質科學等領域的綜合性學科。
大自然中的生物種類多樣，針對不同的氣候條件，各自有著不同的結構與外形，以適應生存與繁衍。因此，我們在汽車設計時，要將目光投向大自然，從它們身上學到巧妙的方式和方法來解決我們在設計上遇到的問題，設計出具有形式獨特、功能新穎的汽車。
2 仿生學的應用形式
2.1 結構仿生的意義及應用
在對汽車產品進行設計時，採用結構仿生的方法，參照自然生物的結構原理，包含其執行及組織方式，再輔以當代的設計思維與工藝方法，創作出原始的自然形態結構與現代時尚之美的結合體，這對於在汽車的整體結構設計方面，具有積極的指導意義。
仿生魚的脊背結構，其車身後半部參照魚的。階梯降。脊背，稱為魚型汽車。當魚兒在水中快速遊動時，其身體階梯降處的脊背可儲存適量的水，如同水膜包裹全身，從而將魚與水間的摩擦形式轉變為水與水的摩擦，降低了摩擦係數。因此，汽車設計師們採用同樣的原理，將汽車車身與空氣的摩擦形式，轉變為空氣與空氣的摩擦形式，從而降低了高速行駛時的汽車風阻係數，達到了汽車節能的目的。另外，魚型汽車不僅在結構上保留了船型汽車的視野開闊、車室寬大且舒適性好的優點，還增加了行李艙的容積。
2.2 功能仿生的意義及應用
在汽車的結構設計中，功能仿生的應用是比較普遍的現象，比較典型的例子是鷗翼式車門的設計，如圖2所示。汽車設計師們在對汽車的車門進行設計時，受到鳥類翅膀形式的啟發，將常見的橫向車門開啟轉變為縱向開啟形式，其設計結構獨特、新穎，就好像海鷗的翅膀，在提升汽車整體美觀性的同時，又減少了停靠時的佔地面積。
2.3 形態仿生的意義及應用
生物所表現出來的形態是適應大自然而生存的一種演變過程，是對待自然屬性的一種外在表現形式，這與自然環境等因素密切相關。而對於形態仿生的設計研究，其主要是對自然界生物體的象徵寓意與外部形態進行分析，再透過一定的設計和工藝處理方法將之應用到產品中。形態仿生設計可分為抽象形態仿生和具象形態仿生。
抽象形態仿生設計，是在汽車設計師們對生物的形態進行分析後，採用聯想、組合再現等方法，將之轉變為對汽車的形態設計上，讓人在心理、生理及情感上產生一定的呼應，從而達到汽車設計的意義與功能要求;具象形態仿生設計，通常是直接對生物的外形特徵進行模仿的一種方式。這種設計形式在當今汽車的內飾領域應用也較為廣泛，因為其具有很高的自然性、親和性及情趣性，所以易被人們接受。
3 汽車仿生設計的流程及方法
採用仿生學對汽車結構進行設計，其流程可歸納為：明確生物的仿生體;分析生物體的外形與結構;簡化並提取生物體的特徵曲線;將生物特徵轉化為產品。
3.1 明確生物的仿生體
(1)對產品使用人群進行定位並開展調查研究，以調研資訊作為選取仿生物件的基礎;(2)依據所定位人群的心理和生理特徵，選擇該類人群所認知和喜歡的'生物的類別;(3)將選擇的生物種類的特徵與將要設計的汽車車型進行比較和分析後，找出兩者所具有的共同屬性;(4)在完成上述步驟後，再對生物進行比對、聯想並推理，從而找出最恰當的仿生目標。
3.2 分析生物體的外形與結構
生物體的外形是展現在人類面前最直接的一種表現形式，而人類對生物外形的認知通常也只是依靠人的視覺。汽車設計師們要依據生物體的外部結構形式，有效併合理地提取、簡化可利用的線條特徵;而生物體的結構特徵，則不會直接展現在人們的面前，因此要對生物體的結構進行進一步分析並加以利用，對生物進行解剖，這就涉及到解剖學、結構力學等其他方面的知識。
3.3 簡化並提取生物體的特徵曲線
對生物形態進行簡化，就是對生物形態結構特徵的數量進行篩選的過程，其簡化過程可分為兩個階段：提取生物的主要形態結構特徵;進一步簡化並處理生物的主要形態結構特徵，並生成生物形態的簡化式樣。第一階段的簡化目的是為了獲得與所設計產品的形態相關的主要生物形態結構特徵，而大量排除次要的結構特徵;第二階段是對主要生物形態結構特徵中的區域性特徵進行刪減或更改，以此確保產品的形態設計與主要結構特徵吻合。最後再將簡化後的結果用於汽車產品形態的設計中去。
3.4 將生物特徵轉化為產品
在客觀地認知生物特徵的基礎上，直觀並感性地思考生物的形態、結構、功能、色彩、機理等特徵，開展產品化的模擬式設計。通常在概括並提煉生物的特徵後，針對不同的產品概念與構成要素，直接在產品上體現生物的特徵，也可採用替代、移植、借用等措施進行模擬、具象的模擬。直接模擬方式設計出的產品，其個性特徵都會體現出生物的客觀性、自然性，在視覺上也會較為直觀地感知出仿生模擬的生物特徵。
在對汽車造型的生物形態進行模擬設計時，在滿足汽車造型的目標、功能、操作和材料等關鍵因素的同時，還要體現出生物的概念和形態，而這兩個要素在汽車的造型過程中，很有可能出現矛盾現象。因此，在汽車造型仿生設計的準備階段，要在對目標設計產品的要素特徵及概念特徵進行充分的研究與分析後，確定設計的目標和方向，再有針對性地選取有可行性和仿生價值的生物形態，做到從區域性到整體、從外至內都能完好地結合、協調一致，不得出現僅僅是形式上的相似或盲目性的仿生設計現象。
4 結語
隨著人們生活水平的提高，汽車存在的意義已經不僅僅是在使用功能上，更多的使用者關注是汽車所帶來的心理感受。尤其是現如今生態環保概念的不斷提倡，汽車在結構創新過程中，採用仿生設計已經成為必不可缺的方法。生物在自然界不斷演化，形態各異，它是一個永不枯竭的思維源泉，汽車行業工程師要依據仿生學的基本原理，合理地篩選並利用生物體的特徵優勢，轉化為汽車的結構設計，從而創造出結構新穎、效能優良的汽車。