机械设计中的美学考虑

摘要：机械产品的概念设计是机械产品设计的重要阶段，这个阶段要考虑的因素很多，本文介绍了美学设计在概念设计中的考虑。

关键词： 机械产品 概念设计美学

正文：几乎所有的产品都是经过精心设计后才生产出来的，而设计的过程中体现着人类无比丰富的创造力。一件优秀的产品不仅具有其良好的实用价值，还要体现出艺术价值来。机械产品概念设计是最体现人类智能的，决定方案的重要阶段，并且被认为机械设计中最为关键的技术。机械设计可以认为是一种进行某些特定目标优化的信息处理活动，同时要受到各种条件的约束，概念设计是整个工程中决定技术经济效果的关键阶段。人们将概念设计定义为：“在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这一部分设计工作叫概念设计。” 概念设计是机械产品的极其关键的阶段，其重要性在于：概念设计的结果是产品方案，在很大程度上决定着最终产品的性能、创造性、价格、市场响应速度和效率。有关资料表明，虽然概念设计阶段实际投入的费用只占产品开发总成本的 5％，却决定了产品总成本的75％，而且详细设计阶段很难甚至不能修改概念设计阶段的设计缺陷和错误。在机械概念设计的初期除了要完成特定的功能和安全的要求外，美学因素也是必不可少的。

现代工业产品的各种特性都揉合着美学特质，不符合美学特性的产品不是合格的产品，尤其是在市场化及考虑人性化的前提下。机械美学则完全是新兴的工业时代的美学诉求。其心理基础是认为各样的机械本身蕴涵着美感，不仅是带来实利的功能之美，更主要的是一种前所未有的形式之美，它与古典美迥异其趣。它认为机械本身的合乎功能、技术逻辑的构造和外表具有一种朴素的不加雕饰的美（那些发电厂的管线纵横外露的工业构筑物总对我有一种特别的吸引力）。这契合了人类讲求逻辑理性的天性，又与人的求新奇变异的心理倾向若合符节。现在的技术美学从工程技术，形态美学，色彩学，人机工程学，工程心理学，工业心理学，劳动生理学，社会学，市场学及各种使用科学出发，在现代工业产品的开发中寻求实现“人——机 ——环境”的和谐统一。对于现代工业来说机械设计的美学设计取得“人机系统”的协调，和谐是现代工业文明成果的代表。傻、大、黑、粗的蒸气机车代表了蒸气机为动力的工业时代工业成果，而现代的优美的流线型的高速电力机车甚至磁悬浮机车代表了现代工业进化的

方向。当然概念设计中的美学考虑要涉及
很多方面的比较才能决定，需要遵循的主要方面有：经济因素，功能价值因素，满足性因素等。概念设计要以当时的经济水平和科技技术水平为根据选择符合产品功能要求的结构和材料及外形，体现出来的美学内容有功能美和形式美及生理舒适美等。

产品的功能是概念设计阶段首要考虑的，它是产品设计的核心内容，决定着产品其他方面的性质，如形体的整体布局和外形轮廓。功能美就是产品适合人的精神需求的结构形式表现出来的美，涵盖了产品精度，可靠性，人机协调性等。功能美是对产品的功能提出的应用舒适度要求，最终反映产品的可接受性。当然还要考虑产品的结构形式，结构形式决定着产品功能的良好实现和外观的最终体现。在当今的机械设计中更多的考虑机电一体化的结构形式使结构简洁、布局合理，对结构能够优化和符合美学思维。同时计算精度的提高使结构的刚度趋于合理，可靠性增强，使结构精巧，受力均匀，刚劲有力，更好体现了结构美。

材料也是设计考虑的重要一环，它决定着结构选型及功能实现两大方面。材料科学的不断进步带动了设计选材的美学观。各种性能各异的新材料冲击着我们的视野，其中不乏强度高重量轻的有机和无机非金属材料，多功能材料的应用在实现结构的精简方面功不可没，同时极大美化了产品的外观。

概念设计阶段另一个重要的形式美，内容就是色彩。色彩对人的心理有很大的影响作用，例如黄色能刺激神经并且增强人们逻辑思维能力，所以很多机械采用这用这种颜色，在特定环境中工作的产品搭配不同的色彩可以提高生产效率减少失误操作，良好的色彩搭配也加强了产品的美感。近年来的各种功能涂料的发展也极大推动了机械色彩美的设计。

另外，所有的机械都是由人操纵并为人服务的，所以人的因素应该放在重要位置，人机工程学是将机械操作者的因素与机械作用有机结合起来的学科，使人与机械在和谐的工作环境中，发挥出高效的生产率。人机工程学考虑的设计要点就是迎合人们的心理生理因素以及科学性，结合美学特点来达到和谐，从而产生舒适美。舒适美就是人性化设计的表达，人性化设计决定着产品在市场上的成败。

机械产品的概念设计阶段就是产品方案的决策阶段，选用何种方案涉及到多方面的因素，而美学设计作为直观因素方面具有重要的决定性作用。概念设计的最终目标是获得可行性的解决目标的方案，其方案的可被接受性受各种因素的制约，比如经济合理性，工

作环境复杂性，可操作性，可修复性等。美学设计综合考虑了各种可获得的设计
因素，在很大程度上反映了当时当地的经济技术水平。概念设计是一个在数学模型中获得最优解的过程，美学设计是获取最好解的过程，然而产品的最优解不等于最好解。完美的产品设计还要经过详细的设计过程来完善，以取得实际上的产品的性能跟美学的良好整合。美学因素左右着产品设计的最终表达形式，概念设计中要充分考虑经济合理的美学因素。这样才能使产品成为经济实用同时又具有美学欣赏价值的艺术品，在人们使用过程中给人一种赏心悦目的感觉。