基于美学原理的石油机械设备外观设计方法.pdf

l 58 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 2 月第 3 3 卷第 2 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I F e b ． 2 0 1 1 V o 1 ． 3 3 N o ． 2 基于美学原理 的石油机械设 备外观设计 方法 刭、 琳 成都理工大学商学院， 四川成都6 1 0 0 5 9 [ 摘要]从美学的角度介绍 了石油机械 设备 外观 的设计 方法 ，包括 设备 外观 的尺度 与 比例 、对 称与均衡 ， 设备 的安定 与轻巧 ，设备外形 的过渡与 呼应 ，以及设备造 型 的重点 与一般。石 油机械 设备 外观设计 只有 遵 循美 学原理 去创造 ，才 能塑出产 品 “ 美” 的形象 ，更重要的是可达到安全、环保 的 目的。 [ 关键 词] 石油机械设备 ；外观造 型；美学原理 ；设计 [ 中图分类号]TE 9 0 2 [ 文献标识 码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 1 0 2 0 1 5 8 一 O 3 石油机械设备外观设计的好坏虽然对其 内在质量 及功能 没有多 大影 响，但 其外 观形象 却能 给客户 留下很深 的印象 良好 的形象能引起客户 的好感 ，刺激客户对其做更进一步的了解 ，继而购买并使 用 ；而较差 的形象 只会给客户 以相 反 的结果 。石油机械设备要取得 良好 的外观造 型 ，就必须 按照美 学原 理来设 计 ；遵循 美学 原理去创 造 ，才能 塑 出产 品 “ 美”的形象 ，取得 满意的艺 术效 果 ，更重要 的是可 达到安全 、环保 的 目的 。下面笔 者从美学 的角度嘲谈谈 石油机械 设备外观 的设计方法 。 1 设备外观的尺度与比例 1 ． 1设 备 外 观 的 尺 度 石油机械设备是 为人们在油 田环境 中使用 的。其造型 的尺度应 以人体的生理尺寸作为衡量 的标准 ，对设备 的整体 及 局部 的大小进行相应 的度量 ，度量 的结果应 与设备 的用途及 与使用 设备 的周 围环境相 协调 。人 们在使 用石油 机械设 备 时，由于操作活动及空间 的需要 ，应 当使造型的形体尺寸和形式适应人体 、人的习惯和需 要。例如 ，人们经常使用石 油 机械设备 中的操作手柄 、旋钮 、控制 台等 ，虽然设备种类不同 、用途不同 、使用 环境不 同 比如钻井机械设 备 ，采油机 械设备 ，修井机械设 备，贮运机械设备等 ，但 这些 控制装 置的基本 尺寸是较 为固定 的，与设 备本 身大小无关 ，因为它 是 与人体操作功 能相适应 的。设备再大 ，操作手柄 的尺寸大小应基本不变 ，因为它只能与人手 的大小相适宜 。如果操 作 手柄 的大小按设备形体 的比例放大或缩小 ，就会造成操作手柄 的形体过大或过小 ，这样不仅不 适于人们操作 ，而且不符 合人 体的尺度感 觉。因此 ，在设计各种石油机械设备外观时 ，只要是与人体操作有关 的控 制装 置 ，其尺度设计应 与成年 人体相适应 。 此外 ，笔者认 为 ，石油机械设备外 观造 型尺度设计 中还应包含力度设计 ，也就是说石油机 械设备 中各种需要 人们手 工操作的控制装 置 ，比如上面所说 的操作手柄 、旋钮 、控制台等 ，在其尺度满足人体 、人 的习惯和需要 后 ，其操 作力度 也要适合人的要 求。如果需要操作 的力 度过 大，人体操作力度会达不到 ，即使达到 了也会 产生疲劳 ，继 而达 不到操作 目 的 ，甚至造 成误 操作事故 ；如果需 要操 作的力度过小 ，人体操作力度会过剩 ，操作灵敏度 会降低 ，同样会产 生误操作事 故 。 1 ． 2 设 备外观 的比例 石油机械设备外观造型设计 中，比例是指设 备的整体 与局部 、局部 与局部之 间大 小对 比的关 系，以及整体或局部 自 身 的长 、宽 、高之间的尺寸关系 。人的感觉器官具有本 能的喜爱 比例得 当的造型形象 。这 就要求石 油机 械设备外观造 型 设计时各部分的尺寸 ，既要符合功能 、技术 、使用上 的要求 ，又要产生人们视觉上 比例得 当的效果 。 良好的造型 比例关 系是构成石油机械设备完美造型 的基础 。造型的 比例 不好 ，即为 “ 先 天不足” ，则难 以取得美 的造 型效 果 ，而且会使人 产生视觉疲劳 ，甚至给操作者带来不便 。因此 ，用适 当的数比关 系表现设备艺术造 型的形态美 ，是 现代设备造型设计 的 基 本 方 法 之 一 。 [ 收稿日期]2 0 1 o一1 2 0 2 [ 作者简介]孙琳 1 9 7 9 一 ，女 ，2 0 0 2 年大学毕业 ，讲师 ，现从事工业产品外观设计与研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 3卷第 2期 孙琳 基于美学原理的石油机械设备外观设计方 法 1 5 9 常用的 比例关系有黄金 比例 、相加数级 比例 、平方根矩形 、整数 比例等 。用黄金分割 法去设计 石油机械设 备外观造 型 ，能得 到 良好的造 型 比例 。由于相加级 数 比的数 字为整数 ，故在石油机械设备外观造 型设计 中经常使用 。在石 油机械 设备外观造型设计 中 ，应用平方 根矩 形的 比率进行分割 ，能够使设备 的整体与局部 、局 部与局部 之间 ，具有相似 的 比例 关系 ，可获得统一调 和的效果 。整数 比的比例关 系简单 、渐变 ，给人 以条理清晰 、秩 序井然之感 ，工艺性好 ，适 合现代 石油机械设备生产的要 求。 在石油机械设备外观造型的比例设计中，若形体各部分有相等或近似的 “ 比率” ，容易得到协调的效果。若干毗连 或相 包含 的几何 图形 ，如果 它们 的对 角线平 行或垂 直 ，它 们的形 状 就具有 相等 的 比率 ，造型亦 具有 和谐 感。如钻机 井 架、修井机井架 、抽油机等 。 2 设备 外观的对称与均衡 在满足使用功能的前提下 ，石油机械设备外观造型应具有 良好 的视觉 平衡 效果 ，给人 以稳 定 的感 觉 ，同时形成美 的 秩序 。对称与均衡是设备外观取得 良好视觉平衡 的两种基本形式 。 2 ． 1设 备 外 观 的 对 称 对称是 自然界常见 的一种平衡方式 ，对称能取得 良好 的视觉平衡效果 ，给人 以庄 重 、严肃 、规 正、稳定的感 觉。大 型石油机械设备 ，如钻机 、井架 、钻井平台等 ，从主要受力角度看 ，采用 的是对称形式 ，在视觉 上具有较 强的稳定性 和 有力量 ，这样把设备的功能与对称的造型相结 台，获得协调一致 的效果 ，显示 出稳定 、安全 、有 力的美感 。对 称形式造 型具有一定的静态美和条理美 。但是 ．对称形式易使人 的视觉停 留在对称线上 ，产生 静感和硬感 ，在心理上 易给人 以单 调 、呆板的感觉 ，所以 ，在石油机械设备外观使用对称形式造型时应加 以注意 。 2 ． 2 设备外观的均衡 均衡是不对称的平衡方式 ，它来源于力学的平衡原理 。均衡与对称形式相 比较 ，对称是 以对称轴 线或对称 平面表现 出的平衡方式 ，而均 衡是依支点表现出的平衡方式 。石油机械设备的均衡表现为 以设备 上某一机 械零部件 为支 点 ，使相 对端呈同量不同型或同型不等量形式构成的视觉平衡形式 。均衡 的设 备造 型具有一 种静 中有动 、动 中有静 的美 的秩 序 ， 表 现 出 生 动 的 条 理 美 、动 态 美 。 均衡效果好 的石 油机 械设备具 有灵 巧、生动、轻 快的特点 ，富于变化 ，能取得生动感人 的艺术效 果。如各种形 式的 抽 油机 ，采用 的基本上都是均衡方式 ，特别是多 台抽 油机在 有规则 的井 网布置下 ，均 衡表 现出生动 的条理 美、动态美 。 为使设 备获得均衡 的效果 ，除需妥 善处 理构成该 设备的几何形体的形状及相对位置外 ，还可利用 色彩 、肌理 、表 面装饰 等 ，如形体上照亮色 与深 暗色的面 积及 相对 位置关系 ，质地轻盈 、光滑与质地重而粗糙 的饰 物的大小 及相对位 置等。 比 如 ，现代钻机 、井架 、钻井平 台和各种贮运设备在利用色彩 、肌理 表 面装饰方 面都 达到了很 好的均衡 效果。 由于均衡形式 的支点不够 明确 ，安定感 比对称形式差 ，处理不 当，则易形成 杂乱 ，分不 清主次 ，给操 作者或参观者 带来不便 。因此 ，注意聚与散 、疏与密 的变化 ，是处理好均衡美 的关键 。在石油机械 设备外 观造 型设计 中 ，恰当地处理 对称与均衡 ，可取得 良好 的设计效果 ，使设备安全运行与人们安全操作 。 3 设备的安定 与轻巧 3 ． 1 安 定 与 轻 巧 的 概 念 所谓安定 ，是指 自然 界的物体 为了保持 自身的稳定 ，往往在靠近地面的部分重而 大。安定 的设备 造型 ，能增强 使用 中的稳 定性 、可靠性 、安全性 ，给人 以稳定 、安全 的感觉 。不安定 的设 备造 型 ，则使人 感到不安 、动摇 ，甚至给人 以紧 张、危险 的感觉 。设备安定包括实际安定和视觉安定两个 内容 。实 际安定是 指设 备的实际重量 的重心满足设 备在使用 中 安全稳定 的要求 。视觉安定是指人眼对设备 的外部形态看上去具有 安全稳定 的感 觉 ，满足视觉 上的安全感 。在石油机械 设备 的造型设计 中，应做到实际安定与视觉安定两者兼顾 。 所谓轻巧 ，是指设备的造型能给人 以轻松 、灵巧的视觉效果 ，可增加设备 的生动 、亲切感 。安 定与轻 巧是设 备造型 美 的对立统一的两个方面 。例如 ，粗短 的形 体 如钻 井平 台给 人 以安 定 的感觉 ，但 缺乏 轻巧感 ；细长 的形体 如井 架 、钻杆 ，具有轻巧俊俏感 ，但缺乏安定性 。因此应妥 善处理石 油机械 设备外 观的造 型 ，以得 到既有 安定效果 又有轻 巧 的直观感觉的效果 。 3 ． 2安定 与轻 巧 的 处 理 方 法 ． 在石油机械设备外 观造型设计 中 ，安定与轻巧的处理方法有以下几个方 面设 备重心 、底部 面积 、结构形 式 、色彩 分布、材料 质地 、装饰设 置。设备 的重 心越低 ，越显得安定 。对 于重 心低而偏平 的石 油机械设 备 ，减小其底部 面积 ，可 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 0 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 2月 取得轻巧的造 型效果 。重心高的形体 如 各种井 架 ，增 加其底 部形 体面积 ，可减少其 不稳定 性 ，增加 设备 的安定感 。 重心偏离 基本 支撑柱 的设备 如抽油机 ，可采 用附加 或扩大 支承面 的方式 ，去除其倾 倒危 险的感 觉 ，增加其 稳定感 。 底部面积大的设备具有安定 的效果 ，但显得笨拙。为了增加其轻巧 的特性 ，可采取底部 内收 的处 理 。架空 的结构形 式可 增加 轻巧的造 型效果 。下部封实的结构 ，可增 加安全稳定 的效果 。对称结构形式具有 良好 的安定 感 ，均衡 的结构形 式具 有一 定的轻巧感 。明度低的色彩 ，重感较大 ，装饰在设备 的下部 ，可增强产品的安全感 ；装饰 在设备 的上部 ，会产 生轻 巧感 。明度高 的色彩 ，效果恰好相反 。表面粗糙 、无光泽的材料设置在设备的下部 ，可取得 良好 的安定效果 ；恰 当地设 置在 上部 ，则有轻巧感 。同样的材料 ，粗 糙、无光泽 的表 面设 置在 设备 的下部可 取得安 定 的效 果 。产 品的装饰 ，如商 标 、铭牌 、色带等 ，设置于产品的下部 ，能增加造 型的安定感 ；设置于产品的上部 ，可 产生轻巧 的感觉 。 4 设备外形的过渡与呼应 4 ． 1 外 形 过 渡 所谓过渡 ，是指两个相邻的形体 、面或色彩之 间，采用 逐渐演 变的形式 把二者联 系起来 ，以取 得和谐 的造型效果 。 如设 备零部件上 的面与 面为直线转 折 ，没有其 他 面来 作过 渡，表现为 棱角 清晰 ，轮廓 线肯定 ，给人 以尖 锐、锋利 的感 觉 ，令人生畏 ，缺乏亲近感 。如果面与面之间用平 面或 曲面作为过渡 ，就会产生柔和亲切 的感 觉 。通过小 的斜 面或较小 的圆弧面过渡 ，不仅感觉柔和 ，而且轮廓线清晰 肯定 ，是用得较多 的一种过渡方法 。采用 较大的弧 面过 渡 ，由于圆弧 面的半径较大 ，虽然感到柔和 ，但轮廓线模糊 ，没 有肯定性 ，因而产生 软绵 、缺乏力 度的 印象 ，甚 至产生 臃肿 的感 觉。 因此 ，在石油机械设备外形设计时 ，应根据形 体面的大小 ，恰 当选 取过渡平 面及过 渡圆弧 的大小 。两形体 之间 的过 渡， 可采 用与主体相协调 的其他形体作为过渡形体 ，可使设 备形体之 间的关 系有统一 又有变化 ，过渡 自然 、协 调 ，同时又有 虚实对比的效果 ，使造 型有 和谐 、生动的感觉 。 4 ． 2外 形 呼 应 所谓呼应 ，是指在设备造型 的对应部位 如前后 、左右 、上下 等 ，利用 “ 形” 、 “ 色 ” 、“ 质” 的某些相 同或相似 的 特点进行处理，以取得 它们之 间在线型 、大小 ，色彩及 质感 等方 面的艺术效果 的一致性 ，产 生心理和视觉 印象上的联 系 和位置的相互照应 ，使 整体造型取得 和谐 、均衡 、统一的效果 。 5 设备造型的重点与一般 石油机械设备的整体造型是由设 备的各个组成部分按一定的组合方式结合而成的 。设备各个 部分的功能作用 、结构 方式 、构形繁简及所处的地位各 不相同，造型 的方式也不同 ，应分出重点与一 般。因此 ，在石油机械 设备外观造型设计 中，应妥善处理重点与一般的关系 ，对各部分 的体量大小 、形状 、线 型 、色彩 、质 感和装饰等方 面进行分析 比较 ，在 处 理手法上应做到重点突出 ，轻重分明 。否则 ，会 使造 型缺乏鲜 明 的主题与 生动 活泼的感 染力 ，艺 术效 果平淡乏 味 ；同 时，会使操作者分不清主次 ，继而造成操作失误 。 c 设备造型 中运用突 出重点的手法 ，主要是 指对 于设备 主体部分加 以重点 的表现和刻 画，而对 于一般或次要 的部分仅 作普通 的处理 ，使其在符合形体统一的原则基础上 ，能起到烘托或陪衬主体 的作用 ，使 主体 突出 、生动而又 与整 体协调 自然就可 以了。设备造型 中突出重点的手法有 运用形体和线型对 比突 出主体 ；运用 色彩 、材质的对 比突出主体 ；运用 精细或特殊 的加工工艺 ，获得特别的面饰效果来 突出主体；采用特殊 的外观件和装饰件来强 调重点 ；利用造 型中的方 向 性 和透视感 ，引导人们的视线集l中主体 。 重 点处理是设备造型 中常用 的手法之一 。运用恰当 ，可以增强设 备的艺术感染力 ，突出设备的功 能特点 ，丰富造型 的形象 。但在处理 中，应注意重点的恰当选择 ，在同一个设备造 型中可 以有若干个 重点 ，但要有主要 的重点 ；同时应注 意重点不 能过多 ，因为过多的重点不仅造成形体混乱及结构不合理 ，而且增加不必要 的制造成本 ，在造 型效 果上反而不 能 突 出 重 点 。 ． [ 参考文献] [ 1 ]胡斌梁 ． 关于机械设备的绿色与安全设计的思考 [ J ]．中国安全科学学报，2 0 0 5 ，1 5 2 4 1 ～4 4 [ 2 ] 陈国 ．简谈城市园林 规划设计美学原则 E J ]．绿色大世界 ，2 0 0 9 ， 1 2 2 8 ～2 9 ，3 1 ． [ 编辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m