基于參數化在汽車造型設計中的應用研究

歐春黎　王夢蝶

摘 要：在全球化市場競爭環境下，國內汽車市場競爭亦日趨激烈，我國自主研發的汽車產品如何在蓬勃發展的大潮中占據一席之地，需要做到先聲奪人，出奇制勝，不斷創造新的產品競爭力。而消費者是汽車產品的終端體現，如今消費者對汽車產品的品質需求越來越高，這種需求不僅體現在零部件性能方面，汽車外觀造型也逐漸成為一個重要考量標準。然而各式各樣的汽車造型層出不窮，如何設計出極富吸引力以及個性化、科技化的造型成為汽車設計的一個重要突破點。隨著新材料、新技術等新工藝的出現，汽車參數化設計成為個性與科技的代名詞。本文采用Rhino+Grasshopper設計平臺完成汽車造型的參數化設計，介紹了軟件的設計背景、特點以及一些基礎認識，強調了參數化設計的優勢，最后在汽車造型實際應用案例中介紹了產品的參數化設計優勢，分析了參數化設計思路。

關鍵詞：參數化設計;汽車造型應用;設計思路

1 參數化設計的背景

“參數化”一詞來源于數學中的參數方程，是指使用某些可以編輯的參數更改系統的最終結果。2005年，英國設計師扎哈在設計德國費諾科學中心時，采用了復雜的型面結構，為了使工程師快速得到計算結果，首次將參數化設計軟件引入建筑行業。此后，扎哈成為近十年最知名和最流行的建筑師之一。而參數化設計也成為建筑行業中最流行、最前衛的設計手法之一，例如鳥巢、中鋼國際、北京銀河soho、廣州歌劇院等都體現了參數化設計的思想。近兩年，參數化設計也逐漸在汽車造型設計中嶄露頭角，尤其是在新能源汽車和概念汽車的設計中，參數化設計所體現的未來感和科技感十足。

2 參數化設計的特點

參數化設計并不是簡單的對參數化設計方法的應用，而是從一個全新的角度去重新思考設計，突破傳統的、規則的幾何形態設計。

2.1 參數化設計更符合自然規律

參數化設計是基于過程的設計思想。在設計的過程中，首先要考慮的是效果圖中的設計思想，理解設計師想要表達的規律，才能準確的設置可變參數，設置邏輯關系，每一個邏輯的實現都由計算機中的程序控制。

2.2 參數化設計可以提高設計效率

復雜的設計建模有時候會使傳統的建模工具無能為力，而參數化設計可以為汽車設計提供更多的選擇，將計算機中的設計思想融入到汽車造型設計中，通過電腦調節系統中的參數和改變各元素或結構達到各式各樣的形態變化，以提高設計的效率和質量。

3 參數化在汽車設計中的基礎認識

Grasshopper（簡稱GH）是一款在Rhino環境下運行的采用程序算法生成模型的插件，是目前設計類專業參數化設計方向的入門軟件。與傳統建模工具相比，GH的最大的特點是可以向計算機下達更加高級復雜的邏輯建模指令，使計算機根據擬定的算法自動生成模型結果。

3.1 容器的使用

其中橙色表示容器為空，紅色為輸入錯誤，淺灰色為輸入正確處于可見狀態，深灰色為輸入正確但處于不可見狀態。容器示例如圖1。

3.2 點干擾

點干擾為常利用的一個參數化設計手段，利用生成六邊形的工具，在犀牛中畫一個點作為干擾中心，計算每個六邊形中心點到干擾點的距離，根據距離縮放六邊形，最后連接成面。點干擾電池設計流程示例如圖2。

4 參數化設計在汽車造型中的應用

參數化設計的結果往往天馬行空，完全不規則，在量產汽車設計中的應用對制造工藝和材料有很高的要求。因此，目前的汽車設計中出現的參數化大多都是簡單可實現的圖案和工藝。

4.1 音響

經典的柏林之聲汽車音響，僅利用參數化中簡單的點干擾，便能制作出設計感十足的作品，在某種程度上，外造型給人華麗、榮耀感，算是一種身份的象征。參數化設計思路如下：1）導入設計圖片，建立基礎大面和所需的輔助線;2）利用投影裁剪工具剪出音箱輪廓;3）把音箱孔分成六個區域畫好每個起點區域的圓;4）每個區域的線段等分縮放后，生成等分大小的圓;5）用投影工具在投影方向把所有的圓孔線都連接好并裁剪出想要的音箱最終效果。柏林之聲汽車音響示例如圖3。

4.2 前格柵

奔馳Smart造型上設計了一個“微笑的”蜂巢式前格柵，外形獨特、新穎，其設計特點是采用了密集點陣式造型。參數化設計思路如下：1）生成六邊形;2）按照干擾點與每個六邊形中心點的距離縮放六邊形;3）在格柵基礎面上投影;4）挑選邊界以內的閉合線段;5）擠出;6）修剪格柵大面。Smart格柵示例如圖4。

4.3 汽車紋理

2016年3月，寶馬發布BMW VISION NEXT 100概念車，代表了寶馬未來的設計方向。這款在車身上應用了大量的參數化設計，儀表盤上的可翻動的小三角，是車輛與駕駛員溝通的媒介，可以根據路況、環境，以波動、頻閃等信號傳遞情緒，使車主反應更迅速;散布于輪拱上的如同魚鱗片的設計，是寶馬對未來汽車的展望，將用彈性鈑件將車輪覆蓋，當車輛轉向時，猶如魚鱗片的彈性鈑件會隨車輪伸縮擺動，無時無刻將車輪包覆在內，使車身更為流線，低風阻。參數化設計示例如圖5。

寶駿E200前大燈結構中也運用了參數化設計紋理，在大燈上實現了幾何形態設計語言的表達，使之視覺效果更為炫酷，也更具辨識度。參數化設計思路是運用線干擾，縮放每個三角形中心點到線的距離，投影設計成紋理。參數化設計示例如圖6。

5 結束語

在科技發展日新月異的時代，汽車造型設計如何與科技聯系在一起成為設計趨勢之一，而參數化設計則巧妙的將兩者聯系在一起，構建了無限的創造力，并且提高了設計效率，在汽車研發過程中也在逐漸的被熟知應用起來，且日漸成為汽車造型設計中的一個重要手段。希望更多的人能夠關注到參數化設計，將參數化設計廣泛應用到汽車造型設計中，讓汽車造型設計更為豐富多彩起來。

參考文獻：

[1]包瑞清，Grasshopper參數化邏輯構建過程 江蘇鳳凰科學技術出版社，2015.

[2]劉源，模型制作在中國建筑史教學中的實踐研究，2018.

[3]高飛，基于數字模型控制的復雜形體深化設計研究，2017.