工业设计在柴油机设计中的应用研究_蔡君辉.pdf

2 0 2 3年第5期工业设计在柴油机设计中的应用研究蔡君辉1,2,赵婧婧1,2,张志斌1,2(1.内燃机可靠性国家重点实验室,山东 潍坊 2 6 1 0 6 1;2.潍柴动力股份有限公司,山东 潍坊 2 6 1 0 6 1)摘 要:随着时代的发展科技的进步,为了在激烈的市场竞争中取得长久的优势,当前企业对于柴油机产品的设计开发已经不仅仅满足于使用行业先进的技术,对工业设计也有了更高的要求。文章以柴油机为研究对象,探讨了工业设计在柴油机设计中的意义,结合实际设计案例分析了工业设计在柴油机行业的应用情况,总结了工业设计在柴油机开发过程中的设计原则,为柴油机产品设计提供新思路。关键词:柴油机;工业设计;设计原则;应用研究 中图分类号:T K 4 2 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 5-0 0 7 2-0 4I n d u s t r i a lD e s i g ni nD i e s e lE n g i n ea n dA p p l i c a t i o nR e s e a r c hC a i J u n-h u i1,2,Z h a oJ i n g-j i n g1,2,Z h a n gZ h i-b i n1,2(1.S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fE n g i n eR e l i a b i l i t y,W e i f a n g2 6 1 0 6 1,S h a n d o n g,C h i n a;2.W e i c h a iP o w e rC o.L t d.,W e i f a n g2 6 1 0 6 1,S h a n d o n g,C h i n a)A b s t r a c t:W i t ht h ed e v e l o p m e n to f t h e t i m e s a n d t h ep r o g r e s so f s c i e n c ea n d t e c h n o l o g y,i no r d e r t oo b t a i nal o n g-t e r ma d v a n t a g e i nt h e f i e r c em a r k e t c o m p e t i t i o n,t h ed i e s e l p r o d u c t sh a v en o to n l ys a t i s f i e dw i t ht h eu s eo fa d v a n c e dt e c h n o l o g y i nt h e i n d u s t r y,b u ta l s oh a v eh i g h e rr e q u i r e m e n t s f o r i n d u s t r i a ld e s i g n.T a k i n gd i e s e l e n-g i n ea s t h er e s e a r c ho b j e c t,t h i sp a p e rd i s c u s s e s t h e s i g n i f i c a n c eo f i n d u s t r i a l d e s i g n i nd i e s e l e n g i n ed e s i g n,a n a-l y z e s t h ea p p l i c a t i o no f i n d u s t r i a l d e s i g n i nd i e s e l e n g i n e i n d u s t r yc o m b i n e dw i t hp r a c t i c a l d e s i g nc a s e s,a n ds u m-m a r i z e s t h ed e s i g np r i n c i p l e so f i n d u s t r i a l d e s i g n i nt h ep r o c e s so f d i e s e l e n g i n ed e v e l o p m e n t.a n dp r o v i d e sn e wi-d e a s f o rd i e s e l e n g i n ep r o d u c td e s i g n.K e yw o r d s:D i e s e l e n g i n e;I n d u s t r i a l d e s i g n;D e s i g np r i n c i p l e s;A p p l i e dr e s e a r c h作者简介:蔡君辉(1 9 8 6),男,工程师,工学学士。主要研究院方向为内燃机应用,工业设计。0 引言产品是企业的生命,它有两种基本要素:技术和设计。简单的说,好的柴油机产品即掌握行业领先的核心技术,同时拥有优秀的设计 充分考虑产品的结构、功能、造型、色彩、人机等方面的具体问题,在柴油机设计中融入企业文化和工业设计理念,使柴油机在满足功能要求的前提下,具有独特的品牌形象及设计风格。当前柴油机的开发设计越来越重视工业设计。1 工业设计的定义工业设计(i n d u s t r i a ld e s i g n),简称I D。指以工学、美学、经济学为基础对工业产品进行设计。国际工业设计协会理事会(I C S I D)给工业设计作了如下定义:就批量生产的工业产品而言,凭借训练、技术知识、经验、视觉及心理感受,而赋予产品材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工、装饰以新的品质和规格。广义工业设计(G e n e r a l i z e dI n d u s t r i a lD e s i g n),是指为了达到某一特定目的,从构思到建立一个切实可行的实施方案,并且用明确的手段表示出来的系列行为。它包含了一切使用现代化手段进行生产和服务的设计过程。狭义工业设计(N a r r o wl n d u s t r i a lD e s i g n)单指产品设计,即针对人与自然的关联中产生的工具装备的需求所作的响应。产品设计的核心是产品对使用者的身、心具有良好的亲和性与匹配。狭义工业设计的定义与传统工业设计的定义是一致的。由于工业设计自产生以来始终是以产品设计为主的,因此产品设计常常被称为工业设计。工业设计就是要发现问题、分析问题和解决问题,主要针对的问题包括:提出新的物人关系、提出新概念产品和改良产品,并将问题统筹经过策略化的研判,用视觉化的设计手段表达出来,用可量化和物质化的的手段呈现出来优良产品,满足人们的合理诉求,提供良好的用户体验,提升产品价值,达到顾客需求和企业效益的完美统一。2 柴油机的概述柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机,它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄赛尔引擎。柴油机在工作时,吸入柴油机气缸内的空气,因活塞的运动而受到较高程度的压缩,达到一定温度,然后燃油以雾状形式喷入高温空气中,与高温空气混合形成可燃混合气,自动着火燃烧,燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过连杆和曲轴转换为转转的机械功。柴油机的基本构成主要包括以下部分:骨架,包含:机体、气缸套、曲轴箱、汽缸盖、油底壳。两大机构:曲柄连杆机构、配气机构;五大系统:进排气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统、起动系统。柴油机结构中最能体现工业设计风格的部分主要是柴油机外围部件,包括:管线类,进排气、冷却系统及燃油27DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.05.023内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n系统管路,发动机线束等;罩壳类,油底壳、隔声罩、隔热罩等;支架类,固定用铸件支架,钣金支架等;另外,柴油机各系统及零部件间布置的协调性、零部件选用材质及整体的产品配色也影响着柴油机的外观及风格。3 工业设计在柴油机设计中的意义与应用工业设计不仅仅是视觉上的美,更多的是以功能为核心,造型为外在需求提升的设计。体现在柴油机上,一台好的柴油机应当是技术精湛、性能优良、外形美观和操作宜人的。这就要求柴油机本身的零部件之间应满足相适应和协调的关系,从而更好地实现柴油机的既定功能;其次,从人与产品的角度出发,应考虑柴油机的形态如何更好地与人相适应,使人在看到柴油机时,感到美观、可靠,接触和使用过程中感到安全、方便、轻松、省力、舒适等。目前工业设计已成为柴油机产品研发体系中的一项重要环节,并贯穿整个设计过程。面向柴油机产品的工业设计主要考虑以下三个方面:品牌形象的识别性、使用功能的合理性、整体造型的愉悦感等。3.1 品牌形象的识别性品牌形象是人们对品牌的总体感知。为了在激烈的市场竞争中取得长久的优势,树立并不断强化品牌形象是企业提高自身竞争力的重要目标手段。同时,构建良好的品牌形象,能够统一本企业的不同系列、类别的产品,且与其他品牌产品构成鲜明差异性。简洁大气、凝练厚重的潍柴企业标识,如图1,经典中钛蓝发动机配色,不同系列产品家族化设计风格,如图2,彰显着潍产品的独特气质,令人印象深刻。图1 潍柴标识设计图2 潍柴柴油机产品康明斯柴油机经典的黑红配色及外观造型在柴油机行业中也别具特色,如图3,将康明斯柴油机与其他品牌产品较为直观的区分开来。图3 康明斯柴油机产品德国MAN柴油机配色简洁大方,采用黑色加清漆,凸显机械产品金属原色自身的质感,如图4,发动机及零部件造型考究,设计风格鲜明。图4 MAN柴油机3.2 使用功能的合理性首先,产品本身物与物之间应满足相适应和协调的关系,从而更好地实现产品的既定功能。以潍柴某款客车用柴油机为例,进排气、燃油、润滑、冷却及电器系统等五大系统零件布置合理,疏密得当,如图5。从前端看,两个2 4 0 A大发电机布置于进气侧,大空调布置于排气侧,满足372 0 2 3年第5期客车行业大发电量及制冷功能需求的同时整个轮系布置紧凑,结构合理,均匀对称。发电机及空调支架设计也充分考虑售后拆装维护需求,留有充足的空间。柴油机管线及外围零部件错落有致,无遮挡无重叠,布置合理美观,方便拆装保养。满足基本功能的前提下给人以可靠、协调、美观的心理感受。图5 某客车行业用双发结构柴油机其次,从人与物的角度出发,应考虑产品形态如何更好地与人相适应,使人在使用过程中感到轻松、安全、方便、省力、舒适等。随着柴油机行业的发展,产品符合使用者的生理与心理的需求,成为柴油机工业设计不可或缺的内容。例如,柴油机加机油口盖采用塑料材质,且形态结构更多考虑人机工程学,很好地贴合手部方便拧合,如图6,操作者在使用过程中感觉更加省力舒适。柴油机油尺管的设计也更多地考虑用户的使用场景及使用习惯,采用防脱卡扣结构,如图7,方便用户单手插拔查看油尺,使操作更加便捷高效和轻松。图6 发动机加机油口盖设计图7 防脱卡扣结构油标尺设计3.3 产品造型的愉悦感柴油机产品造型设计作为传递产品理念、功能、特性等内在品质的重要途径,是提升产品市场竞争力的关键。产品造型涉及设计学、心理学、社会学等多种学科,交叉融合,一直是柴油机工业设计的研究重点。柴油机的造型“美”的表达是以形状、色彩和质感的体现为核心的。形状是构成形态的基本要素,可以解构成点、线、面、体四种基本的造型要素。对造型要素的合理运用,可以产生不同的造型语言。例如,潍柴某大排量机型气缸盖罩及进气管等主要外围零部件采用长直线、大平面设计元素,柴油机造型给人以简洁硬朗、动力强劲的视觉感受,而另一款小排量柴油机采用弧线及曲面元素,外观更显圆润轻巧,给人以轻便灵活的视觉感受,如图8。两种风格都是基于对线、面的合理利用最终产生了不同的视觉效果及心理感受。图8 某大排量柴油机与小排量柴油机色彩作为发动机工业设计中最具表现力的元素,给用户最直接、最深刻的印象。发动机的色彩涂装具有防护、装饰和标识等功能,早期是以防锈保