拖拉机造型中的“适人性”设计——以国产大型拖拉机的造型设计为例

王浩滢（南京农业大学工学院，江苏南京210031）

拖拉机造型中的“适人性”设计
——以国产大型拖拉机的造型设计为例

王浩滢（南京农业大学工学院，江苏南京210031）

本文记述了半个多世纪以来，新中国拖拉机设计者们一方面汲取东西方（苏联、日本和欧美）的先进创意，另一方面又不断总结正反经验，使之更加适合本国的具体国情的简要历程。通过对诸如外观造型、涂装色彩、仪表读盘、视窗座椅、配套挂件等一系列构件的精心设计的分析，探讨拖拉机造型中“提升生产效率，改善生活品质”的现代“适人性”设计理念。

拖拉机；适人性；造型；设计

第一批国产化的大型拖拉机的造型设计（包括发动机底盘、机械传动装置、车身构架与所有构件设计）基本仿制了当时的苏联德特牌54匹马力柴油发动机履带式拖拉机，并由苏联方面提供原机和所有设计图纸。苏联的原机马力大、对各种复杂土壤条件的适应度高，还可以挂靠多种用途的农业机械，它是苏联机械工业的骄傲，是上世纪三十年代到五十年代的世界级先进机型之一。由全面模仿苏制拖拉机起步，新中国拖拉机产业与研发才得以开启了自己伟大而艰辛的历程。但毋庸讳言，这种上世纪中叶的拖拉机造型，用今天工业设计的“适人性设计”看，与当时美国、德国等拖拉机产业先进国家相比，存在着许多不足，特别是在操作者的舒适度、便利性等核心设计观念方面，存在着明显差距。这个由苏联原创的“天然弊端”在近六十年的国产化进程中，被早期的国内各拖拉机和农机企业自然而然地承袭下来，成为我国新型拖拉机研发、制造中必须克服的障碍。今天我们研讨早期国产、苏制拖拉机与世界先进机型的造型差异，正是因为看到了国产大型拖拉机在工业设计领域的巨大发展空间，为探索国产大型拖拉机造型设计符合国际潮流的“适人性设计”新概念、赶超农用拖拉机研发与制造的世界先进水平，做出我们的一点点努力。

第一代国产大型拖拉机与它的原型德特54式一样，所设计的动力与机械装置基本上是按照完全符合苏联特有的“国情地貌”被设计出来的，直接照搬到中国来之后，出现了一些“水土不服”的情况。这些在大型拖拉机造型设计的功能使用上出现的差异，决定了国产大型拖拉机在造型设计上必然要与苏联原机渐行渐远，走上逐步拉开距离的国产化必由之路。

让我们从大型拖拉机的一些基本配置构件的造型设计中，分析两者之间天然存在的巨大差异及其原因：

一、拖拉机履带式与轮式传动部件的造型设计

苏联农业生产的粮食和其他经济作物相对单一，集中在冬小麦、棉花、玉米等为主少数平原耐寒作物方面。苏联国土辽阔、地域广袤，但大多数处于寒带或亚寒带地区，每年的霜冻期占农时过半，因此苏联农业生产的粮食和其他经济作物却相对单一，集中在冬小麦、棉花、玉米等为主少数平原耐寒作物方面。中国则从海岛亚热带到大陆温带，再到高原亚寒带等多种气候、地质条件。我国人民的主食品种又与苏联截然不同，中国农业粮食与各种经济作物的种类要远比苏联复杂、多样，这个基本的生活与生产的民族差异反映到拖拉机的具体功能性设计方面，就带来了造型设计上的不同需求：苏制拖拉机多采用履带式，这点完全符合大型拖拉机在苏联特有的霜冻期长、冻土层居多的土壤地质条件下的农业耕作方式。但中国悠久的传统农业方式决定履带式拖拉机无法在中国农业中大面积推广，尤其是作为当时新中国粮食主产区的广大长江流域地区南方诸省。因为水稻是中国粮食主要品种，而它的农田构造大多数都需要修造各种大小不一的围堰、沟渠，以便于排涝和灌溉，苏制大型履带式拖拉机基本无法在这些水网交织、条块分割的基本农田中运用。

另外，苏联因霜冻期长、冰雪覆盖层厚实等气候原因形成的冻土层地质条件，决定了履带式拖拉机可以畅行无阻；加之苏联农业主产区和广大乡村具有相对完备的道路网，使履带式拖拉机在农业运输上可以大展身手。除主干道的水泥、柏油路面外，以砾石铺面的乡村公路占有大多数比例。即便是边疆州区的乡间土路，因冰雪霜冻形成的坚硬冻土层，也具有相当的承重能力。这点是苏制履带式拖拉机得以盛行的主要自然条件。而近现代中国在公路网百年建设方面，资金匮乏、欠账颇多。在新中国建国很长时期内（迟至八十年代初），各地省级公路仅有沿海省市建有少数水泥、碎石路面，绝大多数内地省级交通干线依然是以土筑路面为主。尤其是南方诸省气候潮湿、雨水频繁、土壤疏松、路面松软，路况条件较差，一经大型履带式车辆（拖拉机、工程车、坦克等）碾压，势必路基崩塌、路面瓦解，无法顺畅通行。这也决定了苏制履带式拖拉机作为农业运输的主要运载工具，很难适应中国农业的基本需要。

图1　苏制斯大林牌80型履带式拖拉机

图2美产JOHNDEERE牌大轮拖拉机

相反，在二十年代起就风靡世界的美制大小轮拖拉机就很好地解决了广泛适应各种复杂地质土壤条件的问题。三十年代号称“汽车王国”的美国，其大型拖拉机沿用了汽车造型设计的一贯优点，以大小型号巧妙配置的组合橡胶轮胎，刻纹以V字形大槽为主，抓地附着、咬合能力很强，基本可以全方位适应无论是坚硬的冻土层，还是疏松的沙层、含水泥层的土壤地质条件，还因自重减轻、转向灵活、涉水性高、维修便捷，为全世界农用拖拉机提供了崭新的设计、研发思路。尤其是战后，美制大小轮拖拉机成为全世界拖拉机行业的标准范式。上世纪五、六十年代迅速崛起的日本小轮手扶拖拉机，则成为亚、非、拉农业国家最受欢迎的农业机械。它造型小巧、造价低廉、功能多样，深受东亚各国农户欢迎，也为新中国拖拉机摆脱苏制大型拖拉机的守旧模式，提供了新样本。

正因为如此，上世纪六十年代中期，国产拖拉机开始向轮式、小型、多功能化方向发展，自主研制出了轮式手扶单缸柴油发动机农用拖拉机，不久便风靡全国南北，成为几十年内中国农村具有压倒性比例的基本农业机械配置。中国农户虽然也是人民公社等集体化体制，但农村集体经济力量非常单薄，既比不了苏联集体农庄，也比不了美国农场和日本农户，置办农业机械的经济实力较弱，迫切希望能有一种一机多用的多功能农机，国产手扶农用拖拉机便是在这种特殊的经济环境和生产条件下应运而生的。“文革”时期的手扶拖拉机，集农田生产中耕耘、排灌、喷药、收割、加工、运输等诸功能于一体，价格低廉，操作简单，维修方便，很好地适应了当时经济条件下我国城乡各地的各种具体生产与生活需要，是中国当代工业设计在二十世纪最引人瞩目的成就之一。国产手扶拖拉机的出现，是拖拉机国产化进程的重大事件，也是拖拉机国产化研发、制造走向成熟的突出标志。由苏制履带式向国产轮式的改良型造型设计，是新中国拖拉机的国产化造型设计迈出的第一个坚实脚印，具有特别重要的意义。

二、大型拖拉机驾驶室内外的构件设计

第一代仿苏式国产拖拉机的驾驶室内部构造，基本与苏联原机一样，显得十分粗劣，除去作业必须具备的操纵装置、仪表盘和座椅之外，没有什么舒适度方面的“适人性设计”。尤其是与操作人员密切相关的座椅、餐饮等生活配置，极为粗糙简陋。如驾驶员座椅，基本构造都是三角铁焊接的基本框架，敷设棕丝或泡沫海绵，外面包上人造革即可。由于椅面硬平，与肢体吻合面积较小，往往劳作时间一久，极易引起乘坐者从心理到肢体的严重不适。苏制拖拉机的座椅与方向盘、操纵杆、仪表盘之间的间距过大，使操作者在驾驶之余要从事挂配机械的其它附加操作时，总要欠身、弯腰，劳动强度极大。

苏制大型拖拉机原本有个凸显的优势，可以加载组合犁铧或收割刀具滚筒，从事耕垦或收获农作业务，但这种只能在一望无边的大平原农田的“康拜因”，却很难在作业面狭小、条块分割严重的中国南方水田作业中使用。加之作物种类的不同、深耕尺度的差异、收割作物的密度、穗长、部位的复杂差异，使苏制大型拖拉机很少能在南方主要产粮区的农田作业中深入使用。特别是在江南地区农村公社一级装备的大型拖拉机，通常只在水利建设的掘土和高等级公路运输中才能得到充分使用，一直处于“中看不中用”的半闲置状态。

图3　早期国产东方红牌拖拉机

第一代国产拖拉机还有个看似不起眼、但对驾驶室乘用、操作人员影响极大的设计弊端：与苏式原机一样，柴油发动机的排气筒往往竖在车头右侧，高度往往正好与驾驶者视线齐平。而柴油机与汽油发动机不一样，燃烧不充分，从排气筒中冒出的滚滚浓烟有时会凭借风向作用，向驾驶室倒灌弥漫，严重影响操作者的行进视野和生理健康。反观四、五十年代的美式拖拉机，要么直接引申到驾驶室侧面或后侧，排气冒烟一点也不影响驾驶室；要么干脆像汽车一样被安排在底盘尾部，排气冒烟也一点不会影响驾驶室。同时期欧洲的大型拖拉机（芬兰、德国等）有部分仍像苏式拖拉机一样（排烟管装置在车头），但一般都做了有别于苏式排烟管的造型处理：有的依附于正侧棱角支架上，长度超过驾驶室顶盖，直接引开影响驾驶员的烟雾；有的则原地拔高，再做个反向喷嘴，靠迎面风力大大弱化、消散烟雾的浓度。各种对排烟管的造型处理，都是为提高大型拖拉机驾驶、乘用人员舒适度所做的“适人性设计”，在我国的国产大型拖拉机类似造型设计中，都起到了良好的启示作用。

针对从六、七十年代的大型国产拖拉机的造型设计看，我国大型拖拉机的造型设计已逐步考虑到适合我国国情的“适人性设计”部分。尤其是九十年代以后的国产大型拖拉机外观造型，大部分构件基本都综合了欧美先进的“适人性设计”理念，大大提高了劳作者的舒适度。以座椅为例：河南、山东、沈阳产新款大型拖拉机，多半在驾驶座椅上广泛采用了更加具有弹性的聚集泡沫内衬和透气性较佳的真皮蒙面。座椅铁件构架也广泛采用中空钢管轧制，使构件自重降低、座椅曲面更加吻合人体曲线，大大增加肢体承重的分摊面积。特别是新近研制、投产的大型拖拉机驾驶室内部构件，大范围地借鉴、采用了国外先进的工业设计理念：座椅采用曲面高腰靠背，提高了驾乘人员的躯体依托程度，还采用了环180度的旋转装置，使操作者不用起身即可自由接触各种不同用途的操作控制台面，大大增加了大型拖拉机的工作范围和功能配置，也大大减轻了人员配置和劳动强度。

图4　新一代国产手扶式单缸柴油拖拉机

新款的国产大型拖拉机在其他与驾驶室操作有关配件造型设计上也大为改观：排烟管直接下降到底盘尾部、避开烟雾侵扰。操纵杆顶部也增加了钙塑材质的多指凹槽造的套筒，增大手部接触面与吸附力，使操作者劳作更加轻便。挂靠作业附件的控制台、仪表盘设计也更趋合理，不但彼此之间的尺度更加符合人体移动的合理间距，而且在构件的表层质感上更加精致细腻，更符合肌肤的触感舒适度。表盘的界面由几十年一贯制的白色改为以黑色、深蓝色为主的深色底面，上面的数值、字符设计也更加醒目、规范，大为减缓了长时间劳作容易产生的视觉疲劳。很多新款大型拖拉机的驾驶室配置上还添加了不少直接为驾乘人员生活服务的多功能装置：从饮水杯架到食物盒，从电视监控屏幕到音响设备，从冷暖空调到衣帽挂件。这些新颖的“适人性设计”都是工业设计中“以人为本”现代设计理念的真实体现，极大表明了中国工业设计产业已在与国际设计潮流的接轨过程中，取得了长足的进步。可以这么说，目前国产大型拖拉机的内部构件在工业设计领域的“适人性设计”方面，与国外同型号产品的设计上已大为接近，观念上已无太大差异，充分展现了改革开放以后中国当代工业设计的成就。

三、国产大型拖拉机外形的涂装设色、LOGO造型、仪表盘界面设计

其实拖拉机外形涂层的设色原理，不单单是一个美观问题，从更大层面上，是一个工业设计极为重要的应用型创意手段。金属机械之所以要进行涂装处理，其实用功能有三：其一是防锈防蚀；其二是警示标记；其三才是美观愉悦。髹漆工艺是古代中国人的独门绝技，十三世纪传入欧洲后开始迅速普及于全世界。大型拖拉机的工作环境极为恶劣，金属外壳的防锈防蚀，对于机械的长期保养尤为重要，一是防止金属本身的过度氧化而出现生锈损耗，二是防止工作环境中各种气体、粉尘中的有害物质对金属构件产生能导致构件质地发生不稳定变化的化学侵蚀。拖拉机的涂装色彩的警示功能，主要依靠其鲜艳色彩的视觉刺激反应，可以在机械操作过程中，对过往人员产生醒目而有效的警示作用，以避免现场人员不必要的人身伤害。因不同类型、不同区域、不同任务而特殊设置的各种拖拉机彩色涂装，也可以在同一施工现场使指挥者轻易区别其具体分类，更便于有效调配、管理。

第一批国产大型拖拉机被命名为“东方红”，其外形的大红色涂层也几十年不变地一直被所有国产拖拉机所沿用，外观涂层一律是大红油漆喷涂。因所用酚醛色漆的膜层易于老化、分解、褪色、甚至剥落，通常每年在工闲之余，都要对拖拉机外壳进行重新涂装，稍有忽略，来年便锈迹斑斑，腐蚀严重。八十年代之前的国产拖拉机，主要使用较为廉价、但性能较差的酚醛色漆，其涂层制作也较为简单：先用钢丝刷在铁壳构件上除锈、找平、砂毛（好提高涂层附着力），再以丙烯类调粉刮腻子（增厚涂层、提高封固密度），最后是人工涂装。最初的国产拖拉机到汽车的油漆涂装，不少是手工完成，六、七十年代普及了气泵喷涂。九十年代以后，河南洛阳产各种型号的大型拖拉机机身涂装，率先采用了先进的电喷烤漆工艺，涂料也发展为更加耐晒、耐磨、耐腐蚀的醇酸类高级车用专业防锈涂料，色彩也从单一的红、黑、墨绿发展为上百种各色彩妆，极大提高了拖拉机外层涂料的各种维养性能。

早期的大型拖拉机在操作时期内，基本靠驾驶者的肉眼目测监控作业。拖拉机驾驶室内极为有限的几个表盘，也仅提供燃油损耗、液压数值等少量信息。九十年代电脑应用的热潮波及工业制造领域之后，使拖拉机在综合功能配置和管控程度上，大为改观。新款国产大型拖拉机的表盘的界面由几十年一贯制的白色表盘改为以黑色、深蓝色为主的深色表盘；表盘上的数值、字符设计也更加醒目、规范，大为减缓了长时间读数容易产生的视觉疲劳。特别是最新款的大型拖拉机和其他工程车，均装备了最新近的液晶显示屏，使操作者仅凭坐在驾驶室里，就能以常规的电脑界面来监控拖拉机作业的全部过程。这一系列人性化的界面设计，极大地提高了机械操作的稳定性、准确性，也极大地降低了监管难度和劳作强度。

早期的国产拖拉机生产与销售，完全是依靠计划经济体制运作，因而在技术研发和造型设计方面，既谈不上对机械高效率、综合性的“实用性功能设计”，也谈不上对操作者全方位人性关怀的“适人性功能设计”。半个世纪的国产大型拖拉机的外观造型设计向国际化的工业设计观念过渡的设计实践，充分证明了新中国时代进步的伟大意义，也说明中国当代工业设计日渐成熟的可喜成果。如今，遍及全球各地、在国际市场上雄踞一方的中国农机产品（包括几乎所有型号的拖拉机）已经成为中国制造业和中国工业设计的骄傲。我们也要清醒地看到：国产大型拖拉机的造型设计在许多方面与德国、美国、日本尚存在不小的差距，尤其是在“物用为人”、“以人为本”的当代工业设计理念上，还有很多缺憾（大功率发动机、专用防护配件、车体结构、多功能配载等方面），甚至是空白需要赶超。特别是两个瓶颈问题亟待克服：其一是院校的工业设计课程教育与企业新产品的研发、设计实践严重脱钩；其二是产品技术研发和商品设计创意之间的严重脱钩。我们有信心认为，在各级主管部门和企业院校的通力合作下，中国农机产业（包括大型拖拉机）一定会继续作为中国制造业和工业设计产业永远不倒的一面红旗，为国家的经济建设大局和民族复兴大业，继续探路引航，青春永葆。

（责任编辑：王璇）

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1008-9675（2016）04-0174-04

2016-04-21

王浩滢（1975-），女，黑龙江大庆人，南京农业大学工学院副教授，硕士生导师。研究方向：工业产品设计及理论。