基于参数化在汽车造型设计中的应用研究

欧春黎　王梦蝶

摘 要：在全球化市场竞争环境下，国内汽车市场竞争亦日趋激烈，我国自主研发的汽车产品如何在蓬勃发展的大潮中占据一席之地，需要做到先声夺人，出奇制胜，不断创造新的产品竞争力。而消费者是汽车产品的终端体现，如今消费者对汽车产品的品质需求越来越高，这种需求不仅体现在零部件性能方面，汽车外观造型也逐渐成为一个重要考量标准。然而各式各样的汽车造型层出不穷，如何设计出极富吸引力以及个性化、科技化的造型成为汽车设计的一个重要突破点。随着新材料、新技术等新工艺的出现，汽车参数化设计成为个性与科技的代名词。本文采用Rhino+Grasshopper设计平台完成汽车造型的参数化设计，介绍了软件的设计背景、特点以及一些基础认识，强调了参数化设计的优势，最后在汽车造型实际应用案例中介绍了产品的参数化设计优势，分析了参数化设计思路。

关键词：参数化设计;汽车造型应用;设计思路

1 参数化设计的背景

“参数化”一词来源于数学中的参数方程，是指使用某些可以编辑的参数更改系统的最终结果。2005年，英国设计师扎哈在设计德国费诺科学中心时，采用了复杂的型面结构，为了使工程师快速得到计算结果，首次将参数化设计软件引入建筑行业。此后，扎哈成为近十年最知名和最流行的建筑师之一。而参数化设计也成为建筑行业中最流行、最前卫的设计手法之一，例如鸟巢、中钢国际、北京银河soho、广州歌剧院等都体现了参数化设计的思想。近两年，参数化设计也逐渐在汽车造型设计中崭露头角，尤其是在新能源汽车和概念汽车的设计中，参数化设计所体现的未来感和科技感十足。

2 参数化设计的特点

参数化设计并不是简单的对参数化设计方法的应用，而是从一个全新的角度去重新思考设计，突破传统的、规则的几何形态设计。

2.1 参数化设计更符合自然规律

参数化设计是基于过程的设计思想。在设计的过程中，首先要考虑的是效果图中的设计思想，理解设计师想要表达的规律，才能准确的设置可变参数，设置逻辑关系，每一个逻辑的实现都由计算机中的程序控制。

2.2 参数化设计可以提高设计效率

复杂的设计建模有时候会使传统的建模工具无能为力，而参数化设计可以为汽车设计提供更多的选择，将计算机中的设计思想融入到汽车造型设计中，通过电脑调节系统中的参数和改变各元素或结构达到各式各样的形态变化，以提高设计的效率和质量。

3 参数化在汽车设计中的基础认识

Grasshopper（简称GH）是一款在Rhino环境下运行的采用程序算法生成模型的插件，是目前设计类专业参数化设计方向的入门软件。与传统建模工具相比，GH的最大的特点是可以向计算机下达更加高级复杂的逻辑建模指令，使计算机根据拟定的算法自动生成模型结果。

3.1 容器的使用

其中橙色表示容器为空，红色为输入错误，浅灰色为输入正确处于可见状态，深灰色为输入正确但处于不可见状态。容器示例如图1。

3.2 点干扰

点干扰为常利用的一个参数化设计手段，利用生成六边形的工具，在犀牛中画一个点作为干扰中心，计算每個六边形中心点到干扰点的距离，根据距离缩放六边形，最后连接成面。点干扰电池设计流程示例如图2。

4 参数化设计在汽车造型中的应用

参数化设计的结果往往天马行空，完全不规则，在量产汽车设计中的应用对制造工艺和材料有很高的要求。因此，目前的汽车设计中出现的参数化大多都是简单可实现的图案和工艺。

4.1 音响

经典的柏林之声汽车音响，仅利用参数化中简单的点干扰，便能制作出设计感十足的作品，在某种程度上，外造型给人华丽、荣耀感，算是一种身份的象征。参数化设计思路如下：1）导入设计图片，建立基础大面和所需的辅助线;2）利用投影裁剪工具剪出音箱轮廓;3）把音箱孔分成六个区域画好每个起点区域的圆;4）每个区域的线段等分缩放后，生成等分大小的圆;5）用投影工具在投影方向把所有的圆孔线都连接好并裁剪出想要的音箱最终效果。柏林之声汽车音响示例如图3。

4.2 前格栅

奔驰Smart造型上设计了一个“微笑的”蜂巢式前格栅，外形独特、新颖，其设计特点是采用了密集点阵式造型。参数化设计思路如下：1）生成六边形;2）按照干扰点与每个六边形中心点的距离缩放六边形;3）在格栅基础面上投影;4）挑选边界以内的闭合线段;5）挤出;6）修剪格栅大面。Smart格栅示例如图4。

4.3 汽车纹理

2016年3月，宝马发布BMW VISION NEXT 100概念车，代表了宝马未来的设计方向。这款在车身上应用了大量的参数化设计，仪表盘上的可翻动的小三角，是车辆与驾驶员沟通的媒介，可以根据路况、环境，以波动、频闪等信号传递情绪，使车主反应更迅速;散布于轮拱上的如同鱼鳞片的设计，是宝马对未来汽车的展望，将用弹性钣件将车轮覆盖，当车辆转向时，犹如鱼鳞片的弹性钣件会随车轮伸缩摆动，无时无刻将车轮包覆在内，使车身更为流线，低风阻。参数化设计示例如图5。

宝骏E200前大灯结构中也运用了参数化设计纹理，在大灯上实现了几何形态设计语言的表达，使之视觉效果更为炫酷，也更具辨识度。参数化设计思路是运用线干扰，缩放每个三角形中心点到线的距离，投影设计成纹理。参数化设计示例如图6。

5 结束语

在科技发展日新月异的时代，汽车造型设计如何与科技联系在一起成为设计趋势之一，而参数化设计则巧妙的将两者联系在一起，构建了无限的创造力，并且提高了设计效率，在汽车研发过程中也在逐渐的被熟知应用起来，且日渐成为汽车造型设计中的一个重要手段。希望更多的人能够关注到参数化设计，将参数化设计广泛应用到汽车造型设计中，让汽车造型设计更为丰富多彩起来。

参考文献：

[1]包瑞清，Grasshopper参数化逻辑构建过程 江苏凤凰科学技术出版社，2015.

[2]刘源，模型制作在中国建筑史教学中的实践研究，2018.

[3]高飞，基于数字模型控制的复杂形体深化设计研究，2017.