基于几何思维的产品造型设计方法研究

（河北工业大学 300401）

一、产品造型设计中的几何形体要素

随着经济的日益发展，消费者对于产品的要求也在不断提升，对产品的外型设计也有着越来越强的个人偏好，因此设计独具一格的产品外形给用用户带来满意的情感体验显得越来越重要。产品设计要满足两个基本条件，一方面产品能够满足其所必需的功能性，另一方面设计者需要把握不同消费者对于产品造型的风格偏好。好的产品造型能够迅速抓住消费者的眼球。另外，产品的造型方法是否快捷、有效率，是否能够解决复杂产品的基本造型问题也是衡量造型方法是否有效的重要标准。

产品造型中的几何比例对于产品营造的外形美感有很大的影响，一个好的产品形态无论是它整体的形态还是造型比例都会给用户创造一种美感，任何一个复杂的形态造型，够可以简化为一个基本几何体和几个基本几何体的叠加，这给我们产品的造型设计提供了灵感，借用基本的几何体，在基础几何形态上对产品的造型进行改进、设计。因此该论文致力于从产品设计的源头出发，将产品的形态设计回归于最基本的几何形体，结合数学中坐标轴知识，对产品造型的设计流程提出了一些可供参考的方向。

（一）形态构成的要素

产品的立体造型由三个部分构成，即功能要素、形态要素和审美要素，功能要素与产品形态的组织机构相对应；形态要素是产品呈现给用户的第一视觉感受；审美要素是对功能要素和形态要素结合后实现造型的完美程度。通常造型要素包括形态、结构、色彩、技法及其法则等构成形态的基本要素，这些要素通过视觉、知觉引起用户情感心理上的反应。几何形态，具有规则性，容易被模仿、复制。应用几何形态进行设计，能给设计师带来更多与众不同的设计创意。产品造型设计创作中的形态要素主要指点、线、面、体、空间等构成要素，而这些要素也是构成几何形态的基本元素，都有着各自的应用形式和造型特点，这些元素之间的相互转换、变化使得几何体的形态发生变换。

立体几何是三维空间几何的总称，常见的立体几何有四面体、圆柱、球、圆锥、棱锥、棱柱等等。认识并且运用立体几何进行产品造型设计能锻炼运用图形语言表达的能力。多样的立体几何经过造型方法与设计美学的处理，最终能衍化出具有形式美感的产品形态。

（二）产品几何形态创意衍化

形态要素作为整个产品设计中最主观的要素，具有很大的不确定性，不同用户对特定产品造型、色彩、结构等形态要素的看法不同。使得形态创新存在偶然性，缺乏系统化思路。

通常进行产品设计时，我们会往往会被现有经验和知识制造出一种习惯性的思维定式，例如，人们谈到“汽车”，马上就会想到甲壳虫造型的经典结构；谈到“水杯”，圆柱的造型形态就会忽然显现。考虑到这种思维创新的惯性，本文提供一种介绍产品造型设计的基本流程，基于几何形体的造型设计，主要围绕基本几何形态型进行形态创意，形态创新要首先从形态的基本体开始分析，再进行产品语义的代入。将产品设计与几何思维联系在一起，在基于几何思维的基础上进行产品形态的设计，首先选用基本的几何体，置于三维空间中，在三维坐标轴向对基本几何形体做分析、改造与变换，确定产品基础的几何形态，在此基础上赋予它们合适的产品语义，以此来为产品的形态设计提供可供间接的设计流程，满足产品在视觉上的观感。

二、几何思维下的轴向分析法

每个产品都可以简化为一个三维的简单几何体，包括四面体，棱锥，棱柱，圆柱，球， 这几种基本的几何形体给人以不同的视觉观感，棱锥给人尖锐，灵巧的视觉感受；而四面体相对厚重，给人以沉稳的视觉观感；球体给人圆滑，轻巧的视觉感受，将这些基本的几何体置于一个三维的坐标轴中，进行一种产品基本形态的演变、推理。任何复杂的形体，经过产品的简化，都可以简化为一个简单的几何形体或者是几个简单几何形体的叠加，将这些分解后的简单形体置于一个三维的坐标轴中，从最初的几何形体进行产品外观的改造与设计，再对产品添加合适的语义，以此让产品的形态更加丰富，情感更加饱满，更加符合用户的需求。

（一）轴向延伸法

将产品简化后的几何形态置于空间三维坐标轴中，该几何形态在某一轴向上所占的比例大，跨度大，会给人轻巧的视觉观感，无限增大这一轴上的比例，会增加产品的轻盈感，灵巧感。图1与图2是一些基本的几何体置于三维坐标轴上的效果，改变它们在不同轴上所占的比例，产品的基本形态虽未发生变化，但基本几何体整体所呈现的效果会却有所不同，几何形体给人的视觉观感也会发生了极大的变化。

图1

图2

以火车头为例，在火车头逐渐发展，逐步改进的过程中，火车头逐步趋向于流线型，这样的造型既富美感，又可以减小风阻，流线型的造型设计使得火车头的设计更具有速度感，将这样的设计分解为最基本的几何形态去考虑，火车头的最初的几何形态可以简化为简单的四面体，四面体在三维轴中横轴上所占的比例不断增大，火车头的设计是加大了火车车头设计在横向轴向上的比例，给人以流畅的视觉观感，更具有速度感。

图3

（二）轴向一致法

在三维的坐标轴中，产品的基本形态在三条轴上所占比例相等或近似相等，这样的产品会给人以稳定、厚重的视觉观感。

在三维坐标体系中，产品的在每条轴上所占比例接近，图中为两种智能服务机器人图片，（图片来自花瓣网），这两种产品均可以简化为基本的几何形态—圆柱体。图4产品在三条轴上分布相对均匀，所占比例接近一致，因此产品向用户传达了一种沉稳的视觉观感，图5中的产品增加了在Z轴上的比例，X轴、Y轴的比例相对一致，因此产品变得轻巧，轻盈，更具有视觉冲击力。

图4

图5

（三）轴向改进

在稳定、厚重的视觉观感上，实现轻盈，灵巧的视觉观感，在某一条固定的轴线基础上 进行镂空设计或者分割，从而减少物体在这个轴向上的厚重感，增加物体的轻盈感。图7中的咖啡机（图片来自花瓣网）的基本造型可以简化为图6中的简单几何体，在Z轴上减小比例，对基本几何形体进行镂空设计，会缓解该形体在该轴向上的厚重感，增加产品的轻盈，灵巧的视觉感，而让产品具有观赏价值与实用价值。因此，如果想在既定的基本形态上实现灵动、轻巧的视觉观感，在三维轴向上的某一轴向上进行镂空或者分割设计，以此去缓解稳定厚重感，增加轻盈、灵巧感。

图6

图7

三、适用范围

因此对于一些要求体量感、重量感的产品，产品的三维轴向所占的比例相对均匀，比例 接近一致，而对于一些更具观赏价值，具有形态美感的产品，加大某一轴向上的走势，突出 某一轴向所占的比例，可以起到轻盈，灵巧的视觉观感。针对产品所要适用的不同领域，我们在设计产品时，可以对一些需要给人以稳当，厚实的产品中运用轴向一致法，而对于一些 要求形态变化的产品，在设计之初的几何造型设计上，可以适当改变轴向上比例，以及在坐 标轴上做一些形态的改进，增加产品形状的丰富度。

四、结语

几何是对具体现象进行总结之后再抽象形成定理，该设计是对几何体和三维坐标结合的运用，再用具象的手法加以展现，其中的乐趣相信很多设计师都深有体会。几何与设计的结合，是完全建立在视觉习惯的基础之上的，稍加比例和审美的元素在其中，就可以在陌生与熟悉中求得一种平衡和视觉认同感，在接近审美极限中把握它的黄金分割，在几何基本元素里体会它的节奏感。

本文主要介绍了基于几何思维三维轴向法的产品设计方法，通过对几何形体在空间轴向上的形态研究，提出了产品的形态创造可以先由简单的几何形态出发，然后将它们置于立体三维的坐标轴中，通过改变该几何形体在某一轴向上所占比例的大小，对产品进行形状的创 造，从而达到用户对产品外形的审美需求，并且举例分析产品，归类说明了不同的轴向设计方法适用的产品范围以及对产品形状设计改进方面带来的优势。