电动自行车设计开发中的表面设计研究

孙彪 斯予

摘要：通过对两轮车实际开发流程的梳理，总结出电动自行车表面设计的具体内容、涉及的对象、设计方法及其设计原则。对表面设计所涉及到的具体内容进行整理，提出针对电动自行车设计所细分出的材质库基本特征。规范两轮车设计中的表面设计具体细化流程，从色彩、材质质感工艺、图形等三个方面给出可选择的应用方案，并归纳总结其易错点。系统梳理了设计内容及设计边界，并在应用维度给出相应的建议和材质库应用一般方案。表面设计具有一套完整且高效的设计流程，可以为电动自行车开发提供更加直观、高收益、市场化的方案。

关键词：电动自行车 表面设计 色彩材质

中图分类号：TB47文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2019）10-0019-03

引言

电动自行车作为一种常用的交通工具，在其主体功能明确的同时还需兼顾外观装饰。目前对于电动自行车的研究还主要在于电机与传动、控制器与控制技术、电池、结构分析、新材料与新工艺设计上，公开文献中对于电动自行车表面设计的理论研究还较少。

而随着大众审美的提升，人们对于两轮车，尤其是电动自行车的需求也更加多样化。电动自行车的表面设计内容发生了很大变化，具体表现在更加多样的色彩表皮、满足功能条件下的皮质纹理选型更加丰富，图案设计不仅仅只局限在贴花，防滑条和车架纹理也更加具有创新空间。贴花除商标、型号、生产厂家以外，还采用装饰线条、过渡色彩等面饰方法。整体来看，电动自行车的面饰方法受传统自行车的面饰影响较大，其面饰还受摩托车、汽车等的影响，使电动自行车的整体视觉感受更加趋于消费产品属性。

一、CMF在电动自行车中的角色

（一）电动自行车表面设计流程

在汽车设计方面，CMF设计被单独为一个COLOR&TRIM科室，由于汽车设计相对复杂，针对内外饰部分有大量部件需要开发设计，因此其区块分工很详细，比如泛亚设计中心在内饰部门外饰部门分别下辖有各自的色彩材质科室。而在两轮车领域设计方面，相较之下就会更加完整，表面设计涉猎范围更大。近几年在一些两轮车设计公司会将表面设计单独独立出来，而早前雅马哈的摩托车设计的造型设计师就会在设计过程中连贴花车色与车身造型等全部归为一体进行设计。这与产品的复杂性和人力的统筹都有一定的关系。在设计过程中，表面设计师一方面要进行材质选配，与造型设计人员进行沟通共创，另一方面也涉及到一些平面设计的内容。

一般的两轮车设计流程包括：商品企划，草图设计，模型制作，面型设计，工程结构，贴花配色，试制对应，测试检验，量产支持，营销支持。其中表面设计几乎是贯穿整個设计流程中的。

以常见的两轮车设计开发流程为例，表面设计可以被归纳总结为：前期竞品CMF分析一初期概念方案材质颜色板一二维效果图一色板打样、PATTERN图纸、材料包覆组合一模型装配（车身喷涂材质预附）一质量检查。

（二）电动自行车表面设计具体内容

基于上述两轮车开发流程，可以提取出两轮车表面设计的工作内容就是工业设计中一般统称的CMF设计。在两轮车的产品定义上面，特指表面贴花，材质及颜色的设定。针对不同位置不同材料的物性，会有不同的设计内容和重点。由于电动自行车的整体外观更接近传统自行车，仅额外增加了电机传动系统和电池箱两个部分，既具有自行车线性结构的特点，且其部件组成相对摩托车更加简单，裸露在外的部分也更多，车身覆件的包覆属性更低，结构支撑作用更强。总体而言表面设计突出的特点为：型面变化较简单，材质材料依附于功能性，色彩应用灵活丰富。

通过对表面设计的具体内容进行研究，可以相对完整地理解电动自行车设计中对应的内容，进一步帮助筛选出设计的主次关系，从而指导设计开发的进行。

1.涉及部件：

对于电动自行车而言，首先要对电动自行车的表面区域进行划分，分为主体支撑部分、附件产品部分、视觉显示部分、表面装饰部分。主体支撑部分是从电动自行车的基础组成部件即必须构件出发进行归纳的;附件产品部分是从电动自行车的选配组件角度进行归纳的;视觉显示则是从电动自行车跟电池电量车堵等数据显示角度进行归纳的，表面装饰部分则主要从纯造型装饰角度，如车身颜色、文字贴花、标识等进行归纳的。

主体支撑组件：车架（前叉、中叉、后叉）、车把、鞍座、电池组、车轮组、传动组、刹车制动组、脚蹬。

附件产品组件：车筐、车后座、挡泥板、避震、变速器、车前灯、车后灯、轮幅反光灯、功能支架。

视觉显示：仪表盘文字板、电池电量显示、电子式仪表液晶屏。

表面装饰：车身表面贴画、座椅把套咬花、标识、轮边贴花。

2.材质设计：

硬质材料一电动自行车是机械和电气产品，必须保持轻便和灵活。且其具有更多的技术型设计考量因素，例如发动机，电池和控制器等。随着技术的进步，电池正在逐渐缩小，可利用的可见空间越来越大。目前，电动自行车的大多数部件由轻质材料构成，例如钎焊合金，铝合金，用纤维增强的聚合物和其他材料逐渐替代传统的钢材料。颗粒增强铝合金是一种轻质复合材料，可以将整体材料重量减半，除此之外，在汽车中使用塑料部件也是减轻重量的发展方向。然而，过度使用轻质材料会增加车辆的成本和价格，并且不会导致电动自行车的广泛使用。

软质材料-一般包含皮革、仿皮、织物这几个部分。其中由于收到材料物性限制，皮革使用较少，多为改性仿皮材质，例如PVC、PU等，通过改变皮面纹理和衬布使得触感和物性更加优越。除此之外，塑胶和泡沫垫也会在软质材料中广泛使用，具体作用于把手套及坐垫内衬等部分。泡沫垫考虑对整车的密度、压缩硬度、撕裂强度等多由聚胺酯泡沫塑料制成。在设计过程中，软质材料会特别考虑到暴露在户外的问题。因为它不同于四轮车的内饰，由于被车身封闭包裹，其内饰的物性条件需求比较低。而两轮车的同材质例如坐垫设计的蒙皮，会受到更多诸如防止蓄水、防老化、防破损等条件的限制，是设计过程中的材料选择需要着重考量的因素。

3.色彩设计：

与传统的自行车相比，电动自行车体量更大，颜色在整体车身的呈现方式更加整体，带来的感受也更加直观。电动自行车零件几乎不暴露，从格式塔视知觉理论角度来讲，其更容易使得观察者的视线聚焦和整体的观察。色彩是依附于产品形体的包装，可以说色彩比造型对人更具有吸引力。对于颜色来说，完整而有力的色彩应用能更加快速抓取消费者的关注。与此同时，电动自行车的大多数部件与传统自行车相同，当在颜色方面对这些部件有特殊要求时，成本增加并且维护变得不方便。因此，颜色设计在关注整体颜色的同时，也要合理考量与其他小配件的色彩配比关系。

4.纹理及贴画：

金属材质表面处理一般包括电镀剖光阳极氧化等方式，除此之外一些新技术的应用，例如电化学精加工和拋光的同步过程只需要很短的时间就可以使工件光滑和明亮，也是科技方面的发展方向。

贴花一般就是常见的电镀或打印贴纸的方式，主要用于处理商标、型号、生产厂家、车架装饰线条、过渡色彩等面饰内容。在喷涂时，也可以使用计算机图形程序设计新的油漆和涂料，而无需制造模具。

除了传统两轮车我们常见的贴纸印花，电动自行车由于带有电子属性，一般会附带电子仪表。电子仪表近几年的发展方向为智能屏，用以显示电池电量、运动数据等信息，而这部分内容普遍也会归于表面设计工作。

纹理具体表现在软材表面的表皮纹路，也可以通过穿孔、缝线、压印等方式作出大型面的花纹。例如PP类材质上面也会有一些纹理咬花，这个部分也是可以通过纹样进行设计的。例如坐垫通过裁片的式样，以材质组合等方式进行表面设计创新，如同衣服定制，可以产生不同的风格。但需要注意的是，电动自行车是一个户外使用的产品，作为工业产品来说受限会更多，就不会像民用级别的产品那样变化丰富。

综上所述：电动自行车的外观形态受传统自行车的影响较大，设计中应综合考虑材料、性能、受力情况、标准要求等情况，其造型设计的余地还是比较大的;造型设计中应系统考虑色彩、材质、装饰由于电动自行车的户外特性所带来的物性限制因素;新型材料的发展是一个机会点，应进行合理的选用从而带来更新颖的设计方案。

二、电动自行车表面设计边界

表面设计边界主要包括：内容边界一表面设计的重点关注对象;条件边界一在后续设计中对表面设计构成主要影响的因素。

设立边界的主要目的是为了合理的聚焦。从而对资源和设计流程进行合理的安排调控，这也是一种成本控制的方法，同时避免因为目标过多、影响因素复杂造成的设计重点模糊不清，逻辑混乱。

（一）内容边界：由于电动自行车零部件包裹性差，整体构成较为零碎，而且由于大多数零配件都是通用件，在实际开发过程中重新设计的性价比较低，视觉呈现效果也不佳。我们可以归纳出体量较大，且必须具备的部分作为重点对象。具体包含：车架造型，蓄电盒，车把，鞍座，车轮贴花，电子显示屏。

（二）条件边界：支撑受力，例如车架所必须的稳定前中后叉结构，主流电动自行车一般为菱形结构或三角支撑主体结构;政策标准，如新国标中所要求的前轮、后轮中心距部大于1.25m，车体宽度不大于0.45m等;技术限制，主要体现在蓄电盒的设计，当前技术发展条件下尽可能参考标杆供应商的新型电池盒尺寸，例如博世的快充蓄电池等;外观造型，虽然可以通过色彩材质的赋予去影响造型的设计，但是需要确定的事，形状的选择可以改变物体表面的感知;新材料应用或传统材料改性，结合在上文提到的不同领域的CMF趋势应用的落地方式，可着重考虑轻型高强度材质例如改型铝合金、纤维加强树脂等，除此之外也要适当结合其他领域的新材料例如水磨石树脂、高亮拉絲金属等;审美和情感诉求，色彩材质所带来的故事性和情感表达也是在设计中应该着重考虑的，意为输出一个最能体现品牌特质、消费者审美偏好、色彩场景表达的设计方案。

三、电动自行车CMF设计应用分析

由于两轮车虽然属于交通工具范畴下，但其体量和组成相对简单，基于两轮车设计流程，参考汽车内外饰色彩材质设计中的材质品类、工程属性，和消费类电子的应用模式，可以总结出电动自行车的CMF设计应用规范主要集中在：产品色应用规范、材质质感工艺应用规范、图形应用规范三个部分。

（一）色彩应用分析

由于在电动自行车色彩设计部分得出需要针对形体较大覆件进行着重考虑，同时兼顾不同组件中的色彩关系，在应用规范中需要区分出相应的主色和辅色。并进行主色与辅色的选取与搭配。

主色为：应用面积大，约占产品面积的80%以上的色彩，作为色彩传达主体;辅色为：应用面积小，约占产品面积的20%以下，作为点缀和强调。在定义基础色之后，要对色彩比例进行规范，一般给出3-4个建议方案，并通过photoshop或illustrator进行二维平面展示图创建。在设计过程中，还要针对不同材质对于色彩进行调整和搭配，具体原则包括：原则——同样色相，不同彩度;原则二一同一色度及图案，不同产品形成一系列产品;原则三一同产品，不同材质，形成主题差异性产品。拿杜卡迪历代的当家跑车举个例子，我们可以看到从90年代一直到如今的设计，最容易识别的首先是他家族性的红色，如图1，以及辅色的黑色、金色，通过调节彩度和配比实现家族进化。

除此之外品牌色应用也是需要考量的因素之一，由于电动自行车设计一般是品牌车系主导的，因此品牌色一般不需要过多应用，但是在品牌延伸设计中需要进行考量，例如配件比如包、支架、电子显示器液晶色等。

（二）材质质感工艺应用分析

材质包括材料和质感，材料的性能外在地表现为特定的视觉现象，形成固有规律，让人们认知和识别。结合在电动自行车材质设计部分划分出的硬质材料和软质材料，对应其户外用品的使用场景，可以进一步筛选出可以涉及到的材质库及处理方案。

户外应用场景下的电动自行车，在硬质材料方面可以以金属为基材采用阳极氧化、喷粉、喷砂、镀镍涂层等工艺;以改性塑料（PC＼ABS＼PP）为基材可采用双色注塑、免喷涂注塑、哑面喷涂等工艺;以纤维增强塑胶为基材则可直接使用，部分需要做表面高光处理，例如碳纤维材质;部分高科技材料则倾向于不做表面处理，直接展示其材质本身的特点例如钛合金。当前市场使用最多的材料是铝合金，因为相关技术成熟，性价比高。表面纹理处理时可采用穿孔、表面压制纹理、表面腐蚀等方式进行处理。

在软质材料方面，由于其物性限制较大，一般采用表面防水防晒的人造革，且接缝处要做防水处理或将其隐藏到鞍座底部，或采用双层或多层叠的方式进行拼接。图2为TRON 1-280R的车座垫设计，采用双层缝线防水处理。

（三）图形应用分析

图形应用方面多为表面咬花，一般以图形设计呈现。由于电动自行车表面设计要实现其整体性、均衡感、视觉平衡，文章将采用规则化造型、简单的基础元素序列组合的方式来体现这一原则。具体包含组成的基本元素和组合规则。

基本元素为扩散的单个个体，一般为：直线、圆点、圆圈、多边形为主要组成部分。

其组合原则一般包括：等距、错位、分段、渐变大小、消失、高低起伏等。

组合方式一般包含：条纹：线条规律折弯、分段条纹、错位条纹、双走向条纹、高低错落的3D条纹;圆圈/圆点/多边形：CD纹、大小渐变、中心放射、逐渐消失的点、圆点渐变多边形，如图3。

结合不同区域的物态特性可以抓取不同的图案进行设计。

（四）CMF系统应用总结

在遵循CMF应用原则的基础上，不仅要考虑到色彩、材质、纹理的各部分特性，还要综合考虑整体搭配，例如纹理需要通过加工手段嵌入材质表达中，过小的纹理间隙将无法进行金属打孔和皮革表面切割;民用级别材料仅可作为小面积装饰，不可作为坐垫以免造成蓄水;免喷涂工艺不适宜户外使用。

总结

通过研究可以看出，电动车表面设计是具有工业设计CMF设计的一般特性但又具有其显著行业特征的，只有系统性进行梳理，才能更加清晰地对设计内容和重点进行界定。文章通过表面设计所涉及到的具体内容进行整理，一方面作为现下两轮车表面设计理论薄弱环节的补充，另一方面针对性提出电动自行车设计所细分出的材质库，并总结出其基本特征，作为电动自行车设计中表面设计的依据。