车辆工程与生物学的融合

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1、——揭示仿生汽车的奥秘姓名：###学号：##########院系：######任课老师：###-5-车辆工程与生物学的融合——揭示仿生汽车的奥秘摘要：仿生设计是一种借助于大自然力量的优秀设计方法。环顾周围事物，都是生物经过千万年不断演化改进后的最佳结果，生物从出生开始就必须与环境搏斗以求生存。在此先天环境条件下，所有的生理结构、机能必须持续进化，以符合猎食与避免被猎食的生存基本需要，即达尔文在物竞天择理论中提到的：唯有大自然中最好的设计才有被保留下来的机会。而设计的过程就有如生物进化过程一般，从开始到

2、最终结果包含了无数次实验、测试和修正，以达到最完美的程度。仿生汽车的设计是以自然界万事万物的“形”、“色”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、原理、方法和途径。在某种意义上，实现了仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中的重要反映。关键词：仿生学，物竞天择，仿生汽车，功能结构。1.前言：从某种程度上来说，汽车就是一种人造动物，它不仅由马车进化而来，而且和动物一样，也有身体工作系统，比如它也有自己的“心

3、脏”、“大脑”和“四肢”，也有自己的生命和意志。在这个“动物世界”里，有甲壳虫摇身一变成为时尚个性小车，有熊猫一样令国人自豪的吉利，有蓄势待发的道奇蝰蛇汽车，有着我们孩提时代对汽车、对动物的种种渴望，也有我们现在对汽车发展、自然和谐的不懈梦想。而以往仿生设计主要集中在对生物形态、色彩等表面层次的模拟，通过隐喻象征的手法将其抽象、概念化，借以表达产品独特的造型风格，这种设计模式所产生的产品造型不胜枚举。综观这些形态的设计，绝大部分是从产品的外型出发，然后再照顾到产品的功能。现代仿生学的研究成果使仿生设计

4、正在从简单的形态模拟发展到模仿生物的构造及运动原理，形成由内而外的设计流程。仿生设计主要可分为形态、功能、结构和运动仿生设计等。2.正文：2.1驱动动物一样的座驾——形态仿生设计的应用-5-这种设计方法是对生物体的整体形态或某一部分特征进行模仿、变形、抽象等，借以达到造型的目的。车身的仿生造型并没有优化电动车的某些性能，仅是赋予车体某种形态，含有一定的隐喻意义。这种隐喻意义可能出自设计师个人的喜好，也可能是考虑到大众的喜好，或某一消费人群的偏爱而赋予车体某一特定的生物造型。例如，为体现车辆的高速行驶感

5、，车身造型常模仿猎豹、老虎等猛兽的形态，这些形态并不能降低风阻、提高车速，也不能加强车辆其它方面的性能。它仅仅是设计师赋予车身外观的某种隐喻含义，为设计添加一些特殊的趣味内涵，迎合消费人群的视觉与心理需求。如摩托车的造型犹如一只匍匐蓄势的猎豹，厚重结实的车身仿佛猛兽强健的肌肉，充满了力量。它不仅让人感到驾驶时风驰电掣的速度，还让使用者对产品安全、稳定的性能充满信心。这是一种由外而内的设计流程。先以产品的隐喻意义来探讨产品的外在形态，再进而讨论产品内部的结构意义。利用这种设计方法时，首先根据消费人群的心

6、理找到对应的生物体，然后选取该生物体的整体形态或某一部分的细节形态进行分析、调整、变换。这种对生物体外部形态的分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是材料和加工工艺方面的问题。2.11引例：甲壳虫：误打误撞成就的经典这是一个足以载入史册的经典设计，尽管它的设计初衷并不是来源于甲壳虫，而是一个自然的风洞造型，但在上个世纪六十年代当美国人亲切地称它为“甲壳虫”时，没有人为这个称呼感到意外，对很多人来说，它就是一个超级大的“甲壳虫”，可爱、精致而又亲切，近七十年的不断进化，摇身一变成为时尚

7、个性小车的甲壳虫越发惹人怜爱，而它经典的外形设计精髓却依然得以保存，玛莎拉蒂3200GT款汽车，车身正侧面的造型犹如一条张嘴的小鱼，两个后视镜好象驼类或是奶牛的两只耳朵，让人产生亲近感，拉近人与车之间的距离。以及有着慑人芳华的捷豹，犀利的“鹰眼”大灯的宝马，凶猛鲨鱼的劳恩斯酷派，可爱的大白兔福特，青蛙王子著称的保时捷等等。3．像鸟儿一样的飞——功能仿生设计的应用   这种设计方法是对生物体的整体形态或某一部分特征进行模仿、变形、抽象等，借以达到设计目的。车身的仿生设计有助于某项或某几项功能的实现或提升

8、。例如：-5-电动车的电池成本非常高，容量不大，且其功率较汽油发动机小。为了得到相应的速度和行驶里程，必须要减轻车身的重量并降低车辆行驶中地面和空气的阻力。这里有一些常见的手段：采用玻璃钢、铝合金等轻质材料，以减轻整车重量；通过行驶中空气产生的升力，抵消一部分车的重力；减小前脸面积，降低车辆行驶中的风阻；通过光滑流畅的车身形态，减小车辆行驶中空气的摩擦阻力。美国最近生产了一款燃料电动车，两侧的造型仿鸟类的翅膀，通过行驶过程中，空气对车身产生的升力抵消车体