设备形状设计考虑外观与造型

机械设备的部件、整体，或生产线的多台连机设备，不仅在功能上要满足要求，其外观、结构造型，以及各台设备之间的协调统一，也是对设计者的机械设备设计能力和技术水平进行衡量的重要指标。

机械设备的外观、造型设计，主要包括设备各部分的比例、对称均衡和稳定等要求。遵循比例、均衡、稳定等原则，可以塑造出优美的外观视觉效果，提高产品的档次和形象。

9.1.1 比例

设备造型的比例是指设备整体与局部、局部与局部间的比例。恰当的比例会使人在视觉上获得美的感受。造型常用的比例见表2.2-58。

机械设备中，整体与局部、局部与局部之间若采用黄金分割比例，可以使设备的外观达到匀称的效果。图2.2-8所示为立式铣床各部分的尺寸比例关系。以铣床全高度M₀为基本尺寸，以黄金分割比例确定各部分的尺寸比例，使铣床各部分的尺寸显得匀称协调。

表2.2-58 造型常用的比例

图2.2-8 立式铣床的尺寸比例

M₁/M₀＝M₂/M₁＝M₃/M₂＝M₄/M₃＝M₅＝M₆＝0.618

图2.2-9所示为卧式镗床的基本外形。其各部分可以用对角线垂直或平行的矩形构成。只要各部分的对角线平行或垂直，其外形比例便相同。采用相同比例重复分割或划分，或用渐变的比例划分，其效果便有顺序和统一感，这样的造型也是优美和协调的比例关系。

图2.2-9 有相同比例的矩形

9.1.2 对称、均衡

机械设备的前后、左右在体积及视觉重量（称为体量）方面的对称，不仅在视觉上会产生静态美感，在力学的平衡上也使设备受力均匀可靠。如图2.2-10所示，设备在形体上是完全对称的结构，在视觉重量、受力上也是均衡的。

图2.2-11是另一种均衡的形式。其上部件虽然不对称，但部件的配置使各部分体积重量对设备的中心作用力矩是对称的。其形体结构是另一种对称美观。

图2.2-10 完全对称

图2.2-11 左右体量力矩相等

机械设备的装饰、色彩等也会对设备的对称、均衡造成视觉上的影响。例如，图2.2-12a所示的车床，其外形在体积上是完全对称的；但增加左边的主轴箱装饰后（如图2.2-12b所示），其对称均衡感被破坏；当将右边尾座的形体加大后（如图2.2-12c所示），或在尾座下方加上装饰后（如图2.2-12d所示），又可得到均衡的感觉。

图2.2-12 均衡感的调整

9.1.3 稳定

设备重心的垂线必须落在设备地基的支承面内。重心的位置越低、重心垂线落点越接近设备的地基支承面，其稳定性越好。设备的稳定性在实际和视觉上都应该达到稳定。在此基础上，还可在造型设计上使设备的视觉稳定性更好，增加稳定感。增加稳定感的方法包括：①采用梯形造型产生稳定感，如图2.2-13所示；②增大支承结构，如图2.2-14所示；③利用色彩对比，加深设备基础的色彩浓度，如图2.2-15所示；④利用材料的质感和表面装饰，例如，使设备的上部光洁、明亮，下部粗糙、暗淡；采用面板、标牌、装饰线条等，可加强设备下部的稳定及重量感，如图2.2-16所示。

图2.2-13 梯形造型

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图2.2-14 增大支承结构

图2.2-15 色彩对比

图2.2-16 质感和表面装饰

9.1.4 统一及变化

如果由于功能不同，而使一台设备上的各部件或同一生产线上的多台设备在外观造型上各不相同，那么，所设计的设备或生产线的整体形象会因杂乱无序而失去美观协调感。不论是单台设备还是多台设备组成的生产线，设计时必须设法寻求一致性，减小差异，努力使外观、线条、排列有序统一。在主基调统一的前提下，根据不同部件的功能结构或不同设备的特性，各有不同的外观特征变化。其方法有统一尺寸比例、线形风格基本统一和适当变化、各局部的统一和联系变化，以及韵律的统一和变化。

（1）统一的尺寸比例 不同的设备或同一设备的不同部件、部件与部件之间，尽量采用相同或近似的尺寸比例关系，在造型尺寸上寻求更多的共性。

（2）线形风格基本统一和适当变化 如图2.2-17a所示的卧式铣床，其悬臂梁和立柱的主基调为曲线外观，升降工作台基调为直线型加圆角。而功能类似的另一铣床，如图2.2-17b所示，则以直线、直角造型为主基调。一台设备或生产线的多台设备，确定其统一的基调线型之后，各部分或各台设备的造型，与主基调有一定差异，反而不显单调、呆板，如图2.2-18所示。

图2.2-17 线形风格的统一

a）曲线风格 b）直线风格

图2.2-18 线形风格的变化

a）线形单调 b）圆弧衬托 c）圆弧和直线衬托

（3）各局部的统一和联系变化 设备各局部都是为完成同一功能设置的，既是分割的又是统一的，因而应在分割变化中寻求相互联系和有序过渡。如图2.2-19所示的普通车床，其床头箱、溜板和尾座在床身上分割为三个独立的部分，床身上的浅色护板把整台机床的首尾贯穿起来，将机床的整体感衬托起来，冲淡了床身上各部件的分散感。图2.2-20所示的检测仪，测量头的截面尺寸逐渐变化，与矩形的仪器本体显得协调、过渡自然，得到统一和联系变化的效果。

图2.2-19 分割与联系

图2.2-20 逐渐过渡

（4）韵律的统一和变化 韵律是指用形状、色彩、质感等造型要素，进行重复、有序的变化之后，形成有条理、有秩序、有变化的连续性形式美感。图2.2-21所示为一套测试装置的配置，由右边的电控柜、中间的测试台和左边的试件保存柜三部分组成。从整体观察，三个部分的大小、高低和形状各不相同，为了得到三者的统一，在高度上采用6个相等的尺寸单元组合，采用高低有序，及不同高度的重复、变化，达到风格统一、错落有致的目的。图2.2-22所示为电气装置的通风孔。孔之间的疏密及位置配置的不同，显示出不同风格、不同节奏的重复及变化，得到不同的造型效果。图2.2-23所示为仪器面板上的开关旋钮配置，不同功能的旋钮配置疏密及形状各不同，同一功能旋钮疏密一致，显出变化中有重复，以协调又不单调的方式共同配置于面板上。

图2.2-21 韵律的统一

图2.2-22 不同韵律变化

图2.2-23 韵律变化