车载吸尘器造型设计毕业论文.doc

攀枝花学院本科毕业设计（论文）车载吸尘器造型设计学生姓名： 魏 谋 学生学号： 201110602034 院（系）： 机械工程学院 年级专业： 2011级工业设计 指导教师： 田朋飞 讲师 二一五年六月攀枝花学院本科课程设计（论文） 摘要摘要随着社会的发展，家用轿车的数量在与日俱增，目前在汽车护理的设备中，车载吸尘器已经被大多数人选择，现在的吸尘器种类繁多，价格不一，而且造型和功能上也不尽相同。对市场调查进行总结和分析后发现，产品的设计是为了更好的服务人类的生产和生活，它不仅是在技术上的创新和进步，同时在其造型设计上也需要艺术的表现。所以，本次设计的产品在造型上新颖独特，而且结合人机工程学；在颜色上能更好的符合大众的喜好，融入人们的生活环境；材料的选择除了根据产品结构和使用环境决定，还需符合产品的造型特点。在设计的同时找出现有市场上产品的特点，然后进行产品设计，使自己在造型结构上能有新的突破。本次设计的目的是根据消费者的实际需求，针对车载吸尘器市场，设计一款从造型、结构与人机的配合程度达到符合人们审美需求和结构简洁以及方便人们舒适安全使用的车载吸尘器。关键词 家用轿车，车载吸尘器 ，车载吸尘器造型，人机设计I攀枝花学院本科课程设计（论文） 目录ABSTRACTWith the development of society, the number of family car is on the increase with each passing day. Nowadays, cleaner equipped on cars has been selected by more and more people among thousands of care equipment of cars. Meanwhile, compared with the old-styled cleaners, the present cleaners equipped enjoy the advantages of great variety, different price and various types as well as multiple functions.The conclusion and analysis of market research show that the product is designed to serve the production and the lives of human-beings and the design of products is not only technological innovation and progress, but also requires artistic expression in the aspect of design of styles. Therefore, combined with the ergonomics, this design product is new and unique in the style and it also can better meet the fondness of the public and integrate into peoples living environment in the aspect of color. The selection of material of design does not only depend on product structure and using environment but also meet the characteristics of products style. During the process of design ,the author pay attention to the characteristics of existing market products and begin to design n the bases of these characteristics to make new breakthrough in the style and structure of his own design. According to the practical demands of customers and the market of cleaners equipped on cars, this design aims at a new and unique cleaner equipped on car that can meet peoples aesthetic demand and provide convenience for peoples comfortable utilization in the aspect of style, structure and the collaborative degree between people and cars.Keywords Family car，cleaner equipped on cars，car vacuum cleaner modelling， ergonomic design目 录摘 要IABSTRACT21绪论11.1.课题研究背景11.2.课题研究的目的及意义11.3.题研究内容12车载吸尘器的概况32.1 吸尘器的发展历程32.1.1 国外车载吸尘器的现状32.1.2 国内车载吸尘器现状42.2未来车载吸尘器的发展趋势42.3小结43产品分析及设计定位53.1市场研究53.1.1调研对象及分析53.1.2车载吸尘器市场需求分析63.2问卷分析73.3产品定位83.4本章小结104设计方案构思及评价114.1设计目标114.2设计草图方案114.2.1设计方案一114.2.2方案设计二124.2.3方案设计三134.2.4草图方案四144.2.5草图方案五154.3确定最终方案164.3.1设计评价164.3.2方案确定174.4本章小结185设计展开及深化195.1吸尘器组成及工作原理195.2造型深化设计195.2.1人机分析195.2.2手掌结构简析215.2.3手握式工具设计原则215.3形态造型设计235.4色彩分析255.5材料的选择265.6加工工艺275.7表面工艺的处理275.8本章小结286设计方案效果图展示296.1整体效果图展示296.2细节图306.3情景图336.4爆炸图346.5工程图357方案说明387.1功能参数说明387.2实用性分析38结论39参 考 文 献40附录A:问卷调查表41附录B:问卷调查数据统计41附录C：模型制作照片49致谢51攀枝花学院本科课程设计（论文） 1 绪论1 绪论1.1 课题研究背景随着我国家用轿车的数量与日俱增，中国目前大约平均每120人拥有1辆汽车，增幅位居世界前茅。研究发现,我国汽车产品正处于市场扩展最为迅速的拐点区,说明在“十二五”期间我国汽车行业将继续保持高速增长，到2015年预计将突破3300万辆，汽车产品结构进一步优化，载货车和客车产量稳步增长，而轿车产量增长更为迅猛，我国汽车市场进入到轿车主导的细分化时代1。面对如此大的汽车市场，作为护理汽车必不可少的一项产品-车载吸尘器，同样面临着机遇与挑战。因此，如何改善车内卫生环境状况，成为现代人经常谈论的话题之一。对于很多车主来说，车内的灰尘是很令人头疼的一件事，频繁的开关车门会给灰尘造成可乘之机，灰尘大量的附着在仪表盘上会影响驾驶者的读取参数，附着在挡风玻璃上会影响驾驶员的视线，而且灰尘常带有细菌和病毒，车厢内长期积累的灰尘将会使人患病的几率大大增加。所以此时就急需一款车用吸尘器来清除车厢内的灰尘。车载吸尘器的发展从未停止，随着居民生活水平的提高以及消费观念的转变，车载吸尘器市场将会有很好的发展空间。1.2 课题研究的目的及意义许多人将轿车作为我们生活的第二空间，因此，如何改善车内卫生环境状况，成为现代人经常谈论的话题之一。面对如此大的汽车市场，作为护理汽车必不可少的车载吸尘器，同样面临着机遇与挑战。面对日益壮大的汽车市场，在众多的车载吸尘器之中能够脱颖而出的产品，此次产品设计在造型上新颖别致，在功能上更为方便简洁，在材料上更为环保，在颜色上更为新颖。尽可能的让消费者满意此产品的效果,在消费者使用的同时带给他们方便与清洁,使产品可以快速的打入车载吸尘器的市场。1.3 课题研究内容车载吸尘器外观设计的简洁化、人性化及个性化设计已成为近几年来车载吸尘器发展的一个趋势，而且内在性能和高科技元素的不断升级、加入也越来越成为车载吸尘器行业竞争的核心所在。本课题的主要研究内容是对国内外车载吸尘器的现状进行分析，得出其发展趋势；本次设计的产品应具有小巧、美观、适用多种环境等特点。再对已有品牌的车载吸尘器调研、市场需求分析和消费者心理研究分析，通过问卷调查的方式进行产品定位，确定设计目标；构思设计方案，进行方案的评选，确定最终设计方案；然后进行人机分析，优化形态设计，选择合适的材质，分析其加工工艺；后期进行三维建模和模型的制作。49攀枝花学院本科课程设计（论文） 2 车载吸尘器的概况2 车载吸尘器的概况2.1 吸尘器的发展历程1901年，英国土木工程师布斯到伦敦莱斯特广场的帝国音乐厅参观美国一种车箱除尘器示范表演。这种吸尘器用压缩空气把尘埃吹入容器内，布斯认为此法并不高明，因为许多尘埃未能吹入容器。后来，他反其道而行之，用吸尘法，布斯作了个很简单的试验：将一块手帕蒙在椅子扶手上，用口对着手帕吸卸，结果使手帕附上了一层灰尘。于时，他制成了吸尘器，用强力电泵把空气吸入软管，通过布袋将灰尘过滤。1901年8月布斯取得专利，并成立了真空吸尘公司，但并不出售吸尘器。他把用汽油发动机驱动的真空泵装在马车上，挨户服务，把三四条长长的软管从窗子伸进房间吸尘，公司职工都穿上工作服。这是后期吸尘器的前身。1902年布斯的服务公司奉召到西敏斯大教堂，把爱德华七世加冕典礼所用的地毯清理干净。此后生意日益兴隆。1906年布斯制成了家庭小型吸尘器，虽名为“小型”，但吸尘器却重达88磅（1磅=0.4536千克），因太笨重而无法普及。1907年美国俄亥俄州的发明家斯班格拉制成轻巧的吸尘器，他当时在一家商店里做管理员，为了减轻清扫地毯的负担，制成了一种吸尘器，用电扇造成真空将灰尘吸入机器，然后吹入口袋。由于他本人无能力生产销售，1908年把专利转让给毛皮制造商胡佛。当年胡佛便开始制造一种带轮的“O”型真空吸尘器，销路相当好，这种最早的家用吸尘器设计比较合理，发展至今也无太大原理上的改动。最早设计的吸尘器是直立式的。1913年瑞典斯德哥尔摩的温勒戈林发明了横罐形真空吸尘器，2002年，iRobot开发出智能吸尘器机器人2。2.1.1 国外车载吸尘器的现状国外车载吸尘器的出现要比国内早，产品的研发与设计已趋于成熟，产品的质量较高，且性能稳定。在外观造型方面，简约时尚，色彩清新自然。在功能方面，操作简单。在材料使用方面，采用环保型材料和轻质型复合材料；在能源使用方面，强调环保；在开发成本方面，着重开发经济实用型车载吸尘器，以降低产品的开发成本。现有的外国品牌如飞利浦，众所周知飞利浦是国际知名家电商,虽然不是专门生产吸尘器,投放中国市场的吸尘器种类也不多,但他凭借良好的品牌优势以及精良的设计在中国市场取得了不俗的业绩。并且飞利浦设计的车载吸尘器拥有流线型的造型,透明的储物囊设计,扁平的吸尘口,此款产品在造型设计上别具一格。三洋凭借技术优势以及国际品牌知名度,占中国市场占有一定份额,此品牌的产品造型上大胆创新,新颖独特,整体显得更加圆润饱和,但在材质的运用上显得产品有些老旧。此品牌公司产品面向中高收入者,款式新颖多样。2.1.2 国内车载吸尘器现状现在市场上的车载吸尘器种类繁多，各大品牌代理下也有许多产品，而这些产品也分很多种类型，在功能上不尽相同，在造型上分为：刚劲的、现代的、柔和的、古朴的。而且，据质量技术监督部门统计，目前车载吸尘器市场的主要问题有以下几个方面：(1) 市场上现有的吸尘器的种类不少，大多以卧式、手提式、直立式为主。直立式：呈圆桶形或方形居多，分上、下两部分，上部装有电机，是动力部分，下部为集尘箱；卧式：长方形或车型状，有前后两部分，前部为集尘箱，后部为电机部分；手持式体型小巧，携带及使用非常方便，主要用于小型空间的清洁，对键盘，电器等也有良好效果，但专门为适合汽车使用设计的吸尘器不多3。(2) 据调查发现，国产的车载吸尘器并没有十分的普及，做工粗糙。比如一些小的生产厂家不按照国家规定的生产程序，为了降低成本，使用有毒、有害材料来生产产品，制作粗糙，不符合安全规定。(3) 服务缺乏、品牌意识淡漠。一些小的生产厂家为了获得利益，模仿生产一些大公司的畅销产品，并且贴上大公司的标签，只为利益，不注重品牌意识和服务。2.2 未来车载吸尘器的发展趋势中青年是有车一族的主力军，他们生活节奏快，对生活质量有较高的要求除了一些非物质形态的服务以外，他们对吸尘器的需求主要是外观设计漂亮，操作简捷，耗电少、噪音小，在车内很容易存放，这几点既是消费者的需求同时也是各大品牌的竞争点。吸尘器从最初的家用笨重的电器在朝着简单的、方便的、便携的发展。车载吸尘器也在朝着简单化、绿色化、个性化以及人性化方向发展，它能更好的与环境相融合，符合人们使用方式和心理。2.3 小结本章主要是了解吸尘器的发展简史，并分析研究当前车载吸尘器的现状，以及分析车载吸尘器的未来发展趋势。通过以上分析，可以明确产品分析的要点，把握产品设计方向的定位。攀枝花学院本科课程设计（论文） 3 产品分析及设计定位3 产品分析及设计定位3.1市场研究3.1.1 调研对象及分析现有的车载吸尘器消费市场可谓是琳琅满目，各种品牌车载吸尘器为了提高销量做足了宣传，花样繁多。做市场调研需要找出市场消费的主流，可以先从大吸尘器品牌下手。先是飞利浦旗下的车载吸尘器，如图3.1、3.2所示，众所周知飞利浦是国际知名家电商，虽然不是专门生产吸尘器，投放中国市场的吸尘器种类也不多，但他凭借良好的品牌优势以及精良的设计在中国市场取得了不俗的业绩。并且飞利浦设计的车载吸尘器拥有流线型的造型，透明的储物囊设计，扁平的吸尘口，产品在造型设计上别具一格。飞利浦在吸尘器吸尘效果不错，再小的灰尘都能吸。一般家庭用的推荐用手提式吸尘器，小巧不占地方，操作方便，能顾及手边要清理的灰尘。飞利浦吸尘器价格稍贵，不过质量很好，功率大、吸尘的效果挺好，噪音小、使用寿命比较长。 图3.1 飞利浦FC6050 图3.2 飞利浦FC6132如图3、4所示，美的品牌设计的车载吸尘器造型美观优雅，走的是高品质路线，设计动感时尚，造型柔和，在一定程度上结合了人机工程学，性能优越，颜色丰富协调，塑料材质的构成，使产品愈发显得高端。 图3.3 美的VH03W-09E 图3.4 美的H1-L71B如图5、6所示，三洋凭借技术优势以及国际品牌知名度，占中国市场占有一定份额，此品牌的产品造型上大胆创新，新颖独特，整体显得更加圆润饱和，但在材质的运用上显得产品有些老旧。 图3.5 三洋SC-H24 图3.6 三洋SC-H28总结下来，现在市场上的车载吸尘器种类繁多，形体大体相同，价格五花八门，各大品牌代理下也有许多产品，而这些产品也分很多种类型，在功能上不尽相同，在造型上分为：刚劲的、现代的、柔和的、古朴的。这些产品的价格大多与功率成正比，功率在50-80瓦之间的车载吸尘器，价格在80-140元左右；功率在100-300瓦的车载吸尘器，价格一般在400-500元之间；功率在300瓦以上的产品，价格都在500元以上。也就是说功率越高，价格也就越高。许多车主在选购车载吸尘器的时候大多主要看产品的功能，然后是在此功能上的标价，至于产品的功率和造型大多数消费者都不甚在意,这是导致车载吸尘器市场低迷的原因，目前急需一款，无论是在造型上，功能上，颜色上都可使人眼前一亮的新型车载吸尘器。3.1.2 车载吸尘器市场需求分析车载电器的需求离不开汽车行业的发展，近几年来汽车产量的稳速增长更是将汽车电器市场推向高潮。产品的研发与设计是建立在市场需求的基础上，具体了解市场情况才能尽量减少失败。通过网络和图书馆查阅大量的相关文献为本调研提供理论依据。通过市场调查分析发现车载吸尘器有巨大的市场，仅北京市的机动车数量就有200多万辆，对全国来说更是一个天文数字。根据中国国家汽车行业“十二五”规划研究组预测，到2015年我国汽车产量将达到3300万辆。交通部预测至2020年，中国汽车保有量增至2亿辆，市场规模稳定增长。预计2015年中国总人口将达到14.6亿，也就是每7个人中就有一辆汽车，而在发达城市比例会更大4。图3.7 民用汽车增长有调查显示，近90%的有车族均对车载吸尘器表示认可并愿意购买，但对于多年来一直徘徊在5%左右的车载吸尘器的购买率来说，是什么阻碍了它的本该拥有的高速增长呢5？通过调研，我们发现现有的吸尘器有许多缺点:噪音大；出风口滤尘性能差；外壳材质易产生静电。通过调研，我们主要针对消费者提出的主要问题做进一步的改进和创新，将改进的重点放在造型的创新上。本次设计页将结合人机工程学，提高消费者使用的方便性、合理性。在颜色上也要让消费者有多种选择。因此本次设计主要为造型上的创新。3.2 问卷分析本次问卷调查主要以网络方式展开，被调查者年龄跨度大，采集的信息较全面。问卷调查结果显示，车载吸尘器的未来市场是非常可观的，对车载吸尘器有了解的占了80%(如图3.8所示).因为车载吸尘器的消费群体的年龄大多在20-40岁之间的，所以车用吸尘器的外型上消费者更倾向于仿生可爱型与时尚现代型。(如图3.9所示)。车用吸尘器良好的便携性决定了它不仅仅局限于车内空间的清理，在家庭中也可以发挥不小作用。消费者在选购车用吸尘器的时候非常注重质量与功能，其次是价格与防静电效果。(如图3.10所示)。 图3.8 对车载吸尘器的了解 图3.9 心目中车载吸尘器的样式图3.10 对车载吸尘器最注重的是3.3 产品定位对于车主而言，使用车载吸尘器最基本的目的就是能够清除车内每个部位，包括那些不起眼的死角，然后就是车载吸尘器外观造型方面的问题，车载吸尘器的设计应摒弃繁琐与奢华，充分考虑商品的实际功能，以简单为导向，强调回归自然。朝着简单化、绿色化、个性化以及人性化的方向发展。（1）目标客户群 性别：男女均可 年龄段：20-40岁居多 群体：自身要求高，对环境要求高的人士以及爱车的人士 能接受的价格：200-300元者占绝大多数消费能力即购买力，是指一定时期内投入市场购买商品或劳务的货币总额，与市场容量成正比关系，居民购买力的大小取决于可支配收入的多少6。据调查青年人消费能力相对最强，中老年人经济收入一般都比青年人高，其中家庭支出也相对最高。2014年青年人人均收入在2500-3500不等。但是青年人自己挣钱自己花，家庭负担很轻，可以说是消费能力相对最强的消费群体。随着年龄的增长，到了35岁至50岁的时候，经济能力与青年人比较会高出许多，人均收入可以达到4000左右，也是消费能力很强的一种消费群体，但此时也正是上有老下有小的时候，所以家庭支配占很大份额。中年人收入稳定具有较强的购买能力，青年人虽然收入不高，但其接收新事物的能力强，购买欲望相对较强。综合这两方面原因车载吸尘器的消费人群为中青年消费者，成本和定价应该在中低档次的消费水平。（2）产品造型从市场调查以及消费者的购买因素可以得知，现在市场上的车用吸尘器外观普遍都比较陈旧，很不美观，长长的电源线尽露在外，不能与吸尘器相分离，给人一种很乱很不舒服的感觉，简洁大方的外观才是吸引消费者购买吸尘器的一个很重要的因素。所以吸尘器应该更加的简洁时尚。（3）产品的使用环境以及使用方式车载吸尘器是清除车内灰尘的电器，使用方式是将电源插在车内的电子点烟器内，使用车内电源提供电源，也可是充电式吸尘器，使用更方便，简洁。（4）材质的选择考虑到是单手操作，重量方面因更轻巧，在材质选择方面考虑用质轻的塑料，在塑料种类的选择上主要考虑其化学性能稳定、易着色性和易加工性，不会对车内空气产生二次污染，因此选择ABS工程塑料。（5）色彩的选择色彩的选择也尤为重要，色彩是视觉体验最直观的表现，不仅要具备审美性和装饰性，更加重要的是要求所用的颜色对人体无害，有着积极的作用。根据调查分析，鲜艳亮丽的色彩更受消费者青睐，所以本次课题设计将亮丽的色彩作为主色系。（6）人机分析任何产品都是为人生产的，产品的形态，尺寸都要依据人体使用的尺寸来设计，也就是产品要符合人机工程学原理，使消费者更加方便使用，才能吸引更多的人来购买7。所以本次设计主要考虑吸尘器的开关的位置，以及推动式按钮的方式;除此之外，最重要的是把手的设置，方便单手操作，省力，舒适;外观颜色能给使用者舒适的感受。3.4 本章小结本章通过市场调查，对市场、消费者进行了分析研究，并针对产品从功能、形态、材质、色彩、人机分析等方面进行设计定位，为后续的方案构思及评价奠定了基础。攀枝花学院本科课程设计（论文） 4 设计方案构思及评价4 设计方案构思及评价4.1 设计目标本次课题设计的目标功能上是设计一款朝着简单化、绿色化、个性化以及人性化方向发展的车载吸尘器，它能更好的与环境相融合，符合人们使用方式和心理。4.2 设计草图方案在产品的设计过程中，草图扮演着很重要的角色，草图集中定位并体现产品的整体设计意图。通常情况下，草图要做到控制设计意图；体现产品的主要功能；设计变更时控制产品的变化趋势；控制产品与工作环境之间的人机关系；草图和实体模型之间相互影响、相互制约，起到相辅相承的作用。在大量的构思草图基础上，从产品的整体效果、形态、色泽、材料的选择、加工可行性等方面进行比较、选优、综合，确定最终的草图设计方案。4.2.1 设计方案一此造型的方案是鱼的仿生造型，鱼的尾部设计为吸头更换部位，机身后部设计有充电插头。手持式吸尘器具有一个环形握把，可保证最适宜的握持效果。您可以任意选择握持手持式吸尘器的方式。软橡胶外壳触感轻柔，带来您所需的牢固紧握之感。开关按钮设计在机身的顶部，并与把手与机身的纹路装饰完美配合。图4.1 草图方案一 形态设计：该款车载吸尘器是由功能确定后联想到的自然造型，车载吸尘器主要是清除车内灰尘，鱼是可爱动物，由它的形态来仿生设计出车载吸尘器的造型，给人一种愉悦舒适的感觉。 材料选择：该款车载吸尘器整个机身部分主要采用塑料材质，塑料材质质轻方便加工。 色彩选择：由于该款车载吸尘器仿生了鱼儿的外形，所以该方案采用了水的主色调为蓝白色。4.2.2 方案设计二整体造型灵感来源于可爱的鸭子的头的形态，扁平的进气口像鸭子的嘴，符合本产品的主体消费人群的审美风格与喜好。在操作过程中可根据不同的环境更换不同的吸头。手柄部位的尺寸严格按照人机需求分析和手持产品手柄设计原则进行设计，手持式吸尘器具有一个环形握把，可保证最适宜的握持效果。您可以任意选择握持手持式吸尘器的方式。软橡胶外壳触感轻柔，带来您所需的牢固紧握之感。图 4.2 草图方案二 形态设计：该款车载吸尘器是由鸭子进食时联想到的自然造型，车载吸尘器主要是清楚车内灰尘，扁平的鸭嘴能将食物快速的吃进肚子，由它的形态来仿生设计出车载吸尘器的造型，在功能上给人一种强大实用的感觉。 材料选择：该款车载吸尘器整个机身部分依旧主要采用塑料材质，塑料材质质轻方便加工。在吸头部位可采用软管连接，把手处可采用软质磨砂塑料来增强摩擦力。 色彩选择：由于该款车载吸尘器仿生了鸭子头部的外形，鸭绒是白色的，所以该方案采用了白色为主色调，以蓝灰色为点缀色。4.2.3 方案设计三根据车内空间狭小的特性，车载吸尘器必须应该适应这种环境，所以在造型上应该狭长、苗条一点。此造型是对大海中的海豚进行仿生设计的，它拥有细长的身体，海豚的形体结构造型优美，线条流畅自然，给人一种轻松舒适的感觉。图4.3 草图方案三 形态设计：该款车载吸尘器是由海豚造型确定的车载吸尘器，由海豚跃出水面上的简化造型确定为其整体造型。 材料选择：该款车载吸尘器整个机身部分依旧主要采用塑料材质，塑料材质质轻方便加工，且造价不高，方便回收利用。 色彩选择：由于该款吸尘器是对海豚外形的仿生，所以采用和大海颜色相似的蓝色为主色调，白色作为辅助色。图4.4 方案三4.2.4 草图方案四此款车载吸尘器造型是以生活中的拖把为原型设计的，它有圆润的把手和扁平的储物囊，流畅的线条，给人以舒适之感。可上下活动的把手，适应不同环境。图 4.5 方案草图四 形态设计：该款车载吸尘器是由平时生活中的拖把造型确定的，圆润而且可活动的把手，以及超大而且扁平的储物囊给人实用的感觉。材料选择：该款车载吸尘器整个机身部分依旧主要采用塑料材质，塑料材质质轻方便加工，且造价不高，方便回收利用。色彩选择：由于该款吸尘器仿生了拖把的外形，为了更好的吸引消费者，该方案采用和鲜艳亮丽的颜色为主色调。图4.6 方案四4.2.5 草图方案五此款车载吸尘器造型普通，吸尘器整体形态给人以饱满柔和、亲切、圆润的感觉。手持式吸尘器具有一个环形握把，可保证最适宜的握持效果。您可以任意选择握持手持式吸尘器的方式。软橡胶外壳触感轻柔，带来您所需的牢固紧握之感。图 4.7 方案草图五 形态设计：该款车载吸尘器与市场上其它吸尘器造型无异，纺锤状的外形，以及超大而且扁平的储物囊给人实用的感觉。材料选择：该款车载吸尘器整个机身部分依旧主要采用塑料材质，塑料材质质轻方便加工，且造价不高，方便回收利用。色彩选择：该款吸尘器纺锤状的外形，鲜艳亮丽的颜色比较受人喜爱。图4.8 方案五4.3 确定最终方案4.3.1 设计评价评价就是人们参照一定的标准对客体的价值或优劣进行评判比较的一种认知过程8。设计评价是新产品开发过程中非常重要的环节，对于新产品的开发，通常需要多个不同的设计方案。必要的科学方法可以择选出让人信服的最终设计方案。 评价目标设计评价的依据是评价目标。评价目标是针对设计所要达到的目标而确定的，用于确定评价范畴的项目。一般所有对设计的要求以及设计所要追求的目标都可以作为设计评价的目标。但为了提高评价效率，降低评价实施的成本和减轻工作量，没有必要把评价目标列得过多。一般是选择最能反映方案水平和性能的、最重要的设计要求作为评价目标的具体内容。显然，对于不同的设计对象和设计所处的不同阶段，以及对设计评价的要求的不同，评价目标的内容也就要有所区别，应具体问题具体分析，选择最适切的内容建立评价目标体系9。一般来说，评价目标指标的基本要求是尽量涉及技术、经济、社会性、审美性的多个方面。本次课题设计以产品的形态设计、功能设计、材质选择、色彩选择和人机分析作为设计评价目标指标，建立相应的评价目标体系。 评价方法目前设计评价的方法较多，本次设计评价将采用评分法。评分法是针对评价目标指标，依直觉判断为主，按一定的标准打分作为衡量评定方案优劣尺度的一种定量性评价方法10。评分标准评分法通常采用5分制或10分制对方案进行评分，本次设计评价采用5分制评分标准。（如表4.1所示）。表4.1 评分标准评分012345优劣程度不能用勉强可用可用良好很好理想加权系数加权系数是评价目标指标重要性程度的量化系数。加权系数大，意味着重要程度高。为便于计算，一般各评价目标指标加权系数要进行归一化处理11。根据各评价目标指标的重要程度，可确定本次设计评价的加权系数。（如表4.2所示）表4.2 各评价目标指标加权系数评价目标功能设计形态设计材质选择色彩选择人机分析加权系数25%25%15%10%25%评价结果按照评分法的工作步骤，对各方案的评价目标逐项进行评分，得到各方案的评分统计结果。（如表4.3所示）。表4.3 各方案评分统计结果评价目标功能设计形态设计材质选择色彩选择人机分析权重25%25%15%10%25%方案一评级35443加权分数0.751.250.600.401.00方案二评级43445加权分数0.750.750.600.401.25方案三评级45445加权分数1.001.250.600.401.25方案四评级33443加权分数0.751.250.600.400.45方案五评级43445加权分数1.000.750.600.401.254.3.2 方案确定根据以上评分统计数据信息， 由评分统计数据信息，采用有效值法计算出各方案的评价总分，总分最高的将作为本次设计的最终方案。（如表4.4所示）。表4.4 各方案评价总分设计方案方案一方案二方案三方案四方案五净分（总分）3.53.754.53.254是否开发否否是否否由以上评价结果显示，方案一主要在功能设计、人机方面存在一定缺陷；方案二在形态设计上不能满足大众的需求；方案三的整体设计较好且评价总分最高；方案四在功能、人机和造型方面不具备一定的科学性；方案五在形态上美观性不强；所以本次设计将采用方案三作为最终设计方案。4.4 本章小结本章主要以设计定位中的几个关键设计目标为判断依据，构思了五个设计方案，且对五个设计方案进行科学选择以确定本次课题的最终设计方案。确定最终方案后，将进行方案的设计展开及深化。攀枝花学院本科课程设计（论文） 5 设计展开及深化5 设计展开及深化5.1 吸尘器组成及工作原理（1）吸尘器在启动时，电动机带动叶轮高速旋转在集尘室内形成局部真空， 利用集尘室外的气压差产生的吸力将灰尘等垃圾吸入集尘室内。（2）吸入吸尘器的垃圾，被积蓄在集尘袋里，空气则经过滤网净化过后，被排出吸尘器。（3）电动机是吸尘器的心脏，其性能的好坏，可直接影响吸尘器的可靠性。另外，吸尘器所使用的电动机，每分钟旋转2万转4万转。而一般电风扇的电动机，其转速为每分钟约18003600转，可见挑选一个优良的电动机对吸尘器非常重要。（4）吸尘器的“吸入力”取决于所产生的风力和真空力的合力，但这2个因素却具有相反的特性。也就是说，风力大时真空力变弱，风力小时真空力变强。这两者的合力的最大值，即表示该吸尘器能力的“吸入功率”，吸入功率用瓦（W）表示。这一定义，是国际标准组织（ISO）规定的表示吸尘器性能的国际标准，在世界范围内得以承认12。5.2 造型深化设计5.2.1 人机分析人类的手是一个及其复杂的器官,能够进行多种活动。它既能做出精确的操作,又能使出很大的力。然而,手是由一些易受伤害的解剖学结构组成。如果产品设计不合理,让手负担过重或受到不适当的挤压,必然会对手造成损伤。对于手持式日用产品的触觉设计研究,如何能让手在接触产品后有个安全的操作过程,这是首先要考虑的。通过对手持握产品的形态和操作方式进行分析,对手持式日用产品进行合理的设计,将会避免手因为不舒适的接触产品进行使用而造成的损伤,并能提高产品的使用性能和效率。首先来分析手的一些相关人机尺寸13。GB/T100001988给出了中国成年人的手部基本尺寸,参见图5.1和表5.1。图5.1 人体手掌尺寸表5.1人体手掌尺寸另外,手部关节的活动可以分为腕关节活动和指关节活动两种类型。腕关节主要有两个自由度的活动:一个是向手心或手背方向的转动,分别称为掌侧屈、背侧屈,参见图5.2腕关节自由度a；另一个是向拇指方向的转动,分别称之为挠侧偏、尺侧偏(两根前臂骨中大拇指一侧的那一根叫“挠骨”,小手指一侧的那一根叫“尺骨”,挠侧偏、尺侧偏的名称即由此而来),参见图5.2腕关节自由度b。腕关节随能绕中指方向轴线作一点小角度的转动,但很费力,实际上主要由小臂转动来完成这样的活动。图中标注了经实验测定的几个“可达”的参考数据,需要注意的是:人虽然能活动到这个限度,但在接近此限度的状态下工作却是很劳累的,时间长了还容易致伤,应该避免。 图5.2 腕关节自由度a 图5.2 腕关节自由度b人手具有极大的灵活性。从抓握动作来看，可分为着力抓握和精确抓握。本文研究的车载吸尘器属于前者抓握方式。着力抓握时，抓握轴线和小臂几乎平行，稍屈的手指与手掌成夹握，除拇指之外的其它手指施向上力。操作工具时，动作不应同时具有着力与控制两种性质，因为在着力状态让肌肉也起控制作用会加速疲劳降低效率。5.2.2 手掌结构简析手持设备的操作对象是人手，因此其整体造型应该和人手的构造相关联，保证人手持握稳定的同时，又不能对其薄弱肌群施以压力。手的肌肉丰富，其中最丰富的部位是手上的指球肌、大鱼际肌和小鱼际肌，而最少的部位是掌心肌肉和指骨小鱼际肌末梢14，但此位置血管和神经分布较密集，所以在较大力量操作掌握式工具时要避免在掌心部造成很大的压力，妨碍血液循环引起局部缺血导致麻木、刺痛等，由此引起疲劳和操作不准确。当手握持手柄时，肌肉丰富的指球肌区、大鱼际肌区和小鱼际肌区应当与手柄表面紧密贴合，以便发力握牢手柄。而掌心区和指骨间肌区与手柄表面之间应留有空隙，从而改善掌心和指骨间肌集中受力状态，可以通过评测手掌面与手柄表面的贴合程度来间接评测手柄的舒适度。根据上述分析，手柄的形状设计应避免手柄形状丝毫不差地贴合于手的握持部分，尤其是不能紧贴掌心，操作者握住手柄时掌心处略有空隙。5.2.3 手握式工具设计原则1）手的解剖学特征每只手和手腕有27块骨头，骨头与骨头之间靠韧带连接肌肉与骨头之间靠腱连接，当他们收缩的时候，韧带和腱保持原来的长度不变，而肌肉会缩短，因此，当肌肉收缩的时候，它就会拉动着腱，腱运动后就会带动着与之相关联的骨头运动。避免静肌负荷；臂部必须上举或长时间抓握，会使肩、臂及手部肌肉承受静负荷，导致疲劳，降低作业效率。因此，在工具的工作部分与把手部分做成弯曲式过度，可以使手臂自然下垂13。见图5.3图5.3 避免静肌负荷A.保持手腕处于顺直状态；手腕处于顺直操作时，腕关节处于正中的放松状态，但当手腕处于掌屈、背屈、尺侧等别扭的状态时，就会产生腕部酸痛、握力减小，如果长时间这样操作会引起腕道综合征、腱鞘炎等症状。见图5.4 图5.4 保持手腕处于顺直状态B.避免掌部组织受压力：好的把手设计应该具有交大的接触面积，使应力能分布于较大的手掌面积上，减小应力。见图5.5图5.5 避免掌部组织受压力C.避免手指重复动作；设计时应尽量避免食指这类动作，而以拇指或指压板控制代替。见图5.6 图5.6 避免手指重复动作2）把手设计对于单把手工具，其操作方式是掌面与手指周向抓握，其设计因素包括把手直径、长度、形状等15。A.直径：着力抓握应在30-50之间。B.长度：合适的把手长度最小应不小于100mm。C.形状：对于着力抓握，把手与手掌的接触面积越大，则压力越小，因此圆形截面把手较好。5.3 形态造型设计（1）机身设计海豚是海里生活的生物种群，任何动物植物都会让人联想到健康和自然的环境，自然包括空气环境。本次课题设计的是一款形似海豚跃出水面的一款车载吸尘器，整体造型是根据海豚的形态进行仿生的，海豚的躯体结构造型优美，线条流畅自然，给人一种轻松舒适的感觉。细长的海豚尾部变身吸尘器的把手，头部变身吸头，可爱有趣，更受消费者喜爱。图 5.7 机身整体（2）供电接口设计为了方便在车内使用，采用车内的点烟器作为电源。点烟器的额定电压为12V或24V，额定电压下最大提供电流为10A（12V电压下）或不大于5A（24V电压下）。能保证此次车载吸尘器的使用电压12V和额定功率120W。除此之外，电源线与机身可以分开，对存放和便捷使用的问题有很好的效果。图 5.8 供电接口（3）开关设计这个产品上的开关安置，适合手柄的类型，开关表面是凹凸的波浪状面，在把手的前段，使用者容易接近、够到、操作，且不会因为使用者本身的身型、姿态或缺陷影响使用。本开关属于指尖推动式开关（如图5.9），开关的直径与手指的接触表面积基本相等，直径在25mm左右这样操作起来更加舒适。且开关表面是凹凸的曲面，增加了摩擦力，方便操作。开关的阻力系统设定采取弹性阻力，阻力设定的大小是由开关是哪个手指（大拇指）操纵所决定的。通过对人机工程学人手的人机学习，我们可以得知不同的手部施力，起作用大小不同，所需设计阻力也不尽相同，当大拇指指尖操作开关，弹力阻力值设置2.822N之间，为了避免机器的无意驱动，开关的阻力不应过小。图 5.9 开关设计5.4 色彩分析关于车载吸尘器的外观颜色，多数人喜欢鲜艳亮丽的色彩，但是也要考虑与车体颜色搭配的问题。因此，应提供多重配色方案可选。色彩是表现产品外部颜色的重要因素，是体现产品与人、产品与环境、产品与使用功能等诸多方面的重要表现形式之一。人生活在色彩丰富的物质世界里，对产品而言，感受物质的存在方式，除产品的功能、形态、科技工艺等因素外，色彩的特性还直接对人的心理、生理等方面产生影响。色彩无好坏之分，产品设计颜色的选择与配搭，除表达设计者的创意构想外，还应考虑使用环境、使用者对色彩的喜好、使用人群、范围、信仰等。了解色彩在产品中的应用，才能达到形、色、质的谐调统一6。爱车人士大都以年轻人为主，集中在20-40之间，说明本产品的购买与使用人群多半为年轻群体，从问卷结果来看,鲜艳亮丽的颜色更受大众喜爱。其次是科技感银色和纯色。不同消费者的色彩喜好也不同。最后根据所选草图方案的造型来看，造型为仿生海豚跃出水面的优美形态，结合大海的蓝色，并且材料选择的是塑料材质。综合以上三个方面选择了四种色彩方案，主题色分别为白色、蓝色、银色、纯色。图5.10 色彩的搭配5.5 材料的选择本次车载吸尘器的设计材质以塑料为主，材料的选择除了根据产品结构和使用环境决定，还需符合产品的造型特点。除此之外，塑料在成型性、加工性、装饰性、绝缘性、耐水性、耐腐蚀性、耐化学药品性、绝热性等方面具有优良的特性，并且是具有现代材料质感的轻质材料。本产品主要有机身和吸头以及集尘罩组成。机身全部用塑料构成，再加以螺钉固定。过滤罩用合成纤维制成。ABS：ABS工程塑料外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。成型加工性能好，可采用注射、挤出、热成型等方法成型。16PA（聚酰胺塑料）：热塑性塑料，通常为白色或浅黄色半透明固体，无毒无味，易着色，具有优良的机械强度，是一种优良的自润滑材料。加工性能好。合成纤维：合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品，先合成单位，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。如聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（锦纶或尼龙）、聚乙烯醇纤维（维纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚丙烯纤维（丙纶