产品结构设计作业-鼠标设计和改良

产品结构设计作业

原鼠标整体外形照和内部结构照:

底面

鼠标的设计与改良

该鼠标质量比较好，但是尺寸过小，偏向于女生使用，但一款设计优良的鼠标

应该是适合大家都能使用的，所以在我们的改良中我们会适当的调整鼠标的大小

以便更符合大众的需求。

该鼠标为了美观特地在腰线上做了特别设计，将其腰线收小了个人比较不喜欢

这个设计，觉得使用起来比较没有手感，拥有良好的手感也是至关重要的，有助

于日常工作中事半功倍。所以我们在改良时会尽量做到符合人机，手型适应性强

并能迎合大众的需求。

该鼠标只有3个按键数，为了更加便捷的操作我们决定在改良的鼠标上设置4

个按键数。按键数是指鼠标按键的数量。按键是鼠标最基本的功能键，对PC平

台而言，至少要有两个按键，鼠标才能正常使用。而某些AppleMAC平台则采用

单键鼠标。现在的按键数已经从两键，三键，发展到了四键甚至八键乃至更多键,

按键数越多所能实现的附加功能和扩展功能也就越多，能自己定义的按键数量也

就越多，对用户而言使用也就越方便。当然，一般来说按键数越多的鼠标自然价

格也就越高。目前主流的鼠标是三键或者两键的，三键的鼠标中间有个滚轮，除

了可以用于浏览页面时的翻页外，还可以单独定义按键的功能。

该鼠标滚轮方向为双向滚轮，在改良产品中将改为四向滚轮，一般滚轮只有上

下滚，四向就是还可以左右滚，相当于移动水平栏。

该鼠标座位有线鼠标具有有线鼠标共有的缺点，也就是使用距离短，使用起来有

拖曳感，不是很舒服，而且鼠标线比较凌乱，不容易打理，对此我们做了一系列

的改良，我们在鼠标的中间偏下部分设计了一圈凹槽，当你不需要使用鼠标时可

以绕着凹槽把鼠标线收起来，这样的话把鼠标线设计的相对长一些的话也不会造

成收纳不便了。还有其连接线比较硬，如果摆放不好容易出现牵绊感，对此我们专门改

良为可塑性比较强的连接线。

之前的鼠标还存在以下几大缺点，比如由于手心向前长时间抓取会感到疲劳，

还有在做手腕下皮层挫动+小臂+大臂+肩膀的运动会觉得不舒适，还有适应性差,

携带不方便，再有就是在手腕不懂的情况下，移动范围太小，根据以上的缺点分

析得出改良的鼠标要1,使鼠标外壳紧密贴紧人手掌的两个主要肌群一一拇指肌

群和小指肌群，能够贴紧又不会受压迫，受压迫会导致手掌处于疲劳状态，而贴

不紧又有握不住的感觉；2,要使鼠标外壳紧贴掌弓而不压迫它，也就是鼠标外

壳要紧贴手掌中的那条‘沟’如果它不能贴紧，那么手心就会有悬空的感觉，而

如果压迫了它，因为下面是手主要动脉和神经的必经之处，时间长了以后会导致

缺氧；3,鼠标最高点应该位于手心而不是后部的掌浅动脉弓，否则会造成手掌

产生压迫感。随着科技的发展，电脑外设的功能也越来越多，外形靓丽，结构合

理的鼠标更适合人们使用，舒适度也是至关重要的部分。在材料方面材质应该选

用细腻而流质，外壳光滑却不至于滑手的材料。由于抓我鼠标是以手腕为中信，

所以手腕与冰冷的桌子长期接触，使人们容易手臂酸痛，疲劳，所以我们改良的

鼠标充分应用了掌型的特点，每个手指的部分都做了深入分析与舒适设计；再来

由桌面而移动到位后，再操作滚轮，光标稳重，而改良的产品外观比之前鼠标大,

而且握感姿势非常得体，大而极贴和桌面，很稳重.

在健康环保方面，这款改良的鼠标也有着优秀的表现，使用的是抗菌，杀菌

材质，既舒适有健康。有可能在开始使用的时候，我们会感觉到它没有传统鼠标

舒适，其实这都是习惯的缘故，使用惯了就会真正体会到它的魅力。

改良后的鼠标能与鼠标手写输入法完美配合，不需要手写板也能使用，极大地

提高了输入速度。它的好处是：1.不需要任何硬件支持。2.全屏书写。3.语音读

字毛笔签名功能4.简繁英数标点任意书写。5.支持对于只知道字不知道拼音或

五笔的用户。

相对于之前鼠标的功能单一，该改良产品能更好的只用鼠标指针，鼠标指针是

在计算机开始使用鼠标后为了在图形界面上标识出鼠标位置而产生的，随着计算

机软件的发展，它渐渐的包含了更多的信息。在Windows操作系统中，它首次用

不同的指针来表示不同的状态，如：系统忙，移动中，拖放中。在Windows系统

中，使用的鼠标指针文件被称为“光标文件”或“动态光标文件”。现今流行

博客,很多blogger可以自由编辑自己的网页。鼠标指针就成了耍宝的一大亮点。

把大众化的白色箭头通过代码换成自己喜欢的图案。当然，它也可以用于各种网

络平台，比如论坛之类的。鼠标指针目前经常使用的格式有.cur和.ani两种格

式。

鼠标连点器也能与我们改良的鼠标完美结合，所谓鼠标连点器就是可以自由设

置单击鼠标间隔时间及单击方式（左键、中键、右键），只需要将鼠标移动到需要

连点的地方，然后按相应热键就可以启动连点了，再按下相应热键停止。使用非

常简单。

那究竟什么样的鼠标才能符合日常使用和一些大型并灵巧度较高游戏的要求

呢？

首先我们知道一款优秀的鼠标必须具备高精度的移动和准确的定位；否则一步三

拖的鼠标，使用时十分不便；现在市场上我们常见的有两种鼠标：光机鼠和光学

鼠；光机鼠就是我们常说的滚轮鼠标，对于滚轮鼠标来说，滚轮和滚轴部分的机

械结构是决定鼠标移动和定位的关键部分，设计良好的滚轮鼠标，它们的滚球移

动平滑，与X、Y滚轴良好配合，从而实现精确定位和移动，目前市场上这种鼠

标的代表就是罗技的劲貂和旋貂系列；不过传统的滚球鼠标最大的缺点就是在使

用中滚轴容易粘上脏物造成活动不顺畅，从而影响定位和移动，另外滚球和滚轴

之间还存在一个摩擦的机械效率问题，要知道世界上没有一种摩擦可以做到

100%的效率，目前市场上新一代的光电鼠标不需要光电板就可独立工作在任何表

面；现在市面上的光电鼠标均采用发光二极管提供光源，通过透镜组把光线反射

到光眼（也就是光电转化器）内部，再处理转换成鼠标移动的信号反应到操作系

统中；一般光电鼠标采样率要比传统鼠标要高,另外采用了光反射作为接收信号,

不存在机械效率问题，使得定位和移动更加精确，另外还有个好处就是不需要常

常清理，这对我等懒人来说真是非常好的消息、，因为清理鼠标滚球确实也是件十

分累的事情。

鼠标的分辨率用dpi来衡量，一般的滚轮鼠标和光学鼠标的可以达到400dpi

甚至更高。罗技光学鼠标的分辨率甚至有800dpi之高；鼠标采样速率可以视为

Windows操作系统确认鼠标位置的速率；一般情况，下采用USB接口的鼠标固定

为120次/秒，而PS2接口的鼠标默认接口采样率比较低，只有60次/秒，我们

推荐可采用调节到200次/秒，而在WIN2000/XP系统下则可以在鼠标属性里面直

接调到200次/秒。另外，光学鼠标还有一个扫描次数这个专有名词，大家要

弄清楚的是这个扫描次数和分辨率并非一个概念，它是指每秒钟鼠标的光眼（光

学接收器）将接收到的光反射信号转换为电信号的次数，次数越高，鼠标在高速

移动的时候屏幕指针就不会由于无法判别光反射信号而乱飘；例如罗技的极光系

列鼠标均拥有2000次/秒的扫描次数，但是大家在使用罗技单光眼光电鼠标的时

候是否有这样的感觉，也就是当你在极快地甩动鼠标的时候，鼠标的指针就会出

现不规则抖动而无法作出正确位置响应，这就是扫描次数不够高的原因；而微软

系列光电鼠标采用了改进了的光学接收器（英文名IntelliEye）达到了6000次

/秒的扫描次数，这使得它在接收光反射上更加精确。在实际使用上我们也可以

感觉到快速甩动的时候指针依然正确反应鼠标实际移动的情况而不会乱飘。

拥有良好的手感也是在游戏中发挥水平的关键，同时还有助于日常工作中事半

功倍。其实手感这个问题完全因人而异，主观性很强；不同手形的朋友对鼠标外

形均有不同的要求，同时不同鼠标不同的外形设计、按键弹力的大小和鼠标整体

重量都将会影响到使用手感。例如罗技的极光银貂，它的个头很大，同时采用了

人体工学设计，如果手掌比较小的朋友掌握起来就不很方便了，而罗技的极光旋

貂采用左右对称的设计，适合任何掌形的朋友。另外还要注意一点就是鼠标垫的

选择，这往往是容易被大家忽视的部分，拥有了一个好的鼠标，再选择一个好的

鼠标垫配合，就像好马配好鞍，将会让你使用鼠标更加得心应手。

鼠标构造的改良，其特征在于:其外部包括：1,容易操作的左、右键按钮，所述

两按键与内部电路板上的程控微处理器端口引线相连接；一方便使受控无线通讯

机快速转换画面的滚轮式按键,其与内部电路板上的程控微处理器端口引线相连

接；一重置键,重新启动鼠标与手持型无线通讯机之间的联机动作,其与内部电路

板上的程控微处理器端口引线相连接;一控制鼠标启动或关闭的电源开关,其与

电池组及电源管理电路相连接；可触发鼠标发射出不同方向讯号的压放式按键，

其为4个各相隔90度排成圆型并与内部电路板上的程控微处理器端口引线相连

接;模式设定选择开关，使鼠标能兼容在不同的操作系统要求,其与内部电路板上

的程控微处理器端口引线相连接;快速键,用在选项的执行或玩游戏时武器触发

功能,配置在前端中间位置以利左、右手使用者均容易操作,其与左键连到相同的

内部电路板上程控微处理器端口引线上;可见光谱范围的发光二极体与有聚光功

能的透明镜片，其设置在鼠标底面，与电源管理电路相连接；与内部包括

有:2.4GHz无线传输模块,其与电源管理电路相连接,另外所述的2.4GHz无线传

输模块有多个输出入端口与程控微处理器输出入端口相连;控制整体电路运作的

程控微处理器,其控制鼠标整体电路的运作顺序，受其指挥的各组件或模块均有

联机到所述的控制整体电路运作的程控微处理器输出入端口上;可见光谱范围的

光学感应模块与一发光器,所述的发光器与电源管理电路连接,该电源管理电路

再与光学感应模块相连接;使电路工作在省电稳定状况下的电源管理电路与一电

池组,所述的电池组先经电源开关再与电源管理电路连接。这些内容是我们鼠标

改良的依据和对照。

我们改良的鼠标将是一种可操控手持型有线通讯机的鼠标,所述的鼠标外部除具

有基本的左、右键按钮、滚轮式按键外，还增设有重置键、电源开关、压放式按

键、模式设定选择开关与快速键,其内部主要配设2.4GHz无线传输模块与程控微

处理器,如此令本鼠标一方面可在支撑物表面由手部做任意方向轻易滑动，另一

方面还可离开支撑面改由手指直接操控压放式按键，以通过此对操控整体程序。

改良前的鼠标:

鼠标装配体:

鼠标整体:

鼠标小零件

28.48

铁片

滑轮

电路板

改良后的鼠标:

整体外观

局部特写

课堂练习：

1,密封结构设计的功能与种类

一、工作压力

密封装置的型式、结构、材料等，几乎所有设计内容，都与工作压力有关;

工作压力是密封设计的主要依据之一。

正确选用耐压条件足够的结构、型式，以减少密封在压力下的永久变形。

高压时，要采用刚性大的密封材料，注意控制密封挤出间隙，必要时设计挡

圈。

在高压35MPa以上工作，或密封频繁地受到冲击载荷时，可在密封压力侧

增设一个缓冲密封圈，避免高压冲击直接作用于主密封圈上，可延长密封的使用

寿命。

低压时密封工作性能多与摩擦有关，采用PTFE制密封圈是解决这一问题的

有效措施。

在机械密封中，工作压力高于3MPa时采用双端面平衡型结构密封，超过15

MPa时可用多级密封。在0.7MPa以下可采用非平衡型密封。对于黏度低、润滑

性差的场合，在0.2-0.3MPa压力下采用平衡型密封。

二、工作温度

准确地把握密封圈的使用温度，选择与之适应的密封材料，这也是密封设计、

选型最重要的要求；

密封件在高温下使用，会加速材料劣化、缩短寿命，为此密封应考虑水冷却

装置，并选用NEM(H—NBR)或FKM等耐热性能好的材料

热源附近的液压元件、密封应注意耐热性设计，同时，结构设计应有保护措

施;工作温度低达0℃或更低时，应注意密封的耐低温设计，特别注意材料和润滑

的选用，密封圈应选用耐低温的NBR等材料；

密封介质温度在80℃以下，一般机械密封都能适用，温度高于150C的机械

密封为高温密封，常采用焊接金属波纹管结构。低于-20℃的密封为普通低温密

封，低于-50℃的密封为深冷密封。

三、工作速度

密封高速运动时，容易引起摩擦发热，致使密封材料变质，同时发热破坏油

膜，加剧密封圈的磨损，采用PTFE组合同轴密封能得到较好改善；

在液压系统中低速时的主要问题是爬行，为此要提高摩擦面的加工精度和选

用适应润滑脂；

对于机械密封的设备，用于高速时(周速高于25m/s)应采用静止式密封。

四、工作介质

必须全面了解各种可能使用的工作介质与密封材料的相容性，如长期在化工

溶剂中工作的密封材料要特别注意选择与工作介质pH值相适应的材质；

工作油液或润滑油脂与密封材料不相容会引起膨胀、收缩等现象，造成密封

工作状态不良，或加速密封材料老化、失效，所以也要对工作油液和润滑脂进行

选择；”

清洗剂的使用也不是一件小事，不正确的清洗会造成密封变形、脆裂等情况,

在使用清洗剂清洗元件后应注意充分干燥；

机械密封用于腐蚀性较弱的介质可选用内装式，用于腐蚀性较强的介质可选

用外装式，用于易燃、易爆和有毒产品应选用双端面型或多级机械密封

五、工作环境

同一密封在不同的工作环境条件下出现的故障和使用寿命有很大不同；

在润滑不良或粉尘严重的环境，会加剧密封圈的磨损，这种情况下要选用耐

磨性好的材料，并注意防尘圈的使用，提高防尘性能；

在污物水、泥砂水及易析出结晶介质中使用的机械密封就得选用高耐磨的密

封摩擦副，同时要考虑密封系统的良好冲洗条件；

六、震动和冲击

设备密封受振动和冲击会使密封装置失效，介质泄漏加剧，因此，选用的密

封元件和材质，应具有耐振动和耐冲击性能；

消除设备振动的方法：可采用隔振措施，如减振器、隔振垫等，减少外激振

力，变动振源频率，防止液压设备爬行振动及提高工艺系统的抗振性；•、

设备的振动引起密封部分的紧固件的松动，压紧力变化产生泄漏，同时也直

接影响密封磨损以及密封位置的偏移产生泄漏，因此密封结构中要考虑提高材料

的弹性，改善密封偏心补偿能力的方法；

冲击、振动的影响是引起管路系统接头松动、造成管接头静密封处泄漏，所

以在设计安装时应考虑到设备使用过程中和附近设备的冲击、振动对管路系统密

封的影响；

管路复杂、油路长设备应设置管路防振支架，采用防松管接头

密封可分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封

和直接接触密封三大类。

根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静

密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的

金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。

按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接

触式密封；

按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机

械密封。动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到

密封，故有时称为动力密封。

2,密封结构原理

任何密封接触面都是一个干扰脉冲放大器，当其受到干扰作用力而影响密封应力

瞬间下降

至某种程度时，压力介质将逐步而又迅速地渗入密封接触面而产生一个“密封接

触面积X介质

压强”的去密封作用力，因此，可用密封维持系数或抗干扰系数m（=结构的密

封作用力Fs

/密封面上的介质去密封作用力Fu）来衡量一个密封结构的密封维持性或可靠

性。

如果m=Fs/Fu始终成立，则无疑m=l时，结构的密封作用力(Fs)=密封面上的介

质去密封

作用力(Fu)=密封接触面积x介质压强，结构应处于密封与非密封临界状态，m

稍大于1时，结构应维持密封，m比1越大，结构维持密封的能力越强，可靠性

越高。

然而，如果无介质压力时结构实现初始密封所必须的最小名义应力y(按名义接

触面积计算、

用0.14巴介质压力测试)过大，结构的额定工作压力又过小，则有可能按m公

式确定的结构的

密封作用力Fs(=mFu)连初始密封都无法实现，就更不用说有介质压力时的密封

维持和抗干扰。2也就是说，密封结构的密封维持系数或抗干扰系数m理念有

意义或m公式成立的充要条件应当是，无介质压力时结构实现初始密封所必须

的最小名义应力y须足够小至忽略不计。如果y值足够小，小至无介质压力时,

结构承受极限工作压力的那份预紧固力已使结构充分实现初始密封，那当然密封

结构设计只需要附加一份维持和加强初始密封所需的由m值确定的力。由此可

见，密封的结构原理是，无介质压力时，结构实现初始密封所必须的最小名义应

力y应当足够小，小至有介质压力时，结构的密封维持系数或抗干扰系数m(=结

构的密封作用力Fs/介质去密封作用力Fu)有意义，即小至有介质压力时，结

构的密封性是由m决定的：m=l时，结构的密封作用力(Fs)=介质去密封作用力

(Fu),结构处于密封与非密封临界状态，m稍大于1时，结构进入密封维持状态,

m比1越大，结构维持密封的能力越强，可靠性越高；也就是说，密封结构设计

在于首先使其无介质压力时的y值小至有介质压力时的m有意义，然后使其

m>lo如前面所述，金属表面对接密封的任务是填平补齐表面粗糙度不粗过Ra

3.2的表面的凸凹不平，因此，如果密封接触结构是“微观线后跟面的线接触”，

则就可首先由逼近零接触面积的线接触提供一个逼近无穷大的实现初始密封的

实际应力，然后由线接触后紧跟的面接触或用小压力除以大面积的方式提供一个

大小可忽略不计的计算应力y,及时保护线接触不被压扁地永在面接触中维持

和加强初始密封。“微观线后跟面的线接触”密封对接结构的基本结构形式是一

面是光滑对接面，一面是有(齿距Xs/齿高Zt)=20^500的微观锯齿环的对接

面。对接表面越软，其锯齿环刃越易变形实现初始密封并使对接从线接触向面接

触发展，保护线接触始终存在又不挤坏光滑对接面；对接表面越硬，其锯齿环刃

越不易变形钝化，初始接触面积越接近0,初始线接触应力越逼近无穷大，同样

越易实现初始密封，但一旦线接触变形实现初始密封又同样受到面接触保护。实

验证明，无论对接金属软或硬，微观锯齿环密封对接结构，都能反复以小紧固力

对接地通过低压气密封测试，以适当大紧固力对接地通过高压密封测试，并对齿

测试塑料薄膜始终有环刃切割痕迹，或既能提供实现初始密封所需的线接触又能

提供y值可忽略不计的面接触，或始终都能维持“微观线后跟面的线接触”。

如果使用垫而不用锯齿环对接，则由于垫比对接金属软，因此，一般都可通过承

受极限工作压力的那份预紧固力实现初始密封。所以，任何密封对接结构，只要

恰当应用微观锯齿环和软垫，都可按密封维持系数或抗干扰系数m(=结构的密

封作用力Fs/密封面上的介质去密封作用力Fu)大于1设计和考核。

对于某些自密封结构，其密封作用力和去密封作用力都是同一个介质压力提供

的，因此，

其m有可能等于介质的密封作用面积除以介质的去密封作用面积，是结构的固

有参数，只涉及

结构的介质作用面积和密封面积大小，与密封材料强度和密封表面接触结构无

关，或者说与无

介质压力时结构所必须的最小名义应力y无关，并可通过改变结构和结构大小

而改变大小，且

值恒大于0,然而，《ASME法规》的自密封垫的系数m=0；对于非自密封结构，

由于密封面上的密封作用力是机械紧固力，因此，其m等于密封面上的机械密

封作用力除以密封面上的介质去密封作用力，只与产生密封的紧固力和产生去密

封的介质作用力大小有关，与密封材料强度和密封表面接触结构无关，或者说与

无介质压力时结构所必须的最小名义应力y无关，并可在材料强度许可范围内，

通过改变结构和结构大小而改变大小，然而，《ASME法规》的非自密封垫的系数

m与y却用等式180(2m-l)2=y确定；对任何密封结构，不管何种密封材料和结

构，m=l时，结构处在密封与非密封临界状态，m稍大于1时，结构进入密封维

持状态，然而，《ASME法规》的临界m=0~6.5却随密封材料和结构而变。所以，

本密封维持系数m定义及密封结构原理源于《ASME法规》但却不同于《ASME法

规》的理念。

3,密封的分类

分类平主要密封件2

静。0型椽胶密封圈。

密，非金属静密封。椽胶垫片/

封。聚四氯乙烯生料带。

橡胶-金属复合静密封2组合密封垫圈。

金属垫圈一

非金属静密封Q

空心金属。型密封圈。

液态密封垫。密封胶〃

非接触式密封、间隙密封2利用间隙、迷宫、阻尼等2

接+0型椽胶密封圈“

动，触*同轴密封圈。

密。式+自封式压紧型密封”异型密封圈”

封。密+

其他Q

封《

分类2主要密封件。

Y形密封圈。

V形密封圈,。

自封式自紧型密封。组合式U形密封圈，

协(唇形密封)。蕾形和复式唇密封圈一

动,触+,带支挂环组合双向密封圈。

密，式“其他。

封，密"活塞环”金属活塞环。

封2旋转轴油封Q油封2

液压缸导向支撑件Q导向支撑环“

液压缸防尘圈。防尘圈，

其他。其他。

□

4,举例说明一种有限损坏原理设计的安全装置工作过

程

异步电动机损坏的原因有：1、缺相(三相电机)2、受潮后绝缘下降3、轴承等机件损坏后

没有及时修理，4、电压不正常，过高或过低都会导致电机损坏5、负荷过重，使电机温升

太快太高，也容易损坏电机。

5,绿色产品设计的核心内容

绿色设计(GreenDesign)也称生态设计(EcologicalDesign),环境设计

(DesignforEnvironment),环境意识设计(EnvironmentConsciousDesign)o在

产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性(可拆卸性,可回收性、可维护性、

可重复利用性等)并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时,保证产品

应有的功能、使用寿命、质量等要求。绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，

即Reduce,Reuse,Recycle,减少环境污染、减小能源消耗，产品和零部件的回

收再生循环或者重新利用。

一.绿色设计的概念

绿色设计(GreenDesign)也称为生态逡j上(EcologicalDesign),环境设计

(DesignforEnvironment)等。虽然叫法不同，内涵却是一致的,绿色设计是

指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充

分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使

产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色

环保的要求。其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产

品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影

响为最小。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即

Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，

而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。

绿色产品设计包括:绿色材料选择设计;绿色制造过程设计;产品可回收性设

计；产品的可拆卸性设计：绿色包装设计;绿色物流设计;绿色服务设计；绿

色回收利用设计等。在绿色设计中要从产品材料的选择、生产和加工流程的确定,

产品包装材料的选定，直到运输等都要考虑资源的消耗和对环境的影响。以寻找

和采用尽可能合理和优化的结构和方案，使得资源消耗和环境负影响降到最低。

绿色设计的主要内容包括：绿色产品设计的材料选择与管理；产品的可拆卸性设

计；产品的可回收性设计。1).绿色产品设计的材料选择与管理一方

面，不能把含有有害成分与无害成分的材料混放在一起；另一方面，对于达到寿

命周期的产品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要用一定的工艺方法进行

处理，使其对环境的影响降到最低2).产品的可回收性设计综合考虑材料

的回收可能性，回收价值的大小，回收的处理方法等3).产品的可拆卸性

设计设计师要使所设计的结构易于拆卸，维护方便，并在产品报废后能够重新

回收利用。

6,绿色结构设计的例子

电热水器是把电能转化为热水器的热能，因此A.O.史密斯将研发的重点，就放

在了如何用更少的电能产生更多的热水。A.0.史密斯电热水器在研发过程中采用

了多项节能技术，使其电热水器在同类产品中保持着领先的优势。其主要的节能

技术有“MAX双模二合一”系统、AES自适应节能系统、金圭特护加热棒、超厚

保温层、360°立体保温等。

“MAX双模二合一”系统

由于热水输出率是国家出台的《储水式电热水器能效限定值及能效等级》中

对热水器能效评定的一个指标，因此能够持续稳定的输出热水也成为了众多热水

器厂商竞相追逐的一个关键技术。

MAX双模二合一系统是A.0.史密斯特有的创新技术，双模即为速热半胆水和

速热整胆水；二合一即为速热变容、MAX储热增容两种功能。

A.O.史密斯热水器中采用双加热棒模式，当用水量少时可选择速热半胆模式，即

只有上加热棒工作，以此避免加热一整胆水造成的浪费；用水量较大的时候，可

选择速热整胆模式，上下加热棒交替工作加热整胆水。

二合一为速热变容、MAX储热增容两种功能。新的速热半胆、整胆技术的加

热速度比早期产品要提升5倍。而MAX增容则是依据热水器内特有的结构设计，

可以实现连续提供最多4倍于热水器容量的热水，极大地增加了热水的输出率。

MAX双模双动力系统的推出，为A.O.史密斯提升产品能效，争夺热水器市场

提供了一个重量级的祛码，但是一个新的系统的推出往往要经过成千上万次的反

复试验，才能够确认其功能的实用性与可靠性。

A.0.史密斯的工程师在产品的设计过程中使用SolidWorks软件，能够便捷

的在三维空间中设计出连续提供大量热水的循环加热的特殊内部结构。而且可以

在产品进行实物样机的测试之前对其三维模型进行仿真分析，能够很好的模拟出

热水器的加热过程，确认设想的正确性。并且使用SolidWorksSimulation的流

体分析可以帮助A.0.史密斯的工程师更好的了解热水器内部的工作情况。

拆卸结构设计准则

7.可拆卸性设计

根据拆卸对象及拆卸的效果，可将拆卸分为破坏性拆卸(Destructive

Disassembly)、部分破坏性拆卸(Part-destructiveDisassembly)和非破坏性拆

卸(Non-destructiveDisassembly)3种。破坏性拆卸是以零部件分离为宗旨，不

管产品结构的破坏程度；部分破坏性拆卸则要求在拆卸过程中只损