（机械设计及理论专业论文）基于功能设计法的家用冰箱合逸性研究.pdf

西安建筑科技大学硕士学位论文 基于功能设计法的家用冰箱合逸性研究 专业：机械设计及理论 姓名：陈俊宇 指导教师：段志善教授樊超然教授 捅要 随着人们居住理念的变化，人们对于家用冰箱的要求也越来越高。单纯的“食 物冷藏、冷冻箱”已不能满足人们的生活、消费等需求。另一方面，由于家用冰 箱设计长期以来只注重的是纯技术功能设计，在人机特性上，在精神功能上和环 保性能等方面注重得不多。这一切都给消费者在使用产品时，带来很大的不便， 同时也不能满足和提升消费者的品位需求。消费者需要使用安全、可靠、坚固、 耐用的产品，同时更需要舒适、方便、美观和满足求新、求异等精神需求的好产品。 这就是产品合逸性的需求。 家用冰箱的合逸性设计可以有效解决上述不足。所谓合逸性设计，就是在满 足技术功能设计的前提下，运用工程美学、符号学、形态学、心理学、与人机学 的原理，对家用冰箱进行综合规划设计。它把产品的实用、经济、美观三者有机 地结合起来，使产品的形式与内容达到完美和统一，更符合消费者的整体需求。 本文的主要研究内容包括： 1 以功能概念为基础、以功能论为理论支撑，从家用冰箱存在的问题和未来 发展趋势出发，提出合逸性的内涵和具体衡量标准； 2 并运用功能论思想方法来分析和改进冰箱，从冰箱的功能入手，结合现有 冰箱设计方法的特点，深入分析冰箱的物质功能和精神功能，并在各子功能的基 础上获得功能技术矩阵； 3 分析家用冰箱的功能技术矩阵，得出可行性方案： 4 结合制冷新技术以及冰箱的造型、色彩、材质等，提出几个家用冰箱的概 念方案。 5 从冰箱的功能和合逸性原则中得出评价指标，建立合逸性评价指标体系； 6 针对设计的几个概念方案，进行比较分析以及冰箱的合逸性评价。 通过对合逸性的研究，用功能设计法对冰箱进行综合设计，使家用冰箱与家 居环境相融合，从而提高家用冰箱的附加值。 关键词：合逸性；功能设计法；家用冰箱；物质功能；精神功能 论文类型：应用研究 西安建筑科技大学硕士学位论文 r e s e a r c ho fr e f r i g e r a t o r sh a r m o n yb a s e d o nt h ef u n c t i o nd e s i g nm e t h o d s p e 蛐：m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y n a m e ：c h e nj u n y u i n s t r u c t o r ：p r o f d u a nz h i s h a np r o f f a nc h a o r a n a b s t r a c t w i t ht h ec h a n g i n go f l i v i n ga t t i t u d e ，p e o p l er e q u i r em o r ew o n d e r f u lh o u s e h o l d u s e r e f r i g e r a t o r s n l ep u r e “f o o dc o l ds t o r a g e ，f r e e z e r ”c o u l dn o ts a t i s f yp e o p l e sn e e d so f l i f ea n dc o n s u m p t i o n o nt h eo t h e rh a n d ，t h er e f r i g e r a t o rd e s i g n e r s ，f o ral o n gt i m e ，p a y m o r ea t t e n t i o nt op u r et e c h n i q u ea n df u n c t i o nd e s i g n ，a n dp a yn o te n o u g ha t t e n t i o nt o h u m a ne n g i n e e r i n g ，s p i r i tf u n c t i o n ，a n de n v i r o n m e n tp r o t e c t i o nf u n c t i o na n ds oo n a l l t h e s e ，w h e nc o n s u m e r su s ep r o d u c t s ，c a u s eal o to fi n c o n v e n i e n c e ，a n dc o u l dn o ts a r i s f y a n de n h a n c ec o n s u i n e t s t a s t yn e e d s c o n s u m e r sn e e ds a f e ，t e l i a b l e ，s t u r d y ，d u r a b l e p r o d u c t s ，a tt h es a m et i m e ；t h e yr e q u i r ec o m f o r t a b l e ，c o n v e n i e n t ，a r t i s t i ca n df a n t a s r i c p r o d u c t s a l lt h e s er e q u i r e m e n t sa r er e f r i g e r a t o r s h a r m o n yr e q u e s t t h eh a r m o n yd e s i g no fh o u s e h o l d u s er e f r i g e r a t o rc a ns o l v et h ea b o v es h o r t a g e s t h eh a r m o n yd e s i g n ，a tt h ep r e m i s eo fs a r i s f y i n gt h et e c h n i q u ea n df u n c t i o nd e s i g n ， u s e st h e o r i e so fe n g i n e e r i n ge s t h e t i c s ，s e m e i o l o g y ，m o r p h o l o g i c ，p s y c h i c s ，h u m a n e n g i n e e r i n g i no r d e rt od e s i g nh o u s e h o l d u s er e f r i g e r a t o r ss y n t h e t i c a l l y n eh a r m o n y d e s i g nc a r lb r i n gt o g e t h e rp r a c t i c a lv a l u e ，e c o n o m ya n db e a u t yt op r o d u c t s ，a t t a i n i n g p e r f e c t i o na n du n i t yo ft h ef o r ma n dt h ec o n t e n t so ft h ep r o d u c t s ，i no r d e rt om e e tt h e o v e r a l ln e e d so f t h ec o n s n m e r s n l em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so f t h i sd i s s e r t a t i o ni n c l u d e ： 1 b a s e do nt h ef u n c t i o nc o n c e p ta n dt h e o r y ，a n a l y z et h ep r e s e n tp r o b l e m sa n d f u t u r ed e v e l o p m e n to fh o u s e h o l d u s er e f r i g e r a t o r ，b r i n gf o r w a r dt h eh a r m o n ym e a n i n g a n dc o n c r e t et e s tc r i t e r i o na n a l y z e ； 2 i m p r o v et h er e f r i g e r a t o rb y t h et h o u g h ta n dm e t h o do ff u n c t i o nt h e o r y , c o m m e n c ef r o mt h ef u n c t i o no ft h er e f i i g e r a t o r , a n a l y z et h ec h a r a c t e ro ft h ea c t u a l r e f r i g e r a t o rd e s i g nm e t h o d ，t h o r o u g ha n a l y z et h es u b s t a n c ea n ds p i r i tf u n c t i o no ft h e r e f r i g e r a t o r ，a n da c q u i r et h ef u n c t i o nt e c h n i q u em a t r i xf r o mt h es u b - f u n c t i o n ； 西安建筑科技大学硕士学位论文 ! ! ! g 目! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! = = ! | = ! ! ! ! ! ! ! e 1 3 a r i a l y z et h ef u n c t i o nt e c h n i q u em a t r i xo f t h eh o u s e h o l d u s er e f r i g e r a t o ra n dg e t f e a s i b l ec o n c e p tm o d e l s ； 4 g e taf e wc o n c e p tm o d e l so fh o u s e h o l d u s er e f r i g e r a t o r ，w h i c hc o m b i n i n gw i t h t h en e wt e c h n i q u eo f r e f r i g e r a t i o na n ds c u l p t ，c o l o r ，m a t e r i a lo fr e f r i g e r a t o r ； 5 g e tt h ee s t i m a t et a r g e t sf r o mt h ef u n c t i o na n dt h eh a r m o n yp r i n c i p l e s ，a n d e s t a b l i s ht h ee s t i m a t et a r g e ts y s t e mo fh a r m o n y ； 6 c o m p a r ea n da n a l y z et h ec o l i c e p tm o d e l sa n d m a k eo u tt h eh a r m o n ye s t i m a t e k e y w o r d s ：h a r m o n y , f u n c t i o nd e s i g n ，r e f r i g e r a t o ls u b s t a n c e f u n c t i o n ，s p i r i t c 廿o n t h e s i st y p e ：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h 声明 乓p8 1 9 2 9 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：晾锵 喻2 碱礼 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复e p 件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：暇寺导师签名：叟苏 日期：z 仲尹4 2j 撅越曼、 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 1 课题的背景 1 绪论 随着生活质量的提高，消费者对家居环境提出了更高的要求，与人们日常生 活的关系密切的家用冰箱随之得到了空前的发展。由于居住理念的变化，消费者不 再把冰箱当作单纯的”食物冷藏、冷冻箱”。他们对于冰箱的要求已经逐渐与世界”接 轨”，不仅要求它具备大容量、智能化、节能等特点，对冰箱的外观和使用方便性 也提出了更高的要求。冰箱的时尚化、艺术化、个性化成为新的流行元素，使原 本冷峻的冰箱变得富有品味和人情味，成了家中越来越重要的装饰元素【1 8 l 。但是， 我们也应该看到，国内许多家用冰箱尚停留在对其本身的设计研究这一层面，缺 少对整个环境一人一机系统的思考。因此，设计出来的冰箱往往是自身的功能、 造型、色彩都很出色，但是放到室内环境中使用时，却显得与环境格格不入，很 难达到视觉的协调，而且在功能的使用上不能够与生活的习惯同步。 工业设计是以现代科学技术成果为基础，以维护人类健康生存的自然环境为 前提，从人们不断增长的需求出发，创建和塑造符合科学规律、人文环境、适合于 现代工业化生产、能够满足和提升人类生产、生活品位和质量的一种规划行为【7 1 。 为了得到尽善尽美的冰箱产品，我们基于工业设计中的功能论的思想方法，对家 用冰箱进行合逸性的研究。在这里，合逸性是一个概括性、综合性描述的词语。 在辞海中，“合”表示：a 、投契，融洽；b 、符合；c 、协同，共同：d 、全； 满。在此，“合”指的是人与环境的和谐、融洽关系。逸：a 、释放：b 、超迈；c 、 安闲，逸乐 4 1 。“逸”表现的是人使用产品而得到的精神体验。综合来说，合则逸， 合逸性这个提法很全面地体现了一种深层因果关系，恰如其分地表现了由产品工 业设计带来的人一机一环境的和谐关系以及用户由此产生满足感和幸福感。因此， 需要研究和探索在考虑产品的实用价值的同时，自觉、努力地使产品的形式与内 容达到完美和统一，把实用、经济、美观三者有机地结合起来，让产品更符合社 会的需要。 冰箱的设计，不但要考虑其可靠性、安全性和稳定性，还要兼顾人的生理学、 心理学、卫生学、形态学等知识内涵，把冰箱视为一种“人机系统” 1 。因为家用 冰箱处于家居环境中，不但要有传统的制冷功能，而且要提供从视觉和触觉上给 人以健康、温馨和舒适等精神功能。产品的合逸性设计不是对产品简单的美化工 两安建筑科技大学硕士学位论文 作，而是贯穿于整个设计过程当中的一项创造性工作，涉及从构划到概念到加工、 制造乃至推广的全过程。在具体设计时要从消费者的需求出发，从现代可以实现 的技术和功能出发，综合考虑冰箱的整体配套与实施，最终要拿到市场中去检验， 并进行合逸性的评价。 1 2 课题的目的意义 1 2 1 家用冰箱与家居环境的融合 家用冰箱和家居环境的融合要满足人的日常生活要求和体现对不同人群的关 怀，既要考虑到良好的生态因素，有益的空间尺度等对于人体的舒适性与身心健 康的作用，也要考虑到有害气体、辐射、噪音等污染对人与自然生态环境的负面 影响，从而努力创造出健康舒适、优美和谐的人屠环境、晟终达到改善人的生存 环境。 1 2 2 家用冰箱使用的方便与舒适 通过对家用冰箱的物质功能与精神功能的详细分析，运用人机工程学原理，得 到完善产品功能的手段，通过合理的形态、色彩、材质和尺寸，使人的生理上、 心理上得到亲切舒适的享受。 1 2 3 注重家用冰箱外在和内在的质量以及品位，最大限度的提高附加值 家用冰箱作为家居生活的一部分，跟人们的日常生活密切相关。在消费人群 的生活水平不断提高、家居环境不断得到美化的同时，人们对家用冰箱也提出了 较高的整体品位要求。消费者更加重视冰箱与家居环境之间的和谐美，很多消费 者已经开始将冰箱作为一件时尚家电看待，因为它一样能够彰显主人的品味和个 性。能够满足人们心理需求和高品位需求的好产品、无疑会为商家带来更大的利 润。 合逸性研究的总体目标，是为了创建和塑造符合科学规律、人文环境、适合于 现代工业化生产、能够满足和提升人类生产、生活品质和品位的产品，提升产品 的高科技含量与市场的竞争力。 的高科技含量与市场的竞争力。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 3 家用冰箱的发展趋势及其存在问题 1 3 1 家用冰箱的发展趋势 自1 9 2 3 年世界第一台冰箱诞生以来【2 1 ，人们的生活越来越离不开冰箱，尤其 是二十世纪九十年代后，冰箱的发展越来越快。随着家电更新换代高潮的到来， 未来冰箱产品分类将更加细化，以满足不同人群不同需要。 ( 1 ) 以人为本，渐趋时尚、个性化 颠覆传统成了近年来冰箱外形设计的趋势。传统的白色和规规矩矩的长方体 外形已经难以引起人们感官上的刺激，于是，冰箱的设计理念开始从注重功能实 用转向以“人”为中心根据不同人群的需要生产出时尚、个性化冰箱设计理 念。如以西门子、伊莱克斯等品牌为代表的彩色冰箱，以其缤纷的色彩和优美的 造型取代了传统冰箱单一白色、灰色等黯淡呆板的颜色，使原本冷峻的冰箱变得 富有品味和人情味。还有科龙生产的儿童冰箱，这类冰箱活泼、生动，其造型来 源于动物形态，并经过了提炼，甚得孩子的喜欢。这一切，真正拉开了家电业色 彩个性、时尚化的序幕，使消费者能各得其爱。 ( 2 ) 两极分化，小冰箱、大冰箱受宠 拒绝中庸，要么迷你，要么超大，这成了消费者选购冰箱的最爱。大批单身 闯世界的年轻人坚定不移地为迷你冰箱捧场。据一位经销多年家电的资深代理商 透露：以往小容量冰箱虽然受人瞩目，但问津者甚少，然而现在不同了，迷你冰 箱开始成为销售中“杀”出的黑马。购买小容量冰箱的阻单身年轻人居多，供买 房置业前临时使用，便于搬家携带。 另一方面，左右开门的六七百升超大冰箱以其豪华霸气迅速获得消费者的青 睐。这种源自欧美的流行风开始在中国迅速蔓延。虽然超大冰箱的销售不及普通 型和小容量，却已成为冰箱消费中的时尚趋势。由于超大冰箱的价格在2 万3 万 元不等，不少家庭目前还不具备选择超大冰箱的居住和经济条件，但已被一些消 费者锁定为目标消费对象。 ( 3 ) 节能、环保成为先导理念 环保、节能是人类社会的永恒主题。为保护环境，我国规定2 0 0 5 年为氟利昂 冰箱的最后限期【lj 。到那时，含氟的冰箱将会寿终正寝。采用环保型制冷剂、发泡 料和原料是现代冰箱的发展趋势，这些材料又使冰箱具有良好的节能性。 节能实质上是环保的一个部分。美国、欧洲对新一代的电器都有节能要求， 我国也已开始对节能产品进行认证【3 j 。目前冰箱厂家采用的节能办法一般是加厚保 西安建筑科技大学硕士学位论文 温层、采用高效压缩机、优化系统匹配等。以后随着更高效压缩机、更好保温材 料的出现，节能冰箱将会进一步发展。 ( 4 ) 技术革新，智能化、高端化 冰箱技术的革新正在不断提高人们的生活质量。如变频技术与模糊控制。 般冰箱是通过开停机来调节冰箱的制冷量和保持箱内温度，变频系列冰箱根据箱 内温度与设定温度的比较，自动调节变频压缩机的工作频率，使冰箱一直处于最 优状态【1 9 j 。 采用模糊控制技术，则可以对环境温度、箱内温度、箱内温度变化率等条件 综合判断，来调节冰箱的运行。它还可以根据用户的不同习惯，调节制冷、化霜 等运行过程，完全不需要人工干预。 1 3 2 家用冰箱的存在问题 长期以来，家用冰箱设计中注重的是技术功能设计，即为满足家用冰箱制冷 能力、除霜功能、除臭功能、操作性能等所作的一系列技术设计，如总体设计、 结构设计、机构设计、电气设计等。但是，我们也应该看到，有的厂家没有形成 完善的从研发到生产的合理的产业结构，追求短期效益，缺乏对冰箱的人一机一环 境系统的深入研究，这往往导致对新品开发和研究投入不足，或不能及时的进行 新品开发，会影响家用冰箱产业的良性发展，直接影响高品质家用冰箱进入人们 的日常生活。 目前，我国的家用冰箱存在着许多不足之处： ( 1 ) 家用冰箱与家居环境不能较好地融合 在当今的社会，随着人们生活水平的提高，对室内环境提出了更高要求，都希 望拥有一个舒适美观的室内居住环境。而家用冰箱乃至家电产品的设计往往却是 孤立的。因此，当家用冰箱放置于客厅或者厨房的时候，往往显得不协调，造成 人们视觉上的不适，进而引起心理的不适。 ( 2 ) 家用冰箱的功能不够完善 人们对高品质生活的追求，自然对家电产品的要求也越来越苛刻。家用冰箱的 功能也由原来的冷藏食物，发展到长时间保鲜食物，以及保存一些需要低温保存 的物品，比如胶卷、药物等等；人们还希望能够更方便地得到冷冻的生榨果汁、 饮料。这些必然要求家用冰箱的设计要考虑更多方面的要求。而目前市面上的家 用冰箱就总体而言，功能还是比较单调，虽然有集合了小家电功能( 如榨汁功能、 制冰激凌等) 的冰箱出现，但是数量和种类都不多。因此，功能完备的冰箱有较 大的发掘潜力，对商家而言则是一个更大的市场。 ( 3 ) 家用冰箱的使用不够方便 西安建筑科技大学硕士学位论文 人们在选购冰箱的时候，往往会想拥有更加易于操作、更加适合自己需要的类 型。这就要求我们在设计冰箱的时候，要考虑到个性化的要求，更要考虑到使用 的宜人性。 ( 4 ) 家用冰箱的环保性能有待加强 当我们把生态环境视为一个大系统来考虑冰箱的合逸性时，家用冰箱的环保 性能就显得尤为重要。在欧洲国家大力宣传环保的时候，我们国家的环境保护还 处于初级阶段。发达国家从1 9 9 6 年1 月1 日起百分之百禁止氟利昂( c f c s ) 的 生产和使用，而发展中国家将在2 0 1 0 年停止生产和消费，我们国家的最后年限 是2 0 0 5 年【1 1 。作为一项基本国策，环境保护应该作为冰箱设计的一个重要因素来 考虑。 1 4 合逸性设计的原则 根据合逸性研究的总体目标，以及现阶段我国冰箱的发展趋势及其存在问题， 可以定出合逸性设计的基本原则： ( 1 ) 冰箱要有良好的环保性； ( 2 ) 使用冰箱要体现优秀的宜人性和舒适性； ( 3 ) 冰箱产品美观大方，与家居环境相融合。 1 5 研究内容 本论文中，笔者基于合逸性思想，在系统论的基础上，将系统设计方法与家 用冰箱设计相结合，主要作了以下几方面的工作： ( 1 ) 用功能设计法构造家用冰箱的功能技术矩阵 论述运用功能设计法来进行合逸性研究的意义； 冰箱的功能设计法概述； 论述冰箱的基本用途和构造； 建立冰箱功能技术矩阵。 ( 2 ) 家用冰箱的功能技术矩阵的分析和可行性设计方案的确定 进行冰箱功能技术矩阵的分析： 冰箱可行性设计方案的确定。 ( 3 ) 运用功能设计法以及合逸性原则得到家用冰箱的概念方案 家用冰箱设计方案一 西安建筑科技大学硕士学位论文 家用冰箱设计方案二 家用冰箱设计方案三 家用冰箱设计方案四 ( 4 ) 家用冰箱的合逸性评价 描述冰箱合逸性评价的基本原则 描述合逸性的评价指标体系的基本要求 对冰箱方案进行合逸性评价及对比总结 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 用功能设计法构造家用冰箱的功能技术矩阵 2 1 用功能设计法来进行合逸性研究的意义 ( 1 ) 冰箱的环保性是整个生态环境系统的要求，是可持续发展战略的要求， 可以在物质功能中技术领域实现； ( 2 ) 冰箱实用功能的宜人性、舒适性是人一机一环境系统的要求，也是冰箱 的精神功能中人机学的重要组成部分； ( 3 ) 冰箱美化环境，使人心情愉悦，这是人们家居环境系统的要求，在精神 功能中的色彩和材质研究中可以得以实现； ( 4 ) 功能设计方法是科学的、先进的方法学，能系统地、全局性地指导冰箱 的合逸性设计。 综上所述，合逸性研究的本质就是冰箱的物质功能和精神功能的最优化，用 功能设计法来进行合逸性研究是由合逸性本身要求决定的。 2 2 家用冰箱的功能设计法概述嘲【5 1 】 冰箱的功能设计，要从冰箱系统的整体性、可分性、相关性、功能性、统一 性和动态性去研究冰箱的功能系统全貌。家用冰箱，是由各种构成单元结合而成 的。这些构成单元之间相互区别又相互联系，彼此制约地组成冰箱的结构系统。 另一方面，冰箱的各构成要素都有其各自的功能，发挥着不同的作用，并相互联 系、相互制约地实现冰箱的总体功能，从而形成冰箱的功能系统。结构系统与功 能系统共存于冰箱这一共同体中，缺一不可，但它们却有着本质的区别。结构系 统是冰箱的硬件，反映了冰箱是由什么零部件构成和怎样构成的：功能系统是冰 箱的软件，通过使用才能体现出来，而这正是冰箱最本质的东西，也是设计者和 用户所最终追求的目标。 在以下章节，冰箱合逸性设计是按功能逻辑体系而不是按结构实体体系去构 造“功能技术矩阵”，这一构成模式具有普遍性，为我们深入研究冰箱的合逸性 提供极大的方便，可用于解决设计中的计划管理、评价、决策等问题。 传统的设计方法，主要从设计对象的实体结构系统出发，注意力集中在结构的 合理性和可行性上，着重构思设计对象的硬件，所设计出的产品往往存在很多功 能上的问题，在使用时出现这样那样的不如意。功能设计法以系统工程和价值工 程的一些概念和方法为基础，从设计对象的功能系统出发，着重研究设计对象的 西安建筑科技大学硕士学位论文 软件，通过功能系统的分析，找出相应的各种技术途径。这样有助于克服片面地 仅从产品造型形态和结构上进行设计构思的不足，而把它们作为产品总体因素的 一个部分或一个方面( 有时甚至可以不是最主要的方面) 来认识，以便避免形式 主义或功能主义两个极端。同时也有利于发挥各种不同技术途径组合间的创造性 潜力，为达到完美的合逸性目标打下科学的基础。 此外，设计对象的某些构成要素常常有几种功能，构成因素越多，功能数目 越大，功能之间的相互联系也就越复杂。此时，如果不从功能系统的角度分析问 题，就难以真正把握设计对象的必要功能，发现和消除不必要功能，弄清功能之 间的内在联系和相对重要程度，也就不利于设计出高质量的实用功能、结构系统 和外观造型。 2 3 家用冰箱的基本用途和构造 家用电冰箱( 简称冰箱) 的普遍定义为，一个供家用的有适当容积和装置的绝热 箱体，通过消耗电能来制冷，并具有一个或多个间室【”。 ( 1 ) 冰箱的基本功能及主要构件 冰箱的基本功能：制冷、储物、保温。为实现这些功能，家用冰箱一般都有 冷藏箱和冷冻箱这两个主要的功能构件： 冷藏箱用于储藏无须冻结的食品，食品的温度应在0 。c 以上。 冷冻箱用于需要在- 1 8 或- 1 8 以下食品的储藏。 ( 2 ) 冰箱的划分 家用冰箱的划分方式多种多样，按门体数分：单门冰箱、双门冰箱、三门冰 箱、多门冰箱；按使用时的气候环境分：s n ( 亚温带型) 、n ( 温带型) 、s t ( 亚 热带型) 、t ( 热带型) ；按冷冻室所能达到的储藏温度又分为各种星级的冰箱( 如 表2 1 ) ；按制冷方式分为：直冷式、风冷式、风直冷式( 表2 2 描述的是各制冷方 式的特点) ；冰箱按控制系统可以分为：机械温控、电子温控、电脑温控。 表2 1 冰箱的星级 星级星标冷冻室温度物品大约储存期( 月) 一星级 6 0 4 二星级 1 2 1 三星级 1 8 1 8 带冷冻能力的三星级 1 8o c 以下3 西安建筑科技大学硕士学位论文 表2 2 冰箱的制冷方式及特点 直冷电冰箱特点风冷电冰箱特点风直冷冰箱特点 食物不易风干 食物易风干 冷藏采用自然对流冷却 方式，食品不易风干，保 成本较低 成本稍高 鲜效果好 采用自然对流 采用强制循环冷却方式 冷却方式 冷冻室采用强制循环冷 结构较简单 自动除霜，自动处理化霜水，成本高 却方式自动除霜更方便 能耗较少 能耗高 ( 3 ) 冰箱制冷系统的四大主要部件 压缩机、冷凝器( 左冷凝器、右冷凝器、底冷凝器) 、蒸发器( r 蒸发器、f 蒸发器、包括顶蒸发器和下蒸发管) 、毛细管 ( 4 ) 冰箱的循环制冷系统 串联循环制冷系统( 串联单循环、串联双循环) 和并联循环制冷系统( 并联 双循环、并联多循环) ( 5 ) 冰箱的制冷原理 液态制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量后，汽化成低温低压蒸汽，然 后被压缩机吸入，并压缩成高温高压的蒸汽排入冷凝器中，再向冷却物质空气放 热而冷凝为高压常温的液体，经回热器降温毛细管节流降压变为低压低温液体， 再次进入蒸发器吸收被冷却物体的热量而气化，从而起到循环制冷的作用。 ( 6 ) 冰箱的基本结构 冰箱的基本结构由箱体、门体、制冷系统、电器控制系统及附件等组成。一 般的冰箱耗电量在其铭牌或说明会有标识，按国家规定的测试条件，实测值不应 大于标称值的1 1 5 。按国家规定，2 5 0 升以下的冰箱，噪音不应大于5 2 d b ( a ) ) 2 5 0 升以上的冰箱噪音不应大于5 5 d b ( a ) 。 2 4 家用冰箱功能技术矩阵 功能技术矩阵是功能设计中分析问题的主要工具。构造它的主要目的是便于 应用数学方法进行设计分析。这里，“技术”是广义的概念，是指实现功能的手 9 西安建筑科技大学硕士学位论文 段，如技术原理、技术方法、技术方法、技术构造等：“功能”是指产品的效能、 作用、目的、用途等【6 】。 为构造冰箱的功能技术矩阵，首先要对冰箱功能进行定义、功能定义分类和 整理，把冰箱的总功能分解为若干个分功能及子功能，然后再探索实现这些分功 能或子功能的方法和途径，即其技术途径，最后把功能定义与技术途径按矩阵的 形式排列，就构成了冰箱的“功能技术矩阵”。 2 4 1 家用冰箱的功能定义 利用“功能技术矩阵”进行冰箱设计，自始至终都是围绕着设计对象的功能序 列，通过定量的或定性的方法，分析实现各功能的技术途径的各种组合形式，找 出最佳的原理设计方案。但要做到这一点，应严格地要求设计者真正地了解设计 对象的功能要求，掌握实现这些功能的技术途径的有关知识。其前提就是正确地 对设计对象进行功能定义。所以，功能定义的准确与否是我们构造“功能技术矩 阵”的成功与否第一个关键问题1 6 】。 任何设计对象，一般都是由诸多构成要素组成的。这些构成要素在所设计对象 的体系中相互作用而完成一定的功能【2 ”。因此，在给功能下定义时，不仅要给设 计对象的总体功能下定义，而且要给各构成要素的具体功能下定义。只有把功能 定义划分，才能使我们既抓住设计对象的整体，又把握住设计对象的局部和细节， 使设计不至于漫无头绪、无所适从。 电冰箱最基本的功能就是冷藏食品，具体功能是存放食品、制冷食品、隔热 食品、保温和温度控制。冷藏食品是电冰箱必须具备的基本性能。如图2 1 所示， 功能对产品结构的影响主要是从各个构成部件的彼此功能关联、支持的角度出发， 进行考虑的。 西安建筑科技大学硕士学位论文 图2 1 冰箱的功能系统图 各个功能模块之间的划分主要通过信息、能量、材料的变化等描述。电冰箱 产品的设计特点决定了电冰箱的多样性，同时也使得多功能电冰箱产品得以出 现。新功能设计的目的：每种新功能都能使基础产品的价格产生一个增值，以实 现利益的最大化。目标成本下的价格应能反映出产品提供给用户的一系列功能， 如下： ( 1 ) 实用性功能：它的主要对象是基本功能和辅助功能，是更深一层的功能： 它要求对象具有可用性，要求它使用方便、可靠、安全、易于维护。其中包括增 加的一些小家电功能( 如榨汁功能、制冰淇淋等) ，储粮功能等更具实用性的功 能。对于这一方面功能，要求我们在尽可能方便使用者的同时，在材料、制造、 运输等方面减少对生态环境的影响与破坏。 ( 2 ) 品位功能：品位功能是指产品具有可供欣赏或者在精神感觉上有关的功 能，是产品合逸性的重要体现。品位功能包括造型、色彩、图案等方面的内容， 能够给人豪华气派、贵重的享受或有艺术方面的美学欣赏价值。随着生活水平的 提高，人们要求多样化、高档化，要求产品能融入家居环境之中，因此对品位功 能越来越重视。在市场上，造型新颖，色彩宜人，图案精美，能体现时代气息的 1 1 西安建筑科技大学硕士学位论文 产品外观容易给人以深刻的印象，在使用功能、价格相当的条件下，具有品位功 能的产品更具有竞争力。 2 4 1 1 家用冰箱功能定义的目的、要求 建立在功能论基础上的冰箱设计总原则，一是首先进行功能定义；二是以广 义、多方面和系统化的眼光看待功能。总思路是把冰箱看成所有功能构成的有机 整体，将实用功能与品位功能( 审美、形式、象征等功能) 熔于一体，运用合逸 性原则进行系统设计。功能定义作为冰箱设计的先导目标，为冰箱设计提供了依 据。 ( 1 ) 冰箱功能定义的目的 揭示隐藏在冰箱及其零部件背后的功能，以便根据使用要求确定产品必要 功能，根据时代意识，确定品位功能，明确设计依据。 由于功能是从设计对象中抽象出来的概念，缺乏直观性，设计者往往不易注 意仔细分析，从而使许多设计存在着不必要功能或者功能不能可靠地满足使用要 求。功能定义有助于解决这一矛盾。 开阔设计思路，克服思维定势 无论是设计全新的产品，还是改造已有的产品，都要求设计者跳出已有产品结 构原理的框框，去探索、开拓实现新产品功能的新思路、新方法和新结构。对于 合逸性研究这个崭新的议题，更是如此。但是，由于思维定势，设计者的思路易 被已有产品的结构、选材、形式、原理等所局限，在旧的思路里兜圈子。要改变 这种状况，就应通过功能定义，将注意力集中到产品的功能系统上。 便于进行功能评价和分析 因为没有功能定义，就无法构造“功能技术矩阵”，也就无法由此有针对性地 进行合逸性分析研究。 2 4 1 2 家用冰箱功能定义的应用 考虑到冰箱合逸性的重要性和全面性，进行功能定义时应同时考虑物质功能 和精神功能。除了对冰箱总功能进行定义外，对各个部件也需定义。( 如表2 3 、 2 4 ) 西安建筑科技大学硕士学位论文 表2 3 冰箱总功能定义 物质功能精神功能 产品名 连词 动词名词 动词名词 制冷物品 具有造型美 舒适、优雅的 冰箱储存物品 和 表现 性格 保温 物品符合人的感受 表2 4 冰箱部件功能定义 物质功能精神功能 冰箱部件名连词 动词名词 动词 名词 具有造型美 箱体保温 物品和 表现优雅的性格 具有造型美 舒适、大方的 表现 性格及操作 门体、门铰链取放物品 和 的宜人性 人的使用习 符合 惯 支撑脚和滚 搬移箱体 和 表现稳重感 轮 护罩、项盖、 防止灰尘 和 具有技术美 底罩 表现亲切感 箱内附件存放物品 和 人的使用习 符合 惯 制冷系统制冷物品 电器控制系 具有技术美 控制 冰箱的工作 和 人的使用习 统 符合 惯 具有 造型美和色 显示屏显示工作状态 和 彩美 符合人的感受 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 4 2 家用冰箱功能分类 为了更好地分析冰箱，确定功能的性质及其重要程度，应排出功能重要性序 列，结合实现各功能的具体技术途径赋“权”，对功能进行区别和分类。 ( 1 ) 按功能的重要程度分类 按功能的重要程度，功能可分为为基本功能和辅助功能。基本功能是指为达到 冰箱的目的，发挥冰箱的效用所必不可少的功能，它是冰箱赖以存在的条件，也 是我们对冰箱进行分析、研究的基础。如果冰箱失去了基本功能，也就失去了对 它继续研究的价值，失去了它存在的意义。基本功能不同，设计对象用途也就不 同。辅助功能是为了更好地实现基本功能而添加上去的功能。它的作用相对于基 本功能来说是次要的、辅助性的，但同时也是实现基本功能的手段。 对于任何设计对象而言，其基本功能是不能改变的，但辅助功能则可由设计者 添加或删减。所以，添加必要的辅助功能，帮助基本功能更完美地实现，同时， 将不必要的辅助功能剔除掉是十分必要的。 通过用途和结构分析，不难得出，冰箱最重要的功能是实现物品的制冷和储存， 并可根据需要，使食物长时间保持低温，实现保鲜。冰箱的三个基本功能即：冷 却物品、储存物品和保温物品。也就是说三个基本功能是冰箱的实用功能，是发 挥冰箱效用必不可少的条件，也是设计者设计的基础，而它的美学功能和象征功 能应该列为辅助功能，在冰箱的合逸性研究中处于重要的地位，并越来越突现其 影响力。 基本功能同时也是用户所最关心的功能。在产品设计中要牢牢把握产品的基 本功能，把主要力量集中到基本功能上，同时兼顾各项辅助功能。 ( 2 ) 按功能的性质分类 按功能的性质，功能可分为物质功能与精神功能。物质功能指设计对象的实际 用途或使用价值，它是设计者和使用者最关心的。一般包括设计对象的适用性、 可靠性、安全性和维修性等。精神功能则是指产品的外观造型及产品的物质功能 本身所表现出的审美、象征、教育等效果。精神功能的创造与表现是工业设计的 目的之一，见图2 2 所示。冰箱的物质功能和精神功能是通过基本功能和辅助功能 来实现的，是冰箱系统的抽象化划分，也是最为重要的划分。 西安建筑科技大学硕士学位论文 图2 2 冰箱按功能性质分类 由图2 - 2 中的具体分类，分析可知，三个基本功能以及实现基本功能的手段都 可归纳入冰箱的物质功能中。其中，冰箱的物质功能应包括冰箱的环境功能，在 西安建筑科技大学硕士学位论文 环境功能中的环境协调是现代冰箱的发展趋势，也是我们研究的要点。冰箱的精 神功能应包括美学功能、象征功能和教育功能，其中美学功能和象征功能体现的 是冰箱对家居环境的美化与融合，应该重点考虑。 ( 3 ) 按用户的要求分类 按用户的要求，冰箱的功能可分为必要功能和不必要功能。必要功能是指用户 所需要并承认的功能。如果冰箱满足不了用户的需要，说明它的功能不足；如果 冰箱的功能中有些不是用户需要并承认的，则说它是不必要功能：如果有些功能 超过了用户需要的范围，那么它属于多余功能。不必要功能与必要功能还有可能 随着时代的变迁而有所变化，以前的不必要功能有可能转变为现在的必要功能， 现在的必要功能也会转变为将来的不必要功能，这种转变在个性化时代这种转变 尤为明显。我们进行功能分析的目的，就是要保证设计对象的必要功能，排除不 必要功能和多余功能。 值得注意的是，从工业设计的角度来看，有些功能如果具有良好的精神审美 以及象征、教育价值，对整个冰箱的基本功能的发挥具有重要作用，或者其体现 的精神功能是冰箱的重要要求时，我们就认为这是必要的，而不能仅仅从物质技 术的角度来看待。 冰箱的三个基本功能对用户来说也是必要功能。除此之外，环境功能和美学 功能也是我们考虑的必要功能。冰箱是处于室内环境乃至人类的生存环境中，不 可避免地会对环境系统产生影响，我们的任务是利用技术手段把不良的影响减少 到最低。冰箱的美学功能是冰箱对人类心理、人体感官发生的作用，引起的感受。 冰箱的工业设计应使所设计的冰箱通过材料、结构、形态、色彩、技术、肌理、 表面加工、装饰等手段符合人的感受条件，减少冰箱对环境的损害，维持人类的 身心健康。使用者的心理感受是多方面的，不仅限于形态、色彩的美感，人的舒 适性、安全性，显示屏的易读性，视觉、触觉、听觉等因素，都是与人的心理状 态、感受有关。这些都属于合逸性研究的范畴。 ( 4 ) 按功能的内在联系分类 按功能的内在联系分类，可分为目的功能和手段功能( 或者说是上位功能和下 位功能) 。目的功能表示任一功能的存在都有其特定目的。冰箱中的任何子功能的 存在都有其特定目的，即目的功能，而最终的目的功能则是冰箱的基本功能或辅 助功能。但是，任何目的功能的实现都必须通过一定的手段。对实现目的功能起 手段作用的功能称为手段功能。 总之，在产品设计中，我们应该以基本功能为基础，满足必要功能的要求， 达到物质功能的目标，同时把精神功能和辅助功能放在重要地位上予以充分研 1 6 西安建筑科技大学硕士学位论文 究，尤其是审美功能，它作为产品合逸性设计的重要组成部分，应给予足够的重 视。 2 4 3 家用冰箱的功能整理 所谓功能整理，是指以系统的思想来分析各功能间的内在联系，按照功能的逻 辑体系编制功能关系图( 关联树图) ，以掌握必要功能，发现和消除不必要功能， 并为“功能技术矩阵”的构造提供功能组成链。 如上所述，在冰箱的许多功能之间，存在着上下关系和并列关系。功能的上下 关系是指在一个功能系统中，功能之间是目的与手段的关系( 即目的功能与手段 功能) 。任何一个功能都有它的目的，也有为实现这个目的所采用的手段。应注意 功能之间的目的与手段的关系只是相对而言的。 功能的并列关系是指在复杂的功能系统中，为了实现同一目的功能，需要有两 个以上的手段功能，即对于同一上位功能，存在着两个以上并列的下位功能。这 样的两个以上的功能之间，就是并列关系。这些并列的功能各自形成一个子系统， 构成一个功能区域，称之为“功能领域”。 按照上述目的与手段，上位与下位的功能关系，以及功能之间的并列关系建 立起的冰箱的功能体系，就是所谓的冰箱逻辑功能体系，用图形表示，就成为“功 能系统图”( 图2 3 、2 4 、2 5 ) 。 二级功能 图2 3 冰箱的总功能划分 西安建筑科技大学硕士学位论文 冰箱 的物 质功 能g l 二级功能 制冷物品g 1 1 保温物品g 1 2 坚塑g 1 3p r 二浏面鬲磊 搬移箱体g 1 4k 功能领域l 存放物品g 1 5 防止灰尘g 1 6 控制冰箱的工 作g 1 7 显示工作状态 g 1 8 三级功能 图2 4 冰箱的物质功能划分 结构设计 功能领域2 西安建筑科技大学硕士学位论文 三级功能 功能领域6 图2 5 冰箱的精神功能划分 在功能整理之前，首先要明确在冰箱的总体功能及各构成要素( 部件) 的功 能。要解决这个问题，要求我们从本质功能上去研究，发现或创造一种功能，使 冰箱的功能更合理，更实用，更符合环境的规律，这本身就是一种设计过程。我 们可以用到创造性方法