大学人机工程设计报告.doc

目录一、设计目的及产品功能介绍1. 任务及目的22. 功能介绍23. 资料收集2二、人-机-环境因素对设计的影响1. 方案几何特征的确定32. 方案论证5三、具体设计过程1. 设计工具软件介绍52. 详细的三维设计过程53. 产品结构优化7四、结论8五、参考文献9不锈钢茶壶的设计一、设计目的及功能介绍1. 任务及目的饮茶，很讲究茶具。我国的茶具，经历代劳动人民精心制造品种和式样繁多精美，为历代茶爱好者青睐，是茶文化的一部分。茶具一般可分为壶、蛊、杯等几类。由于制作材料和产地不同而分为陶土茶具、瓷器茶具、漆器茶具、玻璃茶具、金属茶具和竹木茶具等几大类。设计茶壶首先来认识一下茶壶的结构。如右图。这次设计任务就是家用茶壶。2.功能介绍茶壶作为茶具的一类，造型优美，它既有实用价值，又富艺术之美。茶壶为主要的泡茶容器，一般以陶壶为主，此外尚有瓷壶、 石壶等。 上等的茶，强调的是色香味俱全，喉韵甘润且耐泡；而一把好茶壶不仅外观要美雅、质地要匀滑，最重要的是要实用。空有好茶，没有好壶来泡，无法将茶的精华展现出来；空有好壶没有好茶，总叫人有美中不足的感觉。一个好茶壶应具备之条件有： 1) 壶嘴的出水要流畅，不淋滚茶汁，不溅水花； 2) 壶盖与壶身要密合，水壶口与出水的嘴要在同一水平面上。壶身宜浅不宜深，壶盖宜紧不宜松； 3) 无泥味、杂味；4) 能适应冷热急遽之变化，不渗漏，不易破裂；5) 质地能配合所冲泡茶叶之种类，将茶之特色发挥得淋漓尽致；6) 方便置入茶叶，容水量足够；7) 泡后茶汤能够保温，不会散热太快，能让茶叶成份在短时间内合宜浸出。3.资料搜集 我通过用户调查、专家咨询、查阅图书资料、收听收看广播电视、浏览互联网等收集信息。（1）收集有关各类茶壶的资料；（2）收集有关各类家用、商用、艺术式茶壶的资料；（3）查阅人机工程学的有关资料；（4）观看有关杯具的手工生产和机械化生产的音像资料；（5）茶壶尺寸。二、人-机-环境因素对设计的影响1. 方案几何特征的确定1） 壶身的设计 壶身的设计主要包括容量及外形的确定。a) 首先确定茶壶的容量：据报刊文摘2006 年10 月11 日发表的“真正有效的饮水方法是指一口气将一整杯水(约200250 毫升)喝完, 而不是随便喝两口便算,一口气喝完一杯水能令身体真正吸收使用。如果只是随便喝一两口来解渴, 对身体根本无济于事。劳动后应先喝水再吃饭, 一次最多喝300 毫升, 至少间歇30 分钟再喝。”而且，现在一般是三口一家。结论：容量定为约700毫升。b) 其次确定外形：据朱学勤从传统造型走向现代设计浅谈紫砂茶壶传统造型对现代产品设计的启示：“茶壶的造型种类很多,主要分为几何形体造型、自然形体造型和筋纹类造型等三类。”u 几何形体砂壶几何形体砂壶俗称光货(见图1,图2),特点是表面光滑光泽,其形态主要根据球形、筒形、长方形等几何形变化而来,讲究器皿的立面线条和平面形态的变化,以及形体各部位的比例关系,有时辅以一些简洁线条加以装饰。u 自然形体砂壶俗称花货(见图3,图4),多模拟树木、花卉的枝干、叶片以及动物形状等自然形态,或在一些几何形体上加以浮雕、粉绘、堆砌等装饰手法。u 筋纹类砂壶(见图5)的造型特点是将自然界中的瓜棱、花瓣、云水纹等形体分为若干等份,把生动流畅的筋纹纳入精确严格的设计当中,形成一个十分完美的整体。筋纹随着造型形体的变化而深浅自如,纹理清楚。而且茶壶造型设计非常注重统一中有变化,变化中有统一的原则。几何形体砂壶多以简单的几何体创造出无穷多变化的形体,“方非一式,圆不一相”,但在变化中又恪守中国古典美学“和而不同,违而不犯”的法则。方壶壶体光洁,块面挺括,棱角分明;圆壶则在“圆、稳、匀、正”基础上千变万化,形神兼备。紫砂茶壶常通过重复和对比来处理造型的各种比例关系及变化形式。有些紫砂茶壶用大小不同的同类形体或长短不一的同类线条来设计造型,前面提到的掇球壶的壶体、壶盖和的子就是采用三个大中小渐进的圆球组合,加上一些细部曲线的变化,但增强了壶体的整体造型效果和韵律感,既统一又变化。结论这次我设计的正是掇球壶的壶体。2） 壶嘴的设计 壶嘴的设计要求出水要流畅，不淋滚茶汁，不溅水花。 年第32卷第9期发表的嘴成形工艺与自动拉伸模设计图1批量生产的一种22 cm的铝制茶壶嘴,外形较复杂,材料为L3或L5,厚1.16mm的板料。茶壶嘴要求外形美观,出水处保证切口相互垂直,对安装尺寸370-0.025mm的轴心线的垂直度为0.3mm,平行度为0.4mm,线轮廓度为0.5 mm,液压胀形处为R6.5 mm与R2 mm。茶壶嘴通过370-0.025mm处的尺寸与茶壶身配合后铆接而成,此处的尺寸精度要求较高,除线性尺寸精度外,还要保证安装同柱面的圆度为0.062 mm,安装面对370-0.025mm轴心线的垂直度不大于0.5mm。另外,必须保证出口水平面与370-0.025mm轴心线的距离为97mm,不能小于此尺寸,否则,壶中的水装满时会出现溢出现象,但也不能太长,否则不美观。其他各处的尺寸为自由公差。” 3）把手设计 为了设计好把手必须从人机工程学出发，应用人体测量学、人体力学、生理学和心理学等学科的研究方法,对人体结构和特征进行研究,提供人体机能特征参数,为产品设计提供必要的设计参数,a) 首先把手与人的手宽宥很大的联系。据GB 10000-88 我国成年人人体主要尺寸（mm）及体重（kg）“有95%的人手宽小于89mm”。所以把手内径大于等于89mm。b) 其次考虑触觉感受及触觉美，产品上把手的设计要考虑不能让人接触后产生不良的心理感受,要让人触觉舒服。故在把手内侧有凹陷，形状与手指形状符合。例子如右图。4）壶盖的设计 壶盖的尺寸主要涉及直径及高度。从产品设计的美学因素是指在心理感受的基础上,在形态设计的过程中如何满足人的审美要求。其中涉及到人的视觉、听觉、触觉及其所感受对象。从人性化设计思想的角度来考虑,最主要的是要研究符合人的审美情趣的产品设计应考虑的因素。2.方案论证 1）方案呈现A. B. C. 2)方案筛选方案A比较符合设计要求。三、具体设计过程1.设计工具软件介绍 Unigraphics（简称UG）是EDS公司推出的及CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件。它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。 NX 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。 NX 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新， NX 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。 2.详细的三维设计过程1）绘制壶身：l 绘制草图 选择XC-YC作为基准平面，绘制如图1所示 标注尺寸，单击“草图约束”输入如右图2所示l 旋转草图 选中刚绘制好的草图进行设计特征中的回转，指定矢量YC轴，指定点为坐标原点，武安成后如图3所示l 创建圆柱体1 指定矢量YC轴，指定点为（0, 200，0），直径和高为180,8，布尔为求和l 创建圆柱体2 指定矢量YC轴，指定点为（0, 0，0），直径和高为120,10，布尔为求和图1 图2 图32）绘制壶嘴l 绘制草图选择XC-YC作为基准平面，插入艺术样条， 绘制如图4所示标注草图约束草图l 设计壶嘴特征 创建坐标 选择端点类型，再单击上一步生成的曲线端点，将坐标系移至曲线的端点。 旋转坐标 选择- ZC 轴：XC YC选项，输入角度60， 绘制圆1 点为原点，半径为35 创建坐标 选择端点类型，再单击上一步生成的曲线的另一端端点，将坐标系移至曲线的端点。 图4 绘制圆2 点为原点，半径为10 创建壶嘴 用扫掠 单击样条曲线为引导线，选择大圆为截面1，小圆为截面2,。3）绘制把手l 绘制草图选择XC-YC作为基准平面，插入艺术样条， 绘制如图5所示标注尺寸l 设计壶嘴特征 创建坐标 选择端点类型，再单击上一步生成的曲线端点，将坐标系移至曲线的端点。 图5 旋转坐标 选择- ZC 轴：XC YC选项，输入角度60， 绘制椭圆 点为原点，长半轴，短半轴，旋转角度分别为25、12、90， 创建把手 用扫掠 单击样条曲线为引导线，选择椭圆为截面 4）创建倒圆角 用边倒圆，单击实体的边缘，然后输入半径为10，5）抽壳处理用抽壳 选择移除面，选择壶顶和壶嘴处，输入厚度为5。如图6 6）绘制壶盖 图6l 绘制草图 选择XC-YC作为基准平面，绘制如图所示 标注尺寸，单击“草图约束”输入如右图7所示l 旋转草图 选中刚绘制好的草图进行设计特征中的回转，指定矢量YC轴，指定点为坐标原点，完成后如图所示 图7 7）装配把绘制好的壶身和壶盖装配在一起 如图8图83.产品结构优化1）壶嘴的优化为了保证壶嘴的出水要流畅，不淋滚茶汁，不溅水花；所以把壶嘴剪平 优化前 优化后2）壶盖的优化为了保证能适应冷热急遽之变化及茶壶内外压强一致，可以方便打开壶盖。故在壶盖处打一小孔。3）完成最后完成如图9 图9四、结论通过这次人机工程课程的学习，本人受益匪浅，这次我做的模型虽然不是最难的，但我却是用心去做，去感悟，最后认识到了产品设计不仅设计了产品,而且设计了人与人之间的关系,设计了人类的生活方式。科技的发展给人的生活带来了便利,同时也给人类带来了许多现实的问题,如人的孤独感,社会、环境等问题,因此设计师在进行产品设计时要以人为本,充分考虑影响人性化的各种因素,采用合适的表达方式,对产品进行人性化设计,将人性化的设计理念贯穿在整个设计活动中体现设计师对人性的关怀。设计师只有用心去关注人,关注人性,才能以饱含人道主义精神