模块化可拼装插座设计毕业论文.doc

模块化可拼装插座设计毕业论文 目录前 言11. 设计准备阶段21.1 模块化插座的概念21.2 现有排插存在的一些问题21.3 插座的功能分析32. 设计调研与分析32.1 插座的市场调查32.2 插座现有产品42.3 设计需求分析42.4 插座使用环境分析52.5 人机系统分析52.6 产品颜色的选定52.7 材料方案分析53. 设计阶段73.1 设计思路的提出73.2设计思路与解决方案的讨论73.3设计草图103.4设计建模与渲染124优化方案阶段164.1方案的评估与分析16参考文献16致谢161模块化可拼装插座设计 前 言插排是基于传统的改进，就是通过将许多的插座通过设计的思维组合在一起，那么在一个插座上面就可以出现很多的孔，提高使用效率。毫无疑问，采用这样的设计是有很多的可取之处，可以完美的达到一座多用，不仅可以节省了使用空间，而且还可以节省线路资源，确实是一个特别简单但却实用的发明创新。一般情况下插排是多个插座的组合，带着电源线和具有多个插座插头可以随时移动的插座，而插座一般情况下说的是那种固定不可移动的并且大多指的是五孔插座。 对于大多数消费者来说，因为其所受教育原因，又或者其他的缘故，他们大多数人的电子电器知识水平和安全用电常识是不够或者相对缺乏的，也很少人会认真的去了解其安全常识，因此其设计水平将会直接影响人们自身的生命和家庭的财产安全，所以说我们应该重视产品的设计，特别在安全方面。经过大量的市场调研，我了解到对于插座这样的日常生活离不开的产品，人们最关心因素都有以下几个方面，按照重要性分为价格、质量、品牌、外形，最后是材料等等。现在我国插座行业目前整个行业状况是比较混乱的，首先因为中国现代化建设起步比较晚。而且当前的技术水平和显存的监督管理手段是有所欠缺的，致使整个插座产品的市场价格体系极其的不规范。对于这样的市场现状，就需要我们设计产品的时候要用更高的安全规范标，选取品质更好的原材料。 当今经济社会的发展异常异常迅速，人们的生活水平变化很大，各种各样的家用电器，高科技数码产品，电脑，在每个普通家庭中越来越普遍，因此插座的作用越来越凸显用途也越来越广泛。在当今插座市场上充斥着各种各样、种类繁多、质量大多也都鱼目混珠，一种称得上好的产品对于消费者来说就很重要。一决定个好的插座有以下几个方面所体现，通过对铜线的粗细的选择、材料的考究、结构的设计和安全性能的考虑，这是一个良好产品应该注意的。在当今的市场上，也有存在很多年的大企业，他们主要有公牛插座、飞利浦、子弹头等，他们是整个行业的领军企业，也有我很多要学习的地方，此次所设计的插座我以插座的安全性为基，围绕实用性，功能性展开。本次设计的插座不仅需要考虑安全性，而且需要考虑设计插座的外观是否出色、实用性能的优劣和使用是否方便简洁。考虑到当今插座使用中存在的问题，安全方面主要是家里有小孩他们特别喜欢把手指往插座里面伸，其次插座因为插孔涉及过大或者其他什么原因易漏电，插孔孔距过近就会干扰其他插头的使用，从而影响使用效率。除此之外插座市场上现存的大多数产品外观都是单一的直板式，色彩单调，毫无特色。在安全方面我设计的插座，主要通过改变插孔结构的方发，来实现对电路通断和节能省电的控制。本次插座的设计目标就是要彻底的颠覆以往插座的使用观念，使插座不光是为能满足其使用的原始功能，而且还可以通过优化达到了功能和外观的完美融合，旨在改变人们对于插座的观念以及认识，创造出令人眼前一亮的产品。1. 设计准备阶段1.1 模块化插座的概念插座是指的是拥有一个抑或多个以上可供电路接线插入的基座，是电器之间的连接件，随着电器使用的增多，插座也成为只用最多的使用装置。电源插座是为众多电器提供电源接口的装置，作为所有电器所必须用到的产品。由于城市化的进程，人们生活水平的提高，普通民众使用电器也越来越多了，民众普遍认为电源插座上面插孔数量过少，使用也很不便利，插排也随之出现。然而现存的插排也存在很多缺点，模块化的插座，通过更加自由的组合，可以自由设定插孔数量的多少，因需要改变模块结构，适合更多的使用环境。1.2 现有排插存在的一些问题 （1）市场上存在的很多使用电器的充电装置，插头经常会和变压器结合在一起，随之体积就会较大，从而遮挡其他的插孔，相互之间插头会相互影响就，就大大降低插座的使用效率，并不能物尽其用并且，这样的问题在市场上普遍存在，几乎所有人在日常生活中都会遇到这情况。 （2） 插头与插孔之间的连接过紧不利于插拔，也是经常遇到的另一个普遍存在的事情。既往下来我们来分析一下这个问题所产原因：因为每一种插头由不同的生产厂商生产，即使有国家标准，但从工艺和做工上说还是会有些许的不同，很显然这个问题是客观崔在的，很难完全去消除这个问题，但也是能从插座的外形形和插孔的位置分布上，提出一种便于插拔的电源插座。（3）插线板外观都几乎是直板式的太多单一、色彩单调，不具有美感。（4）4插线板的安全性问题，插孔没有保护装置，可能有误将手指伸入从而引起触电的危险的儿童；而且可能存在漏电现象，易于发生事故。（5）插座中插口的数量都是固定的，时常会有插口数过多或者过少的情况，不能物尽所用。（6）会存在的插线板的缆线长短不合理，并不容易收放，相互容易缠绕在一起，不够美观。1.3 插座的功能分析 （1）功能定义：连接电源与用电器 （2） 功能分析：装饰功能 功率过大自动跳闸 指示灯产品-插座上下壳体内部电源 系统电线长短设计开关控制和显示电路设计旋转设计排插孔设计材料选择（3）功能整理：图1-1功能整理2. 设计调研与分析2.1 插座的市场调查（1） 如今市场上的插座需求量比较大的插排是直板式的（2）工作上班一组对于可分离的模块化的排插是比较感兴趣的（3）安全性能是消费者购买产品最基本的前提。（4） 由于当今数码产品比较普及，因此带有USB插口的插座也是一种比较好的选择（5）注意环保，美观，人性化（6） 模块化的插座市场上几乎还没有（7）插座的市场很大，因为人人需要。2.2 插座现有产品图2-1 插座现有产品2.3 设计需求分析本次的插座设计要注重人性化考虑，充分考虑不同消费者的需要，从而做出适合不同人群的产品，考虑到更多的消费人群的需求，使他们在使用插座的过程中是感到满意的、便捷的、赏心悦目的。是一个设计者理应思考的问题，在设计的过程中我们可以通过对造型、材料、工艺、色彩、装饰、图案 等审美要素进行构思和优化，以得到更加人性化的设计，从而满足不同消费者的需要。IT白领和时尚爱好者是我们设计所针对的主要消费人群。图2-2 主要消费人群2.4 插座使用环境分析图2-3插座使用环境分析2.5 人机系统分析（1）电源按键和插孔槽的大小尺寸和分布。（2）指示灯和面板的的人性化设计。（3）插座的外形和尺寸的设计。2.6 产品颜色的选定本设计的定位是数码爱好者和IT人士，因此再设计上应该简约而不简单，最好选取以单色为主，首选白色，辅以其他色彩为装饰，尽量做到简约而时尚。令人愉悦，做到养眼我辅，首选绿色等2.7 材料方案分析外壳材料进口PC料： PC料由聚碳酸酯这种化学材料组成，人们常称之为防弹胶。热学性能比较好，其耐热性、阻燃性、抗冲击在众多的外壳材料中是最好的，除此之外可以减少紫外线对外壳材料造成损伤，这种材料在中高档产片中应用相对的广泛，因为PC料具备良好的材料性能，应用这样的材料可以有效的提高产品的安全性。当今世界上PC料的供应厂商是很稀少的，在全世界范围也只有通用公司、拜尔公司、以及帝人三家国外公司供应。国产PC料：因为这红材料国内不具有生产能力，市场上现存的PC料正常情况下都是回收回再加工的，在性能方面相对于进口PC料还是有很大的差距。尼龙66：相对于其他的原料在强度方面尼龙66是最强的，但是却也存在一些问题，因为就材料本身来说本身存在异味，硬度方面也有差距，阻燃性能不好、耐热性能不佳以及抗冲击性能都不够优越，抵档的的产品常用在插座后座，以降低成本。ABS材料：ABS材料染色性能优越，特别易于染色，不易燃烧，易于加工并且成本相对较低。然而材料的质地强度弱，塑形差，可使用寿命相对较短，使用一段时间后表面容易出现裂纹，材料颜色容易泛黄色。载流体黄铜：是由铜和锌按照一定的比例所组成的合金材料，以前的插座制造中，内部载流体使用最多的就是黄铜，因为黄铜具有出色的导电性能，今年来慢慢发现其抗氧化性和韧性方面并不优秀，特别是插座在经过长期使用后，插孔铜件表面极易被氧化，从而出现接触电阻增大现象;因为韧性较差在长时间的拔插之后，就会产生变形严重，接触不良现象，无法保证安全用电。 锡磷青铜：锡磷青铜是当今插座市场使用最为广泛的载流体。通电能力异常优越，并且很难出现发热现象，在满足安全性能的同时还有很强的抗疲劳性能，并且弹性极强，抗氧化性也特别的优秀，本材料呈现紫红色，工作温度最高可以达到250。所制成的插孔簧片是目前最好的载流体材料。市场上有名的插座，使用广泛在，是最好的载流体材料，载流体制造的过程中采用一体化设计，减少连接件之间的组合，采用连续模工艺，从而可以降低连接之间的电阻，可以有效的降低与触电间的发热现象，提高安全性能，提高插座的使用寿命。触点材料银镍合金触点：具备出色的导电能力、硬度也比较适中，也不容易发生氧化还原反应从而导致生锈，银镍合金是现在生产厂商使用最多，性能也比较优秀的材料。银镉合金触点：其导电能力也很优秀，硬度也相对较好，但是镉这种元素是属于重金属，对人体是有害的，基于安全方面的考虑，所以说并不太适合做触点材料。纯银做触点：银的导电性能相当优秀，但是相对于银合金，纯银硬度较软，其次是氧化后，电阻就会增加，从而会造成触点发热，容易造成安全问题，而且纯银的成本较高，所以效果不如银镍合金。3. 设计阶段3.1 设计思路的提出（1）改善插座的整体外型，改变插座的结构。（2）采用模块化的机构设计，人们可以根据需要购买模块的数量。（3）改良插座的安全性能，提高插座的质量。（4）采用更加人性化的设计，是它看起来更加美观改变人们对插座古板的认识。3.2设计思路与解决方案的讨论（1）从模块化出发在本次设计中我采取从部分到整体的设计思想，从模块化的思路出发，模块相当于部分，而组装在一起就相当于整体，整体与模块之间相互依存、但是有可独立存在。我们需要考虑到如何在两个模块之间进行连接，接口的选择将是这次我设计中需要面对的难点，设计一款易于连接又能不易脱落的接口。 （2）控制和显示上的实现方法采用基座设计，增加插座的稳定性，在基座上可以设置开关，指示灯方面指示灯可以在电流功率超出限定值的时候，其亮度可以发生相应的变化，可以防止功率过高，从而可以有效的起到保护作用， （3）电源线过长的解决方案 旋转收藏、长短可接（接口的设计）、设计一个小段设计，导线可以实现自由连接，从而有效的解决导线过长或者过短的情况。（4）排插插孔设计 常用插孔安全性分析图3-1插座插孔类型在市场上最常见的就是以上两种类型的插座插孔，上图左边的。属于万用孔插座，右边的属于组合孔插座，对于这两种插座插孔的不同之处，许多消费者都不很了解，会以为万能孔的插座插座比较方便，这其实是一种误区，查阅相关的知识应该知道，左边的属于淘汰品，而右边的属于最新的新国标，已经在四年以前在全国范围内强制实施。在“新国标”的设计标准里对插孔的选择做出了了统一标准，禁不再对老标准提供支持，然而和我们所理解的不同，万能插座并不是很好的。“新国标”的主要目的是为了保护消费者的人身安全，而在市场上常见的“万用插座”并没有统一的尺寸标准，安全问题是一直存在的问题。除此之外，插孔口是比较大的，而且外面大多数没有保护装置，“插拔力”特别不易控制，从而造成插头的松动，经常会有电火花的出现，存在比较多的安全隐患，尤其存在电高峰期，特别容易引起火灾和触电危险。因此应该选用组合孔插座。（5）插孔的安全设计图3-2插孔的安全设计我们知道在日常生活中我们知道插座的安全问题一直困扰着我们，如上图图3-2.插孔的安全设计所示在结构上采取了一定的设计， 首先在铜片的外部设置安全阻隔装置，而这种装置是和一个开关相联系的，当儿童将手伸进去的话，首先挡板可以起到很好的保护作用，其次当儿童用铁棍或者铁丝伸入其中也是可以实现安全的，并不会发生触电事故，只有将插座的两个同时插入导电体才会发生事故，这种结构很好的保护了儿童的自身安全，是一种很好的安全插座的设想。（6）插头的选择 图3-3插座插头的选择如上图图3-3所示目前市场主要存在以上两种插头，左边的是三头插头，右边的是两头插头，三头插头相对两头的多了一根接地线，基于安全方面的考虑，我们应该选择三头插头。 （7）附加其他实用功能增加排插的附加价值，提高性价比（如充电器、台灯、记时、温度计）（8）防尘防尘，解决方案 倒置的设计、直立式设计、插孔的封闭设计（如加上橡胶封口）3.3设计草图图3-4设计草图1如上图图3-4设计草图1所示，本设计的思路从俄罗斯方块的概念出发，这样的设计有很多优点，首先可以因为是模块化的所以可以自由的实现拼装，提高插座的使用率，可以根据需要购买相应的模块数量，更加人性化，在拼装过程中可以根据自己的喜好，加上自己的独创设计，本设计虽然简约但不简单。图3-5设计草图2如上图图3-5设计草图2所示本设计主要是针对两头插座的设计，本设计可插两头插座的数量将会明显增加，采用立体化的设计，有效的提高插座的使用率，但是本设计也有缺陷，因为只是适用两头插座，现在家具中有相当一部分的插座要使用三头插座，所以说这种插座还是需要进行改进。图3-6设计草图3如上图图3-6设计草图3所示，本设计也是从模块化的思路出发，机构上采取正方体与球体相结合的方式，从外观上更加美观。采用底座设计，底座上加上在现代家居中比较流行的的USB插口。插座的每个面周围使用荧光材料，及时在夜间也可以很方便的找出插头的位置，在基座上设置总开关，方便节能，以及可以控制电路的通断，另外在上面设置显示灯，正常通电的情况下灯是绿色的，而出现电流过高的时候，就会有红灯亮起，提醒电流出现过大的情况。连接导线上使用接口，可方便增加连线的长度。同时连线和单独的模块也可以实现连接，可以不通过基座，这个可以根据实际情况，自由的选择。同时在连接卡口的设计中，我设置了双向的卡口设计，在转向一边的话可以实现电路的畅通，然而当转向另一边的时候，就会实现电路的闭合，这个很容易可以看出以为当转向另一边的时候模块间是不对齐的，3.4设计建模与渲染图3-7导线连接部分结构图3-8个两模块连接图3-9基座与灯泡连接图图3-10卡口口设计图3-11卡口槽设计图3-12远距离的两模块连接图4优化方案阶段4.1方案的评估与分析（1）从根本上改变插排的外型，丰富插座的外型设计。（2）采取模块化设计，顾客可根据实际情况购买插口的个数，更加节省材料并且使用方便。（3）通过独特的结构设计，提高了插座的安全性能，这样消费者就可以放心使用了，而且很难发生触电事故。（4）情趣化设计，促使插座的连接方式发生了很大的改变，改变人们对以往插座古板的印象。（5） 通过结构设计，完美的将插座的实用性和美观性做到了完美的统一。（6） 巧妙的将插座和灯泡连接在一起，可以实现一口多用。（7） 基座上设置USB插口，更加贴近实际需要。参考文献1 北京市建筑设计研究院编 建筑电气专业设计技术措施M.中国建筑工业出版社，1998：10-112 李明主编，住宅设计规范M（GB500961999）.中国建筑工业出版社，1999:2-43 李天恩主编小康住宅电气设计M.中国建筑工业出版社，1999:3-54 全国建筑电气设计技术协会编建筑电气设计通讯M中国建筑工业出版社，2001：4-75（日）田口蓝迪著；林青华译. 插座M. 桂林市：漓江出版社, 2003.6薛澄岐主编. 产品色彩设计M. 南京市：东南大学出版社, 200