情侣伞的创意和方案设计.doc

中南大学 情侣伞的创意和方案设计前言 俗话说:睛带雨伞，饱带饥粮。伞是用来避雨挡风、遮挡阳光的生活用具但随着时代的发展和人们生活质量的不断提高。它的价值已超越了使用范围，摄取了浓厚的时尚色彩，成为优雅的象征。 伞是人们生活中必备的日用品之一， 虽然雨伞作为雨伞作为人们在雨天主要的防雨工具，很大得方便了人们的出行，但也存在一些问题：在下雨天发现如果两个人如果合撑一把伞，两个人朝伞外的身体部分经常会被淋湿。这不仅会影响人们的身体健康也影响了人们的心情。虽然可以撑雨听雨声，但是由于雨天阳光不足，光线暗淡、气压较高，且对人们的出行带来了诸多不便，经常可以听到周围的人在雨天抱怨心情压抑。一般看到的雨伞伞面朝里的颜色有的灰色，有的和伞面朝外颜色一样。 直至后来情侣伞的推出，在一定的程度上很好的解决了以上的问题。同时，情侣伞的出现大大地增添了人们生活的质量和情趣。很大程度上满足了情侣们的要求。 目前，就中国而言，我国有大约13亿的人口。按照平均3人一把伞、每把伞平均使用寿命大约2年来计算。每年对伞的需求量就达到21亿把左右。也就是说，对于每年对于情侣伞的需求量就大概能够达到大约1亿把左右。这无疑是一个非常庞大的市场。而在对情侣伞的设计分析方面未有一个严格的规格和相关的安全规范标准，从安全人机的角度出发，就目前的情侣伞而言，依然存在很多的问题，对于情侣伞的改进是有很大的发展空间的。随着技术的不断进步，我们可以通过合理及可行的方案来设计出一个安全、经济、高效的情侣伞。 本文通过对现有的三种情侣雨伞产品的设计方案的了解和分析，综合运用所学的安全人机学进行一些改进和设计。从而设计出安全、经济、高效的情侣伞产品。 第1章 文献综述 1.1 “合二为一”的情侣伞1.1.1实现原理 这种雨伞是通过将两把雨伞结合后设计出来的，它的结构包括中棒、连接件、伞骨和主下巢，主下巢活动套于中棒；所述连接件由两骨体交叉铰接构造，连接件之两骨体的内端分别枢接中棒顶端和主下巢，而两骨体的外端分别枢接有副上巢和副下巢；所述伞骨枢接于对应的副上巢和副下巢，形成左右两伞架，且左右两伞架之相邻外骨的外珠尾端交接在一起。本实用新型有效将左右两伞架联系为一体，不仅可增加铰接处的伞骨结构强度，而且还大大增强整个伞具的结构强度，使之具有更强的抗风、抗变形的性能，提升使用性。（见图1-1） 图1-1 “合二为一”情侣伞示意图1.1.2 功能分析 （1）通过把两把普通的雨伞组合起来，从而增加了遮雨面积。 （2）由于组合的两把伞都向里弯曲，可以防止左右两边的雨水飘进来滴落到衣服上。 （3）有效将左右两伞架联系为一体，不仅可增加铰接处的伞骨结构强度，而且还大大增强整个伞具的结构强度，使之具有更强的抗风、抗变形的性能，提升使用性。1.1.3特点分析 （1）两个人打伞的时候能够有效地挡雨，降低发生其中一人被雨淋湿情况出现的概率。 （2）伞骨架改良之后，具备了较好的抗风、抗变形的性能，能够有效地延长伞的使用寿命。 （3）当身处较为恶劣的天气情况下，由于这种情侣的结构强度较大，可以起到有效保障人体安全的作用。1.1.4 存在的问题 （1）伞骨架的改良后，大大地增加了伞的整体重量，在使用该产品的时候容易产生疲劳感。 （2） 由于这种伞有两个伞柄，这样会对同撑在伞下的两个人的交流沟通产生一定影响。 （3）由于伞骨架的v字型结构，减少了人在伞面下的活动空间，从而不能保证有效地挡风遮雨。 （4）长时间使用该伞，会容易感到不舒适。 （5）在不使用的时候只能竖直放置，不方便管理。1.2 “椭圆形”的情侣伞1.2.1实现原理 这种“椭圆形”的情侣伞是由八个面组成的，但有两个并不是经常见到的三角形而是面积较大的体型，这主要是由它的内部结构决定的。从图中我们可以看出该种类型的伞有两个连接伞骨的支点，只有一个伞柄。所以使用起来应该很方便。很大得方便了人们的出行。（见图 1-2 ） 图1-2 “椭圆形”情侣伞示意图1.2.2 功能分析（1）在两人的打伞情况下，能够有效地挡雨。（2）伞骨架为伸缩结构，伞的整体结构只有一个伞柄来支撑，方便人们出行携带。1.2.3 特点分析 （1）伞柄的形状设计比较符合人体要求，使用起来会比较方便。 （2）这种伞的设计大大地增加了伞面的面积，所以，使整把伞有较好的遮雨效果。 （3）伸缩的伞柄，使伞有较好的灵活性能。 （4）运用一个伞柄作为支撑杆，有效地保证了伞面下人体有足够的活动空间。 1.2.4 存在的问题 （1）与普通单人伞比较，这种伞有较大的伞面面积，使伞的整体重量有所增加，在使用的过程中容易产生疲劳感。 （2）伞的抗风抗压的性能较低，在恶劣的天气环境下，容易产生损坏。严重影响其使用寿命。 （3）在不使用的时候，伞收起后的整体体积较大，不方便管理。 （4）由于伞面的面积较大，在通过一些较窄的过道或小巷时，以及在人流量较大的环境中，会产生严重的不便。1.3 肩膀情侣伞1.3.1 实现原理 伞的整体结构中，伞骨架与伞面的设计与一般的伞没有很大区别。主要是伞柄的设计有较大的改变。将伞柄设计成一根可变形体，通过将伞柄弯曲成绳子状，一端接到伞的把手上，另一端可以像蛇一样缠绕在肩膀上来完成伞的整体受力。有效地减轻了撑伞的负担，通过肩膀受力，可以使人在长时间的使用过程中产生较小的疲劳感。很好地提高情侣在撑伞过程中的舒适度。（见图1-3） 图1-3 肩膀伞示意图1.3.2 功能分析 （1）通过肩膀受力，从安全人机工程的角度出发，能够有效地减轻撑伞者的负荷，从而增加其舒适度。 （2）由于伞柄是可拆装的，在使用的过程中可以灵活变动。方便人们的使用以及携带。 1.3.3 特点分析 （1）活动中，在产生同等疲劳感的情况下，这种类型的伞的使用时间较长，方便人体的长时间使用。 （2）伞柄的可变形的性能，可以保证人体在不同情况下的使用。使其能够得到充分的利用。1.3.4 存在的问题 （1）由于在肩膀上受力，整体伞的固定位置不稳定，容易产生偏移，所以，伞不能够承受起雨天的强烈风吹。只适合用于挡太阳、避紫外线。 （2）适用范围有一定的限制。 （3）伞柄是可变形的，在长时间使用的情况下，伞柄容易产生失效，在一定的程度上降低了伞的使用寿命。第2章 解决方案由于现有的情侣伞产品存在着伞柄的尺寸、形状设计不符合安全人机要求；伞面颜色和图案的单调；伞骨架的整体结构不符合安全人机要求；伞的功能单一；缺乏以情侣为主题的设计。 没有充分应用现代技术等不足，有必要进行相应的改进。通过技术分析和市场调查，提出如下几个解决方案：2.1第一个方案 由情侣伞的总体抗风抗变形的功能分析可知，“合二为一”的情侣伞是最优的产品，但是其存在着伞骨架、形状的设计不合理；伞骨架的布置影响伞的整体效能；伞收起的不方便等的不足，本方案利用这一产品进行改进。2.1.1 原理 在原有的结构基础上进行改良设计，主要是针对该款情侣伞的伞骨架的结构形状进行改进。从原本的“V”字型结构，改为“Y”字型结构，有效地减少伞骨架占用的空间，在撑伞的过程中，方便情侣间的交流，提高整体对情侣伞使用的舒适度。2.1.2 改进途径 （1）根据安全人机设计原则设计伞骨架。 （2）通过改进整体伞的制作材料，来实现减轻伞的整体结构的重量，从而提高其舒适度。 （3）通过改变伞设计的颜色和图案来调节人的情绪。2.2 第二个方案2.2.2 原理这种伞是通过对双人伞骨的弯曲度进行改良，改进后的双人伞骨的弯曲度比传统大，伞面半径也有所加长。该伞收起时为74cm，打开后伞面长为128cm，宽为102cm，在双人打伞的情况下可有效防水。2.2.2 改进途径 （1）合理设计伞面及伞骨的形状和尺寸。 （2）对不同材料制作的伞骨进行抗弯曲测试，取抗弯程度最高的材料作为整体伞骨的制作材料。 （3）改进伞面的颜色和图案。2.3 第三个方案2.3.1 原理 这种伞是结合了椭圆形伞和肩膀伞的优点进行综合设计的，“椭圆形”伞的伞柄形状设计比较符合人体要求，使用起来会比较方便。这种伞的设计大大地增加了伞面的面积，所以，使整把伞有较好的遮雨效果。伸缩的伞柄，使伞有较好的灵活性能，运用一个伞柄作为支撑杆，有效地保证了伞面下人体有足够的活动空间，再结合“肩膀”伞的可变形的伞柄，从而解决其伞的重量容易使人在撑伞的过程中产生疲劳的问题。（见图2-3） 图2-3 新型伞示意图2.3.2 改进分析（1）合理设计伞柄的形状及尺寸，保证使用起来要比较舒适。（2）提高伞柄的可拆装连接，使该伞即能够用手来进行撑伞，又能够通过用肩膀来进行撑伞，形成双重功效。（3）改进伞面的颜色和图案。2.4 方案比较情侣伞产品人机设计方案比较表第一个方案第二个方案第三个方案优点1. 伞面的面积符合人机设计，有较好的遮风挡雨的作用；2. 抗弯曲性能良好；3. 不易损坏，使用寿命比较长；1. 伞面的面积符合人机设计，有较好的遮风挡雨的作用；2.抗弯曲性能良好；3.适用范围较广；4.便于携带1.伞面的面积符合人机设计，有较好的遮风挡雨的作用；2.抗弯曲性能良好；3.便于携带；4.适用范围也很广泛。5.有双重功效6.有助减缓疲劳缺点1. 不方便携带；2. 使用范围狭窄;3. 容易产生疲劳感1. 使用寿命相对短；2. 容易产生疲劳感1.用作肩膀伞时定位性能较差。由上述表格可知，第三个方案能够使人在使用伞的过程当中有效地减轻疲劳、提高伞的综合舒适度，还具有便于携带、双重作用、抗弯性能强、遮雨效用打、适用范围比较广泛等的优点。尽管它在用作肩膀伞是存在着定位性能差的不足，但是这一点可以通过增加材料的硬度、强度等来克服。因此，本设计选用该方案为最优方案。第3章 最优方案人机设计3.1 功能分析3.1.1功能需求设计由于这种伞是提供给情侣使用的，所以情侣伞要必须具备以下功能：（1) 能够实现较好的挡雨功能。（2) 要有较好的抗弯性。（3) 方便情侣间的交流。（4) 要符合安全人机工程的设计尺寸。（5) 处于未使用状态时能将伞体折叠便于携带。（6) 处于使用状态时，要有一定的舒适感，使人体不容易产生疲劳感。（7) 能够调节伞柄的长度。（8) 伞的结构材料要具备较好的耐用性能。3.1.2 功能分配设计 不同功能的实现都是由不同的实际数据进行综合分析计算来完成的，所以必须将要实现的不同功能分配给对伞的整体结构设计各个部分进行科学合理的数据分析。（1）结合男性和女性的人体尺寸标准，取95的适用人群的人体尺寸标准作为伞面设计的数据。考虑一般情况下手相对身体活动范围不大，手最大活动范围伞面半径最大肩宽,综合分析后测定伞面半径。（2）伞面的弯曲弧度不宜过大。如果伞面弯曲弧度过大(接近于平面状态) 在有风天气使用，就会上下抖动。不稳定，很难控制，造成不便。（3）伞骨架的中轴高度尺寸要考虑，不能避挡住人的视线；不能太高，起不到遮雨挡风的作用。（4）应根据手掌的尺寸和使用的舒适度来确定。其设计因素包括手柄直径、长度、形状等：直径要根据手掌尺寸。手柄直径太大会减小握力降低手柄控制的灵活性，长时间抓握，会使手掌感到疲劳。（5）在伞面颜色的设计过程中，要根据所使用的场合来进行。伞面颜色与距离的关系、伞面颜色与年龄的关系、伞面颜色与用途的关系。3.2 外形设计3.2.1 形状设计 情侣伞的基本结构包括伞面、伞骨架以及伞柄。由于受力采用圆形伞面：为了不淋到雨水，伞面半径要保持不变。选用了圆形面作为平面的造型，具有一定的科学道理。伞骨架的中轴高度尺寸要考虑，不能避挡住人的视线；不能太高，起不到遮雨挡风的作用。所以伞骨架的中轴高度尺寸由人正常撑伞情况下：人前臂所举的高度；人眼的高度；伞面弯曲弧度内中轴的高度；3个要素决定的。伞具手柄设计，其操作方式是用手抓握。因此手柄的设计应根据手掌的尺寸和使用的舒适度来确定。3.2.2 尺寸设计尺寸必须符合人机工程设计原则：（1）考虑一般情况下手相对身体活动范围不大，手最大活动范围)伞面半径最大肩宽，综合分析得出：男士伞面半径约为563mm；女性平面半径约为516mm。(未成年入可以根据不同年龄层的身体尺寸标准，以此公式来得到伞面半径尺寸。)如果考虑伞具的通用性，伞面半径应取男士用伞的尺寸；如果考虑女士太阳伞，伞面半径应取女士用伞的尺寸。（2）95的男性前臀长度为258mm、肘高1096mm、眼高1664mm； 95的女性前臂长度为234mm、肘高1023mm、眼高154lmm。男士伞中轴高约为1664mm1096mm一258mm*sin45=385594mm；女士伞中轴高约为154lmm一1023mm一234mm*sin45=352562mm。（3）掌宽一般在7197mm之间(根据5女性至95男性数据)，因此合适的手柄长度约为100125mm；形状：手柄与手掌的接触面积越大对手掌的压力就越小，因此圆形截面把手较好。一般认为，手柄弯曲10度左右，效果最好，在握伞时可以使手腕处于顺直状态，减少手腕疲劳。（结构图3-2、图3-3） 图3-2 情侣伞的基本结构图3-3 可变形伞柄的结构 3.2.3 颜色设计 在伞面颜色的设计过程中，要根据所使用的场合来进行。例如红色，在中国和东方民族中被象征为喜庆、热烈、幸福，是传统的节日色彩妇女结婚、节日厌祝都是喜欢用红色装饰，所以红色的装饰伞在中国多用于馈赠亲友，在喜庆的日子里增加节日气氛。而黑色有庄重肃穆感，在国外参加葬礼时，用黑色伞作为避雨工具，以表示对逝者的尊重。3.3 显示与控制设计3.3.1 显示功能需求 此情侣伞所需的显示功能有： （1）视觉显示：为保证伞的操作的方便，伞的整体结构的每个构成部分应设计成不同的颜色，方便人在使用时便于区分其不同的功能和用途。（2）听觉显示：确保伞的整体结构的安全性能。3.3.2 控制功能需求 通常人在使用伞的过程当中，主要是用手作为支撑，所以说，对于使用者而言，伞的整体重量、伞柄的舒适度和伞面的弯曲弧度在设计过程中尤为重要。伞柄开关的灵活性要高，方便使用操作，很大程度上影响了伞的使用寿命，还有伞骨架的中轴高度的折叠于调节。3.3.3 显示器与控制器的布局 （1）显示器的布局：视觉布局，伞的整体结构的每个构成部分应设计成不同的颜色，包括伞面、伞骨架、伞柄、开关按钮。伞面适宜设计为暖色系，有助于调节人的情绪。方便人在使用时便于区分其不同的功能和用途。伞面颜色应以深颜色或暖色调为宜，以避免在雨天打伞时，由于视觉能见度不高，浅颜色和冷色调容易给开车人造成距离很远的错觉，造成交通事故。（2）控制器的布局：该款情侣伞所需的控制器有电源开关控制器、高度调节控制器、折叠控制器。控制开关设置在手柄的上方，高度调节控制以及折叠的功能设置都在伞骨架的结构中。折叠调节器布置在高度调节器的上方。3.4 使用环境分析 对于情侣们而言，虽然雨伞作为人们在雨天主要的防雨工具，很大得方便了人们的出行，但也存在这样的问题：在下雨天发现如果两个人如果合撑一把伞，两个人朝伞外的身体部分经常会被淋湿。这不仅会影响人们的身体健康也影响了人们的心情。虽然可以撑伞听雨声，但是由于雨天阳光不足，光线暗淡、气压较高，且对人们的出行带来了诸多不便，经常可以听到周围的人在雨天抱怨心情压抑。一般看到的雨伞伞面朝里的颜色有的灰色，有的和伞面朝外颜色一样。无论是在阳光下还是在下雨天的情况下，为了起到有效的遮雨挡风的作用，情侣伞的使用是必要的。3.5 经济分析 由于该款情侣伞的整体面积要较普通的伞要大很多。以及要对伞面、伞骨架、伞柄的材料进行改良。加上伞柄的材料是具有可变动性的。所以该款伞的整体设计成本要较一般伞的成本高，但是经济一般的群众都能够消费得起，很好的满足了大多数情侣出行的要求。就目前的社会经济水平而言，这种款式的情侣伞的性价比还算是挺高的。第四章 技术说明与评价4.1 产品特点 本产品经过改造后，充分地利用了安全人机工程学方面的知识，符合人体尺寸标准的设计，使人在使用的过程当中不会产生不适应。有效地减轻疲劳感的产生。由于其具有双重的功效，即可以用手支撑伞体，也可以通过拆装伞柄使其变成肩膀情侣伞。使其适用范围更加广泛，并且便于携带。是情侣出门必备的优选产品之一。4.2 使用环境说明 由于目前环境和技术方面的原因，本产品不适宜于恶劣的雨雪天气、暴风雨、冰雹、龙卷风等的天气环境和在通过一些狭窄的人行过道的情况下使用。如果在此环境下使用可能会导致其伞的结构的损坏和功能的失效以至于减短了伞的使用寿命甚至会导致人在恶劣的天气环境下不能得到安全的保证等4.3 使用者的素质要求 该产品操作起来时比较简单，对于操作者没有特别的要求，所以该产品使用起来是比较方便，而且功能是比较齐全的。4.4 存在的不足和改进方向虽然这种新型的情侣伞能够使人在使用伞的过程当中有效地减轻疲劳、提高伞的综合舒适度，还具有便于携带、双重作用、抗弯性能强、遮雨效用打、适用范围比较广泛等的优点。由于当前的技术及经济条件的限制，它在用作肩膀伞的时候是存在着定位性能较差的不足，这一点可以通过增加材料的硬度、强度等来克服，以及有效地减少其整体结构的重量，在这个改进的方向上要严格地控制其伞的造价成本，要符合大众的消费水平。第五章 感悟与总结安全人机工程学是我们专业课，从这门课程中我们必须理解，明白，并且深切的感悟出人体工程学与我们专业，设计的相关性。使我们在产品设计过程中应充分考虑人和所设计的产品及他们所处的环境的协调及统一，提高产品与人之间的和谐关系，尽量满足舒适和安全的使用要求，以实现 “ 以人为本 ” 的人性化设计思想，使我们在设计方面得到了启迪和发展，使我们对我们的专业的认识也加深了一步。系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，经过不断修正和完善三个要素结构方式，最终确保系统最有组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。通过对人性产品设计具体实例来说明人性化设计中所包含的安全人机工程学因素。人机工程学研究内容及其对于设计学科的作用：为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数：应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学