基于人机工程学刷卡式电开水器设计13机械一班资料

1、华北理工大学课程论文华北理工大学姓名周宽张贺斌 赵钰斐韩天乐赵亮张向阳闫胜慧班级13机械1班成绩机械工程学院2015.10人机工程学课程论文成绩总评表学院：机械工程学院班级：13机械1班学生姓名周宽及得分张贺斌赵钰斐韩天乐张向阳闫胜慧赵亮论文题目基于人机工程学刷卡式电开水器设计小组总成绩其中：论文成绩答辩成绩分工情况：周宽1.7张贺斌1.6赵钰斐1.5韩天乐1.3张向阳1.3闫胜慧1.3赵亮1.3注：论文总成绩=论文成绩（60% +答辩成绩（40%人机工程学课程论文成绩评分表班级：13机械1班;学生姓名：周宽张贺斌赵钰斐韩天乐张向阳闫胜慧赵亮论文题目:基于人机工程学刷卡式电开水器设计评价内容具

2、 体 要 求分值评分ABCDE得分调查论证能独立查阅文献和从事调研；有收集、加工各种 信息及获取新知识的能力。1010987詬分析与解决 问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题； 能正确处理相关数据； 能对研究内容进行理论与 实践的分析，得出有价值的结论。2020181614胡2工作量及 工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较 大；工作努力；工作作风严谨务实。2020181614胡2论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分， 结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号 统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整 洁、正确；论文结果有应用价值。4040363228

3、4创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破， 或有独特见解。1010987詬总分总分X 60%华北理工大学人机工程学课程论文答辩成绩评分表班级：13 机械1班学生姓名：周宽 张贺斌 赵钰斐 韩天乐 张向阳 闫胜慧 赵亮评价内容具 体 要 求分值评分ABCDE得分对论文主要内容 和观点的陈述在规定时间内准确、扼要地陈 述论文主要内容和观点。4040363228 24对所研究问题的答辩研究问题有理论根据， 基本概 念清楚。问题回答准确、有深 度。2020181614 12对知识的运用正确引用并熟悉相关文献资 料。2020181614 12语言表达、逻辑思 维能力表达清晰、流畅，逻辑性强。202

4、0181614 12总分总分X 40%基于人机工程学刷卡式电开水器设计周宽，张贺斌，赵钰斐，韩天乐，张向阳，闫胜慧，赵亮（华北理工大学机械工程学院，河北唐山063000）摘 要：应用人机工程学原理和人体测量尺寸数据，展开对刷卡式电开水器的设计。在分析现有 产品及其设计存在问题的基础上，提出刷卡式电开水器的设计改良方案。通过添加水壶定位，水杯 托举系统并改善原有人机界面，解决了原有产品无法给予宿舍学生良好使用体验的问题，为提高该 类产品的使用舒适度提供新的思路。关键词：刷卡式电开水器人机工程产品设计1引言随着高等教育的普及，住校大学生成为社会中重要的群体，其生活舒适度是间接衡量社会进步 的一个指

5、标。热水是在校大学生每日必需品，热水的获取是每个大学生需要面对的问题。宿舍楼中 的刷卡式电开水器一定程度上解决了这一问题，但其安全性能低，美观性较差，其舒适性的设计较 少，不能给予在校学生良好的使用体验，尤其是其功能性单一，不能完全满足大多数使用者的需要。 本文在分析原有产品的基础上，针对以上问题提出了若干改良设计方案。2产品研究背景及意义产品主要针对人群为大学住宿学生，此类人群特点为1.主要使用范围在宿舍。2.使用量较大。3.宿舍作息时间相对自由，不易产生大量集中使用。4.制定附件一1所示数b.水温不明d.f.主要打水用具为学校统一规格3.2L标准壶和普通1L-100ml水杯。图1宿舍电开水

6、器调查问卷对此类人群进行调查筛选发现开水器不合理的地方总结出表 据，发现问题集中表现在以下几点：a.水龙头裸露在外，容易烫伤水龙头裸 露在外， 容易烫伤水温不明 确，往往 在打完水 后才发现 水不够热刷卡位置 低需要猫 腰，余额 显示模糊热水瓶与 水龙头经 常无法对 齐，热水 溅出用水杯接 水比较烫 手，极不 方便只能出水3.2L，用水杯打水 造成浪费水箱有些 小,早上 集中用水 容易缺水参与问卷 总人数男5364686155576971女3941274338374546总量92105951049394114117确，往往在打完水后才发现水不够热c.刷卡位置低需要猫腰，余额显示模糊热水瓶与水龙

7、头经常无法对齐，热水溅出e.用水杯接水比较烫手，极不方便 只能出水3.2L，用水杯打水造成浪费 g.水箱有些小，早上集中用水容易缺水。表1刷卡式电开水器主要问题汇总表为与原产品进行比较对宿舍刷卡式电开水器进行测量，经测量尺寸如表二所示 表2原产品尺寸总体高水嘴高刷卡区咼箱宽箱厚底盘尺寸1290mm905mm1 910mm334mm314mm334mm*270mm当前市场现有产品主要有三种，一种是，有两个出水口，可以满足两人同时使用。但不适合大 学宿舍使用，通常情况下一个水龙头即可为若干学生供水，放置两个水龙头制造成本及维护费用会 相应提高。且没有支架设计和底部定位托盘设计。另一种是，外形美观，

8、精致，可以悬挂于墙体， 节省空间。但是只适用于小型水壶，不适用于大型水壶，且水量较少，不适合学校等公共场所安装使用。最后一种，容量大，工艺简单，制造成本低。但是没有底座，放在有水的地面上容易漏电造 成电击事故且底部无法放水壶等大型器皿。由此可见人机工程学没有在刷卡式开水器中得到充分应 用，尤其是针对大学生学生宿舍的产品还有很大的改进空间，市场前景广阔。3方案整体设计对于现有问题初步设计以下图示三种方案。方案一：整体维持原来尺寸，以直线为主，结构简洁、易加工。水量控制操作区置于水卡信息 显示区左方，减少右手的依赖。水嘴处加上了保温材料，可以减少热量的流失。添加了伸缩水杯托 盘。下方针对壶的尺寸设

9、计定位槽。缺陷是，按键的操作不符合人体习惯用右手，可能不满足方便、 舒适、置卡处的高度应与人手臂的最适活动范围有快捷的操作要求。水嘴处保温处增加了水嘴尺寸 及受力，结构受力不安全。水壶定位槽会造成壶的拿取自由度程度差，不方便用户使用。方案二：上箱体设计成弧线状。显示区与操作区均处于主体顶端突出的流畅曲面上，在满足使 用者视觉要求的同时也缩短了与显示界面的视距，增加了清晰度。顶部曲面起到增加开水机内部体 积的作用，并且使机器重心稳定在底面中心。并为壶增加了伸入导轨，相对方案一更加方便拿取。 伸缩托盘改为连杆托盘，增加了灵活性，耐用性。但是水嘴设计在弧形箱体下方，不易观察。方案三：完善了水嘴不易观

10、察问题，并且保留其防烫伤系统。外表采用白色为底的淡雅绿色荷 花状图案清新缤纷的色彩，搭配朵朵色彩亮丽鲜明的花朵绽放其中，为宿舍水房带来一些优雅的气 息，让空间更显明亮朝气。下方托盘参考现有市场部分饮水机采用的网状结构，可以有效防止水的 溅射，进一步增加安全性，并采用黑色金属色，与产品整体白色基色形成鲜明对比，使用户更准确 进行水壶位置放置。为满足市场用户需求，解决用户使用安全问题，又要保证产品的耐用性，不对现在的使用造成 影响，经综合考虑确定方案三为最优方案。 寻一R图4 方案三图2方案一图3 方案二4产品设计中人机关系分析人机关系研究“人一机一环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系。设计

11、的主导应以人 为中心，设计的产品要适合人的生理，心理因素，设计应着重研究“物”与“人”之间的协调关系 1。人体尺寸主要决定人机系统是否方便、舒适、宜人，人体尺度参数是为产品设计中考虑“人的 因素”提供的，研究时应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研究方法，来对人体 结构特征和肌能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体各 部分在活动时相互关系和可及范围等人体结构特征参数。刷卡式电开水器与人联系密切，为给用户更好的使用体验，下面将从人机工程学的角度进行分析。4.1对刷卡式电开水器底盘的分析在原有底盘上加入图 5所示定位槽，方便容器对准水龙头，而且添加网状

12、 结构，大大减少下落水滴接触面积，防止滴水溅射。经调查，壶底座的直径范围为 160mm所以设计的槽内半圆直径在此基础 上加2mn预留空间，因为壶嘴有一定的范围，也不会使得热水溅出，最终直径 162mm深度设计为 10mm图5底盘4.2对刷卡式电开水器箱体的分析箱体上部设计由原直线型改进为图3所示弧线形，增大可视面积，设计弧形角度与人体最佳的视野相符，可以轻松获得到箱体上的显示信息。总体高以显示器最高处为参考标准，显示器参考数据为人的水平视野和垂直视野5即人站立时的自然视野为与水平方向向下10 ,查立姿人体尺寸表可知男女p50平均值为1511，又因为人与产品障碍距离（250）+人习惯距离产品距离

13、为（100）=250+100=350，所以水温显示器高度为 1511-350 X tan 10 =1449 （单位均为mm）。因为要预留一定边缘，所以总高设计为1460 mm并且外表涂层采用白色基色，花色点缀。白色象征纯洁，能使画面显得清新干净，改善错综杂乱的布局 箱体上操作区和视觉传达区较多，因此箱体设计为白色，整合布局，不致产生纷乱 又可以使整体不过分单调5。 4.3对刷卡式电开水器刷卡区的分析原有刷卡区刷卡位置显示不明显，易造成用户初次使用难以识别问题。在改进过程中突出刷卡 区的位置（如图 6）。根据仪表盘上字符的高度与视距表5可得在1m左右视距时，字符高度为8.6mm为了照顾近视人群，

14、字符高度定为12mm并且显示器为黑底红字 。数字显示器面积为 90mm 35mm减少误读率。显示器外表盘颜色为蓝色，蓝 色是天空的颜色，给人一种清新爽目的感觉，切不易使人疲劳，最适合用做背景 色；色彩的组合，协调的色彩可增加用户界面的友好性，同事还能减轻视觉的 疲劳感10，当背景色为绿/蓝色，前景色为黑、亮白棕或黄，帮助人们识别使用范围。所以贴卡区域标识为深蓝色，并标有贴卡区”（字符为红色，高度20mm间距8mm居中放置）贴卡区面积基于水卡整体向外扩大适宜距离，面积90mm =gIB人机工程学心得体会作为机械设计制造及其自动化学生，人机工程学并不是主修课程。但人机工程学的 理念却对我们专业学习

15、拓宽了思路。人体工程，也称人类工程学、人间工学或工效学。人体工程学联系到人机界面设计, 其含义为：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求， 取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科 以及人体工程学中人、机和环的相互关系。此次课程的学习，我只能说自己弄懂了什么 是人体工程学，但要实现在实际应用中对所学知识的灵活运用，仍需加倍努力和实践，设计就是以人为本的，设计要创造和谐、创造进步，实现“人一一机一一环境”的最佳 组合状态，于是人体工程学课程的指导意义就体现出来

16、了。而且人机工程课让我们明白，设计优良的产品作为一个全息系统的局部，一个产品 中包括了我们这个商品社会中的全部信息。一件设计优良的产品，必然是人、环境、经 济、技术、文化等因素巧妙融合与平衡的产物。开始一项产品设计的动机可能来自各个 方面，有的是为了改进功能，有的是为了降低成本，有的是为了改变外观，强化美观, 以吸引购买者，更多的情况是上述几方面兼而有之。于是，对设计师的要求就可能来自 功能、技术、成本、使用者的爱好等各种角度。人机工程课不仅让我学会考虑问题要全面，有一个整体观念，而且在最后的课题作 业，我们还学到了很多专业之外的东西，通过设计自己的产品“刷卡式开水器”，我们 学会了团队合作的重要性，一个人的力量是有限的，唯有团结起来才有力量。虽然在这个过程中有过矛盾，出现分工不合理，意见不易产生统一，精力分散。但正是这些困难 让我们成长，在这个过程中让我们学会互相理解，不要