基于人际刷卡式电开水器设计

1、华北理工大学13机械一班小组成员： 周宽 赵钰斐 张贺斌 赵亮 韩天乐 张向阳 闫胜慧目录：目录：1.1.产品定义产品定义2.2.针对人群针对人群3.3.现有刷卡式开水器分析现有刷卡式开水器分析4.4.改进过程改进过程5.5.设计过程设计过程6.6.产品综述产品综述7.7.产品存在缺陷产品存在缺陷 刷卡开水器，顾名思义，是指在开水器机身纳入水控系统连接开水器的电脑板程序，通过”计时控制“或者”计流量控制“用户取水消费，用户通过IC射频卡接触或者非接触开水器水控机能够自主获取开水的节能烧水设备，刷卡开水器主要应用于学校、医院以及企业节水、节电管理等场合。针对人群 住校大学生使用人群特点：1.主要

2、使用范围在宿舍。2.打水用具为学校统一规格3.2L标准壶和普通100ml-1L水杯。 现有刷卡式开水器分析功能分析：功能分析：1.刷卡接水，接满水刷卡再停止接水。2.显示器显示卡的剩余金额。3.接满3.2L暖水壶时，热水器自动停止。尺寸分析：尺寸分析：水嘴高水嘴高总体高总体高刷卡区刷卡区高高宽宽箱厚箱厚托盘尺托盘尺寸寸90.512909133.431.433.4*27现有开水器的不足之处1.1. 贴卡区域显示不明显。贴卡区域显示不明显。2.2.仅显示有无热水，未显示水温。仅显示有无热水，未显示水温。3.3.显示器高度较低，与人体视野显示器高度较低，与人体视野不符。不符。 水壶放置区区域较大，藏

3、水壶放置区区域较大，藏污纳垢的同时如果放置器污纳垢的同时如果放置器皿与水龙头对不齐，会导皿与水龙头对不齐，会导致热水外溅，造成烫伤。致热水外溅，造成烫伤。现有开水器的不足之处（1 1）水龙头处缺少保护）水龙头处缺少保护措施，易烫伤。措施，易烫伤。（2 2）使用无提手水杯时，）使用无提手水杯时，只能用手拿着，较为烫手。只能用手拿着，较为烫手。（3 3）外表面易脏，影响）外表面易脏，影响美观。美观。（4 4）接水时，现有产品）接水时，现有产品仅对仅对3.2L3.2L的水壶有自动停的水壶有自动停止功能，未对其他规格的止功能，未对其他规格的容器实现此功能。容器实现此功能。市场调研市面上的刷卡式开水器主

4、要有以下几种类型：市场现有产品有两个出水口，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。市场现有产品优点：外形美观，精致，可以悬挂于墙体，节省空间。缺点：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。市场现有产品优点：容量大，工艺简单，制造成本低。缺点：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。改进方案针对现有及市场上产品的种种不合理设计，我们做出了基于人机工程学的如下改进。改进1 底部添加一个定位槽，方便容器对准水

5、龙头底部添加一个定位槽，方便容器对准水龙头,而且添加网状结构，防止滴而且添加网状结构，防止滴水溅射。水溅射。设计数据：设计数据： 经调查，壶底座的直径范围为经调查，壶底座的直径范围为160mm160mm，所以设计的槽内半圆直径在此基础上加，所以设计的槽内半圆直径在此基础上加2mm2mm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162mm162mm。深度设计为深度设计为10mm10mm底盘底盘改进2 箱体上部设计为弧形，增大可视面积，弧形角度与人体最箱体上部设计为弧形，增大可视面积，弧形角度与人体最佳的视野相符，可以轻

6、松获得到箱体上的显示信息。佳的视野相符，可以轻松获得到箱体上的显示信息。上上箱体箱体数据设计：总体高以显示器最高处为参考标准，显示器数据设计：总体高以显示器最高处为参考标准，显示器参考数据为参考数据为人的水平视野和垂直视野人的水平视野和垂直视野即人站立时的即人站立时的自然视野为与水平方向向下自然视野为与水平方向向下1010。查表可知男女。查表可知男女p50p50平平均值为均值为15111511，又因为人与产品障碍距离（，又因为人与产品障碍距离（250250）+ +人习惯人习惯距离产品距离为（距离产品距离为（100100）=250+100=350=250+100=350，所以水温显示，所以水温显

7、示器高度为器高度为1511-3501511-350* *tan 10tan 10=1449=1449（单位均为（单位均为mmmm）。因）。因为要预留一定边缘，所以总高设计为为要预留一定边缘，所以总高设计为1460 mm1460 mm。改进3将贴卡区与数字显示区分离，凸显贴卡区将贴卡区与数字显示区分离，凸显贴卡区根据仪表盘上字符的高度与视距表可得在1m左右视距时，字符高度为8.6mm，为了照顾近视人群，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90mm35mm，减少误读率。显示器外表盘颜色为蓝色，既能引起人的注意，也不过于抢眼。 贴卡区域标识为深蓝色，并标有“贴卡区”（字符为红色

8、，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90mm60mm。86mm53mm刷卡区刷卡区改进4 水嘴处，原来设计易产生烫伤，现在把水龙头改进为右图所示形状，既防止接触烫伤，又易于观察。数据为：数据为： 水龙头高度水龙头高度= =肘高肘高+(+(水壶水壶- -水壶手柄中心处高水壶手柄中心处高)+)+鞋高鞋高=899+400-=899+400-240240+20=1079mm+20=1079mm。（其中肘高取。（其中肘高取5%5%女性为女性为8 899mm99mm，水，水壶高为壶高为400mm400mm，手柄中心高为，手柄中心高为240mm240mm, ,鞋

9、高取鞋高取20mm20mm）。）。 水嘴水嘴设计方案与此同时，为了增加一些人性化的功能，我们做出了如下设计。设计11）前杆臂可以旋转，最前方有托盘，底部有圆形槽，用于放置水杯。 为方便对准水嘴， 采用最大摇动尺寸正好对准中心，因此前臂长度为250mm。2）后杆臂固定于箱体一侧，用以支撑整体水杯支架长度为适合水嘴位置设计成100mm。托盘托盘设计1添加一个活动支架，方便放置无提手水杯添加一个活动支架，方便放置无提手水杯 经调查：经调查：（1 1）常用水杯高度）常用水杯高度120mm210mm120mm210mm，因此距水嘴高度设计为，因此距水嘴高度设计为250mm250mm，这样，这样预留一定的

10、空间，以便拿取。预留一定的空间，以便拿取。（2 2）杯底直径为）杯底直径为60mm80mm60mm80mm，所以设计杯托槽直径，所以设计杯托槽直径82mm82mm，添加，添加2mm2mm预留预留空间，方便拿取。空间，方便拿取。托盘托盘设计2添加水量档位按钮添加水量档位按钮此设计实现了对不同规格的此设计实现了对不同规格的水壶自动停水功能，无需刷水壶自动停水功能，无需刷卡使其停水。卡使其停水。按钮设计：按钮颜色随水量按钮设计：按钮颜色随水量增加而逐渐加深，便于使用增加而逐渐加深，便于使用者识别。者识别。水量档位按钮水量档位按钮档位调节按钮为方便操档位调节按钮为方便操作应低于肩高，取女性作应低于肩高

11、，取女性肩高肩高p5p5为为1195mm+1195mm+鞋高鞋高20mm20mm，所以按键高度应，所以按键高度应低于低于1215mm1215mm，取整为，取整为1210mm1210mm。设计3此显示器采用数字显示器，显示此显示器采用数字显示器，显示准确、简单，采用淡绿色底色，准确、简单，采用淡绿色底色，黑色字符，提高人的认读速度和黑色字符，提高人的认读速度和辨识度，不易产生视觉疲劳。辨识度，不易产生视觉疲劳。水温显示器水温显示器数据设计：显示器参考数据为数据设计：显示器参考数据为人的水人的水平视野和垂直视野平视野和垂直视野即人站立时的自然即人站立时的自然视野为与水平方向向下视野为与水平方向向下1010。查表可知。查表可知男女男女p50p50平均值为平均值为15111511，又因为人与产品，又因为人与产品障碍距离（障碍距离（250250）+ +人习惯距离产品距离人习惯距离产品距离为（为（100100）=250+100=350=250+100=350，所以水温显示，所以水温显示器高度为器高度为1511-3501511-350* *tan 10tan 10=1449=1449（单（单位均为位均为mmmm）。）。整体综上所述，最终产综上所述，最终产品尺寸如右图所示：品尺寸如右图所示：为增加美观，外观为增加美观，外观采用白色为底采用白色为底 的花纹，清新淡雅，的花纹，清新淡雅，