智能坐便器綜合試驗(yàn)機(jī)的造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

周述璋　李付樂(lè)

摘 要：作為工業(yè)設(shè)備的一種，智能坐便器綜合試驗(yàn)機(jī)是針對(duì)智能馬桶沖洗溫度、坐圈溫度、溫升試驗(yàn)的檢測(cè)設(shè)備。它的發(fā)展保障著我國(guó)智能馬桶產(chǎn)品的安全質(zhì)量。文章將從工業(yè)設(shè)計(jì)的角度，結(jié)合機(jī)械類(lèi)工業(yè)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)有產(chǎn)品的造型及結(jié)構(gòu)，提高其使用性能、設(shè)備的整體質(zhì)量及使用人員的舒適感。

關(guān)鍵詞：綜合試驗(yàn)機(jī)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；造型及結(jié)構(gòu)；舒適感

中圖分類(lèi)號(hào)：TS914.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）03-0089-02

Abstract： As a kind of industrial equipment， the intelligent toilet compositive testing machine is a kind of testing equipment for intelligent toilet flushing temperature， seat temperature and temperature rise test. Its development guarantees the safety and quality of intelligent toilet in our country. From the point of view of industrial design， combined with the design characteristics of mechanical industrial products， the paper will optimize the design of the existing product shape and structure and improve its performance， the overall quality of the equipment and the comfort of the users.

Keywords： comprehensive testing machine； optimization design； modeling and structure； comfort

1 概述

制造業(yè)是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而工業(yè)制造發(fā)展的核心是設(shè)計(jì)，高質(zhì)量工業(yè)的未來(lái)發(fā)展取決于發(fā)展之初的工業(yè)設(shè)計(jì)成果。[1]市面上現(xiàn)存的智能坐便器綜合試驗(yàn)機(jī)普遍外觀較為呆板，缺乏美感，在面對(duì)這樣的市場(chǎng)現(xiàn)狀，工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)利用人機(jī)、造型、材料與色彩等知識(shí)，對(duì)試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的外觀與結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品更加方便使用，與企業(yè)的形象準(zhǔn)確結(jié)合。

2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀

目前，我國(guó)針對(duì)試驗(yàn)機(jī)造型設(shè)計(jì)的研究尚不充足，但仍可以從類(lèi)似的機(jī)床類(lèi)產(chǎn)品的外觀造型設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。機(jī)床的造型設(shè)計(jì)主要研究方向在于機(jī)床造型中結(jié)構(gòu)、人機(jī)、材料及交互問(wèn)題，是緊密結(jié)合造型美與設(shè)計(jì)構(gòu)思的表達(dá)技巧的設(shè)計(jì)行為。在20世紀(jì)50年代現(xiàn)代主義風(fēng)格流行開(kāi)始，機(jī)床的外觀設(shè)計(jì)多受到現(xiàn)代主義簡(jiǎn)潔、功能至上的影響，外觀采用大量的長(zhǎng)直線，輔以小的圓角造型設(shè)計(jì)，在滿足產(chǎn)品功能性的前提下，避免了棱角分明的現(xiàn)象。[2]

試驗(yàn)機(jī)的造型設(shè)計(jì)與數(shù)控機(jī)床的造型設(shè)計(jì)類(lèi)似，主要的造型設(shè)計(jì)工作是表面鈑金件的分割分塊設(shè)計(jì)。

3 試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)定位

3.1 試驗(yàn)機(jī)的造型設(shè)計(jì)定位

利用工業(yè)設(shè)計(jì)的綜合知識(shí)，通過(guò)視覺(jué)元素帶給人們更好的沖擊，改善綜合試驗(yàn)機(jī)外觀，提高綜合試驗(yàn)機(jī)造型的美觀性。在滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)機(jī)的外觀造型應(yīng)重點(diǎn)突出整體性，尤其是線性應(yīng)突出大量的直線，具有規(guī)則感與穩(wěn)定感的同時(shí)應(yīng)當(dāng)凸顯設(shè)備的科技感。在設(shè)備外觀造型設(shè)計(jì)中運(yùn)用企業(yè)文化中設(shè)計(jì)元素的提取與應(yīng)用，例如企業(yè)標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)元素提取，企業(yè)的標(biāo)志是一個(gè)企業(yè)識(shí)別性最直接的表達(dá)，將企業(yè)標(biāo)識(shí)與試驗(yàn)機(jī)外觀進(jìn)行完美的結(jié)合，將代表著企業(yè)的形象與實(shí)力。

3.2 試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定位

試驗(yàn)機(jī)總體上分為上下兩個(gè)部分，其工作區(qū)域的劃分為左右對(duì)稱性，分別為兩個(gè)檢測(cè)工位、一個(gè)顯示屏以及兩個(gè)儲(chǔ)存柜。產(chǎn)品內(nèi)部為檢測(cè)管路結(jié)構(gòu)，外部為全封閉式造型結(jié)構(gòu)，檢測(cè)工位的周?chē)O(shè)計(jì)有旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟式的防護(hù)門(mén)；顯示屏傾斜一定的角度，底部是設(shè)備的工作臺(tái)；左右儲(chǔ)存柜的開(kāi)啟方式為旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟式。設(shè)備的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，所以在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)時(shí)，只需要考慮用戶在使用設(shè)備時(shí)，結(jié)構(gòu)是否合理，是否和造型可以相互匹配，發(fā)揮最大的工作效率，同時(shí)也要保證用戶的使用安全。

3.3 試驗(yàn)機(jī)的人機(jī)設(shè)計(jì)定位

試驗(yàn)機(jī)設(shè)備的人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用主要包含顯示屏設(shè)計(jì)、防護(hù)門(mén)設(shè)計(jì)、觀察窗設(shè)計(jì)、以及把手設(shè)計(jì)。

顯示器的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循宜人性原則，顯示器的設(shè)計(jì)決定著操作者接受信息、處理信息的準(zhǔn)確度和效率。防護(hù)門(mén)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為左右兩個(gè)單開(kāi)門(mén)式的開(kāi)啟方式，為了方便用戶的推拉，豎向的門(mén)把手更符合防護(hù)門(mén)的使用方式，也符合人機(jī)的要求，把手的寬度應(yīng)與人手的尺寸相適應(yīng)，高度應(yīng)當(dāng)取最佳把手控制區(qū)1054mm-1400mm。觀察窗的高度應(yīng)符合人機(jī)工程學(xué)中人站立的視高，同時(shí)屏幕的尺寸設(shè)計(jì)也要把握人的最佳視線，以水平方向15度和豎直方向25度為參考。[3]

4 試驗(yàn)機(jī)的造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 試驗(yàn)機(jī)的造型設(shè)計(jì)

圖1 RHINO數(shù)字建模圖 圖2 產(chǎn)品造型曲線提取

圖1為設(shè)計(jì)方案的RHINO數(shù)字建模圖，整個(gè)綜合試驗(yàn)機(jī)的長(zhǎng)度和高度分別約為2400mm和1900mm。為了考慮成本，整體不適合采用大的曲線，因此在保證產(chǎn)品的韻律感，并且不破壞產(chǎn)品整體線條的規(guī)則感的前提下，依附于正確的比例進(jìn)行設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品的屏幕及兩個(gè)工作工位整合在一個(gè)弧面上。如圖2所示，這條弧線將連接產(chǎn)品豎直方向上的直線，遵循產(chǎn)品的變化與均衡統(tǒng)一的原則。產(chǎn)品上半部分的背部板材設(shè)計(jì)中，輔以小的圓角設(shè)計(jì)，打破背部直線的呆板，增加產(chǎn)品的曲率，使產(chǎn)品不再呆板，并帶給人易于使用、柔和的感覺(jué)?？蓪a(chǎn)品的整體造型設(shè)計(jì)思路總結(jié)為，以企業(yè)標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)元素為主，主要采用邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹本€進(jìn)行分型，依靠產(chǎn)品的形態(tài)曲線，提取一部分來(lái)線條來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)，讓線條成為有理有據(jù)的存在。

4.2 試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將顯示屏與兩個(gè)試驗(yàn)工位提前在一個(gè)平面上，同時(shí)為了增加設(shè)備的變化性，將該平面設(shè)計(jì)成為一個(gè)曲面。為了滿足曲面上防護(hù)窗的開(kāi)啟，將兩邊防護(hù)窗設(shè)計(jì)成單開(kāi)門(mén)，推拉式的開(kāi)啟方式。底部的板材件多采用拼接的方式，同時(shí)黑色的方形造型能夠增加設(shè)備的穩(wěn)定感。設(shè)備底端設(shè)計(jì)有萬(wàn)向輪，方便設(shè)備的移動(dòng)和搬運(yùn)。

4.3 試驗(yàn)機(jī)的色彩設(shè)計(jì)

人們對(duì)產(chǎn)品的第一印象往往是其視覺(jué)效果，而色彩無(wú)疑是最具視覺(jué)沖擊力的表現(xiàn)形式。試驗(yàn)機(jī)的色彩搭配應(yīng)當(dāng)滿足其主要的功能特點(diǎn)，因此選用科技感較強(qiáng)、較明快的藍(lán)色搭配試驗(yàn)機(jī)的視窗，頂部外殼設(shè)計(jì)為乳白色，使人感覺(jué)輕巧精密，而頂部及面板前端的分型則設(shè)計(jì)為灰色，用于區(qū)分顯示屏與整體、指示燈與主體的工作區(qū)域，底部?jī)?chǔ)存箱和拉門(mén)則設(shè)計(jì)成黑色，體現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)重感，上端與底部整體形成精巧與厚重的對(duì)比，突出產(chǎn)品的特點(diǎn)。設(shè)備前端的青藍(lán)色金屬裝飾，合理的分割了設(shè)備上下的比例。

色彩設(shè)計(jì)的比例的劃分、分布應(yīng)相匹配，在不破壞主色的前提下，使產(chǎn)品整體的色彩效果層次分明，具有活潑感。[4]

4.4 試驗(yàn)機(jī)的材料選擇與工藝分析

材料是制造試驗(yàn)機(jī)設(shè)備的物質(zhì)基礎(chǔ)，是滿足功能要求，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基本要素。材料特性應(yīng)當(dāng)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要熟練掌握與利用的，正確的發(fā)揮材料的特性，可以糾正產(chǎn)品當(dāng)時(shí)存在的一些問(wèn)題，甚至可以影響到用戶的生理和心理上的使用體驗(yàn)。[5]

試驗(yàn)機(jī)作為輕量級(jí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其表面造型的主要部件采用不銹鋼板材材料，這是由于不銹鋼可以在有水的工作環(huán)境中，達(dá)到耐腐蝕的作用，其次不銹鋼強(qiáng)度是鍍鋅板的2倍，因此非常安全可靠。工藝方面，主要采用鈑金的分割，鑄造等，表面板材從零件到最后的產(chǎn)品，需要經(jīng)過(guò)剪切、沖壓、折彎與焊接等方式連接。試驗(yàn)機(jī)防護(hù)窗的材料主要采用有機(jī)玻璃，由于有機(jī)玻璃具有高度透明性，在采用企業(yè)標(biāo)識(shí)色作為玻璃色后，仍然有很高的透光度；并且有機(jī)玻璃的機(jī)械強(qiáng)度高，有一定的抗拉伸和沖擊能力。防護(hù)窗加工的主要工藝是切割和鉚接。最終，根據(jù)效果圖的分色對(duì)不同的材質(zhì)進(jìn)行噴漆、拋光和LOGO印刷的表面處理工藝。

4.5 試驗(yàn)機(jī)的人機(jī)分析及尺寸設(shè)計(jì)

根據(jù)試驗(yàn)機(jī)設(shè)備的外觀造型，為了與試驗(yàn)機(jī)正立面的輪廓線相匹配，將防護(hù)門(mén)設(shè)計(jì)成對(duì)稱的、單開(kāi)門(mén)、單側(cè)推拉式的曲門(mén)造型，同時(shí)為了便于防護(hù)門(mén)的開(kāi)啟，在防護(hù)門(mén)上設(shè)計(jì)了內(nèi)嵌式的把手，更適合小型試驗(yàn)機(jī)。把手高度為1500mm，較高于成年男性P95人站立時(shí)的肘高尺寸1096mm，符合人的合理工作區(qū)域。同時(shí)，防護(hù)門(mén)的寬高度也影響著操作的精度與機(jī)能，門(mén)打開(kāi)后的操作空間必須大于人肩寬，一般而言，防護(hù)門(mén)的寬度應(yīng)略大于檢測(cè)工位的工作寬度。

身體不傾斜時(shí)，男性的手臂最大半徑范圍為R=720mm，最有利的抓握半徑范圍為R=600mm，因此最佳的操作高度H為1080mm～1370mm[6]。同時(shí)，為了滿足在操作機(jī)試驗(yàn)機(jī)時(shí)能夠靈活、方便與舒適，以更好進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，試驗(yàn)機(jī)顯示屏的傾斜角度應(yīng)當(dāng)控制在10°-30°之間，不超過(guò)水平視野以外的30°-40°。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能坐便器綜合試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)是將內(nèi)在構(gòu)件的工業(yè)科技與外在造型美學(xué)相結(jié)合，集成于工業(yè)設(shè)備外觀造型與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要側(cè)重于產(chǎn)品的功能性，外形、色彩以及質(zhì)感等外部設(shè)計(jì)藝術(shù)都要依附于功能性，在滿足功能的前提下，使用戶感到舒適與便利，匹配人的心理與生理特征。

參考文獻(xiàn)：

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