基于人机工程学--饮水机外形设计

中国矿业大学2014级硕士研究生课程考试试卷考试科目考试时间学生姓名李泽宇学号TS********所在院系艺术与设计学院任课教师中国矿业大学研究生院培养管理处印制摘要本次设计的对象是饮水机，目的是通过运用人机工程所学过的知识和方法对现行饮水机的外形进行调研和设计，利用掌握的人—机—环境系统分析与设计的方法，优化改进饮水机的外形、色彩、使用等等方面的不足，通过人机工程学的人体测量、作业环境、色彩环境以及材料选取等等专业学科知识针对现行饮水机外形的不足提出解决方案。

本次设计主要针对于现行饮水机的整体高度、开关、电源插头、水桶以及水龙头进行重新设计或改善。

先通过现状分析了解现行饮水机在日常使用中的缺点与不足，然后通过分析和设计，对存在的不足进行改进，达到在生活中可以让人更轻松、更方便的使用饮水机。

关键词人机工程学，饮水机设计，人机系统目录摘要 (2)绪论 (2)1.1课题研究背景 (2)1.2课题研究的目的与意义 (2)1.3课题研究的主要内容 (3)第二章立体式饮水机设计理论概述 (4)2.1人体测量 (4)2.1.1人体测量的姿势 (4)2.1.2人体测量数据统计描述 (4)2.1.3影响人体测量数据的因素 (5)2.1.4人体测量方法 (5)2.2色彩环境 (7)2.3设计心理学 (8)第三章现行饮水机问题分析及设计 (9)3.1现行饮水机调研分析 (9)3.1.1整体高度不合理 (10)3.1.2开关设计不合理 (11)3.2 现行饮水机数据分析 (11)3.2.1现行饮水机专利分析 (11)3.2.2现行饮水机具体数据介绍 (13)3.2.3现行饮水机数据分析 (14)3.3饮水机改善 (15)3.3.1建立用户模型 (15)3.3.2故事版 (18)3.3.3饮水机整体外形设计 (20)3.3.2饮水机水龙头及显示部位设计设计 (21)3.3.3饮水机下部储水柜设计 (22)3.4改善后饮水机的材料选取 (23)3.4.1改善后饮水机外壳的材料选取 (23)3.4.2改善后饮水机开关材料选取 (23)3.4.3改善后饮水机水桶材料选取 (23)3.4.4改善后饮水机出水桶内进水管材料选取 (24)总结 (25)参考文献 (26)绪论1.1课题研究背景近年来在我国构建和谐社会主义的推动下，随着经济的发展、社会的进步，“以人为本”的理念愈加受到人们的关注，人们对物质质量日益增长的要求，人们越来越懂得享受生活，越来越追求物质的极尽主义，因此人机工程被广泛用于产品设计和现场改进等领域。

饮水机是一个与我们生活日益相关的物品，其设计改进的重要性和必要性可想而知。

作为这个物品的使用人群，对每天的使用情况有着比较深入的了解，平时人们抱怨的问题或者是提出的问题，也成为了设计要针对的核心问题。

“方便、快捷、舒适、效率”成为设计的核心。

”1.2课题研究的目的与意义饮水机作为我们生活的必需品，研究的重要性不言而喻。

此次课题研究的目的就是为使用者营造一个方便的，快捷的，高效的使用感觉，有助于提高使用者的工作效率。

要想工作效率高，一方面必须有充分的休息，而保证工作时的精力；另一方面，水是每个人每天必须要饮用的，所以接水时的高效和快捷会带动人们工作的节奏。

所以，一种“方便的、快捷的、高效的、舒适的”饮水机是必要的，也是必须的。

1.3课题研究的主要内容本次课题主要强调对普通立体式饮水机的外形研究与设计，包括对整体外形、开关的研究与设计，通过人机工程学的人体测量、色彩环境、心理学以及动作经济原则等等专业学科知识对饮水机的不足进行改进与重新设计。

第二章立体式饮水机设计理论概述人机工程学是一门新兴的正在迅速发展的交叉学科，涉及多种学科，如生理学、心理学、解剖学、管理学、工程学、系统科学、劳动科学、安全科学、环境科学等，应用领域十分广阔。

目前，人机工程在世界制造业、信息技术（IT）业、服务业等各个领域都得到了广泛应用和飞速发展，在中国的发展也是方兴未艾。

与此同时，它还与我们的日常生活息息相关。

本次饮水机外形设计改进将大量用到人因工程学相关专业知识要点。

2.1人体测量人体测量主要是研究人体的尺寸和特征，包括人的重心位置、身体各部分的尺寸、关节的运动范围和力量特性等。

人体测量数据是工作分析和设计的基础，可以为工业设计个工程设计提供参考数值，它着重与人体的物理测量，运用合适的方法来满足工程设计的需要[1]。

2.1.1人体测量的姿势对于一般测量要求，被测者姿势主要分为以下两种。

立姿。

被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体测，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致成45度夹角，体重均匀分布于两足。

坐姿。

被测者挺胸坐在被调节指腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平方在地面上，手放在大腿上。

立姿测量时站立的地面或平台以及坐姿测量时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。

要求被测者脱鞋、裸体或穿着尽量少的内衣（如只穿内裤和汗背心）测量，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量[1]。

2.1.2人体测量数据统计描述人体测量所涉及的是一个特定的群体而非个人，但群体中的个体之间存在着差异，某一个体的测量尺寸显然不能作为设计的依据。

因此通常选择测量群体中具有代表性的样本，并对其测量结果进行统计处理并获得所需的数据。

人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95%百分位数表示。

其中第5百分位数是指有5%的人群身体尺寸小于此值，而有95%的人群身体尺寸均大于此值；其余以此类推。

除了上述三种常用的百分位数外，有些场合会使用其他百分位数。

2.1.3影响人体测量数据的因素民族因素。

每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的测量结果来设计本民族的设备。

不同民族具有不同的人体尺寸，在进行设计时应参考使用者民族的统计数据。

性别、年龄因素。

统计资料显示，男性的平均身高比女性高100mm。

人的体型也随着年龄的增长而变化。

职业因素。

由大量的劳动科学和医学调查中可知，不同职业的人在体型和人体尺寸上存在着较大的差异。

区域因素。

不同地域生活的人在人体尺寸上有所差别，例如，我国北方人群身高平均值大于南部人群身高平均值。

2.1.4人体测量方法人体测量可分为两类，静态测量和动态测量。

静态测量和动态测量数据均包含人体构造尺寸和功能尺寸。

人体构造尺寸研究人体在各种姿态下的参数，而功能尺寸则是任务导向的，研究任务状态下的人体特性[1]。

静态测量。

静态测量在身体保持固定（静止）位置时进行，包括骨骼尺寸（关节之间，如肘部和腕部）或轮廓尺寸（如头围）。

人体尺寸的静态测量属于传统的测量方法，用途很广。

静态测量数据是动态测量的基础，是设计人机系统不可缺少的参数。

静态人体测量主要有立姿、坐姿、跪姿、卧姿。

动态测量。

动态测量建立在静态测量的基础之上，是用来度量人体运动时的一些参数。

动态测量的内容包括活动空间和伸展域的测量。

要完成移向非常简单的任务人体也需要某些部位运动，这就要求有足够的空间，即活动空间。

人在劳动或运动时，人体的空间位置与尺寸时刻在变化，这种变化就是动态变化。

动态测量就是测定人体动态变化的数值。

人在各种状况下工作时都需要有足够的活动空间，在工作中人常取站、坐、跪等作业姿势。

立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉。

人在站立并保持脚的站立面不变时，手臂的活动空间用舒适伸展域来表示。

伸展域可从立视图和平面图两个方面来看，主要有通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分；通过关节横断面的水平部分；通过肩关节沿着冠状缝平面的垂直部分。

正常区域是指将上肢轻松地垂直于体侧，曲肘，以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的区域。

最大区域是指完全伸展整个胳膊所能涉及的区域。

由于脚的生理特征，脚的作业范围不可能很大。

脚的作业范围是以脚在水平方向可能移动的尺寸来确定的，脚的舒适作业范围要由脚的出力、动作频率、操作姿势、机械形式、作业内容等综合分析的结果来确定[1]2.2色彩环境色彩只是一种物理现象，本身是没有灵魂的，但人们却能感受到色彩的情感，这是因为人们长期生活在一个色彩的世界中，积累这许多视觉经验，一旦这种视觉经验与外来色彩刺激发生一定的呼应时，人们就会从心理上引出某种情感或情绪。

每一种色彩都有自己的独特的表情特征。

当色彩的纯度和明度发生变化，或者与不同的颜色搭配时，色彩的表情也随之变化。

因此，研究各种颜色的表情特征，就如同说出世界上每个人的性格特征那样苦难，但还是可以从经典的色彩性格特征中寻找有趣的意味[2]。

[2]2.3设计心理学随着经济全球化的发展和各国经济贸易活动的增加，产品在世界市场上的竞争愈演愈烈。

产品的性能、质量与价格，产品的附加值，产品的低能耗、低污染和可持续发展的程度等，都向产品的设计者提出了严峻的挑战。

设计者究竟以怎样的设计心理素质，设计专业的学生怎样面对未来，求得知识、能力与素质的和谐与强化，设计心理学虽然无法提供解决这些问题的答案，但是可以提供获取答案的方法[2第三章现行饮水机问题分析及设计3.1现行饮水机调研分析1、美的YR1206S温热型饮水机（价格：1200）功能：冷热三重温控制出水、自动清除管路污染、大容量消毒柜、可拆卸“沸腾胆”。

造型：立式造型（403*410*1130mm），使用玻璃钢化封闭门，饮水机面板使用电子按键技术，出水口下有可拆卸接水盒、材质：外观颜色为黑色，塑料材质；消毒柜面板与后置箱壳为不锈钢材质，表面使用拉丝工艺处理，整体光泽度良好，反射率较高。

2、美的YR1318S冷热型饮水机（价格：559）功能：冷热双温出水、三重防干烧保护、门封可拆洗、大容量保洁柜、全过程空气过滤。

造型：立式造型（382*370*1068mm），使用一体化封闭门，饮水机出水口使用琴键式开关，出水口下有可拆卸接水盒、材质：外观一体化，颜色为银色，塑料材质；后置箱壳为不锈钢材质，表面使用哑光工艺处理，整体光泽度良好，反射率一般。

3、美的YR1321S-W韩风潮流温热型饮水机（价格：599）功能：冷热双温出水、三重防干烧保护、大容量保洁柜、全过程纳米抗菌过滤。

造型：立式造型（274*304*1060mm），纤细造型，饮水机出水口使用炫彩推杯式开关，出水口下有可拆卸接水盒、材质：外观颜色采用黑白色系，颜色高白，清新时尚；外壳与后置箱壳均为塑料材质，表面高亮高白，整体更高更窄，宛如活泼俊俏的小姑娘。

3.1.1整体高度不合理根据调查显示，现行饮水机的高度不合理，立体式饮水机应考虑人体站姿时手的活动区域。

现行饮水机的水龙头距地高度太低，大部分人接水时要弯腰去按开关。