长江大学毕业设计开题报告--谢思

毕业设计开题报告

题目名称即插式电水壶设计院（系）机械工程学院专业班级工设11101班学生姓名谢思

指导教师龚敏

辅导教师

开题报告日期2015年4月9日

长江大学毕业设计开题报告

即插式电水壶设计

学生：谢思，机械工程学院工业设计11101班

指导老师：龚敏，长江大学机械工程学院工业设计系

1 题目来源

来源于生产和社会实际。

现代人的生活节奏起来越快，简约的国际潮流全面兴起，人们的饮水方式也趋于简约。除了写字楼及个别家庭在使用饮水机消费纯净水或蒸馏水外，绝大多数的家庭仍然是饮用烧开的自来水。而且由于不断出现的饮用水质量问题、以及人们广泛关注的二次污染问题，将自来水烧开饮用的方式逐渐成为了追求健康的现代人的首选，电热水壶以方便、快捷、安全等优势出现在人们的视线中，作为一个与健康休戚相关的产业，其市场前景和市场潜力巨大。

2 研究的目的和意义

家家户户每天都要烧水，生活中再简单不过的一件小事儿，却与民生息息相关。烧水方式多种多样，从燃气灶烧水，到电加热烧水，从"热的快"，再到如今的电水壶，烧水越来越安全，方便。

电热水壶以其加热方便,快捷高效得到逐渐普及,人们越来越关注饮水健康,对电热水壶要求也相应提高。电水壶产品相对其它小家电产品比较特殊，需要对液体进行加热，触及带电部件的防护、输入功率和电流、耐潮湿，非正常工作、结构、电源连接和外部软线、螺钉和连接等，对安全性有着极高的要求。

现代电水壶的设计不再是仅仅满足功能需求的单调设计，它需要的是用艺术的形式与手段去充分发挥和体现电热水壶的功能和特点及其科学性和先进性。我研究的主要目的和意义就在于通过仔细分析电水壶的各个部件及人机关系，联系所学，实现一定范围内的现代科学与艺术的有机结合。

3 阅读的主要参考文献及资料名称

[1] Donalda,A. Norman（美）.情感化设计[ M ].电子工业出版社,2005.5

[2] 李乐山.工业设计心理学[ M ].高等教育出版社,2004.1

即插式电水壶设计

[3]赵江洪．设计心理学[M]．北京：北京理工大学出版社，2004

[4]何晓佑．人性化设计—现代十大设计理念[M]．江苏美术出版社，2001

[5]王受之．世界现代设计史[M]．北京：中国青年出版社，2002

[6]何人可．工业设计史[M]．北京：高等教育出版社，2004

[7]刘志峰，刘光复．绿色设计[M]．北京：机械工业出版社，1999

[8]刘永翔．产品设计[M]．北京：机械工业出版社，2008．1

[9]张福昌．造型基础．第l版[M]．北京：北京理工大学出版社，1994

[10] 陈慎任，马海波.产品形态语义—设计实例[ M ].机械工业出版社，2003.1

[11] 高庆年.造型艺术心理学[ M ].知识出版社，1988

[12]陈震邦．色彩设计[M]．机械工业出版社，1994

[13]韩春明．工业产品造型设计[M]．北京：机械工业出版社，2009．4

[14]辛华泉．形态构成学[M]．北京：中国美术学院出版社，2009

[15]赵国志．色彩构成[M]．沈阳：辽宁美术出版社，2001

[16]王玉林，苏全忠，曲远方．产品造型设计材料与工艺[M]．天津：天津大学出版社，1994

[17] 阮宝湘，邵祥华．工业设计人机工程[M]．机械工业出版社，2005

[18] 丁玉兰．人机工程学[M]．北京理工大学出版社，2005

4 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向

4.1电水壶设计现状和发展趋势

4.1.1 电水壶的定义

电水壶（英文名称：Electric Kettle），即满足人们健康快速饮水需求的一种小家电产品。主要功能在于快速煮沸开水及饮料。适用于家庭、机关、企事业等单位。具有热效率高、耗电量少、安全卫生等优点。

4.1.2 电水壶的分类

电水壶的种类较多，按其性能的不同，可分为有温度控制器的自动式电水壶和没有温度控制器的普通式电水壶。

1. 自动控温型电水壶（如图1）

长江大学毕业设计开题报告

自动控温型电水壶，或全自动带气压供水装置的电热水壶，水沸后能自动跳闸，切断电源，或者能够自动保温，无需人工操作和看管，使用方便，安全可靠，但售价较高，维修困难。

2. 非自动式普通电水壶（如图2）

非自动式普通电水壶，或没有控温装置的单层、双层筒式电水壶等，水沸后要人工拔下电源插头，切断电源，使用虽不方便，但结构简单、售价便宜、易于维修。

图1 自动控温型电水壶图2 非自动式普通电水壶按结构的差异，可分为直插式和旋转式。

1. 直插式（如图3）

直插式就是壶体与底座不能旋转，用发热管直接加热，为电热管直接浸入式电水壶。

2. 旋转式（如图4）

旋转式是壶体与底座可以360度旋转，用发热盘加热，为云母片式电热器底部安装式电水壶。目前市场上的大多数产品为旋转式。旋转式一般有分体式电源底座，水沸自动开关，有水位指示标准和电源指示灯、干燥保护等安全装置，一般技术指标为950W左右，水容量从0.5到2公升均有，电压220—240V。国外有使用110V 电压，中国也有很多厂家生产。

即插式电水壶设计

图3 直插式电水壶 图4 旋转式电水壶

按电水壶壶身材料的不同，又可分为不锈钢电水壶、塑料电水壶、陶瓷电水壶、玻璃电水壶、紫砂电水壶等。

1. 不锈钢电水壶（如图5）

不锈钢电水壶的外壳采用不锈钢材料，目前电水壶市场上，不锈钢材料制成的

电水壶是使用最多的产品类型。其优点在于：1.不锈钢外壳坚固耐用、美观大方、易清洗，特别适用于饭店、酒店等公共场所，适合大众使用；2.不锈钢材质无异味，不会产生任何有毒有害物质，消费者一般可以放心选购；3.不锈钢电水壶也属于耐用小家电，作为礼品赠送给朋友、亲友，既实惠又有档次。其缺点是：1.金属水壶长时间使用会产生水垢，清除水垢比较麻烦；2.颜色单一、相对而言较重；3成本较高、壶身较烫手。

2. 塑料电水壶（如图6）

电水壶外壳采用塑料材质，其优点是：1.机身重量较轻、色彩丰富、款式多样；

2.价格便宜、易清洗。缺点是：1.易老化、使用寿命短；2.档次低，不适合正规场合使用。

3. 陶瓷电水壶（如图7）

陶瓷电热水壶，优点是：1.档次高，陶瓷一般作为工艺品可供欣赏，制成电水

壶，在配上精美茶具，及高雅又方便饮茶；2.陶瓷电水壶有很多的花色，买回家不失为一件好的家具装饰工艺品；3.陶瓷制品无毒无害，清洗方便。缺点在于：1.陶瓷制品本身质脆，要轻拿轻放，不能重击、 碰撞，否则会损坏壶身，影响美观，或

缩短产品使用寿命； 2.价格相对而言要贵一些。

长江大学毕业设计开题报告

4. 玻璃电水壶（如图8）

玻璃电水壶，外壳透明，整体颜色主要是玻璃的透明色、黑色、白色，同时以不锈钢和塑料作为配件搭配。

5. 紫砂电水壶（如图9）

紫砂电热水壶，外观颜色多为褐色、朱红等。紫砂壶本身就具有古朴高雅的气质，其色彩散发出典雅的气息。

图5 不锈钢电水壶图6 塑料电水壶

图7 陶瓷电水壶图8 玻璃电水壶

即插式电水壶设计

图9 紫砂电水壶

4.1.3 电水壶的构造

电水壶的结构有多种不同的分类方式，一般来说，电水壶主要由壶体、壶嘴、壶盖、发热器和手柄等组成（如图10、11）。壶体、壶嘴、壶盖一般用金属拉伸而成，手柄用耐热塑料制成。电热器是钢管或不锈钢管弯成圆形，表面经过电镀处理，管内装有螺旋状电热丝，电热丝与金属管之间填充导热和绝缘性能好的氧化镁粉，电热器安装在壶的底部，两引出线空过壶壁出于壶外，用螺母紧固。在电热器与壶壁之间加有耐热的橡胶垫片，使壶密封不漏水。

自动式电水壶的结构与普通电水壶的结构差不多，不同的是多了一个温度自动控制装置，水开后能自动跳闸，切断电源。

图10 苏泊尔SWF15EJ2-150电水壶结构图

长江大学毕业设计开题报告

图11 九阳JYK-17C16电水壶结构图

4.1.4电水壶的工作原理

电热水壶接通电源5分钟左右后，水温逐步上升到100度，水开始沸腾，蒸汽冲击蒸汽开关（如图12）上面的双金属片（如图13），由于热胀冷缩的作用，双金属片膨胀变形，并利用变形通过杠杆原理推动电源开关断开电源，从而使电热水壶在水烧开后自动断电。其断电是不可自复位的故断电后水壶不会自动再加热。

如果蒸汽开关失效，壶内的水会一直烧下去，直到水被烧干，发热元件温度急剧上升，位于发热盘底部的有两个双金属片，会因为热传导作用温度急剧上升，膨胀变形，断开电源。因此电热水壶的安全保护装置是设计的非常科学与可靠的。这也就是电热水壶的三重安全保护原理。第一重：蒸汽开关，当水沸腾后蒸汽开关会动作，使水壶断电；第二重：干烧保护，如蒸汽开关未动作，水将会一直烧下去并不断减少，当水低于最低水位或烧干时，另一温控上的双金属片会动作，使水壶断电；第三重，如以上均失去作用，随着温度升高，温控器内一塑料推杆将会熔化，使水壶断电。

即插式电水壶设计

图12 蒸汽开关位置图图13 双金属片示意图

4.1.5电水壶的发展历程

电水壶在1891年诞生于芝加哥。

早前流行于欧美发达国家的电水壶，因其省时、节能、美观、便捷、安全的特点，在进入市场后，首先受到高收入家庭的青睐。随着现在社会的高速发展，电热水壶进入了千家万户，尤其是白领阶层的小资产阶级，即中档收入水平家庭。

快速电水壶曾经历了一次较大的更新换代。第二代产品与第一代产品相比，壶身采用了隐藏式发热盘、壶身与电源底盘分离设计、电源底盘可以收纳电源线等方面改进。

随着生活水平的提高，广大消费者对电水壶的要求也在提高。市场上出现了保温电热水壶。保温电热水壶的出现，将煮水与保温合二为一，方便了生活，提高了效率。

为了保证温控元件失灵时电热水壶的安全，出现了使用PTC加热元件的电热水壶。PTC热敏电阻是一种电阻随温度变化的陶瓷电阻体，PTC加热元件的干烧温度可以设定在150℃~250℃之间的任何温度，当温度到达设定的温度后，PTC元件的电阻迅速增加，加热功率急剧下降，使其温度保持在设定温度而不会继续上升，在温控元件失效的情况下，PTC自身温度保持在较低的温度，保证了干烧不会出现危险。

随着生活的需要，现在的电水壶也正在向多功能方向发展，如防漏、防烫、锁水等。现在电水壶已经成为全球的畅销品，各大商场及家电连锁卖场的小家电专柜有林林总总的产品可供选择，价格从几十元到上百元不等。电水壶由最初的塑料式发展到铝合金、不锈钢等系列，甚至可以说是设计多种多样，材料使用广泛。容水量也以用户的用量逐渐加大。

4.1.6电水壶的市场分析

近年来，精美、实用、方便、快捷的电热水壶开始走进千家万户，成为日常生活小家电用品。资料显示，以城镇居民30％的拥有率计算，电热水壶每年的市场容量应在3000万只以上，若以单价100元计，应有10亿元的市场份额。但是，目前国内电热水壶的市场容量每年仅在600万—700万只之间徘徊。电热水壶巨大的市

长江大学毕业设计开题报告

场，几乎使所有家电品牌都参与到电热水壶这一行业的竞争中。同时，一些小家电生产外企业也纷纷加入，欲分一杯羹。从而导致电热水壶行业竞争激烈。一些小家电企业为降低成本，以牺牲质量为代价，而电热水壶属于液体加热器具，是第一批被列入国家强制性安全认证（CCC）目录的产品。

事实上，在各种大小家电业竞争日趋白热化的今天，电热水壶行业的发展有着很好的契机。首先，在世界电热水壶消费最大的市场—欧洲，由于英国人有爱喝茶的习惯，其电热水壶的普及率已达80％—90％，居世界第一位，且更新换代的速度很快。而在几乎人人喝茶的中国，目前电热水壶的家庭拥有率尚不足3％。这对于电热水壶行业来说，市场前景可观。其次，虽然目前我国饮水机的普及率很高，但由于饮水机存在体积大，水温不够高，无法达到对生水高温消毒，需重复加热，使用不当存在二次污染等问题，也为电热水壶行业提供了机会，随着我国经济水平的发展，在今后的几年中电热水壶市场慢慢会从城市普及到农村。这样电热水壶给各小家电生产企业带广阔的市场。

1.品牌市场结构

根据中国品牌网2014年11月发布的排行榜，电热水壶十大品牌包括：1.美的(中国)； 2.九阳(中国)；3.苏泊尔(中国)；4.格力(中国)；5.奔腾(中国)；6.格兰仕(中国)；7.东菱 (中国)；8.飞利浦 (荷兰) 9.松下 (日本)；10.万利达(中国)。

经过多年的市场竞争，电水壶市场竞争格局逐步呈现为如下四个阵营。第一阵营是以美的、龙的、东菱等国内电水壶强势品牌为主；第二阵营是以国外电水壶品牌为主，如飞利浦、松下等，这一阵营的国外品牌占据市场高端，品牌溢价高；第三阵营是区域品牌，如礼想、天际、佳尔德等；第四阵营是一些厨电厂家少数涉及，如老板、光芒、苏泊尔等品牌。

2.渠道市场结构

电水壶产品渠道结构主要为传统商场、大型超市和家电连锁。电水壶在家电连锁销售渠道的增长速度非常迅速，针对电水壶三类渠道的销售比重，家电连锁销售占总渠道销售的45%，大型超市的销售量占35%，传统商场的销售量占15%。

但由于家电连锁的品牌宣传优势，几大主要电水壶品牌都比较侧重家电连锁渠道，如龙的，80%的销售都来自家电连锁，同样看重家电连锁专卖店这一销售渠道的品牌还有美的，据统计，美的有60%左右的销售任务是通过家电连锁专卖店完成

即插式电水壶设计

的。此外，九阳、苏泊尔、老板也将渠道侧重点放在连锁卖场；另一方面，大型超市也是电水壶销售的主力渠道，如宁锐大型超市销售量占总销量的比重达到了99.8%。

4.1.7电水壶的产品需求分析

1.电水壶产品逐渐成为水家电消费主力

近年来，随着煤气价格的上涨和环保、节能理念的不断深入，越来越多的消费者在购买水家电时，更多的选择电水壶。针对这一消费趋势，极品策略传播机构调研结果分析显示：

A、消费者年龄结构：在25岁~45岁区间的消费者比较接受电水壶产品。

B、消费原因分析：电水壶不仅节省时间而且还节省能源，烧开一壶水只需要5分钟的时间，而费用大概只有普通水壶的一半，热效率高达95%以上。消费者之所以选择电水壶产品，大都是由于其便捷、节能这两大优点。

2.电水壶产品礼品化

由于电水壶产品承载了健康、时尚科技等方面因素，在小家电产品中深受礼品市场的追捧，这是近年来电水壶产品消费的重大趋势。

3.不锈钢材质产品受垂青

由于中国人特有传统观念认可不锈钢产品档次较高，因为传统烧水的高档电水壶大多都是不锈钢材质，所以消费者对不锈钢材质的电水壶比较垂青。但不锈钢材质的电水壶在价格上也是不菲的，因此目前很多厂家采用外包铝，里面仍然是塑料材质的来做电热壶的外壳，虽然产品的外观和不锈钢的相媲美，而且也满足了一些消费者在价格相对较为便宜情况下，对外观的满足，但始终不能与不锈钢材质的电水壶同日而语。

4.电水壶成为酒店供水首选产品

电水壶是酒店客房的重要设备，国内酒店服务正在逐步提高，其供水设备也从早期的水瓶、饮水机向电水壶发展，对于酒店来说使用电水壶也能减少人力、节约成本，体现酒店档次。

4.1.8电水壶的产品供给分析

随着电水壶行业进入企业越来越多，市场竞争也日趋激烈，产品同质化不可避

长江大学毕业设计开题报告

免，差异化营销应运而生。近年来，电水壶产品也由传统的烧水功能逐渐呈现多样化。

1.“养生壶”等概念产品的出现

近年来，众多概念电水壶产品在市场上出现，而且深受消费者的青睐。“养生壶”就是其中一款概念产品，产品专为泡茶设计，可根据茶叶种类来选择所泡茶叶的时间。

2.技术的升级换代，过滤、保温功能的渗入

目前，电水壶产品大多采用集智能温控、防干烧、超温保护等功能于一体的加热装置。在提高产品安全性的同时，电水壶生产企业还十分注重水质的改善，同时，电水壶还开始注重保温功能，这更加符合中国传统的饮水习惯。

3.外观附加功能的升级

电水壶厂家开始注重产品外观的个性化设计，比如外观附带闪灯效果的，未烧开时灯是红色的，烧开后灯变成蓝色的。这一功能的特点从实用的角度来看，可以直观告诉消费者水烧好了，带有类似这种功能的电热水壶受到越来越多消费者的喜爱。

4.产品安全性能达标率不高

安全性能一直是电水壶产品所面临的问题，据统计，目前国内市场有35%的电水壶产品存在安全隐患，致使电水壶普及难度提高。在不合格的电水壶产品中温控器是主要的原因，而采用STRIX温控器的电水壶产品一般都是合格的。

4.1.9电水壶的形态意向分析

收集若干目前市场上有代表性的各大品牌的电水壶，按照品牌、壶嘴、把手、底盘、按钮、材质、性能类型、色彩、造型等方面分别进行比较，在分布图上锁定大概的目标市场（如图14）。

即插式电水壶设计

图14 外观造型分布图

从整体情况分析，消费者比较亲睐：1.小型略微凸出式壶嘴，壶嘴设计一般要考虑防渗溅、回滴，同时装水口的大小把握对于水壶的设计很重要，人们在使用时对装水口的感受对该产品的好坏起到一定的影响作用；2.两端连壶体式把手，把手设计一般都考虑人机关系、防滑、隔热等方面；3.采用底盘加热而非直插式加热，壶身可360°旋转；4.电源开关与显示灯一体设计，并凸出壶体一部分，增大视觉面积，把手上配有一键式壶盖开关；5.外壳为金属材料的普通自动控温式，要考虑隔热、安全的问题；6. 色彩都比较简洁，多为一两种色彩搭配，但时尚大方；7. 外形圆润，多以曲面构造，规范形状也有倒角，造型简单，都为基本结构的不同形式组合，简洁的造型风格，带有一定装饰性，外表没有过多精细装饰物，要保证清洗方便。

4.1.9电水壶的发展趋势分析

1.保温

中国传统家庭仍然保留了使用电暖瓶的传统，因为原来的电热水壶不具有保温的功能，这与中国人的饮水习惯不符。

长江大学毕业设计开题报告

具有保温功能的水壶大多有两个发热管，有一个保温发热管是通过保温开关单

独控制的可以让用户选择是否持续保温，以达到一个时间之后，仍然使水温保持在可以泡茶、泡面等温度范围。保温一般在100W以下，一小时消耗在0.1度电以下。

近几年来，电热水壶这个西式小家电产品入乡随俗，出现了具体保温功能的，这一功能的出现，会使电热水壶更受人们青睐。

2.水过滤

近些年，考虑到现在水污染比较严重，越来越多的厂家不仅要考虑水的加热问

题，还有考虑怎样将水进行净化。因此，水净化也是趋势之一。

3.可调温

根据现代人的生活质量的改善和生活水平的提高，对产品的需求也有所改变。可调温电热水壶能选择烧到什么程度和保温的系数，更好的满足人们的需求，也是发展需求之一。例如根据人们的生活习惯不同，爱喝茶的人和爱喝咖啡的人对水温要求也不同，而且不同的茶对水的温度要求也不相同。

4.外观时尚

八零后九零后已经成为家电产品的消费主体，这个群体更加注重生活享受，对产品外观要求更加严格，他们青睐时尚的产品造型，所以电热水壶丰富的造型特点也会是一个趋势。

我可以根据研究得出的种种结论来指导设计，使得设计不脱离实际又走在时代前端。

4.2 研究的主攻方向

1．对市面上现有产品进行全方位的研究分析，用目标市场引领电水壶设计。

2．针对目前市场上的电水壶，多从节能环保、造型美观、质感舒适、功能实用化等方面寻求突破。

3．研究电水壶与人之间存在的人机关系，是使用符合消费者的操作习惯，为日常生活增加便利。

4．引导使用者健康饮水。

5．如何减少烧出的水产生异味，产生水垢等问题。

5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决

5.1 主要研究内容

即插式电水壶设计

1.了解市场及消费者对电水壶的整体认知。

2. 设计对象和对特定人群的特点研究、分析。

3. 研究用户心理，运用以用户为中心的设计手法

4. 现有电水壶所具有的功能定位。

5. 目前电水壶存在的优缺点。

6.深入分析电水壶原理、构造及材料与工艺。

5.2 重点研究的关键问题

本课题研究的关键问题就是如何使电水壶引导消费者健康饮水，以促进人们健康生活；以及解决很多因设计尺寸、材料选用不当，造成使用不便的问题。

5.3 解决思路

对于电水壶的调查研究可以通过：1.阅读大量电水壶设计相关书籍，了解其发展与现状，以及电水壶外观风格的演变，了解消费者亲睐的电水壶设计的共性；2.通过书籍，网络等工具，深入分析电水壶的功能、结构和材质等，并在图书馆或者网络上搜集大量的近年来国内外一些优秀电水壶设计案例，从中学习其使用色彩、材料选用和造型的方法；3.通过网络或现场调查，了解消费者在使用电水壶的过程中遇到的问题，并总结其解决方案。

6 完成毕业设计（论文）所必须的具备的工作条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备、和实验环境条件等）及解决的方法

1. 调研国内外电水壶设计的案例。

2. 掌握常用绘图、造型及渲染软件，如Coreldraw、PS、AutoCAD、PRO/E、3D Max等，能够用平面软件和三维造型软件设计效果图。

3. 温习人机工程学，设计心理学。

4. 需要一定数量的与本专题研究相关的中英文资料，需要现代化的文献检索系统并有网络文献检索的能力。

5. 阅览室：相关专业权威文献资料的查阅。图书馆：相关参考书目借阅。

6. 能对该产品开展市场调查分析能力，有较好的手绘基础。

长江大学毕业设计开题报告

7. 有模型制作能力。

8. 有较强的创新能力和动手能力。

9. 及时和导师进行沟通，阶段性汇报工作，发现问题，及时解决问题。

总之，充分已用各方面现有条件，以便于更好的满足于设计要求。

7 工作的主要阶段、进度与时间安排

表1 时间进度安排表

8 指导教师审查意见