基于功能論的手推式城市保潔車設(shè)計(jì)

摘要：針對烏魯木齊市現(xiàn)役手推式城市保潔車存在的問題，本文結(jié)合該產(chǎn)品未來的發(fā)展方向，用功能論的設(shè)計(jì)思想，在功能、結(jié)構(gòu)、人機(jī)關(guān)系方面對手推式城市保潔車進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計(jì)；功能論；城市保潔車

1.烏市現(xiàn)役手推式城市保潔車存在的問題

城市保潔車是一種集路面清掃、垃圾回收和運(yùn)輸為一體的新型城市道路保潔設(shè)備，主要用于城市道路、市政、城市住宅區(qū)、廣場等公共場所的日常保潔。從驅(qū)動方式上看，城市保潔車可以分為手推式、人力三輪車式、電力驅(qū)動、燃油驅(qū)動等多種類型，目前烏魯木齊城市范圍內(nèi)使用的保潔車以手推式最為普遍，它已成為保持城市環(huán)境衛(wèi)生不可或缺的好幫手，但是，通過對市內(nèi)街道所使用保潔車的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)目前廣泛使用的城市保潔車存在著一些功能和結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)缺陷。

垃圾箱的穩(wěn)定性差，容易在向前行駛的過程中倒覆，造成二次垃圾以及垃圾箱損壞。

清潔用具的放置空間不足。每位保潔員負(fù)責(zé)100-200米的路段衛(wèi)生，內(nèi)容不僅包括道路清掃和垃圾清運(yùn)，還包括擦拭該路段內(nèi)馬路兩側(cè)的欄桿，因此，保潔員需要隨身攜帶水桶和抹布等用具，現(xiàn)役產(chǎn)品無此類物品的放置空間。

缺乏人性化設(shè)計(jì)。保潔員的隨身物品無處存放，如保潔員上下班途中穿著的衣物、攜帶的食品等。

人-機(jī)-環(huán)境方面的考慮不夠全面。保潔車包括握桿部位的大部分是金屬材質(zhì)，烏市一年四季的溫度差異很大，冬天室外溫度常常達(dá)到零下二十度，抓握時會很冰涼，而夏季三十多度的高溫下又會很燙手。

與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)性較差。烏市的城市建設(shè)正在大踏步地邁向前，作為城市形象的一部分，隨處可見的城市保潔車在其外在形象上也應(yīng)展現(xiàn)出一個城市的面貌特征。

2.手推式城市保潔車的功能分析

功能分析包括功能定義和分類兩個過程，通過功能分析能夠更快速、準(zhǔn)確地掌握設(shè)計(jì)對象，明確各功能的本質(zhì)，從而判斷出每個功能的重要程度和存在的必要性。

2.1 保潔車功能定義

功能定義的目的在于：1)揭示隱藏在產(chǎn)品及其零部件背后的功能 2)開闊設(shè)計(jì)思路，克服思維定勢。3)便于進(jìn)行功能評價(jià)和分析。首先對保潔車各個部件的功能按照一個動詞(決定實(shí)現(xiàn)這一功能的的方法和手段)、一個名詞(決定該功能的大致屬性)這種最常用的形式進(jìn)行定義(如表1)。

2.2 保潔車功能分類

為確定各功能的性質(zhì)和重要程度，從功能性質(zhì)方面，對保潔車的功能進(jìn)行分類，如圖1。

2.3 保潔車功能整理

通過功能整理，可以發(fā)現(xiàn)各功能間的內(nèi)在聯(lián)系，從而將一些不必要的功能去除，將缺失的功能進(jìn)行補(bǔ)充，從而可以確定出保潔車應(yīng)該具有的功能，并為“功能技術(shù)矩陣”的構(gòu)造提供組成鏈。功能整理的結(jié)果如圖2。

3.手推式城市保潔車的設(shè)計(jì)

保潔車的設(shè)計(jì)從確定功能開始，然后需要找出實(shí)現(xiàn)各子功能流程節(jié)點(diǎn)的技術(shù)原理或方案，將其一一羅列，從中選擇最佳組合從而確定出技術(shù)方案，由技術(shù)方案獲得基本結(jié)構(gòu)，再根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的部件，形成完整的產(chǎn)品方案。

3.1 主要葉功能流程節(jié)點(diǎn)的原理技術(shù)矩陣

實(shí)現(xiàn)各葉功能每個流程節(jié)點(diǎn)的方式有很多種，通過用技術(shù)矩陣羅列的方法，可以對各原理及方案的認(rèn)識和比較更為直觀，進(jìn)而從中選出最優(yōu)方案(以箭頭表示)。

表1 手推式城市保潔車功能定義

部件功能

保潔車部件名動詞名詞

握柄傳遞力矩

基座框架傳遞力矩

背部掛鉤懸掛簸箕

輪子移動、支撐清掃車

垃圾箱蓋封裝垃圾

穩(wěn)定垃圾箱

連接軸支撐箱蓋

垃圾箱收容垃圾

側(cè)環(huán)放置掃把

箱蓋把手開啟、閉合箱蓋

輪閘制動輪子

上部箱體存儲衣物、水

下部箱體存儲清潔用具

把手處掛鉤懸掛食物

下箱體把手支撐/開啟橫棍/箱門

表2 主要葉功能流程節(jié)點(diǎn)的原理技術(shù)矩陣

流程節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)原理或途徑

移動動力電力手動蒸汽汽油機(jī)核動力太陽能風(fēng)能

移動機(jī)構(gòu)滾動滑動懸浮磁力

轉(zhuǎn)向動力電力手動蒸汽汽油機(jī)核動力太陽能風(fēng)能

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)滾動滑動懸浮磁力

制動機(jī)構(gòu)反向力機(jī)構(gòu)摩擦制動懸浮制動碰撞阻擋磁能裝置

儲物空間打開方式手動翻開無需打開壓力內(nèi)翻滑動打開按鍵彈開

儲物方式直接放置掛上掛鉤插入格擋系在繩上打開拉鏈松開網(wǎng)兜打開夾子

儲物空間閉合方式無需閉合手動翻蓋重力下垂滑動閉合按鍵閉合

穩(wěn)定箱體方式箱蓋穩(wěn)定線框穩(wěn)定角穩(wěn)定點(diǎn)穩(wěn)定

放置工具方式立于側(cè)面水平放于側(cè)面置于儲物箱中水平放于底邊立于車體上放入垃圾箱

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和虛擬樣機(jī)

結(jié)合本文第一部分發(fā)現(xiàn)的問題，采用表2中提出的原理方案，為烏魯木齊市的街道設(shè)計(jì)出新型城市保潔車。其優(yōu)勢可概括為：

結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。原來的垃圾箱由固定在框架上的垃圾袋取代，不容易倒覆，且倒垃圾更方便，只要松開固定卡口，就可以輕松取下垃圾袋。

儲物空間更充分，儲物區(qū)域劃分更分明。后部上方的封閉空間內(nèi)可放置保潔員私人物品，即可保證物品的清潔，又便于存取；后部下方開放空間內(nèi)可放置水桶等清潔用具和物品。

更加人性化，把手的舒適性更好，適宜不同的溫度環(huán)境。

形態(tài)更簡潔、美觀，與城市環(huán)境更協(xié)調(diào)。

4 結(jié)論

本文以功能論的思想方法為依據(jù)，從人機(jī)關(guān)系角度出發(fā)，對城市街道保潔車的功能進(jìn)行了完善；從可靠性角度出發(fā)，重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，增加了保潔車的穩(wěn)定性；從整體性上考慮，在滿足所有功能的前提下，外觀造型更統(tǒng)一。

本設(shè)計(jì)過程進(jìn)一步說明，使用功能論的設(shè)計(jì)方法可以快捷、高效地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中存在的問題并有效解決。

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項(xiàng)目類型：新疆大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃校級項(xiàng)目

項(xiàng)目名稱：人力清掃街道專用保潔車設(shè)計(jì)

項(xiàng)目編號：XJU-SRT-10060