智能坐便器綜合試驗機的造型及結構設計

周述璋　李付樂

摘 要：作為工業(yè)設備的一種，智能坐便器綜合試驗機是針對智能馬桶沖洗溫度、坐圈溫度、溫升試驗的檢測設備。它的發(fā)展保障著我國智能馬桶產品的安全質量。文章將從工業(yè)設計的角度，結合機械類工業(yè)品的設計特點，優(yōu)化設計現(xiàn)有產品的造型及結構，提高其使用性能、設備的整體質量及使用人員的舒適感。

關鍵詞：綜合試驗機；優(yōu)化設計；造型及結構；舒適感

中圖分類號：TS914.2 文獻標志碼：A 文章編號：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)是中國經濟的堅實基礎，而工業(yè)制造發(fā)展的核心是設計，高質量工業(yè)的未來發(fā)展取決于發(fā)展之初的工業(yè)設計成果。[1]市面上現(xiàn)存的智能坐便器綜合試驗機普遍外觀較為呆板，缺乏美感，在面對這樣的市場現(xiàn)狀，工業(yè)設計師應當利用人機、造型、材料與色彩等知識，對試驗機產品的外觀與結構進行改良設計，使產品更加方便使用，與企業(yè)的形象準確結合。

2 國內外相關研究現(xiàn)狀

目前，我國針對試驗機造型設計的研究尚不充足，但仍可以從類似的機床類產品的外觀造型設計總結經驗。機床的造型設計主要研究方向在于機床造型中結構、人機、材料及交互問題，是緊密結合造型美與設計構思的表達技巧的設計行為。在20世紀50年代現(xiàn)代主義風格流行開始，機床的外觀設計多受到現(xiàn)代主義簡潔、功能至上的影響，外觀采用大量的長直線，輔以小的圓角造型設計，在滿足產品功能性的前提下，避免了棱角分明的現(xiàn)象。[2]

試驗機的造型設計與數(shù)控機床的造型設計類似，主要的造型設計工作是表面鈑金件的分割分塊設計。

3 試驗機設計定位

3.1 試驗機的造型設計定位

利用工業(yè)設計的綜合知識，通過視覺元素帶給人們更好的沖擊，改善綜合試驗機外觀，提高綜合試驗機造型的美觀性。在滿足產品結構功能的基礎上，試驗機的外觀造型應重點突出整體性，尤其是線性應突出大量的直線，具有規(guī)則感與穩(wěn)定感的同時應當凸顯設備的科技感。在設備外觀造型設計中運用企業(yè)文化中設計元素的提取與應用，例如企業(yè)標識的設計元素提取，企業(yè)的標志是一個企業(yè)識別性最直接的表達，將企業(yè)標識與試驗機外觀進行完美的結合，將代表著企業(yè)的形象與實力。

3.2 試驗機的結構設計定位

試驗機總體上分為上下兩個部分，其工作區(qū)域的劃分為左右對稱性，分別為兩個檢測工位、一個顯示屏以及兩個儲存柜。產品內部為檢測管路結構，外部為全封閉式造型結構，檢測工位的周圍設計有旋轉開啟式的防護門；顯示屏傾斜一定的角度，底部是設備的工作臺；左右儲存柜的開啟方式為旋轉開啟式。設備的結構并不復雜，所以在進行具體的設計時，只需要考慮用戶在使用設備時，結構是否合理，是否和造型可以相互匹配，發(fā)揮最大的工作效率，同時也要保證用戶的使用安全。

3.3 試驗機的人機設計定位

試驗機設備的人機工程學應用主要包含顯示屏設計、防護門設計、觀察窗設計、以及把手設計。

顯示器的設計應當遵循宜人性原則，顯示器的設計決定著操作者接受信息、處理信息的準確度和效率。防護門的設計應當根據(jù)設備的結構，設計為左右兩個單開門式的開啟方式，為了方便用戶的推拉，豎向的門把手更符合防護門的使用方式，也符合人機的要求，把手的寬度應與人手的尺寸相適應，高度應當取最佳把手控制區(qū)1054mm-1400mm。觀察窗的高度應符合人機工程學中人站立的視高，同時屏幕的尺寸設計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 試驗機的造型及結構設計

4.1 試驗機的造型設計

圖1 RHINO數(shù)字建模圖 圖2 產品造型曲線提取

圖1為設計方案的RHINO數(shù)字建模圖，整個綜合試驗機的長度和高度分別約為2400mm和1900mm。為了考慮成本，整體不適合采用大的曲線，因此在保證產品的韻律感，并且不破壞產品整體線條的規(guī)則感的前提下，依附于正確的比例進行設計，將產品的屏幕及兩個工作工位整合在一個弧面上。如圖2所示，這條弧線將連接產品豎直方向上的直線，遵循產品的變化與均衡統(tǒng)一的原則。產品上半部分的背部板材設計中，輔以小的圓角設計，打破背部直線的呆板，增加產品的曲率，使產品不再呆板，并帶給人易于使用、柔和的感覺?？蓪a品的整體造型設計思路總結為，以企業(yè)標識設計元素為主，主要采用邏輯嚴謹?shù)闹本€進行分型，依靠產品的形態(tài)曲線，提取一部分來線條來進行進一步設計，讓線條成為有理有據(jù)的存在。

4.2 試驗機的結構設計

將顯示屏與兩個試驗工位提前在一個平面上，同時為了增加設備的變化性，將該平面設計成為一個曲面。為了滿足曲面上防護窗的開啟，將兩邊防護窗設計成單開門，推拉式的開啟方式。底部的板材件多采用拼接的方式，同時黑色的方形造型能夠增加設備的穩(wěn)定感。設備底端設計有萬向輪，方便設備的移動和搬運。

4.3 試驗機的色彩設計

人們對產品的第一印象往往是其視覺效果，而色彩無疑是最具視覺沖擊力的表現(xiàn)形式。試驗機的色彩搭配應當滿足其主要的功能特點，因此選用科技感較強、較明快的藍色搭配試驗機的視窗，頂部外殼設計為乳白色，使人感覺輕巧精密，而頂部及面板前端的分型則設計為灰色，用于區(qū)分顯示屏與整體、指示燈與主體的工作區(qū)域，底部儲存箱和拉門則設計成黑色，體現(xiàn)產品的穩(wěn)重感，上端與底部整體形成精巧與厚重的對比，突出產品的特點。設備前端的青藍色金屬裝飾，合理的分割了設備上下的比例。

色彩設計的比例的劃分、分布應相匹配，在不破壞主色的前提下，使產品整體的色彩效果層次分明，具有活潑感。[4]

4.4 試驗機的材料選擇與工藝分析

材料是制造試驗機設備的物質基礎，是滿足功能要求，體現(xiàn)結構的基本要素。材料特性應當是產品設計過程中必須要熟練掌握與利用的，正確的發(fā)揮材料的特性，可以糾正產品當時存在的一些問題，甚至可以影響到用戶的生理和心理上的使用體驗。[5]

試驗機作為輕量級的實驗設備，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，達到耐腐蝕的作用，其次不銹鋼強度是鍍鋅板的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品，需要經過剪切、沖壓、折彎與焊接等方式連接。試驗機防護窗的材料主要采用有機玻璃，由于有機玻璃具有高度透明性，在采用企業(yè)標識色作為玻璃色后，仍然有很高的透光度；并且有機玻璃的機械強度高，有一定的抗拉伸和沖擊能力。防護窗加工的主要工藝是切割和鉚接。最終，根據(jù)效果圖的分色對不同的材質進行噴漆、拋光和LOGO印刷的表面處理工藝。

4.5 試驗機的人機分析及尺寸設計

根據(jù)試驗機設備的外觀造型，為了與試驗機正立面的輪廓線相匹配，將防護門設計成對稱的、單開門、單側推拉式的曲門造型，同時為了便于防護門的開啟，在防護門上設計了內嵌式的把手，更適合小型試驗機。把手高度為1500mm，較高于成年男性P95人站立時的肘高尺寸1096mm，符合人的合理工作區(qū)域。同時，防護門的寬高度也影響著操作的精度與機能，門打開后的操作空間必須大于人肩寬，一般而言，防護門的寬度應略大于檢測工位的工作寬度。

身體不傾斜時，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，為了滿足在操作機試驗機時能夠靈活、方便與舒適，以更好進行人機對話，試驗機顯示屏的傾斜角度應當控制在10°-30°之間，不超過水平視野以外的30°-40°。

5 結束語

智能坐便器綜合試驗機的設計是將內在構件的工業(yè)科技與外在造型美學相結合，集成于工業(yè)設備外觀造型與結構的設計。在設計過程中需要側重于產品的功能性，外形、色彩以及質感等外部設計藝術都要依附于功能性，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：

[1]何繼江，曾國屏.靈獅模式：社會技術創(chuàng)新促進工業(yè)設計創(chuàng)新集群發(fā)展[J].科技進步與對策，2013：10-11.

[2]紀潔.數(shù)控機床造型設計分析[D].東北大學，2008：35-40.

[3]韓斐.工業(yè)機柜類產品造型設計與方法研究[D].東南大學，2010：36-38.

[4]朱琪琪，李文杰.色彩的意義及在工業(yè)設計中的應用[J].重慶科技學院學報，2008：8-12.

[5]張寶.基于視覺傳達要素的制造裝備人機優(yōu)化設計方法研究[D].合肥工業(yè)大學，2015：32-34.

[6]劉桂芝，楊文亮.人機工程學原理在數(shù)控機床操縱機構中的應用與研究[J].機械制造與自動化，2017：15-17.