人机综合重点工程学课程报告小风扇UG三维造型产品设计项目新版说明书.docx

产品设计说明书 专 业 ： XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 班 级 ： XXXXXXXXXXX 姓 名 ： XXXXXXXX 学 号 ： XXXXXXXXX 作 品 ： 小 风 扇 完成时间 ： 5 月 3 日序言伴随生活水平提升，空调成为和现代生活中联络最紧密产品之一。可是实际上，虽说空调愈加舒适，愈加随心所欲，不过长时间使用会造成空调病发生，同时免疫力降低。所以，相对于空调，电风扇使用起来相对比较安全，对人体健康无害。不过对于一些特定环境（如学生宿舍），原有风扇安装不合理而且空间狭窄以至于不适合额外安装一般风扇，使得夏天酷热难耐。针对这一情况，我们需要在这种特殊环境下仍然能够方便使用风扇。这种风扇充足利用了人机工程学原理，方便实用，符合人性化需求，适适用于上述场所。人机工程学是本世纪中叶发展起来一门新兴学科，它研究人和机器及环境相互作用，把人原因作为产品设计关键条件和标准，使设计出来机器操作简便、省力、安全、可靠、高效、舒适。伴随现代社会科学技术突飞猛进，社会也在不停进步，大家对生活要求也不仅仅在吃饱穿暖上了，大家开始注意到生活质量，从而对生活环境有了更新要求。大家要求产品要愈加人性化，这就使得人机工程学在我们生活中大规模利用。人机工程在生活中能够说是无处不在，从桌椅板凳到锅碗瓢盆，从行车走路到穿着打扮，全部离不开人性化设计。人机工程学使得我们有了愈加好生活环境。关键词：电风扇 人机工程学 人性化1. 立项说明a 产品概述电风扇是大家用于散热一个电器。但市场上大多数风扇不能适应有些特殊环境（空间狭小、不适合安装等），如学生宿舍。为了处理这一问题，需要设计出了一个能够满足要求小风扇。该小风扇从人机工程学设计角度出发，最大程度地考虑大家实际需求，在外观设计上改变了底座结构，使其能够夹在其它家俱或物体上，同时引入遥控功效，使操作愈加简单方便。b 现有产品不足一、体积、质量大，移动较困难。二、不能或不宜安装在狭小环境，环境适应性差。三、大多数不能遥控，使用不方便。四、转动方法单一，作用范围小。c 设计注意事项（1）首先就是外观设计。这设计关键是颜色选择要适合于人视觉特点。要注意各色调之间对比。（2）其次就是结构。结构设计要依据小风扇应有功效而设计，要充足考虑人原因进行合理设计。（3）选材也是很关键。不能只因为外观来选材还要考虑部分其它原因，比如部分身体轻易接触地方一定要不能划伤使用者。（4）小风扇显示器顶部通常也不应高于坐姿眼睛水平视线，不然轻易加重用户颈部肌肉和脊椎负担，并轻易造成使用者视力下降。d 设计目标关键从小风扇造型入手，关键从小风扇舒适性和方便性展开设计，努力争取使小风扇符合人机要求。经过对市场上现有风扇尺寸进行了具体调查，查阅了人机标准，最终设计能够让用户使用方便舒适，而且小风扇在造型上也达成了很好统一结合。e 设计方法三维建模、渲染、装配图、爆炸图、工程图绘制均是借由软件UG NX 8.0完成。2. 人机工程学分析 a小风扇能在水平方向和竖直方向自由旋转，其中水平方向旋转角度极限为180度，竖直方向旋转角度极限约为60度（向上15度，向下45度），小风扇竖直高度约为300mm。以2m范围为例能够达成桌面以上高度为sin15+300=818mm，经过查阅参考文件1知道，中国男性95%百分位男性身高为1775mm，坐高为0.5231775=928mm，经过查阅参考文件 2做出人机分析，确定产品关键尺寸以下：桌面高度不宜过高也不能太低，所以需要选择中身材百分位（50）来计算桌面高度。桌面高度：16787/1730（功效修正量）50（心理修正量）=770mm；则95%中国百分位男性超出通常桌面高度为928-770=158mm，远低于小风扇能达成高度。所以，小风扇经过旋转能够送风区域很广，几乎能满足全部些人需求。b小风扇除了保留了传统手动调整之外，还利用了红外线遥控技术，在6m范围内均能用遥控器自由控制，尤其方便老人和伤员使用。小风扇在水平方向设有不转、60度角旋转、120度角旋转、180度旋转四个档位，在竖直方向设有0度、15度、30度、45度、60度五个送风方向，能满足各类人群多种不一样需求。另外，小风扇和遥控器上液晶显示器全部是使用LED液晶显示器，省电无辐射。遥控器上和手接触地方采取符合人手曲线，使操作中和人打交道最多部位变得舒适，提升操作质量。遥控器大致尺寸为154370mm,尺寸较小，能满足绝大多数人使用需求。c小风扇底座和支撑座之间使用弹簧连接，使其能够夹持在物体上以达成固定位置目标。所以，小风扇对环境适应性很好，能够适适用于多种一般风扇不能安装或不宜安装环境中。d小风扇设计尺寸约为144130300mm，体积仅为一般风扇1/15到1/5,所以，小风扇能适适用于多种狭窄场所，再加上各零部件关键是由塑料制成，其重量很轻，使其小巧轻便，大大增加了它灵活性和环境适应能力。另外，小风扇还含有低噪音，小振动特征。e.风扇外观设计中关键采取中间色调灰色、白色和冷色调蓝色，能使大家在炎炎夏日感受到一份清凉。总来说，小风扇充足利用了人机工程学原理，表现了以人为本标准，在操作简便、省力、安全、可靠、高效、舒适各个方面全部有比较突出表现。3. 三维建模设计过程小风扇三维建模过程大致由零部件三维图形绘制、渲染、装配、爆炸四个步骤组成。装配完成后包含有29个组件，独立组件22个。因零部件较多，在此不一一具体介绍建模过程，仅挑选部分零部件部分过程及心得作简单介绍。a底座（总体效果图以下）这里关键介绍中间两个倾斜挡板和蓝色塑料垫建模过程：倾斜挡板：首先新建一个和水平面呈85夹角平面，在此平面上创建草图，经过拉伸命令和镜像命令能够得到两块倾斜板，不过值得注意是因为开始新建平面不是竖直，所以拉伸后会有一条缝隙，这时候能够经过偏置面操作来将两个面相交起来。 塑料垫：先经过草图、直线、艺术样条构建以下截面，经过拉伸命令（拉伸长度不要太长，但需要经过体对称轴）拉伸出半边实体，再经过镜像即可得到塑料垫形状。 b弹簧首先设置参数插入螺旋线，依据设计尺寸及位置插入两个点，用艺术样条曲线连接点和螺旋线（注意要让艺术样条和螺旋线相切），以艺术样条曲线为边界修剪掉螺旋线多出部分，经过扫掠管道特征对三条线设置内径为0管道，然后镜像体，得到对称图形。再经过设计尺寸及位置特征结构点，将点用艺术样条连接（注意设置两端边界条件为相切），再经过管道命令建立和之前相同管道，求和即可完成操作。 c支撑座这里仅介绍上表面曲面结构过程。开始在草图上用样条曲线绘制出下图中线，经过绘制线和原有面边界利用曲线网格设置引导线和截面线，得到上表面片体，再利用原有平面边界线拉伸至选定对象，即拉伸至片体，即可得到上表面关键形状，再经过创建草图扫掠或旋转即可得到颈部形状。 d 螺栓这里借由螺栓讲述一下生成螺纹过程：插入细节特征螺纹，选择添加螺纹面，设置参数和方向，即可得到想要螺纹。不过必需注意三点。第一，螺纹有符号和具体之分，符号螺纹不会显示出来，要想其显示出来则应用具体螺纹。第二，螺纹方向不一样得到螺纹是有差异。第三，螺纹边界上是否倒角对最终得到螺纹也有影响，通常情况下，不要倒角，不然可能出现错误。e 后防护罩做出以下草图，选择引导线和截面线进行扫掠，得到后防护罩片体，按支撑座一样 方法把底面草图拉伸至片体，得到一个体，经过抽壳，但还保留有多出部分，为了将 这部分去除，将得到片体按抽壳方向偏置和厚度一样距离，再以偏置后片体为边界修剪体，就能去除多出部分了。接下来在草图平面做草图，在6夹角内做出以下草图 （以后要阵列出60个来），再将草图部分区域进行拉伸（注意设置布尔为无）， 使其和后防护罩相交。经过阵列或移动对象等方法将开始拉伸得到体阵列60份，经过布尔求差得到最终形状。 在这个过程中需要注意三个问题。第一，经像上述扫掠拉伸出来实体有时是不能抽壳，这时要得到一定厚度外壳则能够采取偏置面再修剪体方法。第二，在做最终求差之前一定不要将后防护罩和其它部分求和，因为这么会因为求差作用将其它有用部分作差。第三，像这种比较复杂，过程较多模型在动手建立前一定要有很清楚思绪，这么能少走很多弯路。再深入深一步讲，任何设计过程思绪全部极其关键。f 扇叶这里关键讲讲三片扇叶造型思绪。首先经过设计形状和尺寸及位置关系，结构出扇叶边缘多个关键位置点，再将这些点用表面曲线和艺术样条等曲线连接起来，通 过N边曲面方法将几条线连接成面，经过加厚操作即可得到一片扇叶体了。最终可经过阵列得到整个扇叶形状。在这个过程中最关键可能是数据设计 和计算，只有设计计算合理才能结构出适宜空间点，设计出来形状才美观大方。g 渲染小风扇渲染关键是经过真实着色编辑器完成，过程较为简单，这里就不介绍了。h 装配图就产品组件装配思绪来讲，个人总结出两条思绪：第一，确保效率，即用最少约束限制固定组件位置；第二，确保成功率，即用最稳妥方法（可能约束数量较多）来约束组件。前者适适用于较简单组件装配，如螺栓连接，以后者通常适适用于较复杂组件装配。个人又把装配分为强约束和弱约束，如固定是最强约束，同心算是强约束，而接触算是弱约束，其它常见约束介于二者之间。通常利用标准是最开始尽可能用强约束，弱约束留到最终使用。使用这两条标准通常问题全部能够处理了，不过也有例外，如小风扇装配中弹簧约束。因为弹簧螺旋线是自动生成，在装配过程中找不到中心线，而弹簧其它部分也全部是经过管道形成，也不能找到中心线。像这么找不到装配约束作用位置，使得整个装配显得很困难。有没有什么措施能够处理这个问题呢？在这个时候能够自己添加外界辅助作用位置来实现约束，约束完了以后再将其隐藏掉就行了。如在安装弹簧前能够在其螺旋线中心处加一个小圆柱体，以标明坐标系位置，利用这个小圆柱体位置关系进行装配，完成装配以后再将小圆柱体在移动至某个不可见图层就行了。能够推广是，假如加入一个辅助作用位置不行，还能够考虑加入多个，直到装配到正确位置为止。 对于装配图，只要熟悉装配约束，掌握一定技巧就不难了，所以，剩下装配过程不再介绍。以下是装配结果总体效果图。 i 爆炸图爆炸图是将原来已经装配好装配图爆炸开来，来反应装配关系一个视图。有自动爆炸和手动爆炸两种方法，当组件较少而且各个组件全部有约束关系时能够考虑自动爆炸，而对于组件较多装配图，提议采取手动爆炸或两种爆炸方法结合方法，才能很好地反应装配关系。小风扇爆炸采取手动爆炸方法，过程较简单，不作具体介绍。以下是小风扇爆炸后效果图：以上是对三维建模部分过程展示和总结，其中所包含大部分数据来自于实际产品测量，少部分数据是经过估量和修改。此部分关键参考文件为参考文件3、参考文件4。总来说，三维建模部分最关键是清楚设计思绪、成熟造型思想、足够耐心和熟练软件操作。有了这些，我认为三维建模并不算难。4. 二维建模设计过程首先在新建对话框中选定A3图纸，创建图纸部件设为装配部件，创建图纸。依次选择视图创建向导中内容。需要注意是，假如自动调整百分比和位置不适宜，能够采取手动调整方法进行调整，直到调整到适宜位置为止。最终得到效果图以下：5. 对象材料选择及成型性分析小风扇大多数零部件由塑料制成，如扇叶、防护罩、插头、底座等，这些零部件均可有铸塑工艺得到。其它螺钉、螺栓、螺母、垫片等全部是标准件，能够直接购置，电动机和电容等元件也能够直接购置。6. 设计综合评价此小风扇设计主体理念是简约、轻便、环境适应性强，采取灰白色塑料为关键材质，涂灰白漆金属材质为辅，使用轻松方便，给人清凉感觉。小风扇能够朝上下左右方向自由转动，送风面积大。底座和支撑座形成夹子能够夹持在物体上，安装灵活，环境适应性强。总而言之，小风扇在各方面全部符合人机工程学原理。参考文件1朱序璋.人机工程学.西安电子科技大学出版社，2阮宝湘. 工业设计人机工程. 北京：机械工业出版社，3关振宇.Siemens NX 6汉字版机械设计基础教程.北京；人民邮电出版社，4云漫步多媒体科技CAX设计教研室.UG NX 6.0汉字版曲面造型设计.北京：清华大学出版社.