人机工程学课程设计牙刷的人因设计.docx

人机工程学课程设计牙刷的人因设计

33
2020年4月19日
文档仅供参考

教学单位 机械工程学院
学生学号 94094022

人机工程学课程设计

题　　目 牙刷的人因设计
学生姓名　 冯亮亮
专业名称　 产品设计
指导教师　 韩超艳
成　　绩

年 7 月 3 日
牙刷的人因设计
摘要：一把牙刷不能长期使用，因为牙刷毛会出现卷曲、分叉等问题，此时就应及时更换，以免刷毛刺伤牙龈。而且，经过研究发现，牙刷使用一个月后，就会有大量细菌繁殖在牙刷上，可能导致牙龈发炎或者其它的健康问题。因此三个月更换一次牙刷的建议致使我们更换牙刷，可能有的家庭把废牙刷再利用，可是经过调查，更多的人选择丢弃整支牙刷直接买新的。刮胡刀能够换刀片，于是我想，牙刷能否只更换刷毛，将刷毛作为一个整体进行季度性地更换，那样相比有些替换刷头的牙刷更节约成本，而且相对于丢弃整支牙刷更符合资源节约型社会的要求。那样一年就能少扔40亿支牙刷，节约万吨资源，减少万吨污染。每天刷牙，挤牙膏于牙刷上，会出现牙膏从牙刷上掉下来的情况，我就想，能否让牙膏与牙刷轻松地“融合在一起”，也省了拧开牙膏盖的功夫。老年人会穿戴假牙，假牙的清洁怎么实现。针对牙齿患有疾病的牙刷更要特殊对待。现在许多成年人都患有或轻或重的牙龈炎，严重时，牙龈肉腐蚀，牙齿与牙龈的缝隙加大。想改进牙齿的健康状况，就要选对合适的牙刷。
关键字：使用周期；环保；牙刷疾病。

1项目计划表
牙刷的人因设计项目计划书
时间
项目
完成情况
6.23-6.25
设计调研

6.25-6.26
调研分析及设计定位

6.26-6.29
设计草图

6.29-6.30
修正、完善设计及方案

6.30-7.2
效果图

7.2-7.3
尺寸图

7.3-7.4
综合展板

7.4-7.5
整理、归纳制作报告书

目 录
1项目计划………………………………………………………………………（1）
2市场调查分析报告……………………………………………………………（2）
2.1设计调查准备阶段……………………………………………………（2）
2.2调查问卷…………………………………………………………………（17）
2.2.1调查问卷内容与分析…………………………………………………（17）
3设计定位………………………………………………………………………（23）
4草图……………………………………………………………………………（24）
5效果图…………………………………………………………………………（34）
6工程图…………………………………………………………………………（35）
7展版……………………………………………………………………………（36）
8产品说明书……………………………………………………………………（37）

2 市场调查
2.1设计调查准备阶段
调研前言
现在大力提倡资源节约型、环境友好型社会。牙刷的发展趋势也会向简约、实用、功能的趋势发展，除过一些高科技的医用牙刷在价格上会很昂贵，牙刷作生活必须品，要满足各个不同人群的，不同功能的需求。市场存在的各种牙刷是否能满足消费者的需求。
调研时间
.6.23--- .6.25
调研地点
多多乐超市、华润万家。
调研目的
对牙刷市场进行调查，对流行趋势的把握，对现有市场各个牙刷进行全面方位的了解，理论与实践相结合，给这次牙刷的设计奠定基础，完成自己的课程设计。主要对市场上的牙刷类型，牙刷的功能类型，使用人群的要求，是不是覆盖了整个使用人群。
调研过程
在调研了几个大型超市后，觉得周围人群的使用牙刷的样式比较单一，种类也比较少，于是我将调研的重点转移向了互联网。在网上从调研的目的展开一系列的调查。重点落在了牙刷类型功能和使用人群上。
调查形式
网上搜集资料为主，资料内容涉及三方面：第一，材料、功能；第二，牙刷消费者的购买倾向和需求；第三，造型技术等因素。从而发现产品的特点、使用者特点、现有产品存在的问题
经过整理资料能够从中归纳出设计牙刷需考虑的因素，即问卷的主要的内容使用人群，环保性，结构、材料组成、造型技术等方面。
调研成果
市场上现有的牙刷分类：
功能上的分类：喷雾牙刷（手/电）、牙缝刷、防静电牙刷、舌苔刷
材料上面的分类：竹制牙刷、海绵牙刷。
使用人群的分类：宝宝牙刷、月子牙刷（一次性纱布牙刷）。
造型上的分类：T形牙刷、屋形牙刷、单头牙刷、指套牙刷。
技术上的分类：纳米牙刷、（超）声波牙刷。
喷雾牙刷：喷雾牙刷是雾化液体牙膏的工具，用喷雾牙刷刷牙时、它能把液体牙膏喷到牙齿上，喷雾牙刷分为手动喷雾牙刷与电动喷雾牙刷。

图1-1 喷雾牙刷 图1-2 喷雾牙刷
牙缝刷：主要是清洁较宽牙缝的牙齿邻面，如患有牙周病而引致牙龈萎缩。使用牙缝刷时，只需把它摄入牙缝中，牙缝刷前后移动，清洁牙齿邻面。清洁戴上固定矫齿器的牙面戴上固定矫齿器后，牙齿会较难清洁。除了每天早上起床及晚上睡前清洁矫齿器外，更要在进餐后刷牙和清洁矫齿器。

图1-3 牙线刷 图1-4 牙线刷
防静电牙刷：采用塑胶制成手柄，防静电塑胶丝或动物毛制成刷毛，具有防静电性能稳定，使用方便等特点。

图1-5静电牙刷 图1-6静电牙刷
舌苔刷：

图1-7舌苔刷 图1-8舌苔刷
竹制牙刷：竹牙刷的刷头和刷柄都是由竹子做成的，刷毛采用的竹纤维混合物，刷柄采用天然毛竹。由于竹子这种特殊材质，于是竹牙刷在清除口腔异味，抑制细菌滋长上功效尤佳。

图1-9竹制刷 图1-10竹制刷
海绵牙刷

图1-11竹制刷 图1-12竹制刷
宝宝牙刷：宝宝乳齿萌出后，妈妈能够用手指缠上消毒纱布，用淡盐水轻擦宝宝牙齿的各面，这个时期要用淡盐水，尽量少用牙膏。等到宝宝长出8颗牙齿后，能够用一把尖形刷毛的硅质固齿牙刷。等宝宝长出11颗牙齿后，就可用真正的牙刷让宝宝来练习刷牙了。儿童牙刷的刷头比成人小长度不超28mm，宽度不超过11mm，刷毛高度9～10mm，直径不超过0.25mm，毛束排数不超过3排。儿童牙刷的刷柄要设计成孩子喜欢的卡通外观。儿童牙刷的口径分类：0~2岁刷头大小约为15mm；2~6岁刷头约为19mm6~12岁刷头约为22mm；12岁以上约25mm。

图1-13宝宝牙刷 图1-14宝宝牙刷
月子牙刷：专供产妇使用，为一次性使用物品。采用超柔材质，还添加了维生素C、绿薄荷和留兰香等护齿成分，在呵护牙龈的同时也保护口腔。能干刷也能搭配温水使用。特别适合顺产后一周，剖腹产，产后大出血，不能下床的妈妈。它具有独特的波浪造型，在清洁牙齿表面的同时，还能同时清洁牙缝。刷头采用环保海绵，无毒无刺激，柔软有弹性。手柄采用PP材质，不含任何有毒挥发物质，可自由降解，是现阶段最受推崇的环保材质之一。刷头与手柄之间用医用胶水黏贴，医用胶水是一种安全的皮肤粘合剂，粘合性强，无毒无菌。

图1-15月子牙刷 图1-16月子牙刷
T形牙刷：本实用新型T型牙刷是提供一种刷头和刷柄以T型方式连接的、便于人们养成上下刷牙的刷牙习惯的T型牙刷。包括刷头和刷柄，刷头是由刷毛座和固定于刷毛座上的刷毛构成，其特征是刷头和刷柄以T型方式连接。本实用新型有利于实现上下刷牙的刷牙方式，特别是对于儿童初学者，能够“强制性”地养成上下刷牙的习惯。使用整体弹性材料制成的柔性刷头可随着牙齿对刷头的反作用力而产生形变，可有效清洁牙齿内侧。

图 1-17月子牙刷 图1-18月子牙刷
屋形牙刷：能同时间清洁牙齿的外侧面、内侧面和咀嚼面。刷头设计三个刷头合而为一。把刷头放在咀嚼面上便能同时刷到牙齿的内侧面和外侧面，使刷牙所需时间缩短。屋型牙的刷使用者牙齿必须排列整齐这类牙刷比较适合家长或护理人员在帮助幼儿、智障人士或手部活动不灵活者清洁牙齿时使用。

图 1-19屋型牙刷 图1-20屋型牙刷

单头牙刷：刷头细小的牙刷，能有效清洁智齿和排列不整齐的牙齿，有多种刷头形状以供选择，不同形状的刷头，其清洁功效都一样。主要清洁普通牙刷难刷到的地方，例如:上下颌骨四端的智齿.把刷头尽量放入整排牙齿的最后面，紧贴智齿的牙龈边缘，轻轻地移动，清洁每个牙面。排列不整齐的牙齿.把刷头放于普通牙刷刷毛难以刷到的位置，轻轻地移动。

图1-21单头牙刷 图1-22单头牙刷
指套牙刷：指套牙刷又称婴儿牙刷，大多数也是用无毒硅胶制成的。指套头部附有柔软而富韧性的刷头。特别适合6～10个月大的宝宝使用。

图1-23指套牙刷 图1-24指套牙刷
纳米牙刷：运用纳米合成技术制作而成的具有一些特异性能的牙刷。纳米抗菌技术、纳米抗菌材料，抑制牙刷日常使用中表面极易滋生大量有害病菌，让细菌难以生存。抗菌功能经权威机构检测合格。钻石级竹炭C活性离子，超强吸附分解、防潮能力，有助保持牙刷干爽，减少细菌繁殖机会，清除牙渍、牙菌斑，健康洁白牙齿。钻石级竹炭C活性离子的作用

图1-25指套牙刷 图1-26指套牙刷
(超)声波牙刷：超声波牙刷是继普通牙刷、电动牙刷之后的新型牙刷。普通牙刷和电动牙刷是经过刷毛触及牙面与牙面摩擦来去除刷毛触及牙面上的不洁物及病菌的，而对于刷毛无法触及到地方（如：龈袋内部、牙缝等）病菌及不洁物，则无能为力，这些部位就形成了刷牙的盲区，细菌的避难所。超声波牙刷是利用超声波能量在牙周的空化效应达到清除牙周的病菌和不洁物的，其清洁范围能覆盖牙周各个部位. 双频超声波牙刷是在刷头内藏一个超声波压电换能器，由安装在中空的刷柄内的MCU驱动电路激励产生振动，发射超声波能量。超声波能量，经过刷头的刷毛传递到牙齿和牙龈表面，一方面松动菌斑、牙垢和细小的牙石和牙齿的粘合，破坏细菌在龈袋及牙面各隐藏处里的寄生繁殖，同时，经过触及牙龈的刷毛传递到牙龈表面的超声波能量进一步渗透到牙龈内部，作用于细胞膜后，加速血液循环，促进新陈代谢，可抑制牙肉炎症和牙龈出血，防止牙龈萎缩。

图1-27超声波牙刷 图1-28超声波牙刷
现有刷头分类：方头型、钻头型。
刷头口径的分类：大小必须依据口径大小选择。
刷毛的排列分类：平整性、波浪形、全接触型、V型、中型、软毛、硬毛。
刷柄的分类：直柄、曲柄、防滑手柄、弹性手柄。

图1-29方头型牙刷 图1-30方头型牙刷

图 1-31 0-2岁牙刷大小 图 1-32 2-6岁牙刷大小

图 1-33 6-12岁牙刷大小 图1-34 12岁以上牙刷大小

图1-35平整刷毛 图1-36V型刷毛

图1-37全接触型刷毛 图1-38波浪形刷毛

图1-39直柄牙刷 图1-40曲柄牙刷

图1-41弹性手柄牙刷 图1-42防滑手柄牙刷
优秀的创意牙刷设计：

图1-43创意牙刷 图1-44创意牙刷
设计师Catherine Werdel 在牙刷把手处增加了一条长方形的小口，使得它能够轻易将牙膏筒卡在其中，只需顺手轻轻一拉，牙膏随即挤出，从而避免难挤的牙膏浪费。刷完牙后，将牙刷卡在上面，还可充当其牙刷架。

图1-45创意牙刷 图1-46创意牙刷

图46在牙刷的手柄上进行造型设计，底面的平底洗盘设计，能够固定在洗漱台上。手柄
图45在牙刷上进行的创新设计，免去了使用水杯的必要，变得卫生。

图1-47创意牙刷
给牙刷注入更多时尚元素和色彩设计
调查市场总结
最后总结一下：无论哪种类型的牙刷都是一种放在口腔内部使用的生活用品，因此一定能要考虑好使用者的心理需求，因为牙刷放在口腔的次数和一日三餐是一样的，因此一定要考虑使用者的心里感受，因此说在设计牙刷的时候，无论是色彩还是造型上（在保持良好的人机前提下）都要设计的新颖一些，不要让使用者产生排查感，因为牙刷毕竟是方在口腔内使用的一种生活日用用品。

人机分析
寸
尺
品
产

通用标准
总长
19.10
19.13
18.39
18.92
17.61
未找到数据
握柄长
12．00
11.91
10.70
11.33
11.22
未找到数据
前柄长
7.10
7.22
7.69
7.59
6.39
未找到数据
刷头长
3.80
3.19
2.25
3.25
2.90
3.0-3.5
刷头高
1.69
1.51
1.58
1.70
1.53
未找到数据
刷头宽
1.40
1.40
1.21
1.33
1.20
1.0-1.2
毛束行列
5
8
4
4
4
2-3
毛束高
0.80
0.96
1.10
0.91
1.12
1.0
全柄长
图1-48生活中5种牙刷的尺寸统计（单位：cm）
握柄长

毛束行列
前柄长

刷头宽
毛束高

图1-49牙刷人机分析

牙刷的前柄长对于整个牙刷的设计特别重要，它涉及到手握的舒适，以及让刷头能深入到牙床最里面，而手不会有碰到嘴唇的尴尬。
牙床的深度就是牙刷前柄长所要对照的人机标准，可是很不幸，我查到的国标没有对牙齿的尺寸进行详细的调查。因此在有限的条件下我只能测量我自己的牙床深度……（这仅仅只能代表成年女子的数据）：45mm。而成年男性可能要在这个基础上加上20mm。
刷头宽度能够控制牙刷有效使用面积，不能过宽，以免伤及牙龈，又不能太窄，具体的要根据牙齿宽度而定。自测最大牙宽为11mm。

小结：因此，牙刷的前柄长要在至少65mm以上比较适宜。在对比上面我测量的牙刷数据，都符合要求。刷头宽也一致。

牙齿宽

刷头宽

图1-50 牙刷人机分析
牙床的深度
牙刷的前柄长

手柄握长度 121.9mm
手柄握直径 13mm
由于上述查到的数据,牙刷的握柄长度一般都在120mm左右，看似很符合的把握长度。可是我们大多数人在握牙刷的时候都是把牙刷地握在手心的，因此实际需要的握柄长并不要那么长，我自测自己所需要的握柄长：85mm。其实为什么明明握柄短一点更舒服，人们也没有发觉到呢？原因如本页第一张图，设计的握柄长并没有被充分利用，使得本该增加拇指摩擦的地方没发挥出它的功能，但这一点对于人们来说，并不易察觉。要是使握柄设计地短一些将更完美！
所设计的握柄长
实际需要的握柄长
大拇指把住的地方开始算握柄，这里一般有增大摩擦，或曲面稳住拇指的阻力的设计
大部分人在抓牙刷时都不会抓地很上面,一般牙刷尾部都还是留在手心里,这样手指握着更舒服,也能更好的托住牙刷

图1-51 牙刷人机分析

12°

图1-52 牙刷人机分析

为了保证手腕处于自然的顺直状态，避免刷牙内侧时腕部受静态肌力，一般刷柄采用内弯式。据统计，牙床弯度在20°－25°之间，新设计应采用的内弯角度最好为12°左右。因为过大的弯角，会使刷头和刷面之间产生较大的力矩，造成刷牙动作不稳定。
2.2设计调查问卷
2.2.1调查问卷内容
尊敬的各位先生、女士:
您好，我是宝鸡文理学院的学生，现在正在做人机工程学课程设计，作业题目是：牙刷的人因设计。您的意见对我的下一步工作非常重要，希望您在百忙之中抽出一点您宝贵的时间完成这份调查问卷。

1 你的性别:
表2.1 问卷表
选项
小计
比例
A 男
35
48.61%
B 女
37
51.39%
本题有效填写人次
72

2 你的年龄:
表2.2 问卷表
选项
小计
比例
A 18岁以下
0
0%
B 18-25岁
70
97.22%
C 25-30岁
2
2.78%
D 30岁以上
0
0%
本题有效填写人次
72

3 你的牙刷是哪个品牌的？
表2.3 问卷表
选项
小计
比例
A 佳洁士
29
40.28%
B 高露洁
12
16.67%
C 三笑
5
6.94%
H 博朗
1
1.39%
I 狮王
3
4.17%
J 皓乐齿
0
0%
K 其它
22
30.56%
本题有效填写人次
72

图2-1调查分析图

4 你常见的牙刷类型是？
表2.4问卷表
选项
小计
比例
A 电动
1
1.39%
B 手动
71
98.61%
本题有效填写人次
72

5 你选择牙刷毛时偏向于？
表2.5 问卷表
选项
小计
比例
A 稍硬
4
5.56%
B 稍软
36
50%
C 软硬合适
32
44.44%
本题有效填写人次
72

图2-2调查分析图

6 购买时，是否会选择刷头较小的牙刷？ [单选题]
表2.6问卷表
选项
小计
比例
A 是
36
50%
B 否
36
50%
本题有效填写人次
72

7 你喜欢的款式是？
表2.7 问卷表
选项
小计
比例
A 简约
45
62.5%
B 可爱
4
5.56%
C 时尚
9
12.5%
D 随便
13
18.06%
E 其它
1
1.39%
本题有效填写人次
72

图2-3调查分析图

8 你喜欢的颜色是？
表2.8 问卷表
选项
小计
比例
A 透明
10
13.89%
B 白色
8
11.11%
C 暖色
29
40.28%
D 冷色
16
22.22%
E 多色搭配
9
12.5%
本题有效填写人次
72

图2-4调查分析图
9 你能接受的价格是？
表2.9问卷表
选项
小计
比例
A 1-5元
22
30.56%
B 5-10元
37
51.39%
C 10-15元
9
12.5%
D 15-20元
2
2.78%
E 20元以上
2
2.78%
本题有效填写人次
72

10 你的牙刷多久更换一次？
表2.10 问卷表
选项
小计
比例
A 一个月左右
5
6.94%
B 两个月左右
22
30.56%
C 三个月左右
27
37.5%
D 三个月以上
6
8.33%
E 想起才换
12
16.67%
本题有效填写人次
72

图2-5调查分析图
11 你对现在使用的牙刷满意吗？
表2.11问卷表
选项
小计
比例
A 满意
21
29.17%
B 一般
43
59.72%
C 不满意
5
6.94%
D 无所谓
3
4.17%
本题有效填写人次
72

图2-6调查分析图
12 刷牙之后，什么会让你觉得困扰？
表2.12问卷表
选项
小计
比例
A 牙刷太大，齿缝间难清理
13
18.06%
B 牙刷需要清洗
24
33.33%
C 没困扰
23
31.94%
D 其它
12
16.67%
本题有效填写人次
72

图2-7调查分析图

3 设计定位
市场定位
消费人群
预计售价
设计要求

8产品说明书
本款创意牙刷的创新点：首次将口腔灯和口腔温度计投入在牙刷的设计上。可拆卸的牙刷头设计延长牙刷的使用寿命。牙刷柄与牙刷头之间的可调软管设计满足各种角度的手握方式。保证手握的人机工程的尺寸。牙刷头的波浪形刷毛设计，能更好的清洁牙齿。