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人机课程设计目录第1章 牙刷调查分析 1.1资料收集与分析 11.11 牙刷分类 11.12 刷毛、刷头与刷柄分析 11.13 颜色分析 21.14 牙刷数据统计表 31.2 人机数据分析 31.3 分析结果及改进 4第2章 牙刷方案设计2.1 人机学设计要求 52.2 设计方案比较 52.3 设计图 62.4三视图7第3章 总结 8第一章 牙刷调查分析牙刷，是人们日常生活的必需品，是人们为了保持牙齿健康及口腔清洁而设计的，它已是生活中司空见惯的设计产品。然而，牙刷自产生之日起，便具有了其基本的实用功能，虽然在造型、材质、色彩等方面的设计比较单一，但已经具有了牙刷的基本形态。1.1资料收集与分析 1.11 牙刷分类 牙刷可以分成四类：电动牙刷、手动牙刷、电子牙刷和磁疗牙刷。 （1）电动牙刷 电动牙刷是以电能为动力使刷头运动的一类牙刷。电动牙刷按刷头运动方式可分成三类：传统的横向移动式牙刷(可同时伴有纵向移动)，新颖的旋转式牙刷(可有顺时针和逆时针旋转两种)，近年出现的高频超声振动电动牙刷。 （2）手动牙刷 手动牙刷即无任何特殊装置的普通牙刷。握柄的角度是手动牙刷设计研究中的重点。手动牙刷的刷柄与刷头所呈的角度：最常见的牙刷为直柄牙刷，此外，还有带有前倾角、后倾角的牙刷。 （3）电子牙刷 电子牙刷是刷头能够提供电子来破坏菌斑，从而达到保护牙齿的一类牙刷。电子牙刷所产生的电子与菌斑内的H结合，使H浓度下降，PH值上升，从而降低菌斑的产酸力。（4）磁疗牙刷 磁疗牙刷是通过牙刷产生的磁场影响菌斑内乳铁质和转移铁，从而破坏菌斑，同时还能促进牙周血液循环的一类牙刷。磁疗牙刷对牙龈炎的改善作用较手动牙刷好。1.12 刷毛与刷柄分析（1）刷毛的材料 天然猪鬃：天然毛鬃牙刷比较柔软，其清洁效果及吸附牙膏较好，不怕热水烫，但干得很慢，不如尼龙丝刷毛美观，使用时间也较短。一般牙龈易出血的人宜选用刷毛较软的牙刷。尼龙丝：因为尼龙丝毛牙刷对牙齿的清洁作用及按摩作用均佳，弹性好且耐磨，所以尼龙牙刷的应用更加广泛。 （2）刷毛质地 从刷毛的质地上来说有硬毛牙刷与软毛牙刷，还有中硬混合牙刷。硬毛牙刷对牙齿的清洁效果较好，但对牙齿的磨损作用和牙齿的损伤也较大；软毛牙刷能进入牙龈边缘以下及邻面间隙去除菌班，但对较厚的菌斑则不能完全去除。中硬混合牙刷，硬毛可有效清洁，中性毛可按摩牙龈。(3) 刷柄材质、形状刷柄材质：塑料、橡胶刷柄侧面形状：内弯、直线、外弯1.13颜色分析在牙刷设计中，刷毛多采用代表清洁的白色、白色与蓝色相间、白色与绿色相间等颜色。而刷柄的色彩则有多种选择。不同的色相，如红、橙、黄、绿、蓝、紫、白、灰、黑等都有不同的色彩联想，所以并不是每一种色相都适合牙刷的设计，如黑色牙刷就非常少见。而且，不同的色调所引起的联想也不问。不同的配色产生的效果也不同。下面就与牙刷设计关系较为密切的色彩分析如下。1)色相引起的抽象联想红色：活跃、紧张、欢心、兴奋等。橙色：高兴、活跃、精神、热闹等。黄色：愉快、开心、明朗、精神等。绿色：年轻、新鲜、希望、平静等。蓝色：沉着、凉快、深远、诚实等。紫色：高贵、神秘、女性化、哀伤等。 白色：清洁、纯洁、开明、和平等。 灰色：沉着、抑郁、暗淡、冷漠等。 黑色：阴沉、严厉、中立、沉重等。 2)色调引起的联想 强调：简洁、柔弱、愉快、凉爽、清澈、明媚等，适合用于牙刷设计。 深调：充实、老练、传统、生动、高尚、趣味等，可选择性地用于牙刷设计。 亮调：年轻、新鲜、开朗、健康、清澈、新潮等，可选择性地用于牙刷设计。 暗调：朴实、充实、稳重、沉着、强硬、男性化等，可选择性地用于牙刷设计。 3)不同的配色效果 红、白、黑相配，有一种永恒的美感。如红色刷柄配白色的宁、白色的刷头。 高明度的绿色与纯绿色相配，显得清澈、凉爽。 低纯度的寒色与中性色相配，产生静感。 白色与纯红的配色，有朝气蓬勃感。 白色与绿色或蓝色的配色有清爽、健康的感觉。1.14牙刷尺寸统计表名称平均值标准差全长188.3mm10.8mm握柄长109.2mm 8.9mm前柄长79.1mm10.3mm刷头长30.7mm5.06mm刷毛长11mm1.2mm1.2人机数据分析名称平均值标准差拇指指幅19.77mm1.47mm把握长度121.9mm3.5mm把握直径13mm1.2mm展屈最大角183.183.38展屈最小角130.962.814最大张弯角249.343.708最小张弯角1142.43牙床弯度22.61.071牙床高度15mm2.6mm1.3 分析结果及改进1.31人手腕部的受力特征腕部的形态分为挠侧偏、尺侧偏、背侧屈、掌侧屈和正中五种形态。正中为自然形态，其余四种状态均为非自然形态。正中位置是手的自然位置，在此位置，手的腕部受力状态最佳，因此，在进行牙刷设计时，应尽可能使手处于正中状态操纵牙刷。1.32刷牙方式分析人手具有极大的灵活性。单就抓握动作而言，也有多种方式。其中主要的三种形式是前倾式、后倾式和无角度式。根据人手腕部的受力特征，刷洗牙齿内侧，尤其是刷内侧后半部时，刷柄前倾时，人手腕部接近自然位置，手腕感觉最舒适。刷柄后顿时，手腕处于尺(挠)侧偏状态，感觉最不舒适。刷洗外侧牙面时，牙刷沿着牙床垂直的方向上下移动。刷柄后倾时，人手腕部接近自然位置，手腕感觉舒适。刷柄前倾时，手腕处于尺(挠)侧偏状态，手腕感觉最不舒适。刷洗上下咬合面时，直柄牙刷手腕感觉最舒适。刷洗前表面时，牙刷颈部后倾时，手腕感觉最舒适。考虑到牙齿内表面，尤其是内表面后半部最难清洁，故应按该位置考虑刷头与刷柄的夹角。在此位置，采用颈部前倾式牙刷剧柄，手的腕部受力状态较合理。 颈部前倾式牙刷刷柄虽然解决了前牙内面、牙齿内表面后半部的清洁问题，但是，由于沿齿缝方向清洁内、外表面齿间邻面时，刷柄的施力和刷头的阻力之间存在旋转力矩，致使手难于稳定地持握牙刷。特别是在狭小的牙床高度空间内，频繁、枯燥的上下移动动作极易造成腕部、小臂、大臂和精神疲劳。在刷洗外侧牙面、上咬合面以及前表面时，手的腕部还无法保持顺直状态，使得腕部受力更加恶化。 1.33牙刷设计的改进设想 由于手动牙刷消费人群最大，目前改进设计应该考虑手动牙刷。考虑到刷牙时沿齿面上下移动清洁齿缝为主要操作动作，频繁的上下移动动作极易造成腕部、小臂、大臂和精神疲劳，使得很多人在刷牙时不得不采用不正确的水平横刷方式。同时，受牙床高度的限制，较短的上下移动距离也增加了动作的难度。因此，本设计采用尾部略微翘起，使手部用力时不至于甩出牙刷柄，刷柄呈流线型更符合人的抓握习惯，刷柄中上部有突起部位，使得拇指更好用力，刷柄上有橡胶套，橡胶套上有防滑突起，以防牙膏随刷柄流下后造成滑动，这样就可以方便地完成清洁上下齿齿面、齿缝和牙龈沟，轻松地完成上下移动的动作。据统计，牙床弯度在2025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。另外应在刷头一侧设计一个防护盖，以防止刷牙时刷毛划伤舌、腭、唇、颊。第2章 牙刷方案设计2.1人机学设计要求（1）牙刷刷柄形状便于人手的抓握习惯（2）刷牙时人手用力要舒适（3）颜色搭配要符合大众需求（4）刷毛排列要合理，能清洁干净牙齿（5）牙刷各部分长度要合理。2.2设计方案比较方案一的刷柄呈起伏状，符合手指的抓握特征，使用舒服。方案二沿用方案一原则，用防滑凸起代替起伏状的凹槽，同时中上部有助于大拇指发力。方案三的刷柄呈喇叭状，是为了防止嘴里的牙膏液顺着刷头留下导致刷柄很滑，喇叭口可以把留下的牙膏液挡住，而且，这里的牙刷头与牙刷柄是可以分离的，符合现代绿色设计，不至于刷头坏了就把刷柄也扔了。2.3 设计图2.4三视图第3章 总结这次的牙刷人机设计，让我重新认识了牙刷的使用方法还有刷牙的几种动作，从而可以深入地对牙刷进行人机分析。这次课程设计我觉得我的优点就是从找资料到建模还算认真，一开始我看了很多个教刷牙的视频，观察了刷牙的动作和手指的摆放位置，亲身试验了用力的情况，然后才画草图建模，建模的过程也算认真，没有随便给几个尺寸就算了，而是经过量度再加上网上数据来画出来的，最后的模型比例还算合理。这次设计的缺点就是，牙刷的外观没有重大突破，草图表现不足，说明书的部分内容都摘自网上，数据没有进行实际的社会调研。这次牙刷人机课程设计让我明白了，当下的牙刷设计不但满足了人们的使用价值，也更多的考虑到了人们的心理情感因素，将人机工程学合理的应用其中，真正做到了人性化的设计。然而，任何事物都不是完美无缺的，牙刷的设计也不例外，在某种程度上还存在一定的缺陷，比如刷毛的设计，由于人们每三个月就要换一次牙刷，虽然刷毛损坏了，可是刷柄还是完好无损的，尤其是那些设计的个性独特的牙刷，换掉是很可惜的，而且造成了浪费。因此，可以把牙刷设计成可拆型，每次换牙刷时只需将刷头拆下而换上同种型号的刷头即可，这样就避免了不必要的浪费，节约了材料，而且也节省了家庭开支，是一种很好的设计。随着科技的发展，相信牙刷的设计会越来越人性化，越来越完美！ 第8页 共8页