PAGEPAGE2本科畢業(yè)設(shè)計小家電創(chuàng)新設(shè)計研究——蒸汽朋克加濕器設(shè)計學(xué)院名稱專業(yè)名稱論文提交日期2014論文答辯日期2014摘要根據(jù)蒸汽朋克神秘科幻，富有舊時代黑科技風格的特色以及其兼容、前衛(wèi)和向往自由的烏托邦精神，融入加濕器的技術(shù)進行設(shè)計，在眾多方案中挑選比較合適的一款進行深度設(shè)計，利用水過濾空氣和超聲波霧化的原理以及技術(shù)設(shè)計出SPH（SteampunkHumidifier，蒸汽朋克加濕器），在當今崇尚簡約化的時代逆向地使用了復(fù)雜的設(shè)計，以展示天馬行空的科幻思想，更重要的是在簡約平凡的市場上增加一個異類，滿足特定人群以及年輕一代的情趣追求。在功能模型的框架上進行外觀模型的制作，使試作品兼?zhèn)渫庥^和一部分主要功能。模型的制作也是親手進行，就與手畫草圖一樣，制作過程中也會不斷涌現(xiàn)新的靈感，稍作修改讓試作品更加完善，為此新加入了靜電吸塵器，以求改變外露機械本身難清潔的一點，靜電吸塵裝置目前家用比較少，也是有潛在市場的。關(guān)鍵詞：蒸汽朋克加濕器情趣化設(shè)計DesignofApplianceforHomeSteampunkHumidifierFengQi(CollegeofInformatics,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,510642,China)Abstract:AccordingtotheSteampunkmysteryfiction,richoldageblacktechnologystyleaswellasitscompatibility,avant-gardeandfreespiritofUtopia,isdesignedintothehumidifiertechnology,selectionofadepthdesignmoreappropriateinmanymethods,usingtheprincipleofwaterfilteredairandultrasonicatomizationandtechnologytodesignSPH(SteampunkHumidifier,steamPunkhumidifier),intoday'seraofadvocatingsimplereverseuseofcomplexdesign,toshowapowerfulandunconstrainedstylesciencefictionideas,moreimportantistoincreaseaheterogeneousinthesimple,ordinarymarket,satisfypeopleaswellastheyoungergenerationofinterestpursuit.Makingtheappearancemodelintheframeworkoffunctionalmodel,thetestworksbothappearanceandpartofmainfunction.Modelmakingishands-on,wesketchandhandpainting,theproductionprocesswillbeconstantlyemergingnewinspiration,withsomeslightmodificationstothetestworksmoreperfect,sonewtotheelectrostaticcleaner,alittleinordertochangetheexposuremachineitselfdifficulttoclean,electrostaticdustcollectiondeviceathomeisless,butalsopotentialmarket.Keywords:steampunkhumidifierdesignoftemperament目錄1前言 11.1歷史背景 11.1.1加濕器 11.1.2蒸汽朋克 42總體方案規(guī)劃 42.1設(shè)計基礎(chǔ)依據(jù) 42.1.1設(shè)計理念 42.1.2技術(shù)原理 52.2設(shè)計調(diào)查與定位 62.2.1調(diào)查與分析 62.2.2設(shè)計定位 73設(shè)計及分析 73.1方案的構(gòu)思與確定 73.1.1草圖表現(xiàn)與對比 73.1.2方案的確定與深化 133.2方案分析 143.2.1功能分析 143.2.2人機工程分析 153.2.3制作工藝分析 154模型制作與測試 154.1模型制作 154.2測試結(jié)果分析 215結(jié)論 21參考文獻 22附錄A 23附錄B 40附錄C 41附錄D 42附錄E 43致謝 44華南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文成績評定表1前言蒸汽引領(lǐng)第一次工業(yè)革命，朋克則是一種非主流的邊緣文化，兩者的結(jié)合產(chǎn)生了奇妙的化學(xué)反應(yīng)懷舊、承前啟后、拼湊美學(xué)、兼容先進與落后并存，都是蒸汽朋克精神上的追求SPH（SteampunkHumidifier）是一款具有蒸汽朋克風格的機械式加濕器，有別于傳統(tǒng)的是此款加濕器的加濕效率并不高，觀賞價值遠大于其實用性，活塞抽取空氣，經(jīng)過水的過濾以后霧化排出。簡單的機械構(gòu)造令機械的運作一目了然，透明蓄水罐能讓人很好地觀察過濾水的質(zhì)量狀況。精致的細節(jié)以及機械設(shè)計體現(xiàn)筆者對蒸汽朋克風格以及造型藝術(shù)的理解。另類的設(shè)計旨在挑起大眾在忙碌生活中的一點情趣，復(fù)古與未來，蒸汽與朋克，生活本來就是應(yīng)該別具一格的，鼓勵每個人都能活出自我，活的有趣。隨著科技的發(fā)展、人們生活水平的提高，小家電成為現(xiàn)代人們生活的必需品。社會環(huán)境的變化，人們的消費觀念的變化以及多元化文化的沖擊，使人們對小家電的需求也發(fā)生了變化。（單日，2011）1.1歷史背景1.1.1加濕器1）定義：加濕器是一種增加房間濕度的家用電器。加濕器可以給指定房間加濕，也可以與鍋爐或中央空調(diào)系統(tǒng)相連給整棟建筑加濕。2）分類：（1）超聲波加濕器超聲波技術(shù)是世界上一種比較成熟的技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域。超聲波加濕器采用每秒200萬次的超聲波高頻震蕩，將水霧化為1微米到5微米的超微粒子和負氧離子，負氧離子，達到均勻加濕，一改冬季暖氣的燥熱，能清新空氣，增進健康，營造舒適的生活環(huán)境。（2）純凈型加濕器直接蒸發(fā)型加濕器通常也被稱為純凈型加濕器。純凈型的加濕技術(shù)則是加濕領(lǐng)域剛剛采用的新技術(shù)，通過分子篩蒸發(fā)技術(shù)，除去水中的鈣、鎂離子，徹底解決“白粉”問題。通過水幕洗滌空氣，在加濕的同時還能對空氣中的病菌、粉塵、顆粒物進行過濾凈化，再經(jīng)風動裝置將濕潤潔凈的空氣送到室內(nèi)，從而提高環(huán)境濕度和潔凈度。所以非常適用于有老人和小孩的家庭使用，還可以預(yù)防冬季流感病菌。超聲波加濕器和純凈型加濕器是建議給兒童購買的首選產(chǎn)品，安全系數(shù)高，凈化空氣，除菌加濕能力強，增進健康，給孩子一個舒適的環(huán)境。（3）電加熱式加濕器熱蒸發(fā)型加濕器也叫電加熱式加濕器，其工作原理是將水在加熱體中加熱到100℃，產(chǎn)生蒸汽，用電機將蒸汽送出。電加熱式加濕器是技術(shù)最簡單的加濕方式。（4）浸入式電極加濕器浸入式電極式加濕器（immersedElectrodehumidifier）利用浸入水中的大面積的電極作為端子，以水作加熱媒介，當電流經(jīng)由水轉(zhuǎn)移電能時，產(chǎn)生熱量，使水沸騰，產(chǎn)生蒸汽。其特點是成本低,便于安裝和使用.但是精度較低，而且需要定期更換加濕桶。（5）冷霧加濕器此種加濕器利用風扇強制空氣通過吸水介質(zhì)時與水接觸、交換來增加空氣的相對濕度。此種加濕器的特點是能隨空氣的相對濕度自動調(diào)節(jié)，即空氣相對濕度低的時候加濕量大，空氣相對濕度高時，加濕量低；缺點是加濕量低，噪聲相對于超聲波加濕器大，但這種加濕器耗能少，噪音低。（6）商用加濕器商用加濕器是一種介于民用和工業(yè)用之間的中等噴霧量的加濕設(shè)備。（7）氧吧加濕器氧吧加濕器（OxygenBarHumidifier），也叫氧吧空氣凈化加濕器，其工作原理是通過電解法使加濕器在霧化水的同時釋放純凈物質(zhì)——臭氧（O3），O3在水的霧化過程中起到對水質(zhì)殺菌消毒的功效，并隨著均勻的加濕細霧傳播到房間的各個角落，起到凈化空氣的作用氧吧加濕器釋放的純凈物質(zhì)——臭氧（O3），是有名的強力又純凈的“凈化劑”，在高純水系統(tǒng)中能連續(xù)去除細菌和病毒的最好方法就是用臭氧。臭氧O3經(jīng)常使用于飲用水凈化、空氣凈化、家居或醫(yī)療消毒殺菌、果蔬保鮮、美容保健等領(lǐng)域，≤0.05PPM的臭氧濃度健康無污染，更能保證加濕水源的潔凈、家居空氣滋潤更清新。3）國家性能標準：一是加濕量。這是加濕器最重要的參數(shù)，有些企業(yè)為迎合消費者追求大加濕量的心理，隨意標大加濕量，所以標準嚴格規(guī)定加濕量不應(yīng)低于產(chǎn)品額定加濕量的標稱值。二是加濕效率。指加濕器實際加濕量和輸入功率的比值，反應(yīng)了單位功耗能夠產(chǎn)生多少加濕量，是衡量加濕器性能優(yōu)劣的一個重要指標。為了指導(dǎo)消費者購買節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品、促進各企業(yè)開發(fā)更加高效的產(chǎn)品，標準將該指標分為A、B、C、D四個等級。三是噪聲?？紤]到加濕器可能在臥室中使用，如果噪聲過大將會對消費者產(chǎn)生一定的影響，所以標準對噪聲指標進行了嚴格的限制。四是蒸發(fā)芯使用壽命。對于直接蒸發(fā)式加濕器，蒸發(fā)芯（器）是對性能影響最大的部件。隨著加濕器的不斷使用，蒸發(fā)芯（器）的效率會不斷降低，加濕量也隨之不斷下降。標準規(guī)定當加濕器的加濕量降低至初始加濕量的50%時，視為蒸發(fā)芯失效。對于可更換的蒸發(fā)芯，其使用壽命應(yīng)不小于1000小時。五是針對許多加濕器都帶有軟化水、濕度顯示等輔助功能，為了防止某些產(chǎn)品明明不具有此功能，或此功能不能起到相應(yīng)的效果，而通過虛假宣傳的手段來誤導(dǎo)消費者，標準對這些輔助功能也提出了具體的要求：對于軟水器，標準規(guī)定經(jīng)軟水器軟化后，水的硬度應(yīng)不超過100mg/L。軟水器在失效前，軟化的總水量也不應(yīng)少于100L。對于濕度顯示，規(guī)定在相對濕度為30%～70%的范圍內(nèi)，其濕度顯示的誤差應(yīng)在±10%以內(nèi)，以免誤差太大反而對消費者產(chǎn)生誤導(dǎo)。此外標準還規(guī)定，由于水位會對某些加濕器的性能產(chǎn)生明顯的影響，所以加濕器應(yīng)該具有水位保護功能，以防消費者在不知情的情況下使加濕器長期處于低性能、低效率的工作狀態(tài)。4）作用：進入現(xiàn)代工程設(shè)計，良好的環(huán)境帶給人體和產(chǎn)品的益處，廠房，生產(chǎn)車間，庫房，辦公室和家庭中環(huán)境的控制越來越受到人們的重視。比如：冬天室內(nèi)干燥，空氣濕度達不到標準濕度（40%RH~60%RH)，干燥的環(huán)境會導(dǎo)致水分流失，加速生命的衰老。加濕器能創(chuàng)造理想的室內(nèi)濕度，呵護家人的健康?？諝獾馁|(zhì)量、溫度和相對濕度是三種基本的環(huán)境控制要素。相對濕度最容易被忽視，適當?shù)南鄬穸瓤刂茖?yīng)工廠的節(jié)能和工作效率也是重要因素之一。一般情況下，溫度最能夠直接影響人們對生活環(huán)境的感受。而同樣濕度也會對人們生活、健康造成影響。隨著人們生活水平提高，空調(diào)廣泛使用，導(dǎo)致皮膚緊繃、口舌干燥、咳嗽感冒等空調(diào)病的滋生?？茖W(xué)證明，空氣濕度與人體健康以及日常生活有著密切的聯(lián)系。醫(yī)學(xué)研究表明，居室溫度達到45~65%RH，溫度在20~25度時，人的身體、思維皆處以最佳狀態(tài)，無論工作、休息都可收到理想的效果。1.1.2蒸汽朋克蒸汽朋克Steampunk是一個合成詞，由蒸汽steam和朋克punk兩個詞組成。蒸汽代表了以蒸汽作為動力的大型機械。朋克則是一種非主流的邊緣文化，用街頭語對白書寫的文體，它的意義在于題材的風格獨立，而非反社會性。蒸汽朋克的作品往往依靠某種假設(shè)的新技術(shù)，如通過新能源、新機械、新材料、新交通工具等方式，展現(xiàn)一個平行于19世紀西方世界的架空世界觀，努力營造它的虛構(gòu)和懷舊等特點。簡單地說，蒸汽朋克的世界觀是落后與先進共存，魔法與科學(xué)共存，精神上追求的烏托邦的理想。大部分蒸汽朋克作品描寫的都是處在維多利亞時代的英國，這是一個號稱“日不落”的強大帝國。瓦特改良的蒸汽機使人類社會向前邁了一大步，它的誕生開創(chuàng)了人類的蒸汽時代，使人類社會進入了以蒸汽機的廣泛應(yīng)用為標志的第一次產(chǎn)業(yè)革命。新的能源－石油和電，已經(jīng)開始被大量開采或是使用。體形更加龐大的機械開始出現(xiàn)在西方世界的視線中。這一切都使西方文明的生產(chǎn)力得到巨大發(fā)展。生產(chǎn)力大幅攀升，也使得社會形態(tài)發(fā)生了變革。生產(chǎn)力的發(fā)展、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、設(shè)備的更新、資金的需求，都要求生產(chǎn)規(guī)模必須擴大，設(shè)備與資金更加集中。在這樣的要求下，自由資本主義開始向壟斷資本主義即帝國主義過渡，壟斷組織也就應(yīng)運而生。技術(shù)革命也是技術(shù)革新盛況空前的時代。研究高技術(shù)革命的科學(xué)天才們將無數(shù)的新奇事物帶到了這個世界上，而他們自己也受到了無數(shù)人的追捧，發(fā)明和商業(yè)結(jié)合的模式也讓他們獲利頗豐。這其中最著名的恐怕就是愛迪生－現(xiàn)代電氣技術(shù)革命和社會革命的奠基人。科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，拓寬了人們的物質(zhì)世界，也拓寬人們認識的深度和廣度。這期間，舊觀念的修正和新意識的建立，從蒸汽機到青霉素細胞，從蒸汽船的明輪到電燈泡的鎢絲，種種壯麗的景象都有實現(xiàn)的可能。2總體方案規(guī)劃2.1設(shè)計基礎(chǔ)依據(jù)2.1.1設(shè)計理念在當今日益簡約化的時代，各種工業(yè)產(chǎn)品也隨之簡化，全球設(shè)計時尚推崇簡約設(shè)計，簡單易用，簡潔干凈。本產(chǎn)品則逆其道而行之，為求滿足一部分群體的情趣要求需求，設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造型風格復(fù)古，盡顯機械之美。機構(gòu)外露和各種聯(lián)動機構(gòu)能帶來持久的視覺觸覺享受，過濾部件是透明的，肉眼課觀察水質(zhì)以求安心使用。概念圖如圖1。圖1概念圖2.1.2技術(shù)原理（1）水過濾空氣讓空氣透過水的過濾而達到清洗，濕潤的效果。具體方法為在注水密封容器插入空氣導(dǎo)管與抽氣管，抽氣管抽氣時容器內(nèi)壓力下降，空氣就會透過空氣導(dǎo)管吸入水中，如圖2。圖2水過濾空氣示意圖（2）超聲波霧化超聲波加濕器采用每秒200萬次的超聲波高頻震蕩，將水霧化為1微米到5微米的超微粒子和負氧離子，負氧離子。2.2設(shè)計調(diào)查與定位2.2.1調(diào)查與分析經(jīng)廣泛調(diào)查，市面上的家用加濕器外觀均為偏向簡潔類型，如圖3。以超聲波霧化技術(shù)為主流，情趣方向的產(chǎn)品則以動物造型與加裝燈飾為主，因而蒸汽朋克風格的加濕器具有很大的市場空間，重金屬的機械設(shè)計相信會吸引一大批愛好者和年輕一代追求另類風格的群體。圖3主流加濕器的造型由于以外觀設(shè)計為主，因此采用主流的超聲波霧化加濕技術(shù)，以降低技術(shù)和成本的要求。2.2.2設(shè)計定位根據(jù)調(diào)查分析結(jié)果，課初步確定設(shè)計理念的合理性，因而定位于蒸汽朋克風格的另類機械外觀加濕器，運用最基礎(chǔ)的加濕器原理控制生產(chǎn)成本，而把生產(chǎn)制造，工藝的重點放在外觀機械構(gòu)造上。從藝術(shù)設(shè)計的內(nèi)容看,情趣化設(shè)計在體現(xiàn)產(chǎn)品物質(zhì)性內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更側(cè)重情趣方面，包括裝飾紋樣的窩意、象征性、民族性等（李敏，2005）。因而定位為精品類型具有一定收藏價值的情趣家用加濕器。3設(shè)計及分析3.1方案的構(gòu)思與確定3.1.1草圖表現(xiàn)與對比（1）方案1裝置化的一個方案，簡易活塞裝置外露，應(yīng)用抽氣水過濾，容器底部為超聲波霧化器，容器頂部有氣門，最后水汽從活塞一端噴出，如圖4。此款是完全按照設(shè)計理念以及依據(jù)概念圖進行改良出來的方案。圖4方案1（2）方案2采用現(xiàn)成的空氣壓縮機進行抽氣，效率更高，加裝外殼進行修飾，氣缸底座為扇葉型散熱器，如圖5，具有一定蒸汽朋克生化設(shè)計風格。圖5方案2（3）方案3采用機構(gòu)半外露式的設(shè)計，側(cè)面為空氣質(zhì)量與濕度的計量計，伸展的造型更有時代感，正面可以看見水量，而背面則為科幻風格的內(nèi)構(gòu)，兩面具有不同觀賞性，如圖6。圖6方案3（4）方案4部分功能機構(gòu)被隱藏起來，內(nèi)部復(fù)雜的導(dǎo)管被包裹在簡潔的外殼中，可以說是結(jié)合型的設(shè)計，底部抽水霧化，透過導(dǎo)管再由加壓器排出，如圖7。圖7方案4（5）方案5更為機械化的設(shè)計，多關(guān)節(jié)可活動，自由調(diào)整噴霧角度，如圖8，噴管內(nèi)部帶有二級過濾裝置，水箱有多個，大小各不一樣，接口通用，使用者可自行調(diào)整，小水箱里面可以加入香薰精油，方便調(diào)整屋內(nèi)空氣。圖8方案5（6）方案6科幻風格的裝置設(shè)計，機械之城，運作原理與方案4相同，造型更加深化，如圖9。圖9方案63.1.2方案的確定與深化對比以上6個方案，決定使用方案1，貫徹一開始提出的設(shè)計理念以及生產(chǎn)上的工藝要求，方案1的各方面都比較符合，因而選擇方案1進行深化設(shè)計，如圖10、11、12。圖10方案1深化設(shè)計1圖11方案1深化設(shè)計2圖12方案1深化設(shè)計33.2方案分析3.2.1功能分析首先能實現(xiàn)最基礎(chǔ)的加濕功能，其次由于凹凸不平的外露機構(gòu)設(shè)計，塵埃的累積是一大問題，因而加入了靜電吸塵模塊，通過齒輪帶動金屬管轉(zhuǎn)動，主軸是固定的，裝有金屬電刷，與管壁摩擦以產(chǎn)生靜電，利用帶靜電的物品能吸附周圍輕小物體的特性，達到除塵的目的，為防止漏電，金屬管表面有結(jié)緣涂層，清潔的時候只需擦干凈金屬管即可。圖13靜電吸塵器剖面與模型3.2.2人機工程分析SPH與人體有交流的時候有移動，開關(guān)，加、換水，除塵等，操作并不復(fù)雜，主要是提起移動的時候序言考慮人機相宜性，雖說是固定的家用電器，不過還是有移動的必要，抽氣筒本身可以從當提把手，長度為100mm，而根據(jù)人體測量數(shù)據(jù)，取男性50%百分位手寬為82mm（中國成年人人體尺寸，1988），把持上符合要求，形狀方面則不過于考慮人機要求，以設(shè)計理念為主。3.2.3制作工藝分析主體框架采用金屬板切割加工而成，配合各種金屬軸以及軸承與標準齒輪組成各種活動機構(gòu)，底座為木，經(jīng)切割銑削而成，其余細節(jié)，機械外殼均采用注塑成型。表面處理方面木質(zhì)底座采用專用木漆清漆涂裝，機械部分采用金屬色顏料噴涂加以部分拋光處理，整體連接均用標準件，螺釘、螺絲、螺母等。4模型制作與測試4.1模型制作由于筆者本身具備一定程度的實物模型制作能力，為達到更加理想的效果以及在制作中繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計，決定親手制作產(chǎn)品試作品。制作過程如圖14~圖22所示。圖14制作過程1圖15制作過程2圖16制作過程3圖17制作過程4圖18制作過程5圖19制作過程6圖20制作過程7圖21制作過程8圖22制作過程9經(jīng)涂裝好的零件重新組合起來，效果如圖23、圖24所示圖23模型實物圖1圖24模型實物圖24.2測試結(jié)果分析雖然試作品也具有加濕功能，但是受限于材料，關(guān)鍵部位較為脆弱，因而采用純功能模型進行驗證，如圖25所示。圖25功能模型驗證此功能模型運作原理與試作品基本一致，結(jié)果表明水的霧化狀況良好，水霧噴出均勻擴散，有良好的加濕效果。加濕效率方面由于超聲波霧化模塊是市售合格產(chǎn)品，已經(jīng)達到國家標準，因而整體也是符