設計調查結課作業(yè)

1、設計調查報告2013級工業(yè)設計專業(yè)研究生設計調查結課考試作業(yè) 中小型道路挖掘機設計學院：機械工程學院專業(yè)：工業(yè)設計班級：研1303學號：2013510072姓名：劉海霞3目錄一、設計調查31.1市場調查31.1.1挖掘機的概述31.1.2挖掘機形態(tài)設計現(xiàn)狀41.1.3挖掘機中形態(tài)設計的缺陷51.2用戶調查61.2.1用戶的心理、行為調查91.2.2用戶對挖掘機形態(tài)、色彩等方面設計的要求91.3調查結論11二、設計定位及方案分析112.1基本形態(tài)分析112.2材質符號化分析122.3色彩符號化分析132.4挖掘機形態(tài)符號化過程設計原則132.4.1功能原則132.4.2人機原則142.4.3形式

2、美原則142.5本章小結17三、產品設計17四、總結20五、附錄20設計調查報告作業(yè)一、設計調查1.1市場調查1.1.1挖掘機的概述挖掘機是用產斗挖掘高于或低于承機面的物料,并裝入運輸車輛或卸至料場的土方機械。近年來,挖掘機在工程機械行業(yè)中發(fā)展速度最為突出,是最重要的工程機械之一1。城市建設的不斷發(fā)展,推動著單斗挖掘機技術工藝的不斷革新,但工作的基本原理沒有變。如圖1-1。圖1-1 挖掘機發(fā)展近況挖掘機的發(fā)展主要經歷以下四個階段:如圖1-2(1)挖掘機的行走裝置改為履帶行走,在鐵路修建中應用較多。(2)1899年第一臺電動挖掘機面世,在汽油機和柴油發(fā)動機的技術支持下,第一代挖掘機(柴油發(fā)動機或

3、電動機驅動的機械式挖掘機)有了更廣泛的應用,不僅在機動越野性能上有了提升而且擴大了本身的作業(yè)范圍。(3)隨著液壓技術的迅速發(fā)展和廣泛使用,挖掘機有了更先進的傳動裝置產生了挖掘機傳動型式的液壓化,代替了原有機械傳動結構,實現(xiàn)了技術層面上飛躍。(4)電子科技的發(fā)明將挖掘機改為智能操作系統(tǒng)。圖1-2 挖掘機分類1.1.2挖掘機形態(tài)設計現(xiàn)狀世界設計的發(fā)展趨勢與國外挖掘機的發(fā)展過程結合在一起綜合分析,我們發(fā)現(xiàn)挖掘機的形態(tài)設計是在上世紀50年代發(fā)展起來,當時是現(xiàn)代主義設計盛行時期。因此挖掘機形態(tài)設計遵守“形式追隨功能”的設計原則,反對繁文綴節(jié)的附加裝飾,主張采用新材料和新技術來打造全新的視覺體驗和功能創(chuàng)新

4、。當時挖掘機的形態(tài)設計正試圖將造型設計與現(xiàn)代設計相結合2。隨著設計理論的發(fā)展和科學技術的進步,到60年代以后,挖掘機越來越重視功能探索與人機工程學設計,但在形態(tài)設計方面依舊是以功能需求為主要設計依據(jù),沒有本質的變化。到了 90年代以后,由于科學技術的進步和用戶審美的提高,國外挖掘機的形態(tài)設計有了很大的突破。在駕駛室的造型設計方面,由過去的直面剛硬造型逐漸融入曲面元素,符合時代設計潮流的設計元素被運用到挖掘機形態(tài)設計上。在工作裝置方面,挖機臂架的形態(tài)也不是以往的單一造型,加入了倒角、曲面的造型元素來豐富形態(tài)語言。(圖2-3)圖1-3 國外挖掘機形態(tài)造型國內挖掘機發(fā)展起步晚,改革幵放以后國內挖掘機

5、行業(yè)發(fā)展迅速,但形態(tài)設計發(fā)展落后,產品主要以抄襲國外設計理念為主,缺乏原創(chuàng)性設計;造型呆板、色彩單一、缺少企業(yè)品牌文化;做工粗糖,產品質量差,使用壽命短;國內挖掘機形態(tài)設計無論在視覺感受和心理感覺方面與國外產品都存在很大的差距3。(圖1-4所示)圖1-4 國內挖掘機的形態(tài)造型1.1.3挖掘機中形態(tài)設計的缺陷挖掘機的形態(tài)是設計師與使用者之間交流的載體,但國內企業(yè)對產品形態(tài)設計重視程度不夠,導致產品的品牌識別性不強,產品形象缺少內涵,缺乏產品語義性,造型特征不明顯,整體形態(tài)不協(xié)調;通風口形態(tài)缺乏整體設計、視覺效果不統(tǒng)一等等。如何彌補國內挖掘機形態(tài)設計中存在的缺陷。需要我們用科學的理論作指導,產品形

6、態(tài)符號化過程研究是一個能動的過程,我們要深入理解挖掘機產品的形態(tài)符號化,并在此基礎上研究挖掘機形態(tài)符號化的生成方法,對于未來挖掘機形態(tài)設計開發(fā)有一定的指導意義。1.2用戶調查用戶，是工程機械產業(yè)鏈的最后一個環(huán)節(jié)，是整個產業(yè)鏈的核心。配件供應商、制造商、代理商等上游環(huán)節(jié)的工作都是緊緊圍繞著用戶需求展開的。然而作為產業(yè)鏈終端用戶，他們究竟需要什么？在選購產品的時候，他們更看重性能和價格，還是品牌和服務？這些影響用戶購買的因素究竟在多大程度上影響著用戶的購買決策？面對日益成熟的工程機械用戶，企業(yè)不可能再像從前那樣，僅憑著價格等一兩個因素來占領市場，銷售人員也不可能僅憑著“拉關系”就贏得客戶?，F(xiàn)在，企

7、業(yè)所需要做的是對用戶進行分類，對各類用戶的需求進行分析，并根據(jù)用戶的需求，改進產品和服務，盡可能地滿足用戶的需求。本次調查共涉及11個問題，發(fā)出問卷120份，其中有效調查100份。本次調查中，有50%的人對小型挖掘機的第一印象可以用“靈巧”來形容，有30%的人對小型挖掘機的第一印象可以用 “冷峻”來形容，有10%的人對小型挖掘機的第一印象可以用“小”來形容。因此在對挖掘機進行設計中藥迎合用戶的審美需求，如圖2.3。另外，各有32%的人同時認為線條分明、棱角分明、外觀新穎的挖掘機在作業(yè)過程中會更加的具有視覺效果，這對于我們再設計過程中就要遵循這些設計特點，如圖2.4。圖2.3 圖2.4 本次調查

8、中，有54%的比例用戶喜歡黃色的挖掘機，有26%的用戶喜歡藍色的挖掘機，有10%的用戶喜歡白色的挖掘機。黃色作為工程機械的常用顏色，可以起到很好的警示作用，可以提高作業(yè)安全性,如圖2.5。本次調查中，在不考慮工程量的情況下，有44%的用戶比例傾向使用小型挖掘機，有34%的比例傾向使用中型挖掘機，有18%用戶比例傾向使用大型挖掘機，由此可知小型挖掘機更加受用戶的喜愛，如圖2.6。圖2.5 圖2.6本次調查中，在輪式挖掘機和履帶式挖掘機的對比使用選擇上，有30%的人傾向使用履帶式挖掘機，有10%的用戶比例傾向使用輪式挖掘機，而又58%的用戶表示將會視工作而定來選擇挖掘機的類型，如圖2.7。圖2.7

9、 圖2.8本次調查中，有60%的比例表示在生活中更多會遇到中型挖掘機，有22%的比例表示在生活中更多的會遇到大型挖掘機，有12%的比例在生活中更多見到的是小型挖掘機，如圖2.8。本次調查中，有64%的人表示會在建筑工地見到挖掘機，有22%的人表示會在路面街道見到挖掘機，有14%的人表示遇到挖掘機工作餐場地會和自己工作性質有關系，如圖2.9。圖7本次調查中，有64%的人認為噪音污染是挖掘機作業(yè)中產生的最大問題，有22%的人認為作業(yè)效率低是挖掘機存在的最大問題，有12%的人認為挖掘機的作業(yè)方式會對人產生一種冰冷的危險感，如圖3.0。圖2.9 圖3.0本次調查中，有62%的人對挖掘機的產量最不滿意，

10、有16%的人對挖掘機的駕駛艙設計最不滿意，有20%的人對挖掘機的行走裝置表示最不滿意，如圖3.1。圖3.1 圖3.2本次調查中，有70%的人認為作業(yè)靈活是小型挖掘機的最大優(yōu)點，有60%的人認為占地空間小是小型挖掘機的最大優(yōu)點，有30%的人認為放置方便是小型挖掘機的最大優(yōu)點，也有26%的人認為方便駕馭是小型挖掘機的最大優(yōu)點，如圖3.2。本次調查中，有74%的人認為小型挖掘機的工作效率有待提高，有42%的人為小型挖掘機的操作應該簡化，有30%的人認為小型挖掘機的造型應該更加小巧，如圖3.3。圖3.31.2.1用戶的心理、行為調查挖掘機主要用于工程建設行業(yè),其形態(tài)設計不僅要體現(xiàn)上述特點同時還要考慮作

11、業(yè)環(huán)境因素。試想一下,在噪音很大、環(huán)境雜亂的施工現(xiàn)場很影響人們的心理感受;當挖掘機的形態(tài)設計與工作環(huán)境格格不入時,容易造成工作人員心理煩躁,不利于施工工作的進行4。因此,產品形態(tài)設計中要考慮產品的作業(yè)環(huán)境,考慮產品使用過程中人的內心感受,使產品形態(tài)設計符合作業(yè)環(huán)境和工作人員的操作。如果要出口國外,還需要根據(jù)各國的文化背景來進行形態(tài)設計。1.2.2用戶對挖掘機形態(tài)、色彩等方面設計的要求隨著加大資金投入國內基礎設施建設,西部開發(fā)和城鎮(zhèn)化建設,加速了對挖掘機的需求,在國有大、中型企業(yè)中,進行產品結構調整,帶動了其他機械行業(yè)加入了挖掘機市場5。但與國外相關行業(yè)相比,總體水平偏低,缺乏競爭力;在產品研發(fā)

12、過程中的一味追求功能技術,忽略工業(yè)設計在產品開發(fā)中的作用,低估了產品形態(tài)設計給用戶帶來的視覺體驗與心理感受,造成企業(yè)不重視對產品形態(tài)設計的研究與探索。如圖1-5:圖1-5挖掘機形態(tài)設計需求挖掘機設計理念的差異決定了產品形態(tài)設計和銷售業(yè)績。但是目前國內企業(yè)沒有認識到產品形態(tài)設計對產品銷量業(yè)績的影響,單純的認為產品形態(tài)設計只是產品包裝的一種形式,造型粗糖,色彩單一,造成產品體現(xiàn)不出任何特性、缺乏品牌意識。要想打造具有國際競爭力的產品,必須重視產品形態(tài)設計在產品研發(fā)過程中的作用,首先要了解產品屬性,再結合企業(yè)品牌形象對設計對象有準確定位6,力求達到技術與藝術的完美融合,提升產品形態(tài)設計的品質,從而提

13、高產品的綜合競爭力。挖掘機惡劣的工作條件決定對產品安全性能方面的要求很嚴格,規(guī)定小于6t以下的小型挖掘機駕駛室(轉臺裝置)要達到防傾翻的標準,6t50t之間的中型挖掘機駕駛室要達到防滾翻的標準,50t以上的大型挖掘機駕駛室還沒有標準;國內也只有防傾翻標準。要滿足上述規(guī)定要求,挖掘機駕駛室必須采用以異型鋼管的骨架形式,同時也決定了挖掘機形態(tài)比較俊朗的特質。由于挖掘機噸位差異,小型挖掘機主要用于施工作業(yè),大型挖掘機主要用于礦山工作,因此產品屬性也不盡相同。在產品形態(tài)設計中就要注意設計元素的運用,這也是用戶對產品形態(tài)在視覺上最直接的感受。比如(圖1-6)小型挖掘機運用曲線設計元素,突出產品具有靈活小

14、巧的特性;而大型挖掘機則釆用直線造型語言,體現(xiàn)產品穩(wěn)重、粗壯的效果。色彩的運用在一定程度上也能充實產品性,比如色彩豐富增添產品的活躍性,色彩統(tǒng)一體現(xiàn)產品的平實感。圖1-6挖掘機形態(tài)設計與產品屬性挖掘機產品外觀形態(tài)根據(jù)挖掘機作業(yè)環(huán)境的變化而有所不同,產品形態(tài)設計的一個重要因素是產品外觀形態(tài),它會產生不同視覺效果。對于外觀形態(tài)較大的挖掘機,產生的視覺感受是統(tǒng)一、穩(wěn)定、力量、震撼;應搭配相對單一的色彩涂裝,突顯穩(wěn)重、大氣的特質;而對于外觀形態(tài)較小的挖掘機,產生的視覺效果是靈活、小巧,可采用色彩飽滿鮮艷的搭配方案,豐富產品活撥性性。1.3調查結論本章主要是通過對國內外挖掘機形態(tài)設計現(xiàn)狀分析,提出挖掘機

15、產品形態(tài)設計中的需求和發(fā)展趨勢,從而對挖掘機中形態(tài)設計的缺陷以及挖掘機形態(tài)符號化生產方法的思考7。我國挖掘機要想具有國際競爭力,必須運用相關知識將技術與藝術相結合,達到完美統(tǒng)一。二、設計定位及方案分析2.1基本形態(tài)分析圖2-1挖掘機基本形態(tài)挖掘機的基本形態(tài)可以分為轉臺裝置(駕駛室)、工作裝置(臂桿、鏟斗)和行走裝置(履帶、底盤)三大部分。駕駛室是挖掘機形態(tài)的視覺中心,決定了產品形態(tài)的整體風格。挖掘機采用幾何造型作為產品基本形態(tài),來表達產品穩(wěn)重力量感。(圖2-1)2.2材質符號化分析任何產品的形態(tài)都要以材質而基礎,而產品材質的選擇可以給人們帶來不同的視覺效果和心理感受。(圖2-2)在選擇產品材料

16、時,不僅要考慮材料的物理性質,還要充分考慮材料給人帶來的感受8。就挖掘機產品而言,一般會選擇能突顯產品特征的鋼材材料,同時也給人一種科技感。隨著時代的發(fā)展,更多的新型材料被開發(fā)運用,作為設計師的我們要了解材質的各種特性合理的選擇材料,增強產品與人及環(huán)境三者之間的互動性。圖2-2材質的感受特征2.3色彩符號化分析挖掘機產品色彩符號化的運用要符合產品形態(tài)美觀,同時要滿足用戶心理需求,充分發(fā)揮產品的使用功能。產品色彩符號化的合理運用可以完美的涂釋產品品質特性,提高作業(yè)人員的工作效率,協(xié)調產品與人與環(huán)境之間的關系。 挖掘機色彩符號化旳冷暖色不同運用表現(xiàn)出不同的產品特征,暖色突顯產品活力、中性色體現(xiàn)產品

17、現(xiàn)代感,冷色傳遞產品的力量感9?？紤]到挖掘機的作業(yè)環(huán)境,產品色彩一般采用比較鮮艷的色系,不失產品美觀的同時起到警示作用。底盤部分主要釆用黑色噴漆,沉穩(wěn)莊重,安全感強。2.4挖掘機形態(tài)符號化過程設計原則2.4.1功能原則 挖掘機形態(tài)設計中要遵守“形式追隨功能”的原則,因此挖掘機形態(tài)符號化生成方法首先應該保證產品的功能性、安全性等,而不是單純的造型美觀或者一味強調產品功能而忽視產品形態(tài)。產品功能與產品形態(tài)兩者之間是相互依存的關系,在形態(tài)符號生成過程中,要充分考慮由產品功能所產生的產品各部分的形態(tài),以及產品形態(tài)對產品功能的表現(xiàn)力度。隨著挖掘機產品相關功能技術的日趨完善,產品功能技術差異化減小,對產品

18、形態(tài)設計越來越重要。把握好產品形態(tài)與功能兩者的關系,在造型美觀的產品形態(tài)中完美的i全釋出產品功能特征。2.4.2人機原則人機工程學涉及面廣泛,交叉多個學科,是一門綜合性較強的學科,同時也是企業(yè)提高自身競爭力的有效方式。人機工程學在挖掘機設計中的運用,可以讓產品形態(tài)美觀,滿足用戶生理和心理需求,協(xié)調產品與用戶和環(huán)境之間的關系。 人機工程學在挖掘機形態(tài)設計中的運用可以讓產品的功能與形態(tài)得到很好地融合;獲得更多的經濟附加值;有力地推動挖掘機形態(tài)設計的發(fā)展。設計師應當針對具體的設計對象來尋找側重點,確定產品的設計方向。挖掘機產品人機工程學研究主要有人體模板測定和人體數(shù)據(jù)測量兩種方法。(1)人體模板測定

19、人體模擬主要包括二維平面模擬和三維立體模擬,是人機工程學研究的常用設計手段。挖掘機形態(tài)要根據(jù)人體相關尺寸進行設計,人體模板測定可以協(xié)調人關系,檢測空間布局、操作方式、尺寸大小是否符合人體尺寸。(2)人體數(shù)據(jù)測量人體尺寸數(shù)據(jù)的應用原則是:挖掘機駕駛室的尺寸要根據(jù)人體身高來確定,應以第95百分位數(shù)為依據(jù)。人體局部尺寸決定了駕駛室座椅以及操作裝置等設計,應以第95百分位數(shù)為依據(jù)。操縱桿的設計應調節(jié)到使第5百分位數(shù)和第95百分位數(shù)之間。2.4.3形式美原則在挖掘機設計的發(fā)展過程中逐漸形成了形態(tài)美學法則,雖然它會隨著時代背景、審美意識、地域變化而改變,但是其基本原則不會改變。因此探索形態(tài)美原則并遵循這些

20、原則是研究挖掘機形態(tài)符號化生成方法的基本前提。2.4.3.1比例與尺度比例和尺寸兩者相互作用,緊密聯(lián)系在一起。產品的黃金比例運用在設計過程中,它既滿足了形態(tài)的美感,又有視覺上韻律美。挖掘機形態(tài)設計如果單純的考慮產品比例美觀,忽視了基于人機工程學應用的產品尺度,會影響工作人員的操作10。挖掘機的總體尺寸由于工作用途不同而大小不一,但是與操作人員直接接觸的駕駛室座椅、操縱桿、工作臺的尺度基本上相同,因為它們的設計必須遵守人機工程學的原理。挖掘機形態(tài)設計過程是先確定產品尺度,在推敲各部件間比例關系,當兩者之間出現(xiàn)較大分歧時,尺寸可以在允許范圍內作調整。2.4.3.2對稱與均衡對稱在視覺上有平衡感、在

21、心理上有寧靜、條理美感。但完全對稱設計的產品則會使產品顯得單調,會產生物極必反的效果。因此,在設計過程中要在對稱效果中有可循變化。挖掘機形態(tài)設計中部件可釆用對稱造型,增加工作人員的內心安全感。均衡在視覺上有種動態(tài)美感,它比對稱設計更富有生機。(圖2-3)在挖掘機形態(tài)設計中,駕駛室背部和履帶都是采用對稱設計,設計好各部件之間的安排、色彩涂裝、材質選擇等所呈現(xiàn)出的產品形態(tài),傳遞給用戶視覺上的均衡效果。圖2-3挖掘機的對稱與均衡2.4.3.3穩(wěn)定與輕巧挖掘機穩(wěn)定性是產品重心在產品支撐面以內,并且重心越低,產品穩(wěn)定性能越好。挖掘機的輕巧感是在滿足產品穩(wěn)定性的基礎上,通過產品形態(tài)設計給用后傳遞一種輕便靈

22、巧的感覺。在挖掘機形態(tài)符號化過程設計中,要根據(jù)具體設計對象做適量調整,把握好產品的穩(wěn)定性,在運用色彩涂裝、材質選擇等給產品營造一種輕巧感。2.4.3.4統(tǒng)一與變化挖掘機形態(tài)設計中造型的統(tǒng)一與變化是設計極為重要的一個原則。設計過程中必須要首先要確定一個主體,其他形態(tài)為整體形態(tài)起輔助作用。變化要在產品形態(tài)統(tǒng)一性的基礎上進行有規(guī)律的視覺變化。在具體的設計過程中,確定產品基本形態(tài)風格,然后發(fā)動機蓋、通風口、臂架等都要保持統(tǒng)一的設計風格,再做略微改變。2.4.3.5節(jié)奏與韻律隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,挖掘機產品標準通用化的發(fā)展趨勢,要求產品形態(tài)有規(guī)律性,節(jié)奏感。在挖掘機形態(tài)設計中,可以通過造型、材質、色彩等方

23、面的設計來體現(xiàn)產品的節(jié)奏與韻律。2.4.3.6過渡與呼應通過點、線、面的運用實現(xiàn)挖掘機的形態(tài)的過渡。主要有直面和曲面兩種過渡方式,直面過渡會給人一種機械剛硬的感覺;而曲面過渡則給人帶來一種親近溫和的效果。同時還要運用產品造型、材質、色彩等處理方式,使產品形態(tài)達到各部件之間以及整體與局部的相互呼應。2.4.3.7單純與和諧當今時代的設計潮流以現(xiàn)代主義的設計理念為主,追求簡約的造型,摒除無意義的造型設計,突顯產品形態(tài)“單純、和諧”特性。單純和諧的產品讓用戶從心理上更容易接受,同時也更利于批量生產,提升產品得品質感,為企業(yè)提高產品效。2.5本章小結本章對現(xiàn)有的挖掘機產品的形態(tài)做了詳盡的可行性分析,整

24、體從三個層次展幵分析,依次由造型符號分析、色彩符號分析、材質符號分析的遞進關系出發(fā),并總結分析,由淺如深的對挖掘機形態(tài)過程設計的現(xiàn)存的不足之處和優(yōu)點都進行了分析和總結,為下一章的設計案例提供了理論依據(jù)。三、產品設計現(xiàn)有的挖掘機存在著對工作范圍和環(huán)境不大適應的問題，讓使用者對工作情況的觀察要格外的小心（多數(shù)怕挖到地底下的電纜、水管等的環(huán)境范圍限制）。主要從這幾方面出發(fā)，本設計嘗試著未來設想的新方案，使其具有更強的適應性，更高的作業(yè)效率和安全性。圖3-1 中小型道路挖掘機設計效果圖1圖3-2 中小型道路挖掘機設計效果圖2如圖3-1和3-2所示，這個挖掘機的設計將駕駛者操控室放在最前沿，是為了更加清

25、楚地觀察到地形和挖土的情況。履帶車輪設計，增大了對地面的接觸面積，可減少作業(yè)時的輕微傾側、震動，起到一定的緩沖作用，對各種地形都可持穩(wěn)定狀態(tài)。同時車輪可根據(jù)地形的不同進行翹起狀態(tài)，更加加強了工作范圍的可能性（如在土坡作業(yè)時，可使視平線與地面保持一致的平行，有效地提高工作效率）。在配色方面，使用黃色和黑色，因為考慮到挖掘機的作業(yè)環(huán)境,色彩鮮艷的黃色不失產品美觀的同時起到警示作用；而底盤部分主要釆用黑色噴漆,沉穩(wěn)莊重,安全感強。如圖3-3是挖掘機的版面效果圖，其中的三視圖中有具體尺寸。圖3-3 中小型道路挖掘機版面效果圖四、總結本文從新的視角分析出挖掘機形態(tài)的設計方法。經過全文系統(tǒng)的研究分析，對其研究價值總結如下：在理論層面上，通過對挖掘機形態(tài)要素以及設計原則的分析，構建出挖掘機新的造型，使產品形態(tài)具有說服力，同時對挖掘機產品的形態(tài)設計開發(fā)提供科學的指導方法；在實踐層面上，挖掘機的形態(tài)和功能均能滿足用戶生理、心理需求，適應市場發(fā)展，有利于提高產品企業(yè)形象，提升企業(yè)的綜合競爭力，引領設計師今后設計。由于時間有限，在研究的過程和方法中還尚存不足之處，在最后的挖掘機模型中，還存在繼續(xù)深入的可能性，還有待完善。五、附錄小型挖掘機問卷調查 數(shù)據(jù)與分析：第 1 頁 共 24 頁1對小型挖掘機有什么印象或感覺？ 單選題選項小計比例冷峻30 30%小20