基于人機工程學的產品改良設計課程實驗研究

1、基于人機工程學的產品改良設計課程實驗研究[摘要]本文為《工業(yè)產品再設計》課程設計了一套基于人機工程學原理的產品改良設計實驗方案。實驗原理是運用人體生理結構反形與目標產品形態(tài)進行合成，得出新的產品造型。實驗運用逆向工程技術與Mphing設計方法得出產品形態(tài)設計結果。本實驗已應用于教學實踐中，教學反饋證明學生容易掌握實驗方法，且結論與設計效果良好。[關鍵詞]逆向工程；人機工程學；改良設計；實驗1013939jcnkizgsc20152025

2、1為了能夠在市場競爭中取得優(yōu)勢，很多企業(yè)不斷改良產品設計，推出新產品。因此，產品改良設計的原理與方法是工業(yè)設計專業(yè)學生所必須掌握的。《工業(yè)產品再設計》課程即是針對如何改進現(xiàn)有產品的工業(yè)設計專業(yè)課程。[1]人機工程學是工業(yè)設計中重要的輔助手段。[2]在工業(yè)設計領域，人機工程學為衡量產品使用舒適度提供了參考和評價標準。而在人機工程學應用于工業(yè)設計實踐方面，ShenchangEricChen提出形態(tài)混合遷變的方法，即可以運用人體尺度數(shù)據(jù)與產品

3、數(shù)據(jù)合成新產品造型。本文所介紹的實驗方案，運用逆向工程[1][3]的方法：首先用油泥、發(fā)泡泡沫等材料制作人體生理構造反形，再利用shapeaveraging[3]（Mphing）法對人體反形與產品形態(tài)進行混合遷變，得出新的產品形態(tài)。本文列舉兩例自行車把改良設計實驗。1實驗1（2）利用數(shù)字化三維掃描儀獲取目標車把（圖2）三維數(shù)據(jù)（3）分別抽離等量的手掌持握反形（無手指凹陷）與目標車把的截面輪廓線（4）將兩組截面輪廓線置于同一坐標系，并縮放

4、調整位置與尺度（5）將兩組輪廓線進行混合運算，并采取不同的MPHING比例，選擇最佳混合遷變結果，其加權比例為5∶6；圖7左側為目標車把局部截面輪廓線，右側為油泥手掌持握反形（無手指凹陷）局部截面輪廓線，紅色為所選最佳結果（6）以步驟（5）中的結果，創(chuàng)建新曲面，生成最終形態(tài)（圖6）（7）制作改良車把設計效果圖（圖略）3結論本文所介紹的兩例實驗為2014年天津工業(yè)大學機械工程學院工業(yè)設計專業(yè)《工業(yè)產品再設計》課程實驗。實驗案例表明：兩個設

5、計方案均有效的對自行車把的造型進行了改良設計。所不同的是實驗1的結果可使手掌持握車把時貼合更為緊密，實驗2的結果手掌持握的自由度較高。兩種改進設計可適用于不同使用習慣的人群。由于設計來源于人體結構反形，這種直觀反求的方式保障了人體結構與產品外形的吻合度。本實驗的結果取決于手掌持握反形與目標車把形態(tài)的混合結果。故，手掌持握反形的設計在本項實驗中至關重要，直接影響實驗結果。因此，本實驗的局限即在于設計結果對不同生理尺度的適應性較差。因此，本