工業(yè)設(shè)計專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 -鞋底暖腳器設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p><b>　　鞋底暖腳器設(shè)計</b></p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 工業(yè)設(shè)計

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、;<p>　　隨著社會、科技的發(fā)展，人們對生活的質(zhì)量越來越看重，但是社會的發(fā)展卻慢慢導致了能源的不斷枯竭和地球環(huán)境的不斷惡化，所以我們要提倡生產(chǎn)綠色環(huán)保低碳的產(chǎn)品。</p><p>　　現(xiàn)在市面上的鞋子琳瑯滿目，一般都能滿足我們基本的需求，可是往往在寒冷的冬天對每一個人都是一種“折磨”，特別是現(xiàn)在的學生。由于學習壓力很重，很多學生都希望把更多的時間用于學習。所以他們平時都很少活動，基本上長時間都坐在

4、課桌前學習。由于寒冷的天氣，加上中國大部分學校的教室都沒有安裝空調(diào)，很多學生腳上都會冰冷，甚至生凍瘡。所以為他們設(shè)計一款暖腳器顯得十分重要。</p><p>　　關(guān)鍵詞：低碳，環(huán)保，暖腳器，節(jié)能，設(shè)計</p><p>　　The design of foot-warmer</p><p><b>　　Abstract</b></p>

5、<p>　　As the development of society and technology , people are Increasing emphasis on the quality of life. However, the development of society has gradually led to the continuous depletion of energy and the deter

6、iorating global environment, so we should promote the production of green products of low - carbon. Various types of shoes available in the market now can generally meet the needs of our basic, but the cold weather in

7、 winter for every one is a kind of " torture ", especially for students .</p><p>　　KEYWORDS: Low carbon, environmental protection, energy saving, warm feet device, design </p><p><b

8、>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　目 錄IV</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><

9、;b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.2暖腳器的市場分析2</p><p>　　1.2.1 暖腳器的市場背景2</p><p>　　1.2.2 暖腳器的市場現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.3 暖腳器的發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.3 暖腳器的分析5</p

10、><p>　　1.3.1 現(xiàn)有暖腳器5</p><p>　　1.3.2 現(xiàn)有暖腳器的缺點和不足9</p><p>　　1.3.3 擬采用的方案9</p><p><b>　　2 設(shè)計定位11</b></p><p>　　2.1 設(shè)計定位11</p><p>　　2.2

11、 目標人群分析11</p><p>　　2.3 消費者需求分析13</p><p>　　2.4 設(shè)計難點13</p><p>　　3 暖腳器方案設(shè)計15</p><p>　　3.1 草圖方案15</p><p>　　3.2 三維建模及說明15</p><p><b>　　4

12、 設(shè)計分析19</b></p><p>　　4.1 造型分析19</p><p>　　4.2 色彩分析19</p><p>　　4.3 材料分析19</p><p>　　4.4 人機分析19</p><p>　　4.5 功能分析20</p><p>　　4.6 使用方法

13、20</p><p>　　5 總結(jié)與展望21</p><p>　　參 考 文 獻22</p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　附 錄25</b></p><p><b>　　附錄 零件圖</b></p&g

14、t;<p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　面對世界能源危機，我國當前正逢能源高消耗期來臨，石油資源將會在一代人的時間內(nèi)枯竭。它的蘊藏量不是無限的，容易開采和利用的儲量已經(jīng)不多，剩余儲量的開發(fā)難度越來越大，到一定限度就會失去繼續(xù)開采的價值。在世界能源消費以石油為主導的

15、條件下，如果能源消費結(jié)構(gòu)不改變，就會發(fā)生能源危機。煤炭資源雖比石油多，但也不是取之不盡的。代替石油的其他能源資源，除了煤炭之外，能夠大規(guī)模利用的還很少。太陽能雖然用之不竭，但代價太高，并且在一代人的時間里不可能迅速發(fā)展和廣泛使用。其他新能源也如是。因此，人類必須估計到，非再生礦物能源資源枯竭可能帶來的危機，從而將注意力轉(zhuǎn)移到新的能源結(jié)構(gòu)上，盡早探索、研究開發(fā)利用新能源資源。否則，就可能因為向大自然索取過多而造成嚴重的后果，以至使人類自身

16、的生存受到威脅[1]。自2003年以來,低碳經(jīng)濟的概念的提出，我國經(jīng)濟的發(fā)展就提出了應遵循“低能耗、低污染、低排放” [2] 。</p><p>　　由于冬天和夏天溫差較大，寒冷的冬天氣溫很低，人們的身體被厚厚的棉衣包裹著，身體感覺并不是怎么的冷。但是恐怕大多數(shù)人都會感到凍腳。    俗話說：“腳是人體的第二個心臟。如果雙腳感到冰冷，麻木，勢必會造成全身血液循環(huán)不暢，嚴重

17、影響人們大腦思維的靈敏度和靈活性，不管干什么事情都會沒有心情。寒從腳下起，病由寒處生。冬天寒冷，在沒有暖氣或空調(diào)的房間里經(jīng)常會感覺到腳冷，尤其是在工作、學習或坐著看電視時。特別是高中生，學業(yè)負擔重，不管天有多冷都要雷打不動的起床上課。課余時間少,鍛煉身體的時間也少，久坐必然會腳冷?，F(xiàn)在的保暖措施有很多，據(jù)了解電熱暖腳器、USB暖腳器這兩種最受大眾喜愛。電熱暖腳器將熱量儲存起來然后慢慢釋放出來，以達到保溫效果；USB暖腳器是一直需要外部電

18、源提供能量，使得溫度保持在40°左右。它們雖然能滿足人們的基本保暖要求。可是也有不足的地方，它們都需要外部電源進行供電，都不夠低碳環(huán)保。</p><p>　　人在走路時，腿就會因抬起而具有對地面的重力勢能，如果能把這些能量利用起來，我們就可以得到很多本來流失了的或者說是做無用功了的能源。通過能量轉(zhuǎn)換，我們可以設(shè)想如果我們把每天對鞋子的壓力轉(zhuǎn)換成電能存儲起來，然后在寒冷的冬天釋放這些能量，積少成多，讓我們

19、把對于能量、環(huán)保在小細節(jié)上引起大家的重視，這樣更讓我們擁有環(huán)保意識和節(jié)能觀念。</p><p>　　現(xiàn)在的人戶外活動越來越少，忙碌的人們沒有時間沒有空間，對于運動很多人都需要刻意的提醒和安排，鞋底暖腳器的設(shè)計在一定程度上下意識的提醒了人們?nèi)ュ憻捝眢w，而且鞋底暖腳器的使用有利于身體的血液循環(huán)，在滿足舒適的基礎(chǔ)上具有一定的保健功能。</p><p>　　1.2暖腳器的市場分析</p>

20、;<p>　　1.2.1暖腳器的市場背景</p><p>　　解放前，大多數(shù)農(nóng)家都有火盆，是冬日取暖不可缺少的器物。舊時，物質(zhì)文明落后，加之農(nóng)民生活素來清苦，冬日無防寒設(shè)備，就用火盆取暖。隨著中國市場經(jīng)濟的形成， “優(yōu)生優(yōu)育”國策的落實，農(nóng)村人口的城鎮(zhèn)化，使得中國的家庭結(jié)構(gòu)日趨小型化，人們的住房條件發(fā)生了質(zhì)的變化，居室裝修很普遍[3]。在冬季，用煤火取暖形成的室內(nèi)污染，人們已無法接受。</p&

21、gt;<p>　　近年來，隨著科技發(fā)展生活水平的提高，冬天的保暖措施也越來越多。在于對腳部的保暖，除了在鞋子本身的面料的改進外，出現(xiàn)了各種保暖鞋：棉鞋、電熱保暖鞋、電熱雪地靴……</p><p>　　人們對于生活的質(zhì)量要求越來越高，對舒適度的要求也越來越高，生活水平提高了購買力也隨著提高了，近年來在冬季，用于足部保暖的商品越來越有市場。暖腳產(chǎn)品幾乎成了人們在冬季的生活必需品，在整個鞋子市場中占有了一

22、定的市場份額。 </p><p>　　1.2.2 暖腳器的市場現(xiàn)狀</p><p>　　暖腳器這個概念是在近幾年才開始受到關(guān)注，屬于一個新興朝陽產(chǎn)業(yè)，但同時也是腳保暖產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢，具有很大的市場前景。隨著現(xiàn)在人們對足部保暖的重視，保暖鞋在鞋子市場中算是越來越高了，因為就整個鞋子行業(yè)來說，其種類相當?shù)亩?，比如運動鞋、高跟鞋、拖鞋、涼鞋、鞋子等等，保暖鞋作為新興行業(yè)發(fā)展速度是相當?shù)每斓摹?/p>

23、 </p><p>　　雖然鞋子市場的競爭是相當激烈，保暖鞋只作為鞋子市場中的一個后起之秀，它的生命力和競爭力卻是相當?shù)膹?。伴隨著其市場的慢慢形成，保暖鞋呈現(xiàn)出一下幾方面的特征：</p><p><b>　?。?）保健 </b></p><p>　　隨著人們自我保健意識的不斷增強, 人們已越來越重視自己的身心健康。2003年，國家統(tǒng)計局在全國十

24、大城市做了一項調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，在五年前, 人們最向往的生活是經(jīng)濟富裕, 而五年后的今天, 人們最向往的生活轉(zhuǎn)變?yōu)楦赜谏眢w健康、心情舒暢[4]。</p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展, 人們追求健康的方式也越來越豐富, 對健康的認識也越來越深刻?！?健身去” 正在成為人們常掛在嘴上的一句話。體育場爆滿, 體育用品熱銷, 健身房越開越多, 健康項目越來越豐富，花錢買健康, 用時間換健康, 健康消費已經(jīng)成為人

25、們消費的新時尚。目前，人們追求健康的途徑主要有健康飲食、休閑健身、治病預防兩不誤等方式。</p><p>　　健康是人類永恒的話題，人一生當中最大的擁有就是生命，最大的享受就是健康，追求健康，應該成為一種習慣，也貴在堅持[5]。</p><p>　　英國一項新研究顯示，即使在60歲之后，人也可以通過采取健康的生活方式來減少患心臟病和糖尿病的風險，追求健康永不為晚[6]。可見人們對健康的熱衷

26、已經(jīng)遠遠超過了年齡的界限?？梢哉f追求健康生活已經(jīng)成為現(xiàn)代人們的一種業(yè)余愛好，在繁忙的工作后，來一段健康小操，讓自己精力充沛，迎接美好的每一天。人的健康是生命運動的過程，是一種積極的、動能追求。</p><p>　　暖腳器，是一種用于人體腳、腿部位按摩保健和防冷御寒的日用電子保健裝置，所以它在功能上除了保暖之外還應該具有一定的保健功能。一般暖腳器能產(chǎn)生對人體腳足部位進行按摩保健、加熱、保溫、理療、促進血液循環(huán)、改善

27、關(guān)節(jié)炎癥狀等多種功能和良好效果。</p><p><b>　?。?）方便</b></p><p>　　目前市場上的保暖鞋基本有兩種：USB暖腳器和電熱暖腳器。USB暖腳器因為電源連接線的束縛，因此使用者不能隨意的移動，只能限制在房間內(nèi)固定的區(qū)域內(nèi)。隨后出現(xiàn)了帶電池的可充電式電熱保暖鞋，電熱暖腳器雖然可以脫離電源，但是時間久了就要去充電；在使用方便的這個方面上是暖腳器一

28、直在改進的方向。</p><p><b>　?。?）安全 </b></p><p>　　暖腳器需要是與電有關(guān)的產(chǎn)品，在安全方面需要特別的注意，要使產(chǎn)品能發(fā)揮它的基本功能又要保證它對使用者的安全性。</p><p><b>　?。?）環(huán)保 </b></p><p>　　“低碳生活”是一種簡單、簡約、

29、儉樸和町持續(xù)的生活方式，目前市場上的鞋子基本沒有考慮到這個問題，似乎感覺保暖鞋不用考慮低碳環(huán)保的問題。</p><p>　　盡管暖腳器市場有著較好的發(fā)展前景、商機無限，但當前的無相關(guān)標準、仿冒偽劣產(chǎn)品的出現(xiàn)、管理不規(guī)范等因素卻成為了行業(yè)快速發(fā)展的絆腳石。保暖鞋和普通鞋相比，不僅外觀上要求美麗大方，在技術(shù)方面的要求更高，確保其安全性。嚴格打擊仿冒偽劣產(chǎn)品，防止其混亂市場，降低暖腳器的安全性和使用壽命。</p&

30、gt;<p>　　1.2.3 暖腳器的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對生活品味的不斷上升，自我保健意識的加強，暖腳器呈現(xiàn)出廣闊的市場前景。</p><p>　　暖腳器近5年來的發(fā)展走勢，整體呈上升趨勢。可以說，暖腳器的發(fā)展?jié)摿€是很大的，只是時機還不夠成熟。在未來的幾年里，暖腳器有四大發(fā)展趨勢： </p><p>　?。?）

31、美觀的暖腳器：在琳瑯滿目的商品面前，首先映入消費者大腦的是它的外觀，產(chǎn)品不光在性能方面要有所突破，而且已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品外觀的重要性，因為對于普通消費者而言，在產(chǎn)品性能相差無幾的情況下，產(chǎn)品外觀設(shè)計是否出色是決定消費者購買的重要因素，曾經(jīng)就有個產(chǎn)品設(shè)計師說過“產(chǎn)品的外觀和細節(jié)是給消費者的第一直觀感受，如果這點處理好，對于消費者的購買有很大幫助”。從中我們不難看出產(chǎn)品外觀對于消費者消費的決定作用。</p><p>

32、;　?。?）舒適的暖腳器：不管是怎樣的設(shè)計，我們更多的是要形式追隨功能，鞋子穿在腳上，首先考慮的是它的舒適度。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的鞋子雖然有耐穿性能的評價標準，但卻沒有舒適度評價標準，企業(yè)在生產(chǎn)時也沒有可參照的依據(jù)。</p><p>　　“目前消費者之所以很難買到一雙真正意義上合腳的鞋，主要是生產(chǎn)環(huán)節(jié)無標可循造成的”，徐波說，我國目前并沒有相關(guān)的鞋類舒適度和安全性的指標評價，目前已有的指標是對耐穿性進行評價。而鞋類的

33、舒適度和安全性指的是針對一類人群的不同需求。例如，嬰兒鞋主要功能是保暖。</p><p>　　目前國內(nèi)不少鞋企對所生產(chǎn)鞋子的形狀、尺寸大小缺乏一個可參考的依據(jù)，鞋企要生產(chǎn)一種款式的鞋子，大部分都是試生產(chǎn)一雙，找人試穿，覺得合適就進行批量生產(chǎn)。但這種傳統(tǒng)生產(chǎn)方式所帶來的弊病很多。如果成都鞋企生產(chǎn)的鞋到上海、東北等地銷售，就不一定適合當?shù)厝舜?lt;/p><p>　　據(jù)介紹，消費者長期穿不合腳的

34、鞋子會造成扁平足、拇指外翻等情況，兒童長期穿不合腳的鞋子會嚴重影響腳部發(fā)育，甚至會出現(xiàn)畸形。</p><p>　　企業(yè)生產(chǎn)某一款鞋時也不知道怎樣才能確保鞋子能滿足消費者對舒適度的需求，更多的是注重鞋子的款式、顏色和是否耐穿?！拔覀円蚕Ｍ惍a(chǎn)品的國家標準中能有關(guān)于舒適度的相關(guān)規(guī)定。”一鞋企負責人說。</p><p>　　成都市質(zhì)檢院相關(guān)負責人稱，對鞋子進行力學分析，提高舒適度的相關(guān)技術(shù)規(guī)則

35、目前已經(jīng)受到國內(nèi)專家和國家標準化委員會的重視，并有專家和企業(yè)提出在國家標準中增加“舒適度”方面的技術(shù)參考，如果國內(nèi)企業(yè)和專家普遍建言，“舒適度”有望納入國標。</p><p>　　據(jù)稱，目前國內(nèi)已經(jīng)有一些品牌鞋生產(chǎn)公司對不同消費者足部特征和運動著力情況進行力學分析，通過3D技術(shù)采樣后，輸入計算機系統(tǒng)進行全方面分析，再根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計鞋[7]。</p><p>　?。?）方便的暖腳器：不限場

36、地的限制，隨心所欲的使用，將是人們理想的使用狀態(tài)。</p><p>　?。?）環(huán)保型暖腳器： 在這個節(jié)能的時代，低碳環(huán)保的產(chǎn)品是最符合時代的要求的，低碳生活是一種非常環(huán)保、文明的生活方式。節(jié)水、節(jié)電、節(jié)油、節(jié)氣，可以幫助我們將低碳生活變?yōu)楝F(xiàn)實，暖腳器也將進入低碳的行列，把平時沒有注意的其他動力加以利用，操作方便簡單，而且安全舒適。</p><p>　　1.3鞋底暖腳器的分析</p&g

37、t;<p>　　1.3.1 現(xiàn)有暖腳器</p><p><b>　?。ㄒ唬┡_器的種類</b></p><p>　　現(xiàn)在市場上流行的暖腳器有各式各樣的，但總結(jié)下基本有以下兩類：電熱暖腳器、USB暖腳器。</p><p><b>　　1．電熱暖腳器</b></p><p>　　電熱暖腳器

38、（見圖1-2），它由金屬殼體、底座、電熱元件和裝飾外罩構(gòu)成。殼體放置在底座上，殼體側(cè)面設(shè)有電器元件盒，盒內(nèi)裝有電源插孔、溫控元件和指示燈。電熱元件采用電熱管，環(huán)置在殼體內(nèi)，電熱管的兩個電極置入元件盒內(nèi)，作為電源插頭的電極柱。殼內(nèi)及電熱元件的周圍填注石蠟儲熱保溫。也可在殼體底面增加一網(wǎng)孔板，并在板與殼體底面之間的端頭固定一個微型風機，這種暖腳器則為冬暖夏涼的暖涼腳器[8]。此種暖腳器是將熱量先儲存起來，然后熱量慢慢釋放出來，已達到保溫效果

39、，熱量有個衰減的過程。</p><p>　　電熱保暖鞋（見圖1-2）即可以充電、發(fā)熱的鞋子,并有控制開關(guān),可以控制鞋內(nèi)的發(fā)熱溫度.還要有充電插孔，要用專用充電器充電,要是沒有專用的充電器,可用相同插口的手機充電器充電,但是充電時間會比用原裝充電器要久,還可能會有充不滿的現(xiàn)象,這種鞋一般都是白天用晚上充電,一個晚上足可以把電池充滿.電熱保暖鞋一般有分高溫和恒溫檔，可以調(diào)節(jié)溫度，鞋里面最好是羊毛的,這樣保暖效果會更好

40、.電熱保暖鞋到熱天的時候不用了,應該把鞋充滿電放在陰涼干燥的地方,每隔4-5個月要充一次電,并檢查一下功能是否正常,不正常要退回廠家維修,一般廠家是免費維修的。 </p><p>　　溫控保暖鞋采用移動能源輸入電量，硅膠或碳纖維材料輸出熱量的方式為腳底供暖，鞋子內(nèi)部處于烘干狀態(tài)，除汗除臭。</p><p>　　(1)使用高檔的頭層皮成型結(jié)合專業(yè)制鞋技術(shù)制造； </p><

41、;p>　　(2)智能溫控開關(guān)：微電子智能控溫技術(shù)，通過控制開關(guān)調(diào)節(jié)溫度，1-3檔發(fā)熱片表面溫度從低到高分別達42°C、56°C、70°C，鞋內(nèi)溫度維持在30-50°C； </p><p>　　(3)充電插口 ：自主研發(fā)優(yōu)質(zhì)耐用的充電端口、可同時對一雙鞋子充電，充電過程指示燈顯示紅色，充滿電顯示綠色，充電端口防水設(shè)計，經(jīng)久耐用； </p><p>

42、;　　(4)鋰離子電池：選用優(yōu)質(zhì)鋰離子電池，容量高，待機時間9-16小時，防爆技術(shù)加持久動力，安全系數(shù)高，實用性強； </p><p>　　(5)智能發(fā)熱系統(tǒng)：采用目前世界上優(yōu)質(zhì)硅膠材料做成的高級發(fā)熱片，柔軟又有韌性，抗拉力抗壓力； </p><p>　　(6)充電器 ：保暖鞋專用充電器，通過3C、CE、UL等認證，可以對兩只鞋同時充電。 </p><p>　　(7

43、)防水能力強，如遇到雨水侵襲或浸泡，應徹底晾干后使用[9]。</p><p><b>　　USB暖腳器</b></p><p>　　USB暖腳器（見圖1-3）采用遠紅外碳纖維發(fā)熱，利用電能，以半導體碳基材料為發(fā)熱體，將電能轉(zhuǎn)換為以遠紅外線為主的熱能，遠紅外發(fā)熱體所產(chǎn)生的5μm—15μm的遠紅外輻射線（這種波長的遠紅外線是人體及一切生物所必需的）[10]，更容易對人們的

44、皮膚和細胞組織產(chǎn)生共振，能滲透到皮膚及皮下組織深處，從而產(chǎn)生溫熱效應，改善血液循環(huán)，擴張毛血管，排除微循環(huán)障礙，長期使用，能起到活血、通絡(luò)、促進新陳代謝，使腳部皮膚細膩、延緩衰老。USB暖腳器需要通過USB連接，需要外部電源一直提供能量，使得鞋子內(nèi)的溫度保持在40°左右，高于人體溫3°左右。</p><p><b>　?。ǘ┬影l(fā)電</b></p><

45、;p>　　在物理課上我們學過能量既不能產(chǎn)生也不能消失，能量轉(zhuǎn)換是指從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或是從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，除了宇宙大爆炸可以使能量消失[11]。人在走路時，腿就會因抬起而具有對地面的重力勢能，那么怎樣利用這些能量呢？下面是已有的一些研究成果：</p><p>　　1 . 新概念綠色發(fā)電環(huán)保鞋設(shè)計</p><p>　　通過社會需求調(diào)查與科學實驗設(shè)計了綠色發(fā)電環(huán)保鞋，旨

46、在挖掘生產(chǎn)生活中的潛在能源，節(jié)約資源，方便人們在戶外活動時（尤其在電源網(wǎng)絡(luò)遭受破壞的災區(qū)環(huán)境）的夜間照明、搜尋定位和對小功率用電器（手機、MP3、MP4、iPod音樂播放器等）的實時充電。本裝置主要由壓力發(fā)電模塊、倍壓模塊、整流穩(wěn)壓模塊，電能儲蓄模塊、電能傳輸模塊、照明模塊、充電模塊、信號發(fā)射與接收模塊、電壓絕緣模塊和重力緩沖模塊組成。利用人行走過程中腳部上下位移的變化使線圈切割磁感線將重力做功轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)夜間照明和對小功率用電器的

47、充電。也可通過信號發(fā)射與接收裝置，對被困人員進行搜救。該裝置絕緣模塊保護人體不受電壓影響，緩沖氣墊置于鞋底，讓人們在活動時更加舒適、安全、便捷。</p><p>　　當人們行走或者跑步時，作用于地面的擠壓力和反作用力會對鞋底產(chǎn)生上下起伏的位移，利用這種上下起伏的位移，帶動永磁鐵上下移動，使固定線圈內(nèi)的軟磁體不斷改變磁極而達到切割線圈以產(chǎn)生電能的壓力發(fā)電器。裝配上倍壓模塊、整流濾波模塊、可充電電池、發(fā)光元件、開關(guān)、

48、小型插口，然后安裝在鞋子上做成綠色發(fā)電環(huán)保鞋。再在鞋子里安裝上信號發(fā)射裝置，當人們遇到地震、洪澇等災害時，便可即時發(fā)出求救信號，以便搜救人員進行搜救。只要人們在行走，便有電能產(chǎn)生。若每天步行5公里，則在這一周左右的時間里，所產(chǎn)生的電能便能夠充滿一塊容量為1050mAh的手機電池。鞋內(nèi)磁力緩沖裝置，讓人在活動中更加舒適[12]~[18]。</p><p><b>　　2．會發(fā)電的鞋子</b>&

49、lt;/p><p>　　發(fā)條收音機的發(fā)明者特雷沃爾·貝利斯想出了對行走時產(chǎn)生的能量加以利用的辦法。他最新發(fā)明的裝置將被放置在鞋子內(nèi)，當使用者行走時，它能為移動電話或掌上電腦提供電力。他已在專利局為這種裝置進行了專利注冊。這一發(fā)明在發(fā)展中國家有著巨大的應用潛力，這意味著如果制造商采納這種技術(shù)，在今后５年里貝利斯將能獲得大筆收入。發(fā)展中國家的移動電話市場一直由于電力供應的問題而受到制約。該裝置對環(huán)境無害的特性也

50、可能使它得到推廣。像往常一樣，貝利斯是在睡夢中獲得這個創(chuàng)意的。他說：“一天早晨我醒來時，我腦子里得出了基本的構(gòu)想。不過發(fā)明是１％的靈感加９９％的汗水。一直到實用產(chǎn)品推向市場時，這個過程才算結(jié)束?！必惱拐垇恚眩洌铮髣?chuàng)新技術(shù)事務所的約翰·蒙蒂思和巴里·詹姆斯幫忙，兩人都是經(jīng)驗豐富的專利發(fā)明人。經(jīng)過３個晚上的攻關(guān)之后，３人研究出了使這一設(shè)想切實可行的方法[19]。</p><p>　　1.3.2

51、現(xiàn)有暖腳器的優(yōu)點和不足</p><p>　?。ㄒ唬┈F(xiàn)有的暖腳器設(shè)計的優(yōu)點</p><p>　　根據(jù)對實體店和網(wǎng)上店鋪的調(diào)查，研究發(fā)現(xiàn)目前市場上所銷售的暖腳器的優(yōu)點有以下幾點：</p><p>　　第一：起熱快。因為是由外部電源提供電量產(chǎn)熱所以會讓你的雙腳馬上就會感到溫暖;</p><p>　　第二：新穎時尚，款式多樣。發(fā)熱裝置在鞋底，鞋面就可

52、以有很多不同的設(shè)計，卡通的，時尚的可以根據(jù)不同的人群進行設(shè)計。</p><p>　?。ǘ┡_器設(shè)計存在的問題</p><p>　　雖然已有的暖腳器有很多優(yōu)點但是也存在有很多的缺點和不足：第一：使用不便。一般都要依靠外部電源來供電。使用場所受到限制；第二：操作麻煩。過程需要多個步驟；</p><p>　　第三：不夠低碳環(huán)保。需要外部電源供電；</p>

53、<p>　　第四：保健功能有待改進。只是單純的讓腳暖和起來了，個體沒有參與健身過程；第五：不夠安全。直接接觸電源，安全性有待改進。</p><p>　　1.3.3 擬采用的方案</p><p>　　“低碳環(huán)保生活”(low-carbonlife)的呼聲越來越高，如何更好的利用能源已經(jīng)成為我們關(guān)注的重要內(nèi)容，暖腳器的設(shè)計也是一樣，要突破常規(guī)改變能量來源方式。</p>

54、;<p>　　人在走路時候，腿就會因抬起而具有對地面的重力勢能，自然落下時這部分重力勢能 就白白浪費掉了。我們一天走的路很很多，浪費掉的能量也是很大的，這個暖腳器就是要利用這部分機械能。</p><p>　　根據(jù)人走路能產(chǎn)生勢能用電能的形式儲存起來，鞋內(nèi)有溫度記量器，當鞋內(nèi)溫度低于一定值的時候散發(fā)熱量來維持一個恒溫狀態(tài)。這樣就可以起到保暖效果，而且可以提醒大家要保持一定的運動時間，因為生命在于運動。

55、這種鞋一般比較適合坐在教室上課的學生，以及長期坐在辦公室的人使用。只要每次走上幾十分鐘，或者原地踏步或扭動，產(chǎn)生能量后，就可以維持半天甚至全天的保暖效果，因為，人體是可以產(chǎn)生熱量的。人體產(chǎn)生熱量的同時，需要外界提供的能量就少了，保溫的功能更大，這樣就能維持腳的溫暖了。通過這種方法設(shè)計的暖腳器使用方便，不需要依靠外部電源來供電。使用時不受場所限制；操作簡單，預先設(shè)定好需要的溫度，它就會自動控制溫度，不會因為溫度太高讓腳感到不舒服，具有一定

56、的保健功能，而且也讓個體身體動起來，本身也是個健身過程。</p><p><b>　　2設(shè)計定位</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計定位</b></p><p>　　“低碳”、“環(huán)?！笔乾F(xiàn)在社會的主旋律。我們設(shè)計的產(chǎn)品一定要考慮它的可持續(xù)性。目前市場上的暖腳器或保暖鞋采用的都是普通的方式，在環(huán)保方面做的不足，

57、所以本設(shè)計的目標定位是低碳環(huán)保的暖腳器。</p><p>　　現(xiàn)在的兒童學業(yè)壓力越來越大，學習的時間占據(jù)了他們一天大部分的時間，缺少運動鍛煉，特別是高中生，面臨著高考的壓力，很多學生的生活是所謂的“三點一線”。在寒冷的冬天，只有課間十分鐘休息時間，而且往往作業(yè)多的沒得休息，“寒從腳起”，寒冷是的同學們無法專心學習，有些人還因為寒冷生凍瘡。他們是需要被關(guān)注的。</p><p>　　上了年紀的

58、人隨著身體機能慢慢下降，在寒冷的冬天特別怕冷，他們需要鍛煉，但是是要強度低的鍛煉方式，他們不會使用太復雜的操作的產(chǎn)品，最好使用的產(chǎn)品帶有保健功能，他們是社會中弱勢群體，需要我們?nèi)リP(guān)注和呵護，讓他們在身心上都感到溫暖和關(guān)懷。關(guān)心老年人的今天 就是關(guān)心我們的明天。</p><p>　　所以本設(shè)計將定位在學生和老人這兩個年齡段，根據(jù)他們的特點，設(shè)計出一款操作方便，功能到位，安全性高，保健作用強的低碳環(huán)保性暖腳器。<

59、;/p><p>　　2.2 目標人群分析</p><p><b>　?。ㄒ唬├夏耆?lt;/b></p><p>　　“十二五”期間，中國人口老齡化將提速，出現(xiàn)老年人口第一次增長高峰：60歲以上老人“十一五”期間（2006-2010）年均凈增480萬，而“十二五”期間為800萬左右；到2015年，老年人口總量突破2億，占總?cè)丝诒壤^15%——中國將既是

60、一個人口大國，也是一個老年人數(shù)居世界首位的“老齡人口大國”。對他們的關(guān)注不僅是關(guān)愛，還有很多有潛力的產(chǎn)業(yè)，不僅因為老年人口數(shù)量增加會帶來消費總需求的增長，更因為受惠于改革開放，如今老年人的收入和儲蓄已有顯著增加。根據(jù)中國老齡科學研究中心調(diào)查，當前城市老年人中42.8%擁有儲蓄存款，2010年我國老年人口消費規(guī)模將超過1.4萬億元。</p><p>　　中國老年市場購買力分析：</p><p&g

61、t;<b>　?。?）購買力</b></p><p>　　購買力是以收入來作保證的，老年人的經(jīng)濟收入狀況是決定老年市場規(guī)模和容量的關(guān)鍵因素。老年人經(jīng)濟收入的主要來源是子女或親屬供養(yǎng)、老年人離、退休金和勞動收入以及社會保險和救濟。以城市老年人為例：</p><p>　　l.領(lǐng)取退休金的人數(shù)占有相當?shù)谋壤?999年我國離退休人員退休金總額達2068億元。據(jù)估計，2000

62、年我國離退休人員約為6000萬人，離退休金再加上老年人再就業(yè)收入和子女贍養(yǎng)費，可用于購買老年用品和服務的支出可達到4000億元人民幣。到2010年，僅退休金一項就將增加到8383億元，2020年為28145億元，2030年為73219億元。</p><p>　　2.有相當一部分老年人退休后又重新找到工作，我國城市60-65歲的老年人口中約有45%的人還在業(yè)，他們除有退休金之外，還有另外的收入。</p>

63、<p>　　3.一部分老年人或多或少從子女那里得到一部分贍養(yǎng)費。</p><p>　　4.一部分老年人擁有一定的儲蓄，據(jù)中國老齡科學研究中心的一項調(diào)查，城市老年人中有42.8%的人擁有儲蓄存款。并且隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，老年人的收入將呈不斷增長之勢。老年人收入的不斷提高，為老齡產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開辟了廣闊的空間。</p><p><b>　?。?）購買欲望</b>

64、</p><p>　　1.隨著社會進步和經(jīng)濟收入的提高，老年人正在逐步拋棄“重積蓄、輕消費”、“重子女、輕自己”的傳統(tǒng)觀念，花錢買健康，花錢買瀟灑正成為現(xiàn)代老人的時尚追求。</p><p>　　2.現(xiàn)在的老年人多數(shù)是在物質(zhì)和精神生活相對貧乏的五、六十年代度過他們的青春年華，一直沒有機會滿足各種人皆有之的生活追求。因此，當他們從繁忙的工作和家庭負擔中解脫出來后，就會噴發(fā)出強烈的補償要求，希望

65、自己的晚年生活能過得幸福、充實、絢麗多姿。從這一意義上講，老年人有比青年人更強烈的購買欲望。</p><p>　　3.和中青年相比，大多數(shù)老年人已上無贍養(yǎng)父母的責任，下無撫養(yǎng)子女的義務。因而可傾其所有來滿足自己的需求，使老年人相對有限的經(jīng)濟收入，最大限度地轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實購買力，其邊際消費傾向明顯高于中青年消費者。</p><p>　　由上可見，由于我國老年人口基數(shù)大，老年人的經(jīng)濟收人逐年在增加

66、和具有強烈購買欲望，我國老年市場具有不可估量的開發(fā)潛力[20]。</p><p><b>　　（二）高中生</b></p><p>　　據(jù)了解，我國現(xiàn)有4341.9萬高中生（普通高中、成人高中、中等職業(yè)教育）2006年數(shù)據(jù)“十五”期間，我國高中階段教育規(guī)模迅速擴大，毛入學率明顯提高；高中階段毛人學率達到52.7%，普通高中在校生年平均增長14.93%[21]。<

67、/p><p>　　雖然他們沒有購買力，但是處于這個階段的孩子的需求最能讓家長達到，為了緩解高考的壓力，家長們會盡量滿足孩子的合理要求。</p><p>　　2.3 消費者需求分析</p><p>　　在寒冷環(huán)境中，人體的足部由于處于最遠離心臟的地方，流到這里的血液的熱量最少，使得足部溫度成為人體最低的溫區(qū),而從寒冷的足部回流到心臟的靜脈血液又把寒冷帶會心臟,增加心臟的負

68、擔。人如果長時間處于這樣一種狀態(tài)，能量消耗會很大，抵抗力也會明顯下降，所以自古以來就有“寒從腳起”的說法。雖然現(xiàn)在的鞋材的保溫性能不斷在改善，人體的運動本身也會產(chǎn)生一些熱量，但是在人的儲存熱量不足，運動減少，環(huán)境溫度更低（零度一直到零下20～30度）時如果沒有主動的額外的熱量補充的話，人的足部就會開始感到刺痛，長生凍瘡，嚴重的會凍傷。</p><p>　　眾所周知我國是人口最多的國家，除了華南地區(qū)廣東、廣西、福建

69、、海南幾個省外絕大部分地區(qū)在冬天都會感受到寒冷，特別是兒童和老人更需要足部的保暖。因此鞋底暖腳器擁有無數(shù)的潛在消費群。</p><p><b>　　2.4 設(shè)計難點</b></p><p>　　在這個過程中，對暖腳器的工作原理研究是具有一定難度的，因為暖腳器的內(nèi)部構(gòu)造和發(fā)熱裝置很復雜，本設(shè)計的暖腳器結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)不一樣，將尚未加以利用的綠色能源，在節(jié)約能源的同時實現(xiàn)

70、低排放，打破了利用太陽能等綠色發(fā)電的常規(guī)方法，而運用壓力發(fā)電。里面有很多機械電氣之類的知識，需要重新研究和請教別人，以做出可能實現(xiàn)的電路線路圖。在參考已有的設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計出合理的方案。</p><p>　　3鞋底暖腳器方案設(shè)計</p><p><b>　　3.1 草圖方案</b></p><p>　　這是鞋子的外觀（見圖3-1所示），它與一

71、般鞋子的區(qū)別在于它的底部，它有一個溫度顯示屏和一個開關(guān)按鈕，使用者預先設(shè)定好溫度它就可以自動控制了。其他的都與一般鞋子類似。 </p><p>　　這是鞋子底部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（見圖3-2所示），有壓桿，彈簧，開關(guān)，電熱絲，馬達，變速齒輪組，溫度控制器等組成。</p><p>　　這個是鞋子發(fā)電外部盒子裝置（見圖3-3所示），主要用于固定內(nèi)部零件。</p>&

72、lt;p>　　這個是鞋底暖腳器的原理圖（見圖3-4所示）。人在走路的時候會對鞋子有一定的壓力，鞋子底部裝有壓桿，人在走路的時候?qū)簵U的作用，帶動齒輪組，并通過變速齒輪加速馬達的轉(zhuǎn)速，通過馬達產(chǎn)生電讓電熱絲發(fā)熱，中間連接一個開關(guān)，控制電路。</p><p>　　3.2三維建模及說明</p><p>　　在本設(shè)計的三維數(shù)字建模中運用3Dmax軟件建模，并用其配套的VR 進行渲染，通過對其

73、渲染環(huán)境進行設(shè)置，調(diào)整各個參數(shù)，進行渲染。最后使用Photoshop、Coreldraw等平面軟件進行后期處理得效果圖，得到的最終效果圖如下個圖所示：</p><p>　　效果圖一（如圖3-5所示）為安裝了鞋底暖腳器的鞋子。與普通鞋子的區(qū)別在于它的底部的顯示裝置和開關(guān)。</p><p>　　效果圖二（如圖3-6所示）為鞋底暖腳器裝置。他是隱藏在鞋子里面的，主要發(fā)揮功能的裝置。</p&

74、gt;<p>　　效果圖三（如圖3-7所示）為鞋底暖腳器裝置內(nèi)部圖。內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大圖明確的表達了各個零件之間組合。</p><p>　　效果圖四（如圖3-8所示）為鞋底暖腳器裝置內(nèi)部圖爆炸圖。</p><p>　　效果圖五（如圖3-9所示）為鞋底暖腳器裝置內(nèi)部的馬達，它將利用切割磁感線原理進行發(fā)電。效果圖六（如圖3-10所示）為鞋底暖腳器裝置內(nèi)部的變速齒輪，通過它主要提高了切割

75、磁感線的次數(shù)，從而提高鞋子暖腳器的工作效率。</p><p><b>　　4 設(shè)計分析</b></p><p><b>　　4.1 造型分析</b></p><p>　　本設(shè)計在造型設(shè)計方面采用傳統(tǒng)的鞋底樣式，這樣可以與更多的鞋型相結(jié)合，不僅能使產(chǎn)品更廣泛的應用在現(xiàn)實生活中，更能符合現(xiàn)代的人們對于多樣性和個性方面的選擇。&

76、lt;/p><p>　　在細節(jié)部分，鞋子的內(nèi)側(cè)有一個開關(guān)和一個小型的顯示屏，開關(guān)控制整個發(fā)熱電路的開啟和關(guān)閉。小型顯示屏顯示使用者預先設(shè)定的溫度，當鞋內(nèi)的溫度高于這個溫度的時候，電路自動斷開，使得鞋子內(nèi)部不會過于熱，從而產(chǎn)生不適之感，如果直接控制開關(guān)的話，就要經(jīng)常開開關(guān)關(guān)，不方便使用。所以有一個自動控制溫度是有必要的。在這個溫度顯示器上還有兩個觸摸的兩個鍵，可以預先設(shè)定溫度的高低。</p><p&

77、gt;　　鞋底的前端裝上電熱絲，像小型的電熱毯一樣，能溫暖整個腳掌，分散出來的熱量均勻，足部感到舒適，且有保健功能。</p><p>　　整個暖腳器的設(shè)計，還提醒了人們坐久了要經(jīng)常起來運動運動。要有鍛煉的意識，生命在于運動。</p><p><b>　　4.2 色彩分析</b></p><p>　　本設(shè)計主要設(shè)計鞋底，由于設(shè)計的結(jié)構(gòu)和原理基本是

78、內(nèi)部的，而且鞋底的顏色需要搭配鞋面的顏色，可以視情況而定。所以在色彩方面不需要太多的設(shè)計。</p><p><b>　　4.3 材料分析</b></p><p>　　在材料方面，鞋底采用普通鞋子的鞋底，內(nèi)部裝有小型發(fā)電機，變速齒輪組以提高電壓（從而提高功率），成品的發(fā)電裝置完全可以放在旅游鞋的鞋底，或普通皮鞋的鞋底。小發(fā)電機、變速齒輪、電阻絲等價格低廉，所以產(chǎn)品的成本

79、并不高。</p><p>　　本設(shè)計挖掘出了人類社會生產(chǎn)、生活領(lǐng)域中尚未加以利用的綠色能源，在節(jié)約能源的同時實現(xiàn)低排放，符合當今社會對綠色、節(jié)能、低碳產(chǎn)品的新要求。打破了利用太陽能等綠色發(fā)電的常規(guī)方法，而運用壓力發(fā)電。充分考慮到環(huán)保節(jié)能等方面因素的同時，力求開辟綠色發(fā)電新途徑，降低投入成本。</p><p><b>　　4.4 人機分析</b></p>

80、<p>　　本設(shè)計中，鞋底內(nèi)部結(jié)構(gòu)中利用彈簧不僅能使傳動桿上下運動，而且可以緩沖人在走路的時候地面給于的反作用力，讓人感覺到更加的舒適。此暖腳器一般工作的時候能讓鞋子達到40°以上，剛好溫暖人的足部，當溫度達到預先設(shè)定的時候，會自動控制關(guān)閉制熱效果，不需要人為操作，不會影響使用者在做其他的事情。</p><p><b>　　4.5 功能分析</b></p>

81、<p>　　人的下肢離心臟最遠，血液不易到達，因此寒冷最先侵襲下肢。在鞋底裝上本次設(shè)計的暖腳器主要功能在于對足部的保暖功能，在寒冷的冬天，高中生沒有時間去鍛煉身體，往往會出現(xiàn)手腳冰冷的情況；上了年紀的老人由于身體機能的衰弱，特別怕冷，所以鞋底暖腳器對他們的幫助是很大的，其次它還具有一定的保健功能。生命在于運動，這個暖腳器的設(shè)計，還提醒了人們要運動運動。要提高鍛煉身體的意識。</p><p><b&

82、gt;　　4.6 使用方法</b></p><p>　　鞋底暖腳器顧名思義是鞋子的一部分，安裝在鞋子底部，在寒冷的冬天我們穿上有此裝置的鞋子，預先設(shè)定好鞋子底部的溫度，溫度范圍在35℃到50℃然后正常的行走活動就可以，此時鞋子就會根據(jù)走路的時候人腳對鞋子的壓力產(chǎn)生熱量，保持鞋子內(nèi)部的溫暖。</p><p><b>　　5 總結(jié)與展望</b></p&g

83、t;<p>　　高中生群體和老年人群體都是需要被關(guān)注的特殊群體，高中生學習壓力最重，身心都需要被重視。老年人更是需要被照顧呵護的。且這兩個全體的人數(shù)龐大，具有一定的市場需求。</p><p>　　本文在工業(yè)設(shè)計學科一定的基礎(chǔ)背景下，運用工業(yè)設(shè)計基本理論和電工技術(shù)基本知識對壓力發(fā)電工作原理，鞋底暖腳器的可行性、實用性、人機進行研究。從對市場上暖腳器和保暖鞋的現(xiàn)狀進行分析開始，了解了產(chǎn)品的基本情況及市場

84、需求，分析市場中現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計中存在的缺點與不足，并提出改進方案。在此基礎(chǔ)上繪制出草圖方案，進過分析優(yōu)化方案，從而進行數(shù)字建模，最后對自己所設(shè)計的產(chǎn)品進行了綜合分析。</p><p>　　本設(shè)計創(chuàng)意新穎。打破了利用太陽能等綠色發(fā)電的常規(guī)方法，而運用壓力發(fā)電。充分考慮到環(huán)保節(jié)能等方面因素的同時，力求開辟綠色發(fā)電新途徑，降低投入成本。而且對保護環(huán)境有利：利用了人體能，我們就可以少用其它能源，如一次性電池。同時本產(chǎn)品的使

85、用不增加環(huán)境負擔：發(fā)電裝置、齒輪傳動、穩(wěn)壓等裝置都是一體的，安在鐵盒里，不易損壞，在鞋穿壞后可以回收。 </p><p>　　此外，本次設(shè)計雖在一定程度上滿足了前期所設(shè)定的目標，但還是存在著一些欠缺，有待于進一步的深入與改進。在裝置的大小上有待進一步研究。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1]百度百科.

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