人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計(jì)——便攜式過濾水杯講解

1、便攜式過濾水杯安全人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)院系：華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院班級(jí)：安全B113班專業(yè)：安全工程指導(dǎo)老師：姚建設(shè)計(jì)學(xué)生：王宇劉嶸郭亞軍高昊設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年12月2日13目錄1 技術(shù)背景 3.1.1現(xiàn)有技術(shù) 3.1.1.1 國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù) 3.1.1.2 國外現(xiàn)有技術(shù) 3.1.2產(chǎn)品現(xiàn)有狀況 4.1.2.1 產(chǎn)品國內(nèi)現(xiàn)有狀況 4.1.2.2 產(chǎn)品國外現(xiàn)有狀況 4.1.3 存在的問題 4.2 設(shè)計(jì)原理 5.2.1 設(shè)計(jì)方案 5.2.2設(shè)計(jì)原理 5.2.3產(chǎn)品特點(diǎn) 5.2.4 創(chuàng)新點(diǎn)6.3 產(chǎn)品功能 7.3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 7.3.2產(chǎn)品功能 9.3.3產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn) 1.0.3.3.1產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn) 1.

2、0.3.3.2產(chǎn)品缺點(diǎn) 1.13.4使用方法 1.1.3.5使用注意事項(xiàng) 1.14 市場應(yīng)用價(jià)值 1.2.1.2.展望5.1 結(jié)論1.2.5.2 不足1.2.5.3 展望 1.2.5.4 心得1.3.1 技術(shù)背景該技術(shù)靈感來自于家用過濾式純水機(jī)， 其中的過濾芯主要用來去除水中的雜 質(zhì)、泥砂、發(fā)出異味或其他不利于口感的物質(zhì)，主要是自備井的供水凈化不夠 （ 近年來在一些相對較遠(yuǎn)的小區(qū)有不少自備井供水 ） 或是高位水箱、管道輸入 中的二次污染造成，也有些是水質(zhì)硬度造成的水垢等 （ 有時(shí)盡管我們用肉眼看 不到任何顆粒狀懸浮物， 但是如果在家用水龍頭的下方接上一個(gè)過濾器， 很快就 可以看到會(huì)有一些污物

3、） 。在很多中小城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)，水質(zhì)不夠潔凈，過濾處理 是必要的；微孔濾膜對于已經(jīng)很潔凈的供水，如果要進(jìn)行超濾、反滲透處理，過 濾作為預(yù)處理也是很重要的。1.1 現(xiàn)有技術(shù)1.1.1國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)我國國內(nèi)純水機(jī)廠家一般采用五級(jí)過濾（臺(tái)灣采用八級(jí)過濾） ，濾芯分別是： 1, PP棉（聚丙烯噴融形成，孔徑 10mm） 2、顆?；钚蕴浚ɑ钚蕴康姆N類有很 多，但是最能達(dá)到凈水要求的是椰殼活性炭， 張力大， 吸附能力好， 孔徑 10mm） 3、椰殼活性炭棒 （高壓縮活性炭， 孔徑 5mm） 4， RO 逆滲透膜（終極凈水核心， 孔徑只有0.0001mm,必須要增壓泵加壓水才能通過，經(jīng) RO膜過濾過的水可達(dá) 到生

4、飲效果） 5，后置活性炭（孔徑 10mm 改善水的口感） 6、堿化濾芯（可要可 不要，主要看自己的要求，要喝堿性水可以添加，要喝純凈水就不用） 。1.1.2 國外現(xiàn)有技術(shù)國際上主流產(chǎn)品技術(shù)大都是反滲透技術(shù)，即 RO,原理是在高于溶液滲透壓 的作用下， 依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。 它目前是 最環(huán)保、衛(wèi)生的， 但發(fā)達(dá)國家自來水廠水處理要求比中國高的多， 因此飲水機(jī)原 理也和我國大不相同。1.2 產(chǎn)品現(xiàn)有狀況1.2.1產(chǎn)品國內(nèi)現(xiàn)有狀況我國現(xiàn)已有類似產(chǎn)品，但體積較大，不方便攜帶，而且過濾過程繁瑣，濾芯成本高昂，其公開（公告）號(hào)為 CN20104469311.2.2產(chǎn)品國外現(xiàn)有

5、狀況國外還沒有類似可以將河水過濾成純凈水的裝置， 因此我們的產(chǎn)品很有市場 前景。1.3 存在的問題現(xiàn)有產(chǎn)品體積較大，不符合人體使用習(xí)慣，而且過濾過程繁瑣，濾芯成本高昂，不適合野外生存使用。2 設(shè)計(jì)原理我們設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的靈感來自于家用過濾式純水機(jī)， 其中的過濾芯主要用來去 除水中的雜質(zhì)、 泥砂、發(fā)出異味或其他不利于口感的物質(zhì)。 家用過濾式純水機(jī)的 濾芯主要有以下幾種：第一級(jí)為 5微米PP棉濾芯，第二級(jí)為顆?；钚蕴浚谌?級(jí)為1微米PP棉，第四級(jí)為用于宇航技術(shù)的RO逆滲透膜（此為核心），第五級(jí) 為精致活性炭，主要用于改善口感。2.1 設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)針對于短時(shí)間野外生存和旅游使用，因此要求產(chǎn)品要具有輕

6、便易攜帶、過濾基本達(dá)標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)， 因此綜合各方面因素我們將傳統(tǒng)濾芯修改為以下七層：從上到下依次為納米銀離子、納米 KDF、優(yōu)質(zhì)椰殼、超濾濾芯、活性炭顆粒、 離子交換樹脂、陶甕濾殼等。2.2 設(shè)計(jì)原理我們小組將傳統(tǒng)的五層濾芯修改為七層， 主要是考慮到同傳統(tǒng)家用純水機(jī)的 差別，即家用純水機(jī)基本不用考慮濾芯體積和厚度的問題， 而我們的產(chǎn)品要求特 點(diǎn)為輕便易攜帶，因此使用七層濾芯以彌補(bǔ)厚度上的差異。2.3 產(chǎn)品特點(diǎn)該產(chǎn)品體積小，攜帶方便且設(shè)計(jì)美觀，采用淡綠為主色調(diào)，用以達(dá)到放松眼 睛，身心愉悅的目的； 杯身最小直徑84m m,在人機(jī)工程學(xué)上符合人手正常握 感，使用時(shí)可更好的握住杯身，不易滑落；杯體外部覆

7、有塑膠，耐摔性良好，且 專門設(shè)有安防入水管的凹槽，使之更加人性化；內(nèi)部濾芯可以有效過濾野外水， 設(shè)計(jì)合理，清理拆卸方便。2.4 創(chuàng)新點(diǎn)此產(chǎn)品將家用純水機(jī)的優(yōu)點(diǎn)同水杯優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來， 同時(shí)積極運(yùn)用人機(jī)工程學(xué) 原理，達(dá)到使用和實(shí)用相結(jié)合的目的， 在杯身設(shè)計(jì)、內(nèi)部構(gòu)造方面均有不小突破。3產(chǎn)品功能3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖3-1水杯的外觀a水杯杯身設(shè)計(jì)為淡綠色，具有愉悅和放松身心的作用，因?yàn)樵摦a(chǎn)品在野外使 用，因此為達(dá)到人同大自然更好的合為一體的目的，我們選擇了淡綠色。圖3-2水杯的外觀b杯體外部覆有塑膠，耐摔性良好，且專圖3-3水杯的弧度門設(shè)有安防入水管的凹槽，使之更加人性化。凈化水杯的水壁具有的弧度滿足人手拇

8、指和食指之間的弧度，即 84m m，在 人機(jī)工程學(xué)上符合人手正常握感， 使用時(shí)能更好的握住杯身，不易滑脫，滿足人 們的生活使用的需要。3.2產(chǎn)品功能圖3-4水杯的內(nèi)部構(gòu)造該產(chǎn)品功能是為野外旅游者提供簡易過濾后的水，以滿足他們野外飲水的需 要，它采用七層濾芯結(jié)構(gòu)，各層名稱及作用展示自上而下依次為：1納米銀離子：納米銀離子不帶電荷，不會(huì)與人體內(nèi)多種生物活性物質(zhì)結(jié)合而沉積，在毛孔 中吸附并殺滅細(xì)菌，并會(huì)從體內(nèi)完全排出，不會(huì)產(chǎn)生毒副作用。2、納米KDF:納米金屬簇（納米KDF ）濾料在使用過程中具有很好的抑菌性能，長期使用 過程中沒有細(xì)菌滋生污。由于其優(yōu)異的抑制病菌繁殖的性能，與活性炭配合使用， 可以

9、解決活性炭使用一段時(shí)間后滋生細(xì)菌導(dǎo)致二次污染的問題， 可延長凈水器的 使用壽命，提高凈水器的使用安全性。3、優(yōu)質(zhì)椰殼： 吸附力好，強(qiáng)度高，粒度均勻。表面微孔吸附率是燒結(jié)活性炭的 5 倍，外觀 為黑色，具有空隙發(fā)達(dá)，吸附率高，強(qiáng)度好，易再生，耐用等特點(diǎn)。能夠有效地 去除水中的異味和異色， 可以有效地幫助人們?nèi)コ掳┪镔|(zhì)， 使得水質(zhì)清澈， 口 感軟綿。4、超濾濾芯： 良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸堿，耐細(xì)菌。過濾精度高，過濾孔徑為 0.01 微米， 能確保飲水水質(zhì)安全。5、活性炭顆粒： 外觀呈黑色不定型顆粒；具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，良好的吸附性能，機(jī)械強(qiáng)度 高，易反復(fù)再生，造價(jià)低等特點(diǎn)。6、離子交換樹脂： 主

10、要用于分離和提純，用于硬水軟化和制取去離子水。7、陶瓷濾層： 采用天然硅藻土燒制而成，其平均孔徑僅為 0.15 微米，是人的頭發(fā)絲的 1 500 直徑大小，能有效地分離水中的細(xì)菌、病毒、重金屬等，而且純天然，不含 化學(xué)合成材料，對人體無害。可反復(fù)刷洗或用砂紙打磨，具有過濾精度高，長壽 命等優(yōu)點(diǎn)。一般能使用 12-14 個(gè)月，具體更換時(shí)間根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)而定。3.3 產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)3.3.1產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)該產(chǎn)品采用七層過濾，能有效的去除野外水源中的細(xì)菌、病毒、重金屬等， 能將野外水源過濾為飲用水， 解決野外旅行者飲水問題， 同時(shí)它的杯體設(shè)計(jì)符合 人機(jī)工程原理，既美觀又方便使用，頂部和杯體鏈接部拉桿桿身為細(xì)螺旋

11、結(jié)構(gòu)， 可以有效防止由于吸力過大而造成的手部損傷，濾層清洗容易。3.3.2產(chǎn)品缺點(diǎn)本產(chǎn)品外部有一入水管，為了方便放入杯身凹槽內(nèi)，我們決定使用軟塑膠， 但塑膠易老化易破損， 因此該水管的材料還在考證中； 該水杯盛水量小， 無法一 次為很多人提供飲水，若考慮增大容積則違背設(shè)計(jì)初衷；密封效果有待考證。3.4 使用方法水杯內(nèi)部分為兩個(gè)圓筒部分，左邊圓筒為過濾結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有七層濾層，從 上到下依次為納米銀離子、納米 KDF 、優(yōu)質(zhì)椰殼、超濾濾芯、活性炭顆粒、離 子交換樹脂、 陶甕濾殼等；右邊圓筒為活塞結(jié)構(gòu)， 底部有一單相閥門， 向上為開， 當(dāng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)頂部拉手（拉桿為螺旋結(jié)構(gòu)，防止吸力過大傷到手部）后，

12、右側(cè)結(jié) 構(gòu)和大氣產(chǎn)生的壓力差使得單項(xiàng)閥門向上移動(dòng)， 此時(shí)水便通過外部吸管和此單項(xiàng) 閥門進(jìn)入到右側(cè)管中。 當(dāng)吸滿水后， 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)頂部拉手， 同時(shí)可以將外部吸管 的中部對折， 在同單向閥門的共同作用下進(jìn)一步防止水露出， 此時(shí)水經(jīng)過左側(cè)圓 筒底部單項(xiàng)閥門自下而上被迫壓入到左側(cè)濾層中， 至此， 一個(gè)過濾過程完畢， 之 后按圖中“ OPEN”所示打開塞子，就可以喝到過濾后的清水了。3.5 使用注意事項(xiàng)使用時(shí)注意先關(guān)閉喝水口；將外部水管放入野外水源前要目測水質(zhì)，若水中 有明顯雜物或污物請不要使用此產(chǎn)品， 防止堵塞水管及內(nèi)部構(gòu)造； 使用達(dá)到一定 次數(shù)后要及時(shí)清洗濾層和水管連接部位，如有需要請更換濾層。4

13、市場應(yīng)用價(jià)值 本設(shè)計(jì)適用于野外旅行者或外出旅游人群，以解決暫時(shí)飲水問題，經(jīng)調(diào)查發(fā) 現(xiàn)，部分野外旅行者不愿攜帶大批量的飲用水， 但又苦于尋找水源， 因此我組萌 生了設(shè)計(jì)此產(chǎn)品的念頭， 另外一個(gè)原因是目前國內(nèi)市場上相關(guān)產(chǎn)品均不太符合他們的要求，此領(lǐng)域的空白是推動(dòng)我們設(shè)計(jì)的源動(dòng)力。和銷售空間，市場價(jià)值可觀。相信該產(chǎn)品會(huì)有不小的發(fā)展5.1 結(jié)論我們將該水杯的設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)意圖發(fā)給了幾個(gè)有野外旅游經(jīng)驗(yàn)的朋友， 他們一致表示認(rèn)可， 并給我們提出了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)，特此感謝！ 便攜式過濾水杯是個(gè)值得生產(chǎn)的產(chǎn)品， 無論是在設(shè)計(jì)、 使用和實(shí)用方面均有不俗表現(xiàn)， 我們會(huì)在 今后的改進(jìn)工作中著重彌補(bǔ)上文提到的缺點(diǎn)，

14、并繼續(xù)開發(fā)它的優(yōu)點(diǎn)， 爭取早日投 入生產(chǎn)。5.2 不足在此次設(shè)計(jì)過程中，我們忘記搜索這方面的專利產(chǎn)品，直到水杯模型定稿后 才想到這個(gè)問題， 之后不得不對我們的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)。 在這方面我們欠缺 相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，考慮不夠周全，以至于增加了組員的工作量，特此向小組成員道歉， 并且保證今后會(huì)吸取教訓(xùn)， 絕不再出錯(cuò)； 另外產(chǎn)品的諸多缺點(diǎn)也是我們今后改進(jìn) 的重點(diǎn)。5.3 展望我們對這個(gè)產(chǎn)品有相當(dāng)大的信心，相信通過我們后續(xù)的改進(jìn)，它在不久的將 來就會(huì)出現(xiàn)在超市、 市場的貨架上， 在方便野外旅游者的同時(shí)為更多的人帶來實(shí)際的利益5.4 心得在這 4 個(gè)星期的設(shè)計(jì)過程中，我們小組 4 人齊心協(xié)力，分工各不相同（按學(xué) 號(hào)順序）：王宇：搜集各大網(wǎng)站，尋找相關(guān)資料，并將文件轉(zhuǎn)換為 word 文檔格式，供 討論使用。劉嶸：將手繪稿掃描入電腦，并將各部分截圖，以備后期整理使用；制作展示 PPT。高昊：后期編寫、整理資料，制作上交