1060龙冬产品设计课程设计.docx
《1060龙冬产品设计课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1060龙冬产品设计课程设计.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1060龙冬产品设计课程设计
攀枝花学院
学生课程设计（论文）
题目：
产品设计综合训练
儿童成长自行车设计
学生姓名：
龙冬学号：
201310602018
所在院（系）：
机械工程学院
专业：
工业设计
班级：
2013级工业设计班
指导教师：
曾富洪职称：
教授
2016年12月19日
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
题 目
产品设计综合训练之儿童成长自行车设计
1、课程设计的目的
通过本课程设计教学所要达到的目的是：
培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用所学工业设计专业课程的理论知识，并结合生产实际，完成一个完整的产品进阶设计。
在其过程中，培养学生独立发现问题、分析问题和解决问题的能力，引导学生具有创造性的思维方法，提高学生的视觉表述与理论阐述能力，培养学生收集信息、分析信息、综合信息的能力。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）
原始数据：
通过市场调研、分析顾客需求、获取相关数据。
设计内容：
市场调研、收集资料、提出概念、绘制概念草图。
通过分析评价确定初步方案。
进一步完善方案，进行细节设计，完成方案最终效果。
利用电脑建立产品模型并渲染效果图。
要求：
提交3000字以上的设计说明书，并提供最终的设计效果图。
3、主要参考文献
[1]《产品创新设计与开发》，曾富洪，西南交通大学出版社，2009
[2]《工业设计理念与方法》，张宪荣，北京理工大学出版社，1996
[3]《产品造型设计原理与方法》，陈士俊，天津大学出版社，1994
[4]《产品系统设计---产品设计
（2）》，吴翔，中国轻工业出版社，2008
[5]《产品设计程序与方法――产品设计
（1）》，何晓佑，中国轻工业出版社，2008
4、课程设计工作进度计划
课程设计第一周：
市场调研、收集资料、提出概念、绘制概念草图。
通过分析评价确定初步方案。
课程设计第二周：
进一步完善方案，进行细节设计，完成方案最终效果。
利用电脑建立产品模型并渲染效果图。
指导教师（签字）
日期
年月日
教研室意见：
年月日
学生（签字）：
接受任务时间：
年月日
注：
任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
题目名称
产品设计综合训练之儿童成长自行车设计
评分项目
分值
得分
评价内涵
工作
表现
20%
01
学习态度
6
遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
02
科学实践、调研
7
通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03
课题工作量
7
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力
水平
35%
04
综合运用知识的能力
10
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05
应用文献的能力
5
能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06
设计（实验）能力，方案的设计能力
5
能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
07
计算及计算机应用能力
5
具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08
对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）
10
具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果
质量
45%
09
插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度
5
符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。
10
设计说明书（论文）质量
30
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。
11
创新
10
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩
指导教师评语
指导教师签名：
年 月 日
摘要
儿童自行车是玩具，童车类产品中的一个重要门类。
除了儿童自行车之外，为室内空间提供装饰及照明功能中国目前拥有0-12岁的少年儿童及婴儿人口2.86亿，这是一个巨大的儿童消费品市场。
中国已然成为玩具童车类产品的制造大国，然而，国内的童车制造业却仍处在世界童车产业链条的低端位置，最大的原因就是不能满足儿童的身心成长需要，大多用一两年就不能使用了。
不能满足儿童成长需求仍是影响童车制造业迈上新台阶的巨大困扰。
因此，设计一款既能够满足儿童成长需求的自行车是十分必要的。
本次课题从解决实际问题出发，为迎合儿童成长时的生理、心理需求（材质、外形、价格、功能等），将市场上普通儿童自行车，转变为具有变形和调节性强的能够满足儿童成长需要的自行车，提高自行车的适用年龄段。
关键词儿童，自行车，成长需要
1绪论
儿童自行车作为一种儿童常用休闲娱乐代步工具，深受广大儿童及家长喜爱，市场占有率高，销售量大。
随着时代的发展，儿童自行车已经不是简单的代步工具了，而是成为一种满足儿童不同层次需求的的生活用品。
如，文化、娱乐、健身甚至承载了更深层次的需求如儿童的交往沟通、自我表现及认可等需求。
我国是自行车大国，我国的自行车行业己发展成为一种非常大的产业，而儿童自行车作为儿童专属的产品却没有受到应有的重视，目前市场上的儿童自行车大多是一些成人自行车的“缩小版”，没有考虑到儿童的成长需要。
如何突破儿童自行车设计创新的瓶颈，使儿童自行车更好的为儿童服务，尊重儿童的个性化和成长需要，充分调动儿童的积极性，亲身体验、参与到设计当中来，快速、高效的实现儿童自行车的个性化设计，是自行车制造行业和广大设计师需要思考和解决的问题也是工业设计学科面临的新课题。
2儿童自行车的市场定位和顾客分析
2.1儿童自行车的现状分析
2.1.1儿童自行车设计现状
目前，儿童自行车行业制造现状多为OEM形式，即“代工生产”或“贴牌生产”。
这种生产制造模式中所谓的“设计”仅局限于原始设备制造商对儿童自行车厂现有产品作局部改动或加工。
这种方法常常由于模具、资源等限制，设计方案大同小异，难以推陈出新，不利于产品的更新换代：
而且这种贴牌生产的生产形式使得很多品牌的儿童自行车虽然品牌不同，但出自同一生产厂家：
这就使得市场上儿童自行车造型单一，产品缺乏创新，体现儿童特色的设计元素少。
另外，购买儿童自行车的家长及儿童只能被动的选择卖场仅有的成品童车，不能依儿童的性别、爱好、需求等自身的因素自由选择甚至参与设计，这是儿童自行车市场在设计环节上的一大缺憾。
2.1.2产品个性化设计存在的问题
纵观我国当前产品个性化设计现状和对调查问卷分析可以看出下列的问题：
（1）以设计师为中心的个性化。
很多所谓的产品个性化设计，是设计师张扬个性的个性化。
设计过度表达设计师的个人情感，往往脱离了产品设计的本质，弱化了产品的使用功能和对用户的心理满足。
（2）以生产制造为中心，重功能重生产的个性化。
有的产品设计表达只重视使用功能，以便于生产加工降低产品成本为目的，产品所谓的个性化仅通过个别部件颜色变化来体现，忽略了人们对产品的情感需求。
（3）缺乏用户的参与和主导，更多的是厂家和设计师的个性化。
难以实现真正用户参与的个性化设计。
而和儿童相关的个性化产品更是少之又少。
2.1.3儿童自行车个性化设计存在的问题
（1）现有儿童自行车的造型多是成人自行车的缩小版，缺乏创新。
（2）儿童自行车的使用者是儿童，而设计者是设计师，购买者是家长，这就形成了一个矛盾，设计师是以家长的需求设计儿童自行车还是以儿童的需求设计儿童自行车，成年人是否真正了解儿童的各种需要。
（3）儿童自行车设计相关依据主要是儿童身体各部分的尺寸测量，这些数据仅能指导自行车各部件的尺寸，对儿童心理的研究不够。
（4）在购买儿童自行车时，消费者只能从已生产好的成品车型中被动选择，
没有主动选择，参与设计的机会。
儿童需要参与，儿童也可以参与。
（5）儿童的需求是多种多样的，儿童自行车使用人群特殊，是在成长过程
中的孩子，由于儿童年龄层次的不同，儿童的生理和心理需求都是不同的。
单纯的一种儿童自行车造型的大中小型号，难以满足各年龄层儿童的需求。
2.2儿童成长自行车的需求分析
2.2.1家长需求定性分析
通过市场分析研究，家长对儿童自行车的需求可归纳为：
安全性、舒适性、易用性、个性化、可调节、易维护和经济性。
用Kano模型[1]对以上需求进行分析，将这七项需求归纳为三种类型：
表2—1儿童自行车家长需求的Kano模型分类
基本需求
安全性、舒适性
期望需求
可调节、经济性
一维需求
个性化、易维护、舒适性
（1）基本需求。
这类需求被用户认为是理所应当的，如果得不到满足，用户满意度就会很低；反之，如果得到充分满足，用户满意度也不会提高很多。
儿童自行车的安全性就属于基本需求范畴。
质量过关，安全可靠是家长最关心的问题，儿童自行车安全性能好是应该的，用户的满意度不会因此提高。
相反，如果自行车结构不合理，使用可靠性差，工艺粗糙易伤人，那么家长的满意度就会很低。
（2）期望需求。
这类需求被用户认为是具有吸引力的，如果期望需求能得到满足，那么用户满意度就会得到很大提高；相反，就算这类需求得不到满足，用户满意度也不会降低很多。
调研中发现儿童自行车的价格期望就属这类需求。
家长希望为儿童选购的自行车结实耐用，价格合理。
物美价廉、质优价低是期望需求，很具吸引力，如果这种期望得到满足，那么家长的满意度会得到很大提高：
相反，就算这类需求没有得到满足，家长的满意度也不会降低很多。
（3）一维需求。
这类需求和用户满意度之间是简单的线性关系，需求越充分的得到满足，用户满意度就越高。
儿童自行车的个性化需求即为一维需求，儿童自行车造型新颖、功能专属、可选装选配等都能提升用户的满意度，个性化的需求越充分得到满足，满意度就越高。
用Kano模型对家长的儿童自行车的需求进行分类，设计师要在能够满足用户基本需求的前提下，重点考虑期望需求与一维需求，避免不关心的需求与反向
2.2.2家长需求权重分析
用户需求经常呈现差异性分布，通过定性分析得到用户最关心的产品的各个方面，用户的需求就集中在这几个方面当中。
但不同客户群体有不同的需求，相同的客户群中的不同个体有时也会有不同的需求。
可以说用户的需求，尤其是个性化需求是动态变化的。
那么企业要满足用户的需求就要着手技术革新，将新技术、新工艺应用到这些方面。
用户需求与技术需求和功能需求的关系可以通过定量分析得到。
建立“客户需求一技术需求一功能需求”相关矩阵，实现客户需求向功能的转换，并确定各功能的重要度，有利于定量的研究客户需求，满足不同客户的个性化需求。
以儿童自行车为例，结合儿童自行车的特性、产品质量、成本等因素，提出
13个技术指标。
由于经济因素是不可控量，会随着技术指标的变化而动态浮动，
因此没有加入用户需求项目。
利用AHP法计算每项用户需求的重要度，按照相关矩阵计算，打分及计算分析结果见下表。
计算得到技术需求对客户需求的相关度和权重。
表2-2儿童自行车家长需求与技术需求权重
技术指标
用户需求
传动效率
前叉转向
车架外观
车架结构
车轮模块
制造精度
自协调力
车座性能
轮胎补气
表面贴花
表面喷漆
成本
质
量
用户需求权重
安全
9
3
0
3
3
1
0
1
0
0
0
1
1
0.201
易用
1
3
0
1
0
0
9
3
0
0
0
3
3
0.082
舒适
3
1
1
3
9
1
0
0
0
0
0
3
3
0.0145
个性化
1
3
9
3
1
1
3
9
0
3
3
9
9
0.231
易维护
1
3
9
3
3
9
0
1
3
3
3
9
9
0.152
可调节
0
0
3
3
0
0
0
0
9
9
1
3
3
0.189
技术需求关度
0.301
0.238
0.462
0.315
0.288
0.216
0.159
0.298
0.240
0.317
0.149
0.544
0.544
_
技术需求权重
0.074
0.057
0.014
0.077
0.071
0.053
0.039
0.073
0.078
0.078
0.037
0.134
0.134
_
由量化后的用户需求权重进行排序，可以得到用户需求的重要性顺序为表所示：
表2-3儿童自行车家长需求权重
重要性排序
需求因素
用户需求权重
1
个性化
0.231
2
安全
0.201
3
可调节
0.189
4
易维护
0.152
5
舒适
0.145
6
易用
0.082
用户需求权重排序为儿童自行车技术开发指明了重要程度和发展方向。
其中，儿童自行车用户需求综合权重最高的项目为“个性化”权重为0.231，它对应的技术权重最高分为质量，其次是车架外观，这就说明，在儿童自行车个性化设计中，车架外观是体现个性化相关度很高的技术指标。
2.3儿童行为特点分析
美国社会心理学家库尔特·卢因（KurtLewn）认为行为决定于个体本与其所处的环境，他人与环境的相互关系用函数关系来表示，即：
B=f（P•E1）
式中，B代表个人的行为；P代表一个人的内在条件和内在特征；E代表个
人所处的外部环境[2]。
卢因的行为模型在某种程度上揭示了人类行为的一般规律，他认为人类的行为是个人与所处的环境互相作用的产物。
同时，卢因的行为模型对影响行为的因素进行了基本的划分和归纳，即人类的行为方式主要受个人的内在因素和外部环境两类因素的影响和制约。
儿童的行为也符合卢因的模型，其中个人内在因素包括儿童生理因素和心理
因素，外部环境因素多为家庭和社会环境因素。
由于儿童正处在生理和心理的发
育期，他们大多依靠外来的信息刺激来认识对事物，因此，他们的需要更加直接
和单纯，生理需要是非常重要的一个方面[3]；家庭，作为儿童生活的主要环境，对他们的人格、价值观的形成都有着不可轻视的作用。
在儿童的诸多行为因素中，
根据课题需要，着重研究了和儿童自行车设计相关度比较大的人机工程因素及消
费行为因素。
1．人机工程
儿童产品要充分考虑儿童的生理因素，如：
儿童人体各部分的尺寸、体重、
体表面积、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体机构特征
参数；儿童各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及
触觉、肤觉等感受器官的机能特性：
以及儿童在各种活动时的生理变化、能量消
耗、疲劳机理以及儿童对各种劳动负荷的适应能力等。
儿童自行车设计要充分考虑儿童“人一车”系统人机工程各相关因素。
（1）安全性
儿童自行车的设计要参考儿童的人体尺度参数，充分保证使用的安全性。
使
儿童自行车各部分组成符合儿童的生理尺度的特征，并且最大限度地使儿童在使
用时感到便利、舒适、安全，体现设计对儿童无与伦比的体贴与爱护。
（2）适应性
儿童自行车骑行时产生动力的源泉是肌肉收缩，各活动部位（主要以关节为
核心）的方向与角度，取决于关节的表面形态。
它可决定关节移位的自由度。
不同的关节具有不同的自由度。
儿童自行车各机构的设计要适应儿童人体各部位的活动自由度。
（3）发展性
儿童自行车作为集文体、娱乐等功能为一身的儿童产品，深受广大儿童喜欢，
用户群体年龄跨度较大。
儿童身体成长较快，身高变化迅速，儿童自行车的设计
要考虑儿童的成长情况具有一定的发展性。
比如儿童自行车鞍座的高度调节机构
可以实现435～635mm范围内轻松调节，或厂家提供可更换型号的零部件，以满
足儿童的成长需要。
这就可以为家长们解决烦恼，可以随着孩子年龄的增长而长
大。
2．消费行为
儿童的消费需要随着年龄的发展以及社会的发展而不断变化，从纯生理性的需要逐渐发展为带有社会性的需要；从模仿性的消费心理逐步发展为带有个性特
点的消费需求；从不稳定的情绪需求逐渐发展到稍微稳定的情绪需求。
儿童的消费行为具有以下特性[4]：
（1）消费的直观快乐性
（2）消费的模仿性
（3）消费的体验性
2.4设计的定位
在设计产品时，正确的定位至关重要的[5]。
本次设计的儿童自行车关注的个性化、可调节、安全性、适用性，根据对儿童审美来确定其的造型和色彩，根据儿童成长的生理及心理需求，确定儿童自行车的结构形式和材质，最后，从人机角度出发，确定儿童自行车的高度。
该设计采用问卷调查的方式对儿童家长进行问卷调查，通过对调查结果的分析，从儿童的实际需求出发作出儿童自行车设计如下定位：
2.4.1在产品功能与造型上
产品在功能上满足实用性的基本要求同时，应该尽量实现多功能[6]。
要求儿童自行车易安放移动，易清洗，占用空间少。
当前儿童自行车造型比较华丽，但使用期限短，有不利于清洗，针对儿童来说，这种儿童自行车一点都不经济实用。
因此设计定位还应更多的从儿童的自身需求出发，而不是简单的设计一款好看的自行车就行了。
我们在设计自行车时可以设计成可调节的车架形式，外形要简单易移动，造型要简约同时要有变化，满足消费者的审美与经济适用需求，像这种根据消费者需求设计的儿童自行车肯定深受大众的喜爱。
2.4.2产品材料选择
在产品设计中，对产品材质的选用有严格的要求。
而儿童产品的材质在儿童使用过程中更扮演着尤为重要的角色，作为人类情感的特定媒介，材质本身隐含着与人类心理对应的情感信息，比如不同的材料可以激发儿童不同的感受，材料的物理属性可以丰富儿童的视、触觉等知觉感受；而由材料派生而来的生理心理属性则可以培养儿童的精神感受和情感；同时，材料的安全性、环保性在儿童产品的使用中也是非常重要的一个方面。
材质直接影响着儿童的触觉感官。
儿童自行车常用制造材料包括：
金属（如钢，铬钼钢，铝合金，钛合金，镁合金等）、塑料、橡胶、皮革、纺织品等
2.4.3在色彩方面
儿童自行车外观因素中色彩配置是一个非常重要的方面，伴随儿童成长，年
龄层次群体间差异性增大，体现在各个阶段的颜色喜好程度不同。
6岁以后的儿
童在色彩喜爱倾向上还会出现性别差异。
为满足不同年龄层、不同性别儿童对色
彩喜好的差异，可以让儿童参与设计，自主选择油漆颜色进行前叉、车架等主要
部件的喷涂，实现个性化需求的满足。
在儿童自行车的生产制造中，车身颜色的
变化可以通过选择喷涂颜色和个性化贴花实现，在可控的成本范围内产生让人耳
目一新的效果，增加消费者满意度。
另外，为了消除儿童过分的好奇心，避免意外事故发生，有时会故意用暗淡
灰调的颜色在不希望儿童去操作的部件上以打消儿童好奇心，让他们看到这种颜
色就厌恶或不愿意去触碰。
这样有利于提高产品的安全感。
3儿童自行车机械系统原理分析
儿童自行车与成人自行车相似，结构包括车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件，基本的部件缺一不可。
其中，车架是自行车的骨架，它所承受的附加物的重量最大。
按照儿童自行车各部件的工作特点，大致可将其分为车架系统、行动系统、传动系统和制动系统[7]：
图3.1儿童自行车系统划分
1．导向系统：
由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。
儿童可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。
2．传动系统：
由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部
件组成。
骑行过程中儿童的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。
3．制动系统：
它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自
行车减速、停驶、确保行车安全。
儿童自行车的车闸配置一般有手闸和脚闸两种。
本论文主要讨论手闸制动的儿童自行车：
儿童自行车主要部件设计要点：
（1）车架
车架是自行车的骨架，也是构成自行车的基本结构体，其它部件也都是直接或间接安装在车架上的。
所以它所承受的人和货物的重量最大。
由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的，车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构，车架部件制造精度的优劣，将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快⋯。
同时车架的造型设计是体现自行车整车形体、风格和款式等最重要的部分。
车架部件的结构形式有很多车架部件是儿童自行车的基本结构体，是自行车的骨架和主体，也是儿童自行车整体造型的主要体现部分。
（2）前叉
前叉部件在儿童自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。
转动车把和前又，可以使前轮改变方向，起到了自行车的导向作用。
此外，还可以起到控制自行车行驶的作用。
在自行车的设计方面，前叉有一定的倾角，意图是将前轮向前延长，目的是将儿童自行车的中心向后移动，提高骑行安全性；另外，儿童在骑车的时候身体向前倾斜的，重心向前，也借这种设计提高骑行时的稳定性。
（3）车把
自行车的车把、坐垫和脚踏被称为自行车的金三角。
人在正常骑车时候会把身体的重量均匀分配在这3个部位。
所以把是自行车结构中比较重要的部位一。
自行车的车把主要是操纵自行车的行驶方向，并作为骑车者的扶手，支承一部分骑车者的重量。
通常车把的宽度要比人的肩膀略宽些，或者至少同宽才行。
只有这样操控起来才会灵巧有力，而且胸部肌肉自然舒展，可以呼吸得很顺畅。
车把宽度太窄会使人在骑行转弯的时侯碍手碍脚，即危险而且呼吸还不顺畅。
但是车把宽度过宽，骑车人上半身又容易产生前倾，耗费气力、增加腰部的负荷。
儿童自行车车把设计常见“一字”型、“鹿角”型、“羊角”型、“牛角”型、“蝴蝶”型等。
这些仿生形态的编码，让人产生一种可信、可爱的亲切感。
（4）把套
儿童自行车的把套形状最常见的有橄榄形和圆柱形2种，上面还刻有不同的
螺纹，以增加摩擦力，起到防滑的作用。
在自行车的把手套形态编码上，接触面积要大一些，因为它可以分担人体的上半部重量，减轻儿童手部压力[8]。
（5）鞍座
人体坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，故车座后端宽度过小就会使坐骨结节处在车座外缘或紧挨外缘的位置。
这样，身体的压力使得坐骨结节被迫分离的趋势过大，由此导致臀部的疼痛感。
车座坐垫的软硬程度也会影响骑行的舒适度。
坐垫过软不仅会增加身体的不稳定性，而且容易使人产生疲劳；过硬则会导致臀部痛楚或麻木。
坐垫的软硬应以股骨头刚好与坐垫相接近，几近接触而无压力为宜。
另外坐垫材料必须透气且不易打滑，以确保骑行的安全。
（6）脚蹬
脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上，是一个将平动力转化为转动力的装置。
自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，然后由脚蹬轴转动曲柄，再传到中轴，又由中轴传递给链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。
通常自车的脚蹬包括脚蹬轴和脚踏等。
脚踏转动安装在脚蹬轴上。
脚踏一般可分为整体式脚踏和组合式脚踏。
无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面，必须安全可靠，具有一定的防滑性能，同时脚踏必须转动灵活。
因为脚蹬部件的结构直接影响骑车人的放脚位置是否合适，足胫关节和小腿肌肉的作用状况是否最佳，自行车的驱动能否顺利进行。
脚蹬可选用橡胶、塑料或金属材料制造。
（7）车闸
儿童在骑行过程中，车闸是使用频率非常高的一个部分。
遇到紧急停车的情况时，儿童心理
升级会员 