便捷更换开关的设计及其动画表现毕业设计.docx

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便捷更换开关的设计及其动画表现毕业设计

摘要

本次毕业设计的选题是便捷更换开关插座。

开关插座的使用中，或多或少都会遇到线路，换线作为开关插座必不可少的一个部分，它的安全性和便捷性显得尤为重要。

目前市面上的开关插座品牌很多，功能也多种多样，但是便捷更换开关插座却是一片空白。

本次作品的设计要实现在保证安全的同时，做到更换便捷，家庭主人不需要电工也可以自行更换。

本文分析开关插座的市场需求，介绍了当前国内外开关插座发展的研究动态，对开关插座消费者进行了详细的调查分析，确定产品的设计定位。

为了获得理想的设计方案，运用了美学法则、产品造型艺术、人机工程学等多方面的知识作为指导，结合个人想法，绘制出设计草图，然后运用3D进行建模、渲染，做出3D效果图，最后用动画制作软件，制作产品功能展示动画。

最终得出的是一款便捷更换开关插座，该设计的重点部分是开关插座的换线器，是它使得开关插座换线安全、方便。

关键词：

开关插座便捷更换换线器

Abstract

Thegraduationdesigntopicistodesignaswitchsocketthatconvenienttochangelines.Atpresent,Therearemanyfamousbrandswitchsocket，andlotofthemhavearedifferent。

However,convenientreplacementofswitchsocketisablank.Changelineasanecessarypartoftheswitchsocket.safetyandconvenienceisparticularlyimportant.Thedesignworksnotonlyneedtoachievethesafety，butconvenienttochangelines，houseownersdonotneedelectricianalsocanfinishethereplacework。

Thispaperanalysesthemarketdemandofswitchsocket,introducedthecurrentdomesticandforeignresearchesonthedevelopmentofdynamicswitchsocket,makeaauestionnaireinvestigationonconsumers,analysisthedataindetail,determinetheproductpositioninganddesignof.Inordertoobtaintheidealdesignscheme,UsingtheknowledgeofAestheticprinciple、productmodelingartandergonomics，combiningwithpersonalthoughts，drawsketchesandthengettheeffectpictureofcomputer.andthenbyusing3Dmodeling,rendering,make3Deffectchart，finally，maketheshowanimationbyuseingAfterEffcetsandPremiere。

Thefinaldesignworksaconvenientreplacementswitchsocket,thedesignofthekeypartistheswitchsocketthreadchangingdevice,isthatitmakestheswitchlinetorealizesafe,convenienttochange.

Keywords:

switchsocketConvenientreplacementThreadchangingdevice

第一章前言

第一节论文的研究背景

我国开关插座的发展的几个阶段

八十年代中期以前我国二三县城市多拉线开关，一线城市也多小按扭开关。

八十年代中后期（日本对华投资的增大使日本家用电器产品在我国成为中国高品位与高质量的代名词）随着奇胜与松下电工企业进入我国。

我国的电工行业揭开了新的篇章。

二00二年后。

随着欧美对我国关系的升温，中日关系的冷淡加上欧美对产品的设计与日本不同，很大程度上满足了我国消费者的消费需求。

中国开始将眼球转移转移到欧美国家的产品上。

随着国际电工巨头如罗格朗（罗格朗于1994年进入中国）、西门子等切入高档市场,国内电工巨头如正泰、德力西等切入中档市场,“海外军团”——罗格郎、ABB、松下、西门子及“欧洲开关大王”西蒙等西方品牌纷纷而至。

06年底“全球电气第一品牌”罗格朗以17亿元并购国内电工的翘楚“TCL国际电工”后。

墙壁开关插座行业进入了战国时代，市场开始细分。

在房地产高速发展的今天，使得室内装修行业得以兴起，室内装修离不开开关插座。

随着生活水平的提高，家里的用电器也越买越多，这样就需要有更多的开关插座，开关插座有着广阔的市场。

近几年来国内开关面板市场发展迅速，至今已经形成近60亿人民币的规模，市场中云集了国内外3000多家生产厂商，割据瓜分了开关面板的高、中、低端市场。

既有西门子、梅兰日兰、松下这样的国际大众品牌，也有西蒙、朗能、天基等国内品牌，竞争异常激烈，各大小品牌的开关都在开发创新，以达到占领市场的目的。

有的开发新的材质，有的开发智能型开关插座，台湾康宝开发出了目前市面上为数不多的LED开关之一，品牌档次较低的则主要走外观模仿的路线。

然而便捷更换开关插座还处在起步阶段，市场上便捷更换开关插座还是一片空白。

第二节论文的主要内容、目的和意义

一主要内容

本论文的研究顺应市场发展需求，针对现有开关插座以及开关插座消费者进行深入调查分析，再接合各种设计方法及基础理论，绘制出方案草图，再精选出一个方案草图进行优化完善，用3D进行建模、渲染，做出设计效果图，最后通过动画制作将开关插座的换线原理表现出来。

论文主要分为五个部分。

第一部分对论文研究的背景和论文的内容等进行说明；第二部分介绍了本次设计所参照的一些基础理论；第三部分是论文的核心部分，展示了本次设计的实践过程和最终结果；第四部分是动画的制作，第五部分是对本次设计的总结。

二目的

本课题从开关插座消费者的角度出发，考虑到开关插座用户的翻遍和安全，从开关插座的的外观分布改良设计着手，设计出一个开关的换线器，目的是为了得到一款外观合理，功能上达到即安全换线起来又方便的换线器，使家庭主人在不需要电工的帮助下也能完成换线工作。

三意义

目前，便捷跟换开关插座还处在起步阶段，本文的研究对开关插座的发展方向有积极的意义，开拓了新的市场。

还让人越来月注意到开关插座的重要性。

在科技日益发展的今天，人们的生活水平不断提高，所需物品的要求也越来越严苛，从原本的主要考虑的是产品的功能，到现在的以自身的安全、利益出发，设计师的设计方向将要从解决产品的根本功能等方面转向解决消费者的安全需求，利益需求等方面。

设计和开发便解释开关插座，不仅解决了家人主人换线难的问题，还对整个开关插座行业的发展有重大的意义。

第二章开关插座设计的理论基础

第一节产品造型设计

一产品的造型设计的美学原理

形式美：

形态构成色彩构成材料构成

时代性：

人们的审美情趣随着时代的发展而变化，产品设计应该体现强烈的时代感。

社会性：

社会上各种人群的要求和爱好不一样，比如：

性别，年龄，职业，收入等因素会产生不同的审美观。

民族风格：

每一个民族都有各自的政治、经济、科学、地理以及民族气质等因素，产品造型设计要体现民族风格。

形态知觉与心理：

形态视觉存在大小、角度、对比等错觉和透视变形，易产生错视，因此，设计师应该掌握视觉规律。

另外，由于不同的心理状态会产生不同的心理法则，即由观看者的精神准备、注意状态、兴趣和关心程度等构成，成为创造形态的依据。

产品的造型是产品设计的核心内容，它具有一定的美学规律。

比如比例与尺度，统一与变化，均衡与对称，稳定与轻巧，对比与调和，节奏与韵律等。

在造型设计的阶段同时要对造型的各个方面进行设计，如功能、结构和人机工程等。

功能是产品的基础，而产品的功能和结构直接影响这产品造型，但有时候为了创造出新的造型，又必须改变产品的构造。

产品的设计还受到生产方法，生产材料和生产成本的影响，一味的去强调产品的造型，可能就要改变生产方法，需要价格昂贵的特殊材质，这样就会大大提高生产成本。

因此产品的设计要求在技术上反复斟酌，寻求最适合的条件进行设计。

开关插座，消费者主要考虑的是它的使用是否安全、耐用和设计的合理性，绝大部分的消费者选择在80元以下的开关插座，因此在设计开关插座的时候就首先要考虑开关插座的结构，怎样设计才能是它更安全，再考虑做开关插座的选材，使生产成本控制成本以下，使生产出来的产品能够满足消费者的需求。

二人机工程学与开关插座的设计

现代科学技术的发展使得人与机器之间的机器之间的交流越来越频繁，人去控制开关的开与关，把插头插入插座或者从插座上拔下来，实质上也是人与机器交流的一个过程。

开关是一种操纵装置，按操控方式来分，现在市面上的大多数开关都是手动操作的，当然，也有声控、光控还有遥控的；按操纵运动轨迹来分，可分为旋转式开关，如旋钮开关，手轮开关等，移动式开关如推板开关；按压式开关，如按键开关、按钮开关等。

现代科学技术的发展使得人与机器之间的机器之间的交流越来越频繁，人去控制开关的开与关，把插头插入插座或者从插座上拔下来，实质上也是人与机器交流的一个过程。

开关插座是一种操纵装置，本课题设计的是手动按键操作的便捷更换开关插座，其设计应做到以下两点：

开关插座尺寸与人体尺寸相适应。

操纵器尺寸与人体尺寸的适应性包括两个方面；第一，操纵器上握持、触压、抓捏部位的尺寸，应与人的手脚尺寸相适应；第二，操纵器的操作行程，应与认得关节活动范围、肢体活动范围相适应，可参照GB/T13547-1992《工作空间人体尺寸》、GB/T14775-1993《操纵器一般人类工效学要求》等国标。

在国家标准GB/T16252-1996《成年人手部型号》中，把手长和手宽以外的其他手部控制尺寸称为手部控制部位尺寸，并以手长和手宽两参数的回归方程，给出了20个手部控制部位的尺寸公式，，其中长度类尺寸以手长为回归方程的自变量，宽度、围度类尺寸以手宽为回归方程的自变量。

开关插座的设计，要结合人体手部的尺寸，根据手部尺寸回归方程，来控制开关插座的尺寸和按键的尺寸。

开关插座插孔的设计要合理，现在的用电器的插头多种多样，插孔的尺寸若不合理，就会影响插座的使用。

第二节产品的色彩与材料

一开关插座与材料

设计是一项综合工程，应考虑很多因素，尤其是在生产实际中。

我们不能简单地认为哪种材料质感最好，最环保，就说它是最好的。

设计材料的种类多，量大面广。

在设计中如何正确、合理地选用材料是一个实际而又重要的问题。

设计材料的选择应遵循以下原则：

材料的外观：

考虑材料的感觉特性。

根据产品的造型特点、民族风格、时代特征及区域特征，选择不同质感、不同风格的材料。

材料的固有特性：

材料的固有特性应满足产品功能、使用环境、作业条件和环境保护的需要。

材料的工艺性：

材料应具有良好的工艺性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，应与加工设备及生产技术相适应。

材料的生产成本及环境因素：

在满足设计要求的基础上，尽量降低成本，优先选用资源丰富、价格低廉、有利于生态环境保护的材料。

材料的创新：

新材料的出现为产品设计提供更广阔的前提，满足产品设计的要求。

另外，市场经济应该遵循的经济原则，就是以最低的费用取得最佳效果。

作为设计师，也必须遵循这条法则，尽可能以少的费用设计并生产出优良的产品。

当然，也不能一味地追求廉价而粗制滥造，那样不仅违背了产品设计的根本原则，而且产品在市场上也无竞争力。

为此，我们应通晓各种材料的性能及其生产方式、方法等，在不损害造型美观和使用性能的前提下，尽量降低成本。

（一）市面上开关插座的面板和盖子的材料一般有4种：

1.工程塑料，这种材料已经被淘汰了，在以前生产的面板中还有。

2.聚碳酸脂，又叫防弹胶。

这种材料硬度高，强度高，表面相对不会泛黄，耐高温。

目前面板的表面材料使用聚碳酸脂的品牌有奇胜和格雷等。

3.电玉粉：

该材料的特点是耐高温更好，阻燃性好，表面永不泛黄，硬度高，但是有脆性。

目前面板的表面材料使用淀玉粉的品牌有天基（T&J）和杭州鸿雁等。

4.安基塑料粉：

耐高温，热固性材料（在750摄氏度时仍然不会融化）。

松下开关的表面材料使用该材料。

能用于用于开关插座的底座或面板的材料还有PVC（聚氯乙烯）、阻燃ABS塑料或者PA66（聚酰胺66或尼龙66）等，PA66尼龙料并经过特殊工艺处理，特点：

阻燃、抗腐蚀、抗冲击强（灼热性能达到900度，离开火源3秒熄灭）。

考虑到开关插座可能安装环境，可能安装在浴室、厨房或者阳台外面。

可以选择不同的材料。

安装在厨房的开关插座需要耐高温、抗腐蚀，所以就可以选阻燃性、抗腐蚀性好的PA66塑料，安装在浴室的开关组要考虑的是他的防水性能，所以就可以选择防水性能好的PC塑料，安装在阳台的开关插座就不能用ABS塑料了，因为ABS塑料在紫外线的影响下很容易分解。

出于安全方面的考虑，我们在选择开关插座的时候就应该根据开关插座的安装位置而选择开关。

（二）开关插座内部的插片使用锡磷青铜材料，强度高，塑性好，具有良好导电性，不易变形。

二开关插座与色彩

色彩作为一种设计语言，在产品设计领域中表达的含义深刻而广泛，它比造型更具有视觉冲击力。

在产品色彩设计中，巧妙地运用色彩感情规律，充分发挥色彩的暗示作用，更能引起消费者的广泛注意和兴趣。

消费者面对富于启发性的色彩语言与形象，会产生种种联想和想象，在这种感受和理解的基础上呈现出一种认识商品的主动、积极的心理活动。

产品的形式与色彩在消费领域中产生的各种情感作用，直接或间接影响消费者的购买情绪。

其中色彩首先通过视觉感官，直接与消费者产生共鸣。

情感心理实验表明：

“当人们把知觉的对象评估为有益时，产生接近的体验和相对的生理变化模式；当人们把知觉的对象评估为有害时，就产生退避的体验和相应的生理变化模式。

”

产品的色彩是设计中最具感染力的艺术因素，而作为感情的符号，当色彩作用于人的时候，将出现两种情感与之呼应，一种是主要由人的生理需求产生的情感，归结为感知情感；另一种是主要由心理意识需求产生的情感，归结为高级情感。

色彩通过人的生理、心理情感的转换作用，产生各种视觉效应，被称为情感色彩效应。

在对产品进行色彩设计时一定要把握好色彩情感这一要素，才能使产品更具魅力。

在对开关插座进行色彩设计时，首要的问题是要了解开关插座的设计定位，它也就是他的目标消费群，即产品要吸引哪些人的目标。

选择购买开关插座的人，一般都有总结的房子，这样的人一般都已经成年了。

青年人思想敏锐、开放、活跃，敢于标新立异，他们对色彩的审美价值要求比较高。

而中年人各方面趋于成熟，审美心理倾向于含蓄，购物显出一定的习惯性和理智型，他们更倾向与典雅、恬静、素淡的色彩。

老年人更偏爱舒坦、庄重、大方的蓝、灰色系列。

男性与女性之间的色彩偏好也有很大的差别，女性更喜欢温馨的暖色调，而稳重的冷色系则更能体现男性的特征。

针对不同的消费人群，开关插座的设计也要突破色彩的单一性，使之更符合消费者的购买需求。

产品所需安放和使用的场所是一个环境，所以产品的色彩与环境有着密不可分的关系。

开关插座钻安放在不同的场所，如果安装在家里，就需要与居家环境相协调，安装在办公室就需要与办公室环境色彩相适应。

如现在家里的墙壁一般都是白色的，开关议案都安装在墙壁上，为了使开关的颜色与居家环境相协调，所以墙壁的开关插座一般选择的颜色都是白色，或者银白色，如图2-1。

鉴于本款产品要投放与市场，鉴于现在居家装修墙壁一般为白色，所以开关插座的颜色主要还是以白色、银白色为主，换线器部分，和开关按键部分，可根据需要选择其他颜色。

图2-1欧普开关插座

第三章开关插座的设计

第一节开关插座的工作原理

一开关插座的介绍

开关插座就是安装在墙壁上使用的电器开关与插座。

是一种家具装饰功

品，是用来接通和断开电路使用的家用电器。

开关部分，用来控制室内照设施，插座部分用来提供给家用电器使用，如图3-1。

图3-1

二现有开关插座的内部结构及其工作原理

开关插座的主要结构就是由面板、底座、插座铜片、开关按钮（或按键）和电源线接点组成，电源线的接触点上一般设计为两个或者三个固定的螺丝接点，如图3-2，开关的火线部分跟插座的火线部分连在一起，连接到得到电源火线上，零线部分则开关和插座部分的零线则接在一起接到电源的零线上，开关部分和插座是并联关系。

如图3-3

图3-2

图3-3

第二节开关插座市场调查分析

一开关市场现状分析

（一）我国开关插座的市场现状：

墙壁开关插座定义为（电器附件）目前电器附件和家用控制器近10年来发展速度特别快，年均增长率超过20%。

企业生产规模不断扩大，年销售额超过亿元的有15家企业，超过五千万元的有36家企业。

这些企业已具规模效益，是本行业的骨干企业。

全国开关插座共有2000多家左右。

据统计每年室内装饰工程市场需求量超2000亿，假如以电工行业占5%计算，也将有100亿。

（其中高档30亿元,中档40亿,低档30亿元）,已形成珠三角、长三角、温州和北京等几大生产基地,。

高，中，低档次的120、86、118、明装四种款式。

其中118系列以家装较多，86系列以工程为多，明装系列在三线城市和农村较多，120系列则以浙江为多。

并且地区差异较大。

珠三角电工品牌有，如TCL国际电工、奇胜，朗能、天朗、华艺、雷士、IDV、欧普、松本、锦力、天基等。

长三角电工品牌有罗格郎、西门子和松下，西蒙，飞雕龙胜泰力正泰，豪意等。

其中不少中国电工企业做得风生水起，涌现了诸如TCL国际电工、松本、朗能、鸿雁、飞雕等一大批著名电工国内品牌。

但境外电工品牌已大军压境，先有奇胜开路，后有松下、西蒙、西门子、施耐得，梅兰日兰等跟进，最后连民族电工品牌的翘楚TCL国际电工也被法国品牌罗格朗收入囊中，这些进口品牌以其企业实力、产品品质、品牌传播、系统管理等方面的竞争优势，步步为营、攻城掠寨。

目前牢牢占据着高端产品的市场份额，国内许多重大工程项目、高端项目几乎被这些品牌掌握，在中底端市场，特别随着新农村建设，农村的城镇化的速度加快，这里也潜在着一个巨大的市场。

开关厂家之所以有2000家之多，与中国有9亿多的农村人口很有关系。

也与有些商家只愿意独家代理追诼利益误导消费者也有关系。

实际上农村的消费者在购买电工产品实际的成交价格不比城市低，甚至比城市的高。

原因在于流通的环节过多，农村质监监管的力度薄弱，造成大量的低端产品在农村横行。

国内有影响力的民族电工品牌在一级、二级、三级市场拼的火热，预计在未来的五年内国外的品牌要想进入四级市场的可能性不大，国外的品牌在未来的五年内主要的目标还是和民族品牌逐鹿于一，二级市场。

（二）市面上开关插座存在的问题：

目前市场上有市场上有很多黑心插座，很多黑心插座不仅使用劣质材料，还偷工减料。

比如说有的插座使用废旧回料制作外壳，很容易发脆开裂，不仅不阻燃反而助燃；有的内芯用铁片代替铜片，容易发热，引起火灾；更夸张的是有的开关插座甚至不顾消费者的生命安危，违规的取消了接地线，还有的电源线看似很粗，其实内部只有三至五根很细的铜丝。

一但买到这样的黑心开关插座不仅容易损坏电器，还容易触电，更是火灾的元凶。

公安部公布的一组数据显示：

10年中，由于开关插座短路等引发的火灾约占火灾总数的30%，居各类火灾之首。

除了这些典型的黑心开关插座，其实缺乏科学完善的设计和系统严格安全检测的不安全插座更为普遍。

国家工商总局在2008年3月发布的监测结果显示所抽查的市场上不合格的插座站抽样总数的64%。

以上种种都显示着开关插座的市场正在不断扩大，但是目前的市面上的开关插座存在着很多的问题，换线麻烦也是其中之一，这与消费者的开关插座产日益严苛的要求很不相称，这就需要设计师设计出安全的、方便换线的开关插座。

二针对消费者的调查研究

随着生活水平的的提高，人们对生活品质的追求也就越来越高，开关插座不仅是用电器使用的重要部分，也是家居装饰品之一，消费者对他的要求也越来越严苛。

开关插座生产商也越来越注重消费者的要求，为止特地对消费者进行了市场问卷调查。

调查的对象主要是针对有房子的，或者即将购房的人群。

主要调查，房主对室内装修中对开关插座的重视程度，消费者对开关插座的各个元素的考虑先后，以确定设计的重点；调查消费者选购开关插座的价格，以初步确定开关插座的选材；调查消费者开关插座品牌的喜好，可以选择借鉴其外型设计元素。

a.在购买精修房是会在意设施所使用的品牌，结果如图3-4（表1）

图3-4表1

从表不难看出，人们在购买精修房是会在意设施所使用的品牌中，开关插座的使用品牌比例仅次于电器和地板，说明人们对开关插座很重视，因此开关插座有很大的消费市场。

b.选择购买开关的时候考虑的最重要的因素，调查结果如图3-5（表2）

图3-5表2

从表2中我们为您可以看出，开关插座的首要问题就是要安全，其次是追求开关插座的耐用程度和价格，再去考虑开关设计的合理性，所以在设计制造开关的时候，先要从安全出发，通过合理选材来控制成本，合理的设计开关插座的外观。

c.拟选择购买开关插座的价格区间，调查结果如图3-6（表3）

图3-6表3

从表3可以看出，超过90%的消费者都会选择80元以下的开关插座，所以在选择开关插座的材料是需要考虑器价格，控制好成本。

选择太好的材料，会使开关插座的成本升高，这样导致开关插座的价格升高，影响销量。

d.您购买插座时会考虑的品牌，调查结果如图3-7（表4）

图3-7表4

从表4可以看出，目前市场上消费者比较钟爱西门子开关，然后是松下、TCL—罗格朗、和西蒙，他们的产品如此受欢迎，其产品在造型设计上应有很多可以参照的地方。

第三节开关插座的设计定位

一开关插座设计的市场定位

从市场调查分析可见，目前市场上虽然开关插座的品牌很多，也由各种各样的功能，但是现在市面上的开关插座都普遍存在换线麻烦的。

能够方便换线的开关几乎还处在空白阶段，尤其是能够让家庭主任能够自由自主、方便更换线的开关插座。

针对以上问题，本次设计的市场定位如下：

1．产品定位：

专门打造一款便捷开关插座，能够方便家庭的主人自行完成电源线的更换，操作方便安全，符合消费者的要求。

2．价格定位：

现在90%以上消费者对开关插座接受价格在80元以下，所以此开关插座的价格应该适中，在40元左右。

3.品牌定位：

此方案可考虑与开关插座的知名品牌合作，使它能够迅速占领市。

二各要素的定位

1.功能要素：

开关插座的基本功能是供用电器的连接使用，作品的设计要在能够满足基本功能的同时，还要保证器使用的安全性，重点考虑开关插座的换线部分的设计，实现便捷换线。

2.安全要素：

鉴于有开关插座引发的安全问题很多，不仅给人们带来了巨大的财产损失，而且还危害的人们的人身安全，开关插座设计的安全性，越来乐手到重视，本次作品的设计要充分考虑器安全性部分的设计。

3.材料定位：

开关插座不同于其他产品，