1、 1 毕业设计文献综述 工业设计 小型豆制机改良设计 一、 前言 （一） 研究的目的与意义 1.研究的目的 多年来，豆制品生产企业一直是各级人民政府、人大、政协关注的重点行业。随着大豆食品营养研究的不断深入，大豆食品的消费成为一种趋势，带动了我国豆制品产业的发展。但从目前现状来看，由于豆制品生产加工产业化程度低，标准化、规模化生产企业少，小作坊加工点大量存在，卫生条件差，不规范的生产加工等现象给食品安全带来了较大的隐患 1。 本课题旨在改善在豆制品传统加工方式向工业化生产转变的交替阶段，对传统的磨浆机进行改进，在设计中更加注 重人与机器的关系。 2.研究意义 在对城乡豆制品加工作坊的调查中我们
2、发现，多数的从业者使用立式砂轮磨浆机（如图 1）进行对大豆的研磨。由于加工过程中高强度的劳动，快速的节奏使得大多数从业者都患有不同程度的腰椎疾病。针对我国现状，豆制品加工行业产业化程度低，标准化、规范化生产企业少，小作坊加工大量存在。并且，在短时期内无法解决的情况下，特别针对小作坊加工点中使用的磨浆机进行改良是非常必要的。 图 图 1 立式磨浆机 2 （二） 设计思路 磨浆机是由我国石磨经过电气化的改造而产生的，但是设计之初只是简单的劳动力替换，将人力 或者畜力转变为电能，没有考虑到更深入的考虑人与机器的关系，简简单单的人服从机器。 过去的设计师主要关注的是产品的实用功能，也有功能主义的诞生，
3、当然，注重设计产品的实用功能是无可厚非的，但在现今非物质社会，人们的生活发生了翻天覆地的变化，仍旧将功能设计停留在实用层面上是不可取的 2。本次磨浆机的改进设计，我认为要更多的考虑人与机器这个与时俱进的问题。 二、 主题 （一） 课题背景 1.产品存在安全隐患 据调查，磨浆机漏电伤人事件常有发生。分析其主要原因有以下三方面：一是使用劣质电机。劣质电机的绝缘性能差，接线端子与电机外 壳间的绝缘电阻较小，再加上磨浆机一般在较为潮湿的环境中工作，电机一旦受潮，绝缘性能将会更差，从而使外壳带电；二是由于磨浆机工作时需要加水，因此要求壳体与电机连接处应有较好的密封措施。而部分企业的产品装配质量差，密封措
4、施不当，磨浆机运转一段时间后，壳体与电机连接处产生缝隙，使豆浆顺着电机轴渗入电机内，造成漏电；三是部分产品没有醒目安全接地标志，没有安全接地措施，产品说明书中也没有指导用户在使用磨浆机时应如何进行接地保护，防止可能漏电伤人的说明，造成部分用户没有防范意识，不对使用的磨浆机进行接地保护 3。 磨 浆机运转件伤人主要发生在出渣口处外露且高速旋转的分离筐上沿，可能刮伤操作者手指。严重者可能导致伤残。磨浆机分离出的豆渣需通过出渣口随时排出机体，出渣口处不能安装完全封闭防护装置。因此必须设有符合安全标准要求的安全标志来提醒用户如何进行正确操作和注意人身安全。而一些企业至今仍然不了解国家安全标准，不在磨浆
5、机上设置安全警告标志。加之一些新用户经常发生用手直接清理堆积在出渣口处的豆渣。或用手触及运转的分离筐等不当操作，导致伤害事故发生 4。 3 （二） 磨浆机的发展 1.石磨 石磨 （图 2） 是用于把米、麦、豆等粮食加工 成粉、浆的一种机械。通常由两个圆石做成。 磨是平面的两层，两层的接合处都有纹理，粮食从上方的孔进入两层中间，沿着纹理向外运移，在滚动过两层面时被磨碎，形成粉末 。 2.水磨 水磨 (图 3),是一种以水能作为动力把米、麦、豆等粮食加工成粉、浆的一种机器，有卧式和立式两种。一般认为发明于晋代，和杜诗发明水排有关。水磨的发明大大提高了古代农业生产的工作效率，直到如今，还有很多地方依
6、旧保留项 这 古典的发明，同时这也成为中国古代科技发展的又一标志。 3.机械磨浆机（图 4） 借助于电动机的动力，使用砂轮磨盘， 上下两片，从喂料口喂入大豆，由于离心作用，加上滤网使浆渣自动分离。豆浆从 15 出流出。 图 图 2 石磨 图 图 3 水磨 图 图 4 机械磨浆机 4 （三） 磨浆机的市场分析 1.卧式磨浆机 磨浆机 (图 5) 磨浆机按转动轴的安装方向，有卧式和立式两种。磨盘是主要工作部件，基本工作原理是借助于两个磨盘间的压力与两盘上的磨纹在相对运动时产生的挤压、磨擦及剪切等力的作用，而将物料磨碎。工作时，物料从进料斗 1 落到调节螺丝 7 上，通过固定磨盘 4 的中心孔进入与
7、转动磨盘 5 之间的工作间隙 (此间隙大小，可根据磨 碎要求通过调节螺丝 7 进行调节。此间隙还可调大到作脱壳机使用 )。物料磨碎后从出料口排出机外。喂料量可通过调节插门 2 进行调节。 市场现有产品有广全 300 型卧式磨浆机浆渣分离磨浆机 ，广全 DM-250 型卧式 磨浆机又称 811 磨头 等，但是由于该类磨浆机成本高占地空间大，大多数的豆制品从业者未采用该种类磨浆机。 2.立式磨浆机 自分离磨浆机（如图 6）采用立式旋转辊刀，加砂轮磨及离心式分离机，一次完成粉碎、磨浆和浆 渣分离。 浆渣分离磨浆机可以磨豆浆，豆制品等。该机具有体小轻巧，耗电省，占地少，噪音低，操作方便，出浆率高，浆渣
8、分离等特点。 3.豆腐一体机 （如图 7） 图 图 5 卧式磨浆机 图 图 6 立式磨浆机 5 一机多用：豆腐机可同时生产豆浆、豆花、各式豆腐等多种豆制品，还可以与其他设备和工艺配套生产更多的豆制品。 洁净卫生：豆腐机符合国家食品卫生标准的全不锈钢生产设备，整洁光滑易清洗。 方便快捷：豆腐机从大豆原料进机到出成品仅需 25 分钟，并且一台设备只需一人操作，省时省工省力，轻松便捷。 但是由于豆制品加工不仅需要考虑到大豆的出浆问题，磨豆时的进水量，豆浆加热的 程度，不同豆制品在不同的温度点浆等一系列复杂的技术性问题。因此，流水豆腐机不能全面的替换改变原来的加工方式。并且，该设备成本过高，占地面积大
9、。 （四）设计要点 1.设计需求 设计以需求为基础，是人性化设计的具体体现。任何产品从设计、生产到销售都与诸多因素相关联，比如民族、时代背景、经济状况、审美程度、消费心理等，而这些都是以满足人的生理需求和心理需求为目的。 迅速发展的现在社会，人们已经开始追求舒适的去工作。作为设计师，已经没有图 图 7 豆腐一体机 6 标准化的设计，要有针对的去创造去设计，以多样化 、个性化来取代标准化 5。 2.设计创新 创新是社会发展和进步的推进器，创新能使企业不断的提升竞争力。 在现代主义仍大行其道的今天，大豆磨浆机的外形和功能上几乎千篇一律，以相当乏味的造型和形式诠释着功能主义与理性主义 6。一个合格的
10、设计师应具备这种创造性，掌握科学的现代设计理论和合理的设计方法，以设计的最终目的 改善人们的生活为使命，造福于民。 磨浆机的设计，可以是先进技术和科技的集合，也可以是不同的材料，工艺，以及不同的劳动方式等诸多方面入手，通过设计的创新，去改善劳动者在从 业中生理和心理的环境。 3.设计的人性化 人性化设计是最近几年开始流行的一种设计理念，它强调的是 关注消费者的需要，满足消费者的安全需求、归属与爱的需求、平等与受尊重的需求等 7。针对磨浆机来说，人性化就是 运用生理学、心理学和其他有关学科知识，研究人、机器与环境系统的交互作用，使人、机、环境三者达到最佳配合，从而获得最高效率和操作者在作业时的安
11、全保障和舒适感 8。人性化还体现在材料的选择，选择绿色的材料就是一种对社会人性化的体现。 4.设计的精细化 在全球化的今天，人们对产品的追求不在局限于简单的物理功用 ，而是上升到生理、心理和文化等方面的需要。所谓细节决定成败，因此，在本课题的设计中，一定要专注磨浆机在使用中的各种细节，好的加以利用学习，差的进行改进。 （五）现有立式磨浆的缺点 根据不完全调查，现有市场上存在的豆制品加工作坊基本上都是使用立式磨浆机。现对该种类磨浆机就存在的缺点进行列举： 1. 磨浆机高度问题 （如图 8） 由于设计的不合理，立式磨浆机的高度过高，未能考虑到人的生理机能，劳动者7 总是 希望所操纵的机械不要付出过
12、强的体力劳动 9。 据美国劳工部最新研究表明 ,单调的重复性工作对人体所造成的伤害 ,已占美国所有 职工伤害的 65 ,重复性工作压力并发症的受害者每年高达 33 万人以上 10。因此，怎么样去改变磨浆机工作时这样单调的重复性工作是对一个设计师的考验。 2. 清洁卫生问题 磨浆机内部存在清洁死角，在日常的清理时不容易清洗。因此，在设计的过程中要认真的注意每个细节， 细节设计成为区分产品优劣的一个关键因素 11。在本课题中要有针对的对于磨浆机的卫生死角进行设计。 （如图 9、图 10） 3. 安全问题 图 图 10 卫生死角 图 图 9 卫生死角 图 图 8 高度问题 8 在出渣口（如图 11）
13、处外露且高速 旋转的分离筐上沿，可能刮伤操作者手指 12。 三、总结 一台好的磨浆机，使我们能够最大限度地实现人体工程学和安全性的改进 13，同时考虑能力和考虑到人的限制 ,使人机系统最优，效率最高 14。 设计师是为社会服务的，而产品设计的好坏直接影响到社会的发展和进步，作为一名设计师，在设计产品的时候，不仅仅为了吸引用户的眼球，更应在产品的细节和产品与使用者之间的关系上下功夫。介于市场上豆制品磨浆机的设计只注重机器本身的效率并未考虑到操作者的使用状况，在设计中没有充分的考虑到人机关系，所以 要在磨浆机的设计中 必须运用人体工程学去设计以使工人更易适应 15，要时刻注意在提高生产效率的同时更
14、要注重人与机的协调，注重操作者的操作体验。 总之，在设计过程中，时刻记住人机工程原理来对产品进行设计，体现出以人为本的理念。 图 图 11 出渣口 9 四、参考文献 1徐娇，郎晓东，李凌 . 豆制品生产加工现状及监督管理对策 J. 中国卫生监督杂志 2007 14(1):50-54 2丁艳娇，李景华 . 家居产品设计的非物质因素研究 J. 艺术与设计， 2008，（ 4）：176 3 杨者森 . 我国大豆磨浆机存 在的主要问题分析 OL http:/ (2010-03-26) 2011-1-1 4金英慧 . 我国大豆磨浆机存在的主要问题及改进措施 J.农业科技与装备 2010 14（ 2）：
15、78-80 5胡斌，张建平 . 办公家具的趣味性设计 J. 艺术探索， 2010， 24（ 4）： 94 6Yan Li， Jian Wang， Wu Zhao， etal. Design creativity in product innovationJ. Int J Adv Manuf Technol， 2007，（ 33）： 213 7蔡玉硕 . 关于人性化设计的思考 J. 包装工程， 2010， 31（ 10）： 78 79 8王凤仙 . 农业机械设计中的人机工程学研究 J. 内蒙古科技与经济 2009 181（ 3） :293-295 9裘建新 . 现代工业制造中的人机工程学 J.
16、质量成本管理 2002 40（ 453） :52-56 10孙清廉 . 谨防重复性工作的危害 J 健康 1997 02（ 15）： 35-36 11段宏斌 . 浅谈人性化设计的助推手 产品的细节设计 J. 艺术与设计，2010，（ 8）： 204 12 辽宁省农机质量监督管理站 . 大豆磨浆机质量现状分析 J.质量分析，2010， (5):102 13Schwerha, Diana J. ERGONOMICS FOR THE experiencedN Industrial Engineer: IE 2010 42（ 11） :36-42 14孟庆强，刘元林，宁姗 . 从机械设计上提高工效的科学 人机工程学 J.煤10 炭技术 2007 26（ 10）： 1-5p 15加拿大职业安全健康中心 . 国际 “重复性肌肉扭伤症 ”日 OL.（ 2007-3-29） 2010-12-24 http:/
