基于功能论的手推式城市保洁车设计
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摘要：针对乌鲁木齐市现役手推式城市保洁车存在的问题，本文结合该产品未来的发展方向，用功能论的设计思想，在功能、结构、人机关系方面对手推式城市保洁车进行了改进设计。
关键词：产品设计；功能论；城市保洁车
1.乌市现役手推式城市保洁车存在的问题
城市保洁车是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型城市道路保洁设备，主要用于城市道路、市政、城市住宅区、广场等公共场所的日常保洁。从驱动方式上看，城市保洁车可以分为手推式、人力三轮车式、电力驱动、燃油驱动等多种类型，目前乌鲁木齐城市范围内使用的保洁车以手推式最为普遍，它已成为保持城市环境卫生不可或缺的好帮手，但是，通过对市内街道所使用保洁车的调查分析，发现目前广泛使用的城市保洁车存在着一些功能和结构上的设计缺陷。
垃圾箱的稳定性差，容易在向前行驶的过程中倒覆，造成二次垃圾以及垃圾箱损坏。
清洁用具的放置空间不足。每位保洁员负责100-200米的路段卫生，内容不仅包括道路清扫和垃圾清运，还包括擦拭该路段内马路两侧的栏杆，因此，保洁员需要随身携带水桶和抹布等用具，现役产品无此类物品的放置空间。
缺乏人性化设计。保洁员的随身物品无处存放，如保洁员上下班途中穿着的衣物、携带的食品等。
人-机-环境方面的考虑不够全面。保洁车包括握杆部位的大部分是金属材质，乌市一年四季的温度差异很大，冬天室外温度常常达到零下二十度，抓握时会很冰凉，而夏季三十多度的高温下又会很烫手。
与城市环境的协调性较差。乌市的城市建设正在大踏步地迈向前，作为城市形象的一部分，随处可见的城市保洁车在其外在形象上也应展现出一个城市的面貌特征。
2.手推式城市保洁车的功能分析
功能分析包括功能定义和分类两个过程，通过功能分析能够更快速、准确地掌握设计对象，明确各功能的本质，从而判断出每个功能的重要程度和存在的必要性。
2.1 保洁车功能定义
功能定义的目的在于：1)揭示隐藏在产品及其零部件背后的功能 2)开阔设计思路，克服思维定势。3)便于进行功能评价和分析。首先对保洁车各个部件的功能按照一个动词(决定实现这一功能的的方法和手段)、一个名词(决定该功能的大致属性)这种最常用的形式进行定义(如表1)。
2.2 保洁车功能分类
为确定各功能的性质和重要程度，从功能性质方面，对保洁车的功能进行分类，如图1。
2.3 保洁车功能整理
通过功能整理，可以发现各功能间的内在联系，从而将一些不必要的功能去除，将缺失的功能进行补充，从而可以确定出保洁车应该具有的功能，并为“功能技术矩阵”的构造提供组成链。功能整理的结果如图2。
3.手推式城市保洁车的设计
保洁车的设计从确定功能开始，然后需要找出实现各子功能流程节点的技术原理或方案，将其一一罗列，从中选择最佳组合从而确定出技术方案，由技术方案获得基本结构，再根据结构的需要设计出产品的部件，形成完整的产品方案。
3.1 主要叶功能流程节点的原理技术矩阵
实现各叶功能每个流程节点的方式有很多种，通过用技术矩阵罗列的方法，可以对各原理及方案的认识和比较更为直观，进而从中选出最优方案(以箭头表示)。
表1 手推式城市保洁车功能定义
部件 功能
保洁车部件名 动词 名词
握柄 传递 力矩
基座框架 传递 力矩
背部挂钩 悬挂 簸箕
轮子 移动、支撑 清扫车
垃圾箱盖 封装 垃圾
稳定 垃圾箱
连接轴 支撑 箱盖
垃圾箱 收容 垃圾
侧环 放置 扫把
箱盖把手 开启、闭合 箱盖
轮闸 制动 轮子
上部箱体 存储 衣物、水
下部箱体 存储 清洁用具
把手处挂钩 悬挂 食物
下箱体把手 支撑/开启 横棍/箱门
表2 主要叶功能流程节点的原理技术矩阵
流程节点 实现原理或途径
移动动力 电力 手动 蒸汽 汽油机 核动力 太阳能 风能
移动机构 滚动 滑动 悬浮 磁力
转向动力 电力 手动 蒸汽 汽油机 核动力 太阳能 风能
转向机构 滚动 滑动 悬浮 磁力
制动机构 反向力机构 摩擦制动 悬浮制动 碰撞阻挡 磁能装置
储物空间打开方式 手动翻开 无需打开 压力内翻 滑动打开 按键弹开
储物方式 直接放置 挂上挂钩 插入格挡 系在绳上 打开拉链 松开网兜 打开夹子
储物空间闭合方式 无需闭合 手动翻盖 重力下垂 滑动闭合 按键闭合
稳定箱体方式 箱盖稳定 线框稳定 角稳定 点稳定
放置工具方式 立于侧面 水平放于侧面 置于储物箱中 水平放于底边 立于车体上 放入垃圾箱
3.2 结构设计和虚拟样机
结合本文第一部分发现的问题，采用表2中提出的原理方案，为乌鲁木齐市的街道设计出新型城市保洁车。其优势可概括为：
结构更稳定。原来的垃圾箱由固定在框架上的垃圾袋取代，不容易倒覆，且倒垃圾更方便，只要松开固定卡口，就可以轻松取下垃圾袋。
储物空间更充分，储物区域划分更分明。后部上方的封闭空间内可放置保洁员私人物品，即可保证物品的清洁，又便于存取；后部下方开放空间内可放置水桶等清洁用具和物品。
更加人性化，把手的舒适性更好，适宜不同的温度环境。
形态更简洁、美观，与城市环境更协调。
4 结论
本文以功能论的思想方法为依据，从人机关系角度出发，对城市街道保洁车的功能进行了完善；从可靠性角度出发，重新设计结构，增加了保洁车的稳定性；从整体性上考虑，在满足所有功能的前提下，外观造型更统一。
本设计过程进一步说明，使用功能论的设计方法可以快捷、高效地发现产品中存在的问题并有效解决。
参考文献
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项目类型：新疆大学大学生创新性实验计划校级项目
项目名称：人力清扫街道专用保洁车设计
项目编号：XJU-SRT-10060