关键词：护理小家电 手柄联动 旋转调节 卷发棒 ansys分析
引言
卷发棒作为个人护理系列产品的典型代表，主要用户为女性，产品的使用习惯运用女
性设计心理学的研究思路，通过模拟女性卷发姿势、手部持握规律、操作最适角度等方面计算出旋转装置的安装位置。从功能角度上来看，卷发棒的实质就是发热导体通电升温，通过外部的传热装置使缠绕在产品外部的头发弯曲变形。卷发棒的评价标准在于其发热速度、加热温度以及定型能力，保证在最短的时间内让发热体温度迅速升到120℃，然而在这样一个温度下对一种旋转调节装置的磨损率是巨大的，可能会因零件间的摩擦力较大而无法正常相互作用，发热体体积膨胀导致内部运动件无法贴合，联动规律也会发生改变。因此本文通过ansys软件分析旋转调节结构中零部件的接触应力，判断其磨损率，提出了一种旋转调节结构的解决方法，在设计的过程中归纳出卷发棒最适合的手柄旋转调节联动结构。
一、卷发棒产品设计分析
据数据统计，近十年来个护小家电在各大网站的搜索频率呈上升趋势，其中增幅最大的是个护小家电中的美发系列。这与个人护理小家电的技术升级和功能创新密不可分。众所周知，小家电存在体积小，功能丰富等优势，往往在同等价位中，功能较多的同类产品更能增加消费者的购买意趣。基于此，本文以卷发棒为例，通过功能和使用方式的创新提升企业在个护行业的核心竞争力。
（一）卷发棒的功能分析
卷发棒，是通过发热元件把头发加热，软化，然后再冷却，以达到各种卷发造型的目的。影响卷发棒销量的关键因素有很多，诸如造型能力、造型速度、市场的营销及技术、品牌等。国内外卷发棒价格的层级关系非常清晰，高端市场以戴森为引领者，凭借吸风式卷发机构、热风卷发冷风定型等核心技术遥遥领先众多个护企业，而中小型企业则必须以功能和造型方式的创新谋求自己发展之道。因此本文以卷发棒中低端市场的品牌为出发点，京东为调研平台，通过分析消费者对不同品牌产品的偏好程度，总结出产品的功能卖点，见图1。如何使用卷发夹
据调研结果可知，以一头多用或多头换用为主要造型方式，配备防烫功能、护发功能、恒温控制、安全隔热头、预热指示器、3D浮动夹板、智能断电等辅助功能成为卷发棒的主流趋势。其中多头替换款常作为中高端产品，同等价位下无法与一头多用的造型产品进行比较，所以本文以多模式切换为切入点进行设计研究。
（二）卷发棒的使用方式分析
由于造型器的设计取决于发型的成型方式，因此本文将2021年沙宣和屈臣氏在夏季时装周中举办的发型潮流发布会中所展示的发型与2021春夏时装周流行进行结合，得出2021年的发型趋势预测，见图2。
据以上推测，2021年整体流行风格更偏向于自然风格，在发型上的体现偏向大波浪、八字刘海儿等自然发式。此外近年来流行的复古风也会以80后为代表而持续风靡，在发型的体现则羊毛卷、玉米烫等小卷发型，以及鲨鱼夹挽发等“妈妈式”编发。上述卷发类型根据直径不同可分为19mm、25mm、28mm，通过不同的卷发方式以此来产生多变的卷发造型。
（三）探究卷发棒工作原理及设计要素
烫发就是化学能和物理作用条件的结合，使头发的形状、性质产生变化，并固定这种变化的过程。该过程依次包含：裂变反应、迫使移位、元键重组、位置固定。而卷发棒工作原理则是通过发热导体到达能够改变头发形状、性质发生变化的温度后，通过弯曲、挤压的方式产生新的造型，最后进行定格，将头发短暂固定维持形状。
从头发的微观结构可知，配备发热夹板的卷/直发器会对头发造成较大的损伤，而卷直发梳与头发的接触方式使其对头发的损伤大大减小，因此应当以卷/直发梳为主要的设计方向，并设计新的对头发加热和塑形的部件，以达到不伤发的目的。此外若从常见质量问题出发，在设计时还要充分考虑导热（发热体尽量与传热装置贴合）和隔热（加入隔热棉或增加隔热护套等措施）。
二、用户分析及痛点研究
用户使用分析目的是从使用者的角度来提高旋转式可调节卷发棒机构的合理性，通过完善使用细节，增强用户的体验感。
（一）用户使用习惯分析
以构建用户旅程图为研究方法，将整个使用过程分为四个阶段：卷发前期准备、加热卷发阶段、卷发定型阶段以及卷发结束阶段，并模拟用户的操作行为，从中到卷发棒设计的机会点和痛点，见图3。
如图3所示，目前卷发棒使用人对快速卷发、使用方便、安全等因素具有较高的要
求，而相对应的机会点便在于设计的卷发棒需要能够快速满足用户对造型的需求，并配备安全保护措施。
（二）用户操作卷发棒所存在的问题
通过对用户的目标统计，可以得出使用者在对购买卷发棒的时候会对功能是否能满足需求来评判有无购买价值，因此从功能的角度出发，寻用户对已购买的卷发棒中理想功能的词频进行分析，选取超过10的数据进行统计，见图4。
从上述数据可以看出，防烫的理想功能和卷发的功能需求是众多使用者现有产品中所需要继续深入研究的，词频分别达到了46和45，针对安全和造型功能为主要问题深入分析，寻求最合理的解决方法。
（三）卷发棒的用户需求分析
由于卷发棒的造型是其主要功能，因此本文将着重针对其快速造型，造型多样化为设计重心，根据用户的使用习惯运用5W2H的七问分析法总结出用户对卷发棒造型功能的需求是需要一款可以满足羊毛卷、蛋卷、八字刘海儿等流行发式的多功能造型器，本文将从
调整卷发筒直径的方式着手设计。
三、卷发棒手柄联动结构应用及概述
在智能手持小家电时代，手柄不仅有着配合手部尺寸，讓用户操作更舒适的人机功能外，同时也有着充当着调节、显示、指示等交互功能。在卷发棒的结构中需要考虑的是能够通过手柄的调节，改变发热头的热量，直径，这种联动结构可以从本质上满足用户对各种发型的需求。根据市场上出现的卷发棒的手柄使用方式分析出满足改变直径的操作方式及联动结构。
（一）现有卷发棒手柄联动结构概述
根据手柄联动方式的核心动力为分界，可以将卷发棒分为自动旋转和手动旋转两个方式。
使用自动调节式卷发棒在进行卷烫发时，用户需要将头发拉入发热棒后启动驱动电机，同时传动齿轮带动从动轮传动，带动卷发筒在卡环上旋转，使头发被卷附在发热棒上，卷烫发后，轻松拉开卷发器便可释出已卷曲的头发。
吸入式卷发棒是将头发放置于固发凹槽中，控制所述电动装置驱动所述拨发部围绕所述绕发柱转动，以便将所述头发缠绕在所述绕发柱上形成纺锤体，为了使得自动卷发器生成的发型更加多变，还可以将所述第一发热板的表面设置为呈圆滑的波浪状。或者可以将所述第一发热板的表面设置为呈凸出的弧形面。
多轴变速卷发棒的操作方式为当用户旋拧把手时，通过驱动轴带动转盘转动，由于轴套与手柄通过定位杆固定连接，所以齿轮带动次级齿轮发生转动，因轴套的直径大于次级齿轮的直径，所以能驱动次级齿轮以大于转盘的转速转动，该次级齿轮依次通过盖板、支座而带动加热管转动，使得加热管的转速大于把手，进而实现了提高转速的功能。
以电机为驱动方式将电能转换为旋转的动能，可以极大程度地减轻双手的负担，根据调研得出女性的卷发时间在于10-20分钟，操作过程中手需要悬空较长的时间，因此将电动代替手动卷发有一定的必要性，但是从联动结构分析，电机带动功能头旋转的方式，电机可转化的形式的只有速度的调节，而无法同时将直径调节结构与转速同时与电机相匹配，在用户操作分析中大部分主流发型都是需要一定的角度和力度来控制的，将造型多样化作为设计目的，电机的联动方式并不可取。
图5为手动调节卷发棒，旋转旋钮，带动齿轮旋转，齿轮与齿条相配合，进行凸轮运动，推动第一壳体和第二壳体向外扩张，当壳体到达第二限位块的时候将其固定，实现从小直径向大直径的调节。
手动联动结构的核心在于通过手柄部位的机械运动作为动能，连接轴心柱实现卷发棒功能头的变化，这种结构的优势有两点，一是可以实现局部的微调，满足本文改变发热体直径的需求，二是可以根据使用者需求通作手柄运动来完成卷发动作，最后的造型效果会更加自然，上述联动结构存在手柄调节旋钮太小无法较难操作，可变直径尺寸仅有两种，无法满足大部分造型需求。
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