人机工程学 第七章 手握式工具设计设计
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人机工程学手用工具设计案例人机工程学是一门研究人与机器之间的互动及其对人的影响的学科。
在设计手用工具时,人机工程学起到了重要的作用。
通过考虑用户的需求、人体工程学和人类认知能力,设计师可以创造出更人性化、高效且易于使用的手工具。
以下是一个手用工具设计案例,展示了人机工程学在手工具设计中的应用。
设计目标:设计一个便携式电动割草机,以提高割草的效率和用户体验。
用户需求分析:1.高效性:用户希望能够快速、轻松地完成割草工作。
2.简洁易懂:用户希望手动割草机的控制方式简单明了,容易上手。
3.舒适性:用户希望使用割草机时能够保持良好的姿势,避免过度疲劳。
4.安全性:用户希望使用割草机时安全可靠,避免意外伤害。
人体工程学设计:1.重量分配:将电池和驱动系统集中在中心位置,使割草机的重量均匀分布,减轻用户的手臂和肩部负担。
2.手柄设计:确保手柄的高度和倾斜角度适应大多数用户,确保用户在割草时保持自然的手腕角度,减轻手臂和手腕的压力。
3.减震设计:在割草机底部设计减震装置,减少机器震动对用户的影响,提高使用舒适度。
4.操作按钮:将割草机操作按钮集中在手柄上,使用户可以方便地控制割草机,避免弯腰或停下来按动机身上的按钮。
用户界面设计:1.显示屏设计:在手柄上加装一个简单、易于阅读的显示屏,显示割草机的状态信息,如剩余电量、速度等。
2.引导按钮:在显示屏旁边设置一个操作引导按钮,用户按下后,显示屏会显示出详细的使用说明,帮助用户更好地操作割草机。
3.指示灯设计:在手柄上加装几个指示灯,用以显示割草机的工作状态,如电池电量不足、刀片需要更换等。
安全性设计:1.刀片保护罩:在割草机刀片周围加装保护罩,可以有效防止用户不小心接触到刀片,降低意外伤害的风险。
2.自动停止功能:设计割草机自动停止功能,当用户松开手柄时,割草机会自动停止工作,避免意外伤害。
3.紧急停止按钮:在手柄上设置一个明显的紧急停止按钮,用户在遇到紧急情况时,可以迅速停止割草机的工作。
人机工程学Man-Machine Engineering (4)产品设计物理学固态物体的三种重要物理特性为质量[m]、重心[CG]、惯性力矩[I]。
1. 质量:2. 重心:3•惯性力距:是决定产品感觉的重要因素。
手部转动与挥动时。
手动操作产品的设计一.把手设计:即产品与手的界面。
A. 直径:着力抓握30 ------- 40mm,精密抓握8 ---------- 16mm。
掌握时把手直径为[如手电钻]30-50mm 。
持握时把手直径为8-16mm 。
B. 长度:掌宽71 —— 97mm 之间=把手长100 —— 125mm。
C. 形状:圆形截面较好。
[三角、矩形、丁字形(扭力增大50%,最佳直径25mm,斜丁字形最佳夹角为60度。
)D. 弯角:最佳角度为10度。
E. 双把手工具:抓握空间(空间宽度为45 -------- 80mm )。
两把手平行时为45 ------- 50mm 。
把手向内弯时,为75 ------- 80mm 。
最大握力限制在100N。
使用需要抓握动作的把手,手同时握住两把手单元,把手两单元的距离为76-89mm 之间。
F. 用手习惯:左手10%,右手90%,惯用手力X 80%=非惯用手G. 材质:与抓握方式有关。
防水、油、汗等滑落问题。
压力在掌心的平均分配,吸收震动撞击。
凹纹橡胶材质为佳,不可太深或太浅。
H. 把手四周空间:不戴手套为30-50mm 。
I. 既要求精确操作,又要求着力抓握的把手:可提供数个可更换的把手,也可由一组只是把手互异相同单元组成。
.手动操作产品设计基本要求:1. 减少过多的受力抓取面积2. 减少静止的受力姿势以及设备使用时的捏取部位。
3. 减少不便的关节位置,尽可能用中间姿势。
4. 减少重覆在手部侧偏位置时做手指用力的动作。
5. 减少设备造成手部震动的范围。
三•手握式工具:设计原则:A. 避免静态施力。
a) b)珞铁设计对比■)不好的设计b)好的设计B. 保持手腕处于顺直状态。
人机工程学在坐姿推胸训练器中的应用手握式工具设计原理1.一般原则工具必须满足以下基本要求,才能保证使用效率:a必须有效难的实现预定的功能;b 必须与操作者身体成适当比例,使操作者发挥最大效率;c 必须按照作业者的力度和作业能力设计;d 工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。
2.解剖学因素a 避免静肌肉负荷b 保持手腕处于顺直状态手腕顺直操作时,腕关节处于正中的放松状态,但当手腕处于掌曲、背曲、尺偏等别扭的状态时,就会产生腕部酸痛、握力减小。
c 避免掌部组织受压力如果工具设计不当,会在掌部和手指处造成很大的压力,妨碍血液动脉的循环,引起局部缺血。
好的把手设计应该具有较大的接触面,使压力能分布于较大的手掌面积上,减小应力,或者使压力作用于不太敏感的区域。
3.把手设计操作手握式工具,把手是作重要的部分a 长度把手长度主要取决于手掌宽度。
掌宽一般在71~97mm(5%女性至95%男性数据),因此合适的把手长度为100~125mm。
b 形状指把手的界面形状。
着力抓握,把手与手掌的接触面积越大,压应力越小,因此圆形截面把手较好。
座椅设计主要依据坐姿是人体比较自然的姿势,可以免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到的静肌力作用,减少人体能耗,消除疲劳。
坐姿比站立更有利于血液循环,能使腿部血管血流静压降低,血液流回心脏的阻力也减少。
坐姿还有利于保持身体的稳定。
因而坐姿的最常用的工作姿势,所以座椅的设计是非常重要的。
腰曲弧线如左图所示的脊柱侧面有四个生理弯曲,即颈曲、胸曲、腰曲及骶曲。
其中与坐姿舒适性直接相关的是腰曲,要使坐姿能形成几乎正常的腰曲弧线,躯干与大腿之间必须有大于90度的角度,保证腰弧曲线的正常形状的获得舒适坐姿的关键。
坐姿人体测量尺寸是座椅静态尺寸设计的主要依据男(18~60岁)女(18~55岁)坐姿人体尺寸人体水平尺寸重要活动范围和身体各部位舒适姿势的调节范围由以上数据得知:坐姿推胸训练器把手到座椅靠背之间的距离为170~255mm,适合我国90%成年人的胸宽的平均值;坐姿训练器的座椅靠背的高度为575~700m,适合我国90%成年人坐姿颈椎点高的平均值;座椅靠背的宽度为325~375mm;与座面的夹角:95~100°在水平方向宜有弧度。
手握式工具设计原则一、引言手握式工具是人们日常生活和工作中经常使用的工具,其设计质量直接影响到用户的使用体验和工作效率。
因此,在设计手握式工具时,需要遵循一系列设计原则,以确保工具的实用性和舒适性。
本文将对手握式工具的设计原则进行详细阐述。
二、人体工学人体工学是手握式工具设计的重要原则之一。
设计时应充分考虑人体尺寸、手部结构和操作习惯等因素,以确保工具与人体的自然形态相符合,提高使用者的舒适性和工作效率。
例如,握把的形状和尺寸应适合大多数人的手部尺寸,以减少手部疲劳和提高握持稳定性。
三、易用性易用性是手握式工具设计的关键原则之一。
设计时应尽可能简化操作步骤和过程,以降低使用难度,提高工作效率。
同时,工具应具备良好的指示性和清晰的标识,方便使用者快速了解工具的功能和使用方法。
四、稳定性稳定性是手握式工具设计的核心原则之一。
设计时应充分考虑握持的稳定性,以减少操作过程中的晃动和滑落现象,提高使用者的信心和工作效率。
握持部分应提供足够的摩擦力和反作用力,以保持工具的稳定性和控制性。
五、安全性安全性是手握式工具设计的首要原则之一。
设计时应充分考虑工具的安全性能,以减少使用者在使用过程中的受伤风险。
例如,握持部分应采用防滑、耐磨的材料,以减少手部滑落和磨损的风险;工具的边缘和尖端应进行安全处理,以避免意外割伤或刺伤。
六、耐用性耐用性是手握式工具设计的长期效益原则之一。
设计时应选用高品质的材料和工艺,以提高工具的使用寿命和耐久性。
同时,应注重细节处理和质量控制,以减少在使用过程中出现损坏和故障的概率。
合理的结构和材料选择可以保证工具在使用过程中保持稳定的性能表现。
七、多功能性多功能性是手握式工具设计的现代趋势之一。
通过实现一物多用,可以降低使用者的携带量和更换工具的频率,提高工作效率和便利性。
设计时应充分考虑工具的多功能性,以满足不同使用场景的需求。
例如,一款手握式工具可以配备多种不同的头和附件,以便应对不同的工作需求。
人机工程手握工具改造方案一、手握工具改造的必要性1. 提高工作效率:通过对手握工具进行改造,可以让工人更加轻松、自然地操作工具,从而提高工作的效率。
2. 减小工人劳动强度:符合人体工程学原理的手握工具可以降低工人的劳动强度,减少工人的疲劳程度,从而避免因为过度劳累导致的职业病。
3. 减少工业事故概率:不符合人体工程学原理的手握工具容易造成操作不当导致的工业事故,通过改造提高工具的安全性,可以减少工业事故的概率。
二、手握工具改造的具体方案1. 人体工程学设计:首先需要对现有的手握工具进行人体工程学的分析,掌握人体工程学原理,包括人体的生理机能,人体结构和人体活动特点等,以此为基础设计符合人体工程学原理的手握工具。
2. 轻量化设计:手握工具的设计应该尽可能轻量化,从而降低工人的举重负担,减小手臂肌肉的疲劳程度,让工人更加轻松地操作工具。
3. 增加防滑设计:手握工具的外表面应该增加防滑设计,可以利用特殊的材料或者纹理进行处理,从而提高工具的抓握性,防止工具在操作过程中滑动或者脱落,减少操作事故的概率。
4. 调整手柄形状:不同的工具需要不同的形状的手柄,需要根据具体的工具功能来设计符合人体工程学原理的手柄形状,可以通过人体工程学的测量数据来确定最适合的手柄形状。
5. 人性化设计:在设计手握工具的时候,需要考虑到工人的人性化需求,例如在手柄上设计方便的开关按钮、增加舒适的把握区域等,让工人在使用工具的时候更加舒适、方便。
6. 安全防护设计:在手握工具上可以增加一些安全防护设计,例如在工具上增加安全锁等,防止工具在操作过程中出现危险情况。
7. 人机交互设计:在手握工具上可以增加一些人机交互设计,例如增加电子显示屏,可以及时显示工作状态和操作指南等信息,增加工具的智能化程度。
三、手握工具改造的可行性分析手握工具改造的目的是为了让工人更加轻松、高效地操作工具,从而提高工作效率,降低工人的劳动强度和减少工业事故的概率。
手持工具的设计z手持工具设计的重要意义z手持工具设计的人机工程学原则z设计注意事项z案例分析-OXO GoodGrips削皮器手持工具设计的重要意义z提高使用效率z减少意外事故z减少职业病设计不当引起的职业病:——腱鞘炎——狭窄性腱鞘炎(扳机指)手持工具设计的人机工程学原则1.有效地实现预期的功能2.与操作者身体及手成适当的比例3.按照操作者的力度和作业能力设计4.尽量符合手的运动速度与习惯1.有效地实现预期的功能截面图1.有效地实现预期的功能2.与操作者身体及手成适当的比例3.按照操作者的力度和作业能力设计立姿直臂的拉力与推力3.按照操作者的力度和作业能力设计坐姿时手臂的力度3.按照操作者的力度和作业能力设计3.按照操作者的力度和作业能力设计3.按照操作者的力度和作业能力设计坐姿时人的作业区域3.按照操作者的力度和作业能力设计手动作的最佳方向4.尽量符合手的运动速度与习惯z水平方向的运动z垂直方向的运动z水平方向垂直方向z一般情况右手与左手的运动z手朝向身体运动手离开身体的动作z顺(逆)时针方向的操作动作z单手操作和双手操作人体手部解剖图设计注意事项z保持手腕处于顺直状态z避免掌部组织受压力z避免手指重复动作腕关节动作状态保持手腕处于顺直状态保持手腕处于顺直状态保持手腕处于顺直状态人数比较使用不同尖嘴钳前后患腱鞘炎病人保持手腕处于顺直状态避免掌部组织受压力手柄形式和着力方式比较避免掌部组织受压力避免手指重复动作拇指操作指压板操作案例分析:OXO GoodGrips削皮器案例分析:OXO GoodGrips削皮器普通削皮器OXO GoodGrips案例分析:OXO GoodGrips削皮器案例分析-Gyrus Diego 动力解剖刀案例分析-Gyrus Diego 动力解剖刀案例分析-Gyrus Diego 动力解剖刀案例分析-Gyrus Diego 动力解剖刀案例分析-Gyrus Diego 动力解剖刀案例总结以人为中心遵守人机工程学原则避免问题成功的手持工具有效地实现预期的功能与操作者身体及手成适当的比例按照操作者的力度和作业能力设计尽量符合手的运动速度与习惯保持手腕处于顺直状态避免掌部组织受压力避免手指重复动作++=舒适好用快捷高效安全健康。
初级项目
项目1手握式产品设计
学习考评一
根据活动一的学习步骤编写500字的调查分析报告,内容简明扼要,说明对“人性化设计”的初步认识和对本项目任务主要分析内容的理解。
学习考评二
(1)解释人体测量学?
(2)人体构造尺寸(静态尺寸)的概念?
(3)国家标准中国成年人人体尺寸所包含的内容。
(4)根据活动二的学习步骤编写分析报告,内容简明扼要,图文并茂,说明对“人体尺寸”的初步认识和对本项目阶段性任务主要分析内容的理解。
学习考评三
(1)百分位数的概念?
(2)百分位数识读的方法?
(3)根据活动三的学习步骤编写分析报告,内容简明扼要,图文并茂,说明对“百分位数”的初步认识和对本项目阶段性任务主要分析内容的理解。
学习考评四
(1)产品尺寸设计是如何进行分类的?
(2)对人体尺寸修正量应如何考虑?
(3)根据活动四的学习步骤编写分析报告,内容简明扼要,图文并茂,说明对“人体尺寸运用准则和应用方法”的初步认识和对本项目阶段性任务主要分析内容的理解。
考核标准
首先考核学习者对这个项目知识点的掌握;其次人机分析评价基本能力的掌握。
根据每一个项目学习目标与学习活动总结分析报告书,以图文并茂的形式对内容进行说明。
检测点
参考指标:知识点掌握度25%;评价分析参与度25%;作品完成度25%;职业态度25%。
手工具经常使用的握把主要有两种类型:强力握把–例如,用于抓住锤子,使用前臂中相对较强壮的肌肉。
整个手都握着手柄。
精确握把–用于抓住钉子或者铅笔,仅使用很小的手指肌肉。
所抓住的东西位于拇指与食指中间。
这样的握把不应该用于需要力量的工具或者行动。
手工具设计工具重量太重的工具让人很快就会感觉疲劳,并且难以控制动作。
手工具没有一个可以建议的单个重量限制。
通常应该使用一只手提着而不觉得过重。
否则的话,就应该设计两个手柄用两只手握着,例如,一只手支撑而另外一只手控制。
工具手柄1. 直径手柄的最佳尺寸和形状取决于作业的性质。
需要用力的手工具,强力握把的建议直接范围为40-45mm,精确手柄为8-16mm。
有的工具需要使用两种握把。
螺丝刀通常需要一个精确握把将螺丝退出,和一个强力握把将螺丝旋紧。
这时理想的手柄直径介于25-40mm。
2. 长度手柄的长度至少要100mm,这样手柄末端就不会止于手掌之中。
理想的手柄应该是130mm,这样即使是很大的手掌也不会有压迫的风险。
如果工具很小,用于较轻的工作,那么手柄末端止于手掌也是可以接受的。
3. 指头隆起不建议设计指头隆起。
如果手特别大或者特别小,可能会觉得握把非常不舒适,因为手掌分散得太宽了,或者握把的隆起在的手指之间,觉得非常不舒服。
手指隆起让手指长时间保持在同一个位置,并且也不适合所有的工作。
4. 形状有的时候像钳子一样的手工具有"弯曲"的手柄,以确保手和手腕处于平直(自然)的姿势。
但是只有当工具处于其预定的设计目的时才有用。
取决于工具所使用的作业。
5. 材料手柄的材料应该是热和电的不良导体,并且不要是多孔的,这样它就不会吸收油和其它液体。
材料应该足够结实不至于脆裂并伤到手。
6. 保护在握把前面的保护可以防止手滑动。
7. 纹理握把的表面纹理应该反应了所涉及到的抓握的类型,并给予手良好的反馈。
8. 扳机你的拇指非常适合强壮的、重复性的活动如按钮或者扳机。