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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。
国内⼈机⼯程学教材-⼿持⼯具设计⼈机⼯程学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[l]。
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×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。
⼆.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。
B.保持⼿腕处于顺直状态。
避免尺偏（腱鞘炎）（将⼯具的把⼿与⼯作部分弯曲10度左右效果最好。
19度加减5度）。
⼑、斧、锄、铲、剪⼑避免桡偏（⽹球肘）C.避免掌部组织受压⼒。
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。
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。
避免尺偏（腱鞘炎）（将工具的把手与工作部分弯曲10度左右效果最好。
19度加减5度）。
刀、斧、锄、铲、剪刀
便用不同尖膽謝證計時之X 光片（Damnm 1%5/Ikriwre. I956i C. 避免掌部组织受压力。
较大的接触面积，压力作用在不敏感区域（拇指和食指间）
避免寧部压力的把手设计
（a ＞传统把手丿（b ）改良后把手
D.
避免手指重复动作。
扳机指操作设计应尽量用拇指， 少用食指握柄圆柱形，最佳直41mm 。
避免桡偏（网球
⑷傅毓贰n 1 恼啜良設計
Ca) (b)
避免单指（如食指）反复操作的设计
（小拇指操作y （b＞指压板操作
四•产品的可携带性：
使用者可轻松舒适的携带10分钟而不需休息的为可携带产品。
只可短距离携带125米，随时需停留休息的为可输式产品。
五.影响产品可携带性的因素有：
A重量:可携带产品必须轻于4.4kg。
可输式产品：单手最大8.1kg。
双手最大9.4kg。
15cm 宽度为限，每增加10cm，最大重量应减少10%。
肩带：两端扣带距离300-450mm ，长1300mm 左右可调，宽为40mm［6 公斤内］—76mm［背部护肩］。
B大小：单手提最大建议尺寸：最大长度［提携时前后的长度］100cm。
最大宽度［两侧］15 cm。
最大深度［上下］45 cm 。
基于第五百份位使用者立姿的抓握高度与25cm净空而得。
双手提最大建议尺寸：最大长度［提携时两侧间的长度］40cm。
最大宽度［前后］30 cm 。
最大深度［上下］40cm。
单手提的产品的最大深度=最矮使用者立姿抓握高度-产品底部到地面的距离
C重心与把手的位置：中心位于把手中央、延长把手长度、设置多种抓握位置。
D惯性力矩：单手提携。
越重越不重要。
E把手设计：最小长度：115 mm
把手四周的最小间隙：30-50 mm
戴手套时把手四周的最小间隙：55-85 mm
把手直径：20-40 mm
表面材质：不光滑、无深沟。
