螺丝刀的人机学分析及改进.docx

螺丝刀的人机学评析与改进螺丝刀的人机学评析与改进【前言】：一种用来拧转螺丝钉以迫使其就位的工具，通常有一个薄楔形头，可插入螺丝钉头的槽缝或凹口内亦称“改锥”。螺丝刀是人们生产和生活中不可或缺的一个工具，工厂车间里随处可见大型的螺丝刀组，家庭中，常用螺丝刀型号也是生活必备品。根据“以人为本”的思想，广泛的使用范围使得我们必须考虑到大量使用者的切身感受，这也就要求我们必须设计出既满足使用要求，又最大范围满足人机工程学理论的产品，充分考虑到人的生理特征和心理特征，以人机工程学为基础，既能注重螺丝刀的功用性，又能集易用性、实用性于一体，满足各层次消费者所需，给人们带来充满活力的生活个性。因此，对螺丝刀进行人机分析具有重要的意义。但是，现行的螺丝刀，尤其是家用螺丝刀在这方面发展得不尽如“人意”，存在的问题主要是螺丝刀组合箱内的螺丝刀头容易丢失、某些场合下螺丝刀很难垂直于平板受力等。所以在保证高效的同时，有必要从人机工程学的角度对其做一些“人性化”的改善。【关键词】 螺丝刀；人机工程学； 评析与改进一、螺丝刀型号过多1、螺丝刀型号过多带来的不便 由于螺丝槽口形状种类丰富、尺寸大小不一，必然导致了螺丝刀型号的丰富多样。对于家庭使用的工具箱来说，各种型号的常用螺丝刀各买一把，既浪费成本又占用过多的工具箱空间，如图1-1-1所示。为了解决这一问题，人们设计出了可替换刀头式的螺丝刀组合套装，如图1-1-2所示，这在一定程度上解决了材料浪费和空间浪费的问题。然而在长期的生活过程中，小巧的刀头却容易出现丢失的现象，人们通常容易将替换下来的刀头随手放在一边，换上新的刀头后立即开始工作。工作完成后，工作台附近可能比较杂乱，而此时正是螺丝刀头容易丢失的时候。粗心的人可能在买到一套组合装螺丝刀的短时间内就丢失刀头，即便是心细的人，长期的使用也可能带来刀头的丢失。然而刀头却不单独出售，总是成套出售，这迫使人们不得不再买一把该型号的螺丝刀，又绕回到了最初的问题上。图1-1-1 单个螺丝刀 图1-1-2 组合装螺丝刀2、螺丝刀刀头的改进措施 螺丝刀刀头的丢失往往是因为在替换的过程中，我们将替换下来的刀头随意丢弃在一边，刀头自己滚动至角落导致丢失，如果替换下来的刀头不可以随意放置而必须装回某处才能正常使用螺丝刀时，螺丝刀刀头丢失的问题便迎刃而解了。图1-2-1这款工具可以收纳一系列不同型号的螺丝刀，使用的时候先旋开金属座从中取出该型号螺丝刀头，然后把这款收纳包卷起成为一个螺丝刀刀把，最后将螺丝刀头旋入没有金属座的一头，这样就组合成了一个完整的螺丝刀了。这款新式的螺丝刀和许多工具一样带有许多可更换刀头，这些刀头装在成排的橡胶保护套中。与众不同的是，它特有的柔软橡胶保护套不仅携带起来更加方便安全，卷曲起来之后还可以当作螺丝刀的刀把使用，既节省材料，又解决了刀头已丢失的麻烦。 图1-2-1 新型螺丝刀组合设计二、螺丝刀手柄结构设计1、人体手部结构分析通过日常观察可以发现，有的螺丝刀的手柄是带有凹槽的，有的则是平滑的。究竟什么样的手柄更符合人机学特性？我们首应当对人体的手部进行分析。手和手腕有27块骨头。韧带将骨头与骨头连接起来，肌腱将肌肉与骨头连接起来。韧带和肌腱的长度相同，但是当它们收缩的时候，肌肉就缩短了。因此，当肌肉收缩时，肌肉就会拉动肌腱，而肌腱会使肌腱所附着的骨头活动。 控制手的活动的大多数肌肉在前臂。肌腱从前臂的肌肉经过手腕到达手的骨骼。血管和神经也经过这条狭窄的通道，也就是腕管，在你的手腕的内侧。肌腱的一部分被腱鞘包裹。腱鞘是平滑的覆盖物，起到保护和润滑肌腱的作用，并让肌腱可以顺滑地向后和向前滑动。有的时候手工具需要你握住手柄，然后扭转手，这样手就会在手腕处弯曲（当你拧湿衣服的时候就会产生这个动作）。另外一个例子是螺丝刀。不断重复地使用螺丝刀，或者使用很大的力量时，肌腱、神经和血管在手腕处受到挤压。这些过量的活动会导致肌腱或者腱鞘发炎，产生疼痛患者肿胀。有两种姿势让我们的手和手腕不舒服了重复性地使用肌肉（它导致肌腱疼痛）和过度弯曲(它导致不舒适和受限制的活动)。手腕的弯曲可能是向后（延展）、向内（屈曲）和侧向（偏离）。能够导致不舒适并且或许会引起伤害的侧向弯曲通常发生在握住手柄或者使用工具的时候需要使用很大的力量的时候。 高强度、重复性的活动，加上姿势不当或者极端的关节姿势，增加了手和手臂受伤的可能性，称为上肢紊乱。这种症状可能发生得很快，也可能需要数周、数月或者数年才产生。 有些工具的设计能够为多是人所接受，但是为“平均”的人群而做的设计实际上就意味着很多人觉得很难使用。并且大多数的工具是为青壮年男性设计的，很少能够适合女性、儿童及老人使用。 图2-1-1手臂和手掌的骨骼和肌肉分布2、螺丝刀结构分析与改进相比而言，平滑的手柄比较好，因为有更大的握的表面。然而，如果螺丝刀较小，手柄的凹槽能够防止打滑。一般的规则是如果手柄需要紧握或者抓紧，应该将压力在手掌和手指的尽可能大的表面上分摊开。例如，有的手柄表面包覆橡胶层，使得抓握更加舒适。也可以改进成如图2-2-1的形状，将手柄加工成更模拟手指握住东西的造型，以方便女性更好的用力。图2-2-1 模拟手指缝隙手柄 图2-2-2 流线型手柄更为常见的优化改进措施是将手柄设计成流线型曲线，更好的贴合了人手握住手柄时的接触面积，使得稍长的使用时间也不会给人不舒服的感觉，增加把手后部凸起部分，更加贴合手掌，并在拇指处增加了阻力槽，减少手部滑动。在选择手柄材料时，我们可以使用更软更耐用的化学材料热塑性弹性体，增大手掌与手柄的摩擦力使其不易脱落，并且可以选择更加丰富的颜色，避免单调，增加乐趣。三、螺丝刀创新设计防脱落夹防脱落夹就是在从手柄的首端到刀头处，沿着螺丝刀金属杆围绕一圈金属材料夹住螺钉的新型零件。并没有在市场中看到实际生产的产品，只是现有的一种构想。这种防脱落夹可以使螺丝刀在使用时更加的方便和人性化，解决了许多在实际操作中遇到的小麻烦。例如：1、无论是上螺丝还是卸螺丝，防脱落夹都能避免螺丝不慎丢失。虽然现在市场上出售的螺丝刀刀头大多数都带有吸铁石的功能，可以吸住螺钉，但一方面这并不是特别牢固，容易脱落，另一方面，长期的使用和磨损后大多数螺丝刀也失去了吸铁石的功能。2、由于安全护筒为细长的不锈钢管，对于人伸手不到的狭小的地方，在卸螺丝时，螺丝可以自动进入螺丝腔中，并在防脱落夹的作用下被轻松取出，避免了很多螺丝即便是被松下来了，但依旧不易取出的难题。同时，在上螺丝的时候，也能很好的对准中心孔，避免了螺丝反复歪斜装上又取下，损坏螺纹孔的尴尬。3、由于螺丝装在螺丝腔中，可以将螺丝准确位置在目标上，而螺丝腔为金属管，可以避免螺丝装在进入目标线歪倒，而始终与螺丝刀刀杆成一直线，从而使螺丝轻松被拧入。这一点尤其体现在自攻螺钉上。对于自攻螺钉而言，攻螺纹时必须用手扶着螺钉，不然根本拧不进去，而用手扶着螺钉时，手常常不容易着力，甚至有些场合下，手很难将自攻螺钉扶稳。然而有了这个金属安全护筒后，人们只要扶着细长的护筒即可将螺钉对准，垂直版面拧入。4、由于螺丝刀装在螺丝腔中，人的手指不需要直接接触螺钉，故不会发生像使用普通螺丝刀时螺丝