手握工具设计实用教案

1、 工具是人类四肢的扩展。使用工具增加了动作范围、力度。 长久使用设计不良的手握式工具和设备，造成(zo chn)很多损伤与疾患，降低了生产率。 工具的适当设计、选择、评价和使用是一项重要的人机工程学内容。第1页/共21页第一页，共21页。1 、 手 的 解 剖 及 其 与 工 具(gngj)使用有关的疾患 腕关节的构造与定位使其只能在两个面动作，这两个面各成90度。 一面产生掌屈与背屈，第二个面产生尺偏和桡偏。第2页/共21页第二页，共21页。 人手具有极大的灵活性。 可分为着力抓握和精确抓握。着力抓握时，抓握轴线和小臂几乎垂直(chuzh)。 根据力的作用线，分力与小臂平行(如锯)，与小臂成

2、夹角(如锤击)及扭力(如使用螺丝起子)。 精确抓握用于控制性作业(如小刀、铅笔)。不应同时具有着力与控制两种性质，加速疲劳，降低效率。 第3页/共21页第三页，共21页。 使用设计不当(b dn)的工具会导致多种职业病，一般统称为重复性积累损伤病症。 当手腕处于尺偏、掌屈和腕外转状态时，肌腱及鞘处发炎。 腕道综合症是由于腕道内正中神经损伤所引起。 避免非顺直的手腕状态。 狭窄性腱鞘炎(俗称扳机指) 。 为避免扳机指，应使用拇指或指压板控制。第4页/共21页第四页，共21页。2、手握式工具设计原则 （1）、一般原则 1）必须有效地实现预定的功能(gngnng)； 2）必须与操作者身体成适当比例，

3、使操作者发挥最大效率； 3）必须按照作业者的力度和作业能力设计，所以要适当地考虑到性别素质上的差异； 4）工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。第5页/共21页第五页，共21页。 （2）、解剖学因素1）避免静肌负荷 臂部上举或长时间抓握，降低作业效率。 传统(chuntng)的铬铁是直杆式，手臂必须抬起。 改进设计做成弯把式，手臂处于水平状态，减少抬臂产生的静肌负荷。第6页/共21页第六页，共21页。 2) 2)保持手腕处于顺直状态保持手腕处于顺直状态 手腕顺直，腕关节处于手腕顺直，腕关节处于正中。正中。 处于掌屈、背屈、尺偏处于掌屈、背屈、尺偏等，引起腕道综合症、腱等，引起腕道综合症、腱鞘炎等

4、。鞘炎等。传统钢丝钳造成掌侧偏，传统钢丝钳造成掌侧偏，改良握把弯曲，不必采取改良握把弯曲，不必采取尺偏的姿势。尺偏的姿势。工具的把手与工作部分工具的把手与工作部分(b (b fen)fen)弯曲弯曲1010度左右。度左右。第7页/共21页第七页，共21页。3)3)避免掌部组织受压力避免掌部组织受压力(yl) (yl) 操作工具，要用手施相当的操作工具，要用手施相当的力。力。好的设计有较大的接触面；好的设计有较大的接触面；或者使压力或者使压力(yl)(yl)作用于不作用于不太敏感的区域，如拇指与食太敏感的区域，如拇指与食指之间的虎口位。指之间的虎口位。如没有特殊的作用，最好不如没有特殊的作用，最

5、好不留指槽，手指局部的应力集留指槽，手指局部的应力集中。中。第8页/共21页第八页，共21页。4)4)避免手指重复动作避免手指重复动作 用食指操作扳机用食指操作扳机(bnj)(bnj)式控指器时，就会式控指器时，就会导致扳机导致扳机(bnj)(bnj)指。指。 气动工具或触发器式电动工具。气动工具或触发器式电动工具。 设计时以拇指或指压板代替。设计时以拇指或指压板代替。第9页/共21页第九页，共21页。 （3）、把手(b shou)设计单把手(b shou)工具，操作方式是掌面与手指周向抓握。第10页/共21页第十页，共21页。设计因素包括直径、长度(chngd)、形状、弯角等。1)直径 直径

6、大小取决于用途与手的尺寸。直径大可以增大扭矩，太大会减小握力，降低灵活性与作业速度，并使指端骨弯曲增加，导致指端疲劳。 着力抓握3040mm，精密抓握816mm。 2)长度(chngd) 取决于手掌宽度。掌宽7197mm(5女性至95男性)，把手长度(chngd)为100125mm。第11页/共21页第十一页，共21页。 3)形状 把手与手掌的接触面积(min j)越大，则压应力越小，圆形截面把手较好。可以采用三角形或矩形，增加工具放置时的稳定性。第12页/共21页第十二页，共21页。第13页/共21页第十三页，共21页。第14页/共21页第十四页，共21页。4)双把手工具 设计因素是抓握空间。当抓握空间宽度为4580mm时，抓力最大。5)用手习惯与性别差异 约90的人惯用右手，其余10的人惯用左手。大部分工具只考虑右手操作。 若用左手者操作按用右手者设计的工具，握力下降较大。 男女使用工具的能力(nngl)有很大的差异。 女性约占人群的48，其平均手长约比男性短2cm，握力值只有男性的23。第15页/共21页第十五页，共21页。第16页/共21页第十六页，共21页。第17页/