手持式产品人因学分析与

1、手持式产品的人因学分析与设计手持式产品的人因学分析与设计 手锯 第四小组成员第四小组成员：周博、陈鹤、只茂潭、 袁文斌、施天斌 “拉大锯，扯大锯，姥姥家唱大戏。”是一首中国人都会唱的儿歌，歌谣唱出了在工人使用锯时的生动形象，也说明了自从传说中鲁班发明“锯”以来，几千年来，“锯”的操作方式基本没有发生变化，一直是用手来来回回的拉，简单而重复的劳动使操作工人体力消耗很大，时间一长每个人都会很疲惫。当今世界虽然有了圆盘锯、带锯等电锯，但是若想完成全部的操作，或是精细一点的工作却是少不了手工锯的。凡是爱好自己动手修理东西的家庭也都少不了备个木锯、钢锯。所以手持锯在生活中体现着重要的作用。摘 要 产品的

2、研究方向背景：锯是切割木料、石料、钢材等的工具之一。锯源于我国，传说锯是战国初年的鲁班发明的。其实，鲁班以前就出现了锯子。1931年，在山东省历城县龙山镇城子崖遗址就出土过蚌壳制的锯。到了商朝出现了青铜锯。中国历史博物馆收藏一件商朝的锯是矩形，两边都带有锯齿。据文献记载，春秋初年，齐国已经能够“断山木，铸山铁”，使用了铁锯。 发展：近十几年来,锯切的应用范围显著地扩大了。不仅各种形式的切断工序,就是许多内外表面的加工,采用锯切方法也日益增多。锯切应用范围的增加,与锯条和手持锯的发展密切相关。目前,锯条和手持锯都同步发展到了相当高的水平,尤其是锯条的发展,已走过了工具钢锯条、硬质合金焊接锯条、以

3、及目前的高速钢焊接锯条的发展历程。锯的分类：手动锯子： 手锯(家庭用、木工)、截锯(树枝修剪)、折叠锯(树枝修剪)、手用弓锯、镶边锯(木工)、纵切锯(木工)、横截锯(木工) 锯柄：通常以非金属制成，有弓形及口形等不同形状。 锯身：通常由金属制成。锯身又分成锯齿及锯背。 锯齿：会交替向两旁倾斜，这是为了在锯固体时产生比锯身宽度大的锯缝，避免夹锯。 锯背：锯子无齿的另一宽度小的面。常 见 锯 的 种 类 一、传统木锯 二、现今手锯 1、带锯条的构成、带锯条的构成齿宽：又称为等高。从齿的尖端到背部的长度称为齿宽。宽度越大带锯条强度越高，越能进行高精度切削。齿厚：带锯条的板厚。厚度越大带锯条的钢性越强

4、，从而能进行重力切削。但随着厚度的增加，回转曲率也相应增加，带锯条易产生疲劳。齿型：又称为齿节。是指在1英寸（25.4mm）范围内所容纳的齿数。齿形的选择对切削作业有着直接的影响。锯齿与齿沟的组合变化可防止切削中铁屑的阻塞。齿距：相邻两齿顶之间的距离。齿槽：又称为齿沟。是齿尖之间的空间。是为把切削时所产生的切屑完全排除到被切削材料之外而不可缺少的空间。齿深：从齿顶到齿沟最低部位的距离。前面：切屑在上面流过的刀齿表面。后面：工件上加工出来的表面在其上通过的刀具表面。切削刃：用以进行切削的前面边缘。它由前面和后面的交线构成。锯的选定 齿底圆弧半径：连接刀齿前面和前一齿后面的圆弧半径。 基面：通过切

5、削刃上选定点并垂直于背边的平面。 前角：假定未分齿的前面和基面间的夹角。 楔角：未分齿前面和后面之间的夹角。 分齿量：为形成切削间隙而使锯齿向侧面的凸出量。 总分齿量：考虑到每一侧的分齿量，在两个相对刀齿之间的锯条总厚度，这一厚度决定锯条切削时的总宽度。2、齿型的种类、齿型的种类 等齿：以锯条原始齿节1英寸为基准规定齿数，齿尖之间的长度都是相同尺寸。 变齿：这是为大幅度地减轻切断的振动、噪音而开发的锯条。使齿尖的长度和齿高变化，以独特的错齿型（耙形定向+直线定向）构成。因抑制了切削中的振动，故没有韧性翻卷，可高速切削。与常规齿节相比，适应材料的直径范围增大，因此，通用性更强。3.材料的特性与锯

6、条的切断范围材料的特性与锯条的切断范围 虽然被切削材料的形状、材质决定带锯条的选择和切削条件，但由于切削材料硬度差别的影响，带锯条往往难以充分地发挥其作用。尽管材料内部和外部硬度值相同，但由于生产产家的不同，材料组织、内部应力、机械性质等有差异，对带锯条的切削会产生直接或间接的影响 切削与材料的硬度有密切的联系。我们经常说：这种材料有点硬，但这跟锯条还可以切。那么怎么抓住“软”和“硬”这两个概念进行顺利地切削？ 我们通常用“硬度”来表示材料的这一概念。所谓硬度就是金属材料抵抗压入物压陷能力的大小，也可以说材料对局部朔变形的抗力。常用的硬度制标有：布氏硬度（HB）、洛氏硬度(HRC)和维氏硬度（

7、HV） 总的来说带锯条对硬度高的材料会产生滑动摩擦和摩擦热，造成切削性能相对较差。这就是硬的材料比较难切的道理。我们应该根据被切削材料的硬度来选择切削条件，如果被切削材料硬度低，就要提高锯条的线速度，切削效率也可以提高。同时，考虑其排屑通畅的因素，齿距也可相应放大。但是切削不锈钢等硬度低、粘性较大的材料时，锯条线速度要放慢，并且切削效率也要相应降低。考虑其排屑通畅的因素，齿距也相应放大。手持式产品的设计思想伦语伦语卫灵公中名言：卫灵公中名言：“工欲善其事，必先利其器工欲善其事，必先利其器”。 人类的进化史与手工工具的创造息息相关，历史悠久。人类的进化史与手工工具的创造息息相关，历史悠久。工具改

8、进的推动力工具改进的推动力：是工具在使用时的不方便、工效不高、长期使用甚至容易导致疾患等因素。改进工具包括知识内容改进工具包括知识内容：人机学方法、综合工程技术、解剖学、生理学、心理学、人体力学等。一、产品设计的人机学因素 1、人手解剖2、手指和手部活动手指活动：伸屈、抓握；手部活动：偏屈、转动；3、肌肉施力方式静态施力：肌肉施力靠收缩产生，会使供血受阻，持续时间不能太长等长（产生疲劳）；动态施力：肌肉施力与放松是对物体交替进行的，使肌肉有节奏地收缩与舒张力 4、手持式产品的一般人机学要求 1）产品的大小、形状、表面状况应与人手的尺寸和解剖条件适应。 2）使用时能保持手腕顺直；避免掌心受压过大

9、；尽量由手部大小鱼际肌、虎口等部位分担压力。 3）避免手指反复弯曲扳动操作；避免或减少肌肉的“静态施力”。使用手工具时的姿势、体位应自然、舒适，符合手和手臂的施力特性。 4）不能让同一束肌肉既进行精确控制，又出很大力量。 5）注意照顾女性，左手优势者等群体的特性和需要。二、手持式产品设计一般设计原则手持式产品设计一般设计原则（1）有效地实现预定功能；（2）与使用者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率；（3）按作业者力度和工作能力来设计；（4）作业姿势不能引起过度疲劳；（5）必须以一些形式向使用者提供感官反馈；（6）所需开发及维护成本是合理的三、手持式产品使用有关的疾患 腕关节动作状态腕关节动作

10、状态避免静肌负荷避免静肌负荷避免掌部组织受压力避免掌部组织受压力四、人体手持力学试验分析格林伯格和查芬所做的一项抓握空间与握力试验格林伯格和查芬所做的一项抓握空间与握力试验贝纳特等人对美国森林工人的调查结果贝纳特等人对美国森林工人的调查结果 把手弯曲式工具设计把手弯曲式工具设计受欢迎设计五、产品的设计方案1、设计原则 齿尖硬化技术，保证高度的直线切割，提供均匀的动力分布，减少震动及疲劳损伤。 尽可能将两种以或多种工具结合为一种； 在应用手指操作时，应按各手指的自然能力分配负荷； 工具中各种手柄的设计，应尽量增大与手的接触面，以便施加较大的力；2、材料选择 材料： 45号钢 尺寸： 100mm 材料： S45C 尺寸： 150mm六、产品设计绘图草案采用优质硬质的塑料锯柄，手柄光滑细腻，握持方便使用舒适。可拆卸，齿尖硬化技术，保证高度的直线切割，提供均匀的动力分布，减少震动及疲劳损伤。采用高强度硬质耐磨塑胶外壳七、产品成果样式八、总结注意事项： 锯条越宽，越薄，越不容易保持