人机工程学讲解课件

人机工程学产品1班

陈伟琦——手握式工具的人机设计研究点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本目录一、前言二、设计调研三、人机分析四、设计定位五、设计方案六、总结人机工程学点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本一、前言

人机工程学是文理渗透型的边缘学科，涉及面广，应用领域宽。而工业设计主要针对的是产品的模型外观，对产品的外观模型进行设计改造，对产品外观进行美化让其更具时尚感与艺术性。使其适应大众人群。设计是针对人的，而人机工程学是更详细的分析人与产品的关系，

把人和产品的关系更加紧密的联系起来，从而使设计师设计出更舒适、更普遍的适用于大众人群的产品。人机工程学是研究人与工业产品关系，是我们现在课程中的重点问题。工业设计涉及的对象是工业社会中一切人造物品的适用面和感知面，它包括人——物界面各种用品的使用表面。而人机工程学在工业设计上的运用，也是为了使我们的设计更趋于人性化，让我们用到产品的时候的感觉是舒适的。人机工程学点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本二、设计调研1、产品设计人机学——手握工具及其使用方式

手工具的进步曾经滞后于人类文明的进程。近代工业设计的观念推动了工具的改善，但应用人机学的方法研究和改进工具，仍是值得关注的课题。人机工程学基本形态握把采用防滑套点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学钳子的种类钢丝钳尖嘴钳点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学手动型自动型剥线钳点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学管子钳（管子扳手）点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学钳子的材质低档的是45碳钢，中档的55碳钢或铬钒钢高档的铬钼钢，不锈钢点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学钳子套柄材质高档一般用TPR，柔软舒适，价格较高低档一般是PVC，比较硬，价格便宜点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本使用手握工具时的手部状态人机工程学点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本2、实物测量与使用状态人机工程学16512558小钳子尺寸（单位：毫米）点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学20413560大钳子的尺寸点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学2025点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学

人体尺度

舒适度

17cm9.5cm

不适

18cm10cm

不适19cm11cm略微不适16.5cm8cm不适17cm8.5cm不适17.5cm8cm不适男女手长手宽点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学使用状态点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学男性使用时的状态手腕腕部呈现偏屈状态点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学女性使用时的状态点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学3、调研结果(1).在使用时手腕尺偏、掌曲和腕外转，使腕部肌腱弯曲导致腱鞘处发炎；（2）.在类似扳机动作的操作中，食指或其他手指的顶部指骨须克服阻力弯曲，而中部或根部指骨这时还没弯曲。导致手指前端弯曲，引发狭窄性腱鞘炎；（3）.工具的尺寸、大小、形状、表面状况应与人手的尺寸和解剖尺寸不符，造成使用不便，尤其是女性使用时需双手操作。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本手腕状态和腕管腕部是一个多自由度的关节，骨关节的结构形态复杂，很多条肌肉、肌腱，动静脉血管、神经都经过这里，穿越骨关节间复杂狭窄的缝隙通往手部。因此，如果腕关节有较大的偏屈、偏转，其间的肌肉、肌腱、血管、神经就会受到压迫，影响手部、手指活动，严重的就会导致损伤和疾患，如腱鞘炎、腕部综合症等。人机工程学三、人机分析1、人体尺度的分析点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学长期重复扭动、弯曲手指及手腕，易引发腱鞘炎点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本手部肌肉分布人机工程学点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本手部的活动状态人机工程学点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学2、钳子的分析点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学原本设计的优点，两手柄中间的空隙可以很好的防止夹手，并且易于掌控钳子开口的大小，手柄设计成弧形，并加上防滑绝缘套，更好得迎合手掌，增加手腕与手柄的摩擦力，从而更好的掌控握力。

然而，无论是平握还是立握，都存在一些共同的问题，其一，用食指夹在两握臂之间来控制钳子的张力，因此该钳子在使用中，常常让使用者的食指承载负荷。

问题之二，手腕弯曲问题，众所周知手腕弯曲后对力的掌控不佳，根据分析上面两张图（虚线部分），手腕的弯曲总体向上。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学最佳受力状态

必须找到一种最舒适的使用姿势，例如右图是站立使用的示意图，手腕与手臂呈一条直线，钳臂对手的里近乎共线，这样就避免了手腕弯曲带来的不适，并且可以大大减少使用力度。当然，第二种方法是改进钳子力臂的弯曲度，使其迎合手腕的弯曲。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学弯绞铁丝铡切钢丝点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学抓握工具动作分类着力抓握：（手掌和手指同时用力）精准抓握：手指力与小臂垂直力与小臂平行着力和控制动作不能同时进行3、人机分析点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学⑴使用不同的钳子时，会使某一手指局部受力，手容易疲劳。

⑵任何角度使用钳子，都存在手腕弯曲，长时间手容易疲劳。

⑶功能很多，但不突出，例如：当扳手使用时太费力。

总结上述存在的问题点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学四、设计定位1、钳子的一般人机学要求（1）、钳子的大小、形状、表面状况应与人手的尺寸和解剖条件适应。（2）、使用时能保持手握顺直，避免掌心受压过大，尽量由手部的大小鱼际肌、虎口等部分分担压力。（3）避免手指反复的弯曲扳动操作，避免或减少肌肉的“静态施力”。使用钳子时的姿势、体位应自然、舒适，符合手和手臂的施力特征。（4）工具使用中不能让同一束肌肉即进行精确控制，又出很大的力量，即负担准确控制的肌肉，和负担出力较大的肌肉应该互相分开。（5）注意照顾女性、左手优势者等群体的特征和需要。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学2、手握式工具的一般设计原则（1）、必须有效的实现预定的功能；(2)、必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率；（3）、适当考虑性别、训练程度和身体素质的差异；作业姿势不能引起过度疲劳。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学（4）、握持部分不应出现尖角和边缘；（5）手柄的表面质地应能增强表面摩擦力；（6）手柄不设沉沟槽，因其不可能与所有使用者的手指形状都匹配；（7）使用时，手持工具手腕可以伸直，以减轻手腕疲劳。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学3、设计草图确定改良钳子的基本形点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学4、人的因素不良设计优良设计避免静肌负荷手臂自然下垂点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学

（1）在钳子手柄上做文章，以手柄的弯曲代替手腕的弯曲，可以将手柄弯曲到一定角度，据上面图示分析，正常人在使用过程中，手腕弯曲的角度在9~15度左右。（2）其次，手柄的特殊部位（尖嘴钳的食指接触部位，钢丝钳的小指接触部位等等）加大防滑与减压处理。（3）功能方面，注重钳夹，扳扭，不同的使用领域再增强它剪的功能。

5、解决方案点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学五、设计方案1、改进铜丝钳形制，使操作时腕部顺直传统钳把手腕侧偏改进设计手腕顺直点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学2、效果图展示点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学3、尺寸100—125170—195把手长度主要取决于手掌宽度，掌宽80—110mm之间。因此合适的把手长度为100—125mm。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学最佳弯曲角度20°—30°，角度大致为使用传统钳子时手腕的弯曲角度。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学把手的截面形状。对于着力抓握，把手与手掌的接触面积越大，则压应力越小，因此圆形截面把手较好。哪一种形状最合适，一般应根据作业性质考虑。为了防止手掌之间的相对滑动，可以采用三角形或矩形，这样也可以增加工具放置时的稳定性。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学

必要时可加入橡胶圈，减少食指的反复活动。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学4、拓展

同上述研究与分析，手握式工具大多存在相同的问题，对其他工具可进行相同改良。（1）、避免手指反复的弯曲扳动操作从手指解剖看，不适于反复的弯曲扳动操作，多次反复容易丧失操作的灵活性，甚至导致手指的疾患。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学

把食指弯曲操作改为拇指按压，使用将便利的多。点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本人机工程学（2）、直柄、弯柄电烙铁使用时的状态提肘耸肩肩部放松下垂点击添加文本