工业造型实验二.ppt

实验二 手动器具设计 人机界面分析与设计 一、实验目的 通过手动器具的设计，对手握式工具的人机界面进行分析，能够使学生掌握人机工程学的研究内容、基本原理、应用范围，以及它在产品设计与工业造型中的意义；在设计中全面了解与产品设计相关的人的生理、心理诸因素：人体静、动态尺寸，操作力等；在进行工业产品造型设计时要考虑到宜人性的原则 。 实验二 手动器具设计 二、要求与设计内容 收集手动工具资料20种以上； 对所收集的手动工具进行分类，分类依据可从使用功能、动力来源、使用场所（专业与否）等角度考虑，并对每类中代表性产品做相应的人机界面使用过程与使用心理分析，并整理展示（图形及文字说明）； 以上可分6人一组完成，下周三PPT演示 实验二 手动器具设计 对其中一款代表性工具进行（造型）改进设计，主要从界面使用、使用心理、选用材料等角度考虑，绘制改进后的人机界面分析图和造型表现图； 最终提交： 1、归类代表产品分析说明展示报告（集体完成） 2、改进设计造型方案（软件绘制）与界面使用分析（手绘示意草图）（个人独立完成） 实验二 手动器具设计 三、提示分析 首先考虑工具设计的定位角度，是以手为主的人机界面，从生理与心理两个方面考虑。 考虑分类可以如：手工手动（裁纸刀）、手工电动工具（电钻）、切割工具、装订工具、绘图工具、把手类、餐具类、携带容器具类、量具类等等； 设计分析可从使用方式、使用场所、使用人群心理、使用过程、材料选用及色质选择等诸多方面进行； 分析图示可参考人机交互分析图、产品使用分析图的手法，图文并用。 实验二 手动器具设计 四、手握式工具设计原则 1、一般原则 工具必须满足以下基本要求，才能保证使用效率： （1）必须有效地实现预定的功能； （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、训练程度和身体素质上的差异； （4）工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。 实验二 手动器具设计 实验二 手动器具设计 2、解剖学因素 （1）避免静肌负荷 当使用工具时，臂部必须上举或长时间抓握，会使肩、臂及手部肌肉承受静负荷，导致疲劳，降低作业效率。如在水平作业面上使用直杆式工具，则必须肩部外展，臂部抬高，因此应对这种工具设计作出修改。在工具的工作部分与把手部分做成弯曲式过渡，可以使手臂自然下垂。 铬铁把手的设计 （2）保持手腕处于顺直状态 手腕顺直操作时，腕关节处于正中的放松状态，但当手腕处于掌屈、背屈、尺偏等别扭的状态时，就会产生腕部酸痛、握力减小，如长时间这样操作，是钢丝钳传统设计与改进设计的比较，传统设计会引起腕道综合症、腱鞘炎等症状。 一般认为，将工具的把手与工作部分弯曲10°左右，效果最好，如图所示。弯曲式工具可以降低疲劳，较易操作，对于腕部有损伤者特别有利。 实验二 手动器具设计 把手弯曲式工具设计 （3）避免掌部组织受压力 操作手握式工具，把手当然是最重要的部分，所以有必要单独讨论其设计问题。对于单把手工具，其操作方式是掌面与手指周向抓握，其设计因素包括把手直径、长度、形状、弯角等 实验二 手动器具设计 避免掌部压力的把手设计 （a）传统把柄 （b）改良后的把柄 实验二 手动器具设计 3、把手设计 操作手握式工具，把手当然是最重要的部分，所以有必要单独讨论其设计问题。对于单把手工具，其操作方式是掌面与手指周向抓握，其设计因素包括把手直径、长度、形状、弯角等。 （a）拇指操作（b）指压板操作 避免单小指（如食指） 反复操作的设计 (1) 直径 把手直径大小取决于工具的用途与手的尺寸。对于螺丝起子，直径大可以增大扭矩，但直径太大会减小握力，降低灵活性与作业速度，并使指端骨弯曲增加，长时间操作，则导致指端疲劳。比较合适的直径是：着力抓握30～40mm,精密抓握8～16mm。 (2) 长度 把手长度主要取决于手掌宽度。掌宽一般在71～97mm之间（5％女性至95％男性数据）因此合适的把手长度为100～125mm。 (3) 形状 指把手的截面形状。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。为了防止与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。对于螺丝起子，采用丁字形把手，可以使扭矩增大50％ ，其最佳直径为25mm, 斜丁字形的最佳夹角为60°。 (4) 弯角 把手弯曲的角度前面已述，最佳的角度为10°左右。图4-15 手枪钻的设计 实验二 手动器具设计 (5) 双把手工具 双把手工具的主要设计因素是抓握空间。