《人体工程学》课件05人体工程学与产品设计.pptxVIP

第 五 章 人 体 工 程 学 与 产 品 设 计;第 一 节　人体工程学在手握式工具设计中的运用;人们常用拇指和食指一起拿捏其他东西，用中指勾其他东西，用小拇指掏耳朵等。手指的分工可谓既是职责不同，又是有机地配合，并且它们在各尽所能、协调一致地工作着。在手掌上手指呈辐射状排列，其中大拇指短而粗，是功能最强、力量最大、稳健性最好的，但相对而言，其灵活性又较食指和中指差。;除了大拇指外，人们用得最多的就是食指了，它不但力量大，而且有很好的协调能力，具有大的灵敏性和技巧功能。和食指相比，中指的功能相对要弱很多，但是中指最长，勾力最大。小拇指的作用更多是协调另外的 4 个手指。在手部作业中，要达到随心所欲、运用自如，要求手指具备高度灵敏性、调节能力，以及各手指之间的协调、配合能力。 手指是人体感觉最灵敏的一个部位。指端上有千万个神经细胞，能对接触到的物体进行分辨，无论是冷热软硬，还是大小和形状，手指往往一触即知。中医诊断病情的主要方法就是用手指摸触病人的脉搏，以此作为诊断的一个依据。手和脑的关系十分密切。在大脑中，负责和指挥手的区域，要比负责和指挥脚及其他器官的区域大得多。苏联著名的教育家苏霍姆林斯基说过，“儿童的智慧在他的手指上”，因此，他主张通过培养动手能力来促进智力发展。 用双手交替使用工具可以减轻局部肌肉疲劳，但在实际操作时往往被忽视，因为人们使用工具时都有用手习惯。在动物身上，无论是低等的动物还是灵长类动物，使用左前肢和右前肢的概率基本上是相等的，但是也有例外，如北极熊就是出了名的左撇子。有着灵巧双手的人类，左手与右手的使用概率也不相同，大部分人习惯于用右手，习惯使用左手的人仅占世界人口的 6% ～ 12%。基于此，几乎所有的工具都是有利于右利者。从喷雾器到遥控器，从茶匙到鼠标等，这些工具都只方便右利者。（图 5-2）;图 5-2 适于右利者的工具;研究显示，左利者在工伤中死亡的人数明显高于右利者。因此，有关组织呼吁工具设计部门在设计工具时，既要考虑右利者的需要，又要考虑左利者的需要，甚至可以为左利者设计专用工具。 二、手握式工具设计原理 在人的日常生活中，手是使用工具进行一系列社会活动的最主要载体。因此，产品设计的缺陷或者手柄的人机尺寸不合适，就会对手部造成伤害。手部的组织构成相当复杂，按骨骼可以分为腕骨、掌骨和指骨三部分，骨骼之间由关节连接，肌肉在骨骼之上，随着各关节之间的转动，手部的姿态也在发生相应的变化。手部的主要运动状态有三种：旋转、伸缩和抓握。而手的抓握姿势一般又分为完全抓握和不完全抓握，手完全或大部分抓住物体称为完全抓握，其他的抓握姿势都属于不完全抓握。抓握工具的动作又可以分为着力抓握和精确抓握，着力抓握一般手指和手掌同时用力，而精确抓握一般只有手指用力。 手握式工具的一般设计原则如下：必须有效地实现预定的功能；与操作者本身成适当比例，使操作者拥有最大的使用效率；作业之后不会引起过度疲劳。;良好的手握式工具能避免静肌负荷，保证手臂自然下垂；能保持手腕处于顺直的状态；能避免掌部组织受压力；还能避免手指进行重复动作。手握式工具一般都设有把手或手柄来方便人们抓握。经过调查测量，把手的设计参数一般如下：直径，在着力抓握状态下为 30 ～ 40 mm，在精确抓握状态下为 8 ～ 16 mm ；长度为100 ～ 125 mm ；弯角 10°左右，形状有圆角为最佳。在这种参数状态下，人们使用抓握工具是最舒适的状态。如果工具设计不合理，会对手掌造成很大的压力，影响血液循环，引起局部缺血，造成手部麻木、刺痛。同时，手柄或把手的着力方向不能始终集中于掌心，因为掌心长期受到重物压迫或是把手一直勒手会引起局部痉挛或疲劳感，所以手柄的形状应避免紧贴手部，特别是掌心部分，以减少与手部的摩擦和对手部的压迫。调查发现，起伏不平的圆角式手柄的抓握舒适度最好，这种形状的设计比较适用于公交车扶手等需要长时间抓握的对象。 一般手握式工具的设计都遵循杠杆原理。杠杆原理又称为杠杆平衡条件，即要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（动力、阻力）的大小与它们的力臂成反比。即动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂，代数式表示如下 :;式中，F 1 表示动力，L 1 表示动力臂，F 2 表示阻力，L 2 表示阻力臂。从上式可看出，欲使杠杆达到平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。 手握式工具一定要根据手部结构的尺寸及可活动角度范围进行相应的设计，力求手部的灵活性得到充分发挥，使工具更加方便人们的生活。手掌的活动范围幅度为上展 32°～ 60°，下展 73°～ 110°，内展 55°～ 75°，外展 15°；正常成年人的手部结构尺寸长度为 160 ～ 225 mm ；五指伸展开长度为 70 ～ 115 mm。 三、常用手握式工具设