产品设计与人机学（55页）.pptx

第六章 产品设计与人机学 产品设计阶段需要进行的人体工程设计： 1.准备阶段 （ 1） 考虑产品与人及环境的全部联系 ， 全面分析人在系统中的具体作用； （ 2） 明确人与产品的关系 ， 确定人与产品关系中各部分的特性及人体工程要 求设计的内容； （ 3） 根据人与产品的功能特性 ， 确定人与产品功能的分配 。 产品设计中人机设计方法 第一节 2.详细设计阶段 （ 1） 从人的生理 、 心理特性考虑产品的结构形状； （ 2） 从人体尺寸 、人的能力限度考虑确定产品的零部件尺寸； （ 3） 从人的信息传递能力考虑信息显示与信息处理； （4） 根据技术设计确定的构形和零部件尺寸选定最佳方案 ， 制作模型 ， 进 行实验； （ 5） 从操作者的身高 ， 人体活动范围 ， 操作方便程度等方面进行评价 ， 并 预测还可能出现的问题 ， 进一步确定人机关系可行程度 ， 提出改进意见 。 “工欲善其事 ， 必先利其器 ” 应用人机学的方法 ， 综合工程技术 、解剖学 、生理学 、 心理学 、人体力学 等多种学科的知识 ， 研究和改进工具 ， 是值得关注的课题 。 一 、手工具设计的人机学因素 1. 手工具与人手解剖 手工具的人机学因素很大程度上取决于人手的解剖 。 第二节 手工具及其使用方式 手指的伸屈 、抓握 ， 手部的偏屈 、转动都是由肌肉力量带动的 。而肌纤 维只能产生拉动的力量 ， 而不可能产生压力 。 以手指为例 ， 手指的屈拢 ， 必然是肌肉从掌心这一边拉动的结果； 而 为使手指伸开 ， 只能是肌肉从手背一边拉动的结果 。 图6- 1a是从手掌面一侧 看到的肌肉 ， 因此位于表层的肌肉多为 “屈肌 ” 。 图6- 1b是从手背一侧看到 的肌肉 ， 因此其表层多为 “伸肌 ” 。牵动手指伸屈的肌肉在图6-2中可看到 。 1. 1 手指和手部的活动 图6- 1 手部和前臂的肌肉 图6-2 牵动手指伸屈的肌肉（桡侧面） 下图分别是掌面浅层 、背面浅层的手部肌肉和手掌浅层的动脉。 图6-3 手部肌肉和动脉 手部以腕关节为中心的各方向的偏转活动 ， 也同样是靠肌肉的拉动实现 的 。 由此可知： 第一 ， 手部的活动并非单靠近旁的肌肉所能实现 ， 而是由从手部连通到前臂、 上臂 、肘关节的多束肌肉 、肌腱群牵动才能得以实现的； 第二 ， 这些肌肉重叠交错 ， 如果手臂扭曲 、手腕偏屈 ， 使各肌肉束互相干扰， 将影响这些肌肉顺利发挥其正常功能 。 因此 ， 如果腕关节处于比较大 的偏屈 、偏转状态 ， 其间的肌 肉 、肌腱 、血管 、神经就会受 到压迫 ， 影响手部 、手指话动， 严重的就会导致损伤和疾患， 如腱鞘炎 、腕道综合症等 。 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 ， 见图6-3所示 。 1.2 手腕状态和腕管 2. 手的运动速度与习惯 手完成动作的一般速度是50~8000mm\s 。 1 .手在垂直面上的运动速度比水平面的运动速度快 ， 准确性高 。 2 .从上往下比从下往上的速度快 。 3 .水平方向的前后运动比左右方向的运动速度快 ， 旋转运动较直线运动快 。 4 .手朝向身体比离开身体方向的运动快 ， 但手离开身体方面的准确性高 。 5 .手从下往上和离开身体方向的运动速度最慢 。 6 . 一般手的运动速度与准确度成正比 ， 最大速度与动作的负荷成反比 。 7 .顺时针方向的操作动作 ， 比逆时针方向动作快 。 8 .单手操作比双手操作的精确度高而且速度快 。 手操纵力的大小 ， 与人体的姿势 、着力部位 、用力方向等有直接关 系 。手操纵力主要包括以下方面： 1.坐姿操作的操纵力 手臂操纵力的一般规律是右手操纵力大于左手操纵力； 在前后方向和左 右方向上 ， 都是向着身体方向的操纵力大于背离身体方向的操纵力； 在 上下方向上 ， 向下的操纵力一般大于向上的操纵力 。 2.立姿操作的操纵力 立姿操作时 ， 手臂的最大拉力产生在肩的下方180 °和肩上方0 ° 的方向 上 。 最大推力产生在肩上方0 ° 的方向上 。 3. 手臂的操纵力 3.握力 在两臂自然下垂 、手掌内向执握握力器的条件下测试 ， 一般男子优 势手的握力约为自身体重的47%-58%； 女子约为自身体重的40%-48% 。 但年轻人的瞬时最大握力常高于这个水平 。若手掌朝上测试 ， 握力值增 大一些； 手掌朝下测试 ， 握力值减小一些 。 人体在所有的施力状态下 ， 力量的大小都有持续的时间有关 。 随着 施力持续时间加长 ， 力量逐渐减小 。例如某些类型的肌力持续到4min时， 就会衰减到最大值的1／4左右； 且肌力衰