关于手推车的人机分析报告

关于手推车的人机分析报告

摘要：如今，去超市购物已成为人们生活中不可缺少的一部分，而超市里的手推车则是人们在购物时的主要工具。就发挥手推车的功能而言，把人看作手推车的组成部分是完全合理的。因此，人们在推手推车时，组成的人—车系统中的人—车界面关系可由图3来进行分析。

图1手推车实例

车轮

车架车篮

人车把

图2 人—车界面关系

关键字：人手推车设计人机关系

1. 人—手推车系统的组成

1．1 人与支撑部件的关系

图3 车架

手推车的支撑部件主要是车架，车架是手推车的重要构架。支撑部分将其他零件固定在相互间正确的位置关系上，以保证手推车的完整性，实现手推车的正常使用功能。

从人机关系上来看，车架的空间位置摆放和大小设计，以及其与其他部件的位置关系，与推车人的身高有着密切关系。车架多高才会使人推起来更省力和方便，车架的尺寸如何布局才能更符合人们视觉审美习惯，如何保证人在推车时，上身保持正确的姿势……这些都取决于人体特性的设计参数。

1．2人与动力接受部件关系

图4 车把

手推车的动力接受部件主要是车把。手推车的运动的动力是靠推车人的手紧握车把，人身体运动的力通过手传递给手推车使手推车随着人的意志运动。如何设计车把的高度和长度才能使是推动的时候更省力，车把设计成如何形状以及尺寸设计为多少才能使人在握紧时更舒适，手握车把的距离为多少才更合适，等等，这些也都取决于人体特性的设计参数。为了使人在推车时更省力和

更舒适，必须在推车人的体力与手推车的大小尺寸上下功夫，即研究人体上肢肌肉的平推运动与手推车前进运动之间能量转换问题。

1．3人与运动部件的关系

图5 车轮

手推车的运动部件主要是车轮。人的力是通过手传递给车把和车架，最后传递给车轮的，从而是手推车随着人的控制而运动前行。车轮绝大部分是橡胶的，少数会做成塑料的，一般都会做成实心。车轮是将推车人的肌肉力量，有效地转换为同地面接触而前行运动的力。车轮的尺寸设计不仅要满足首推车向前运动的需要，更要满足人们的审美的观念。

1．4人与工作部件的关系

图6 车篮

手推车的工作部件主要是车篮。车篮是行使设计功能的主要构件，是用来存放人们所挑选物品。设计车篮时，车篮的尺寸设计不仅必须要与车架的刚度一致，要

与其他部件间的尺寸相协调，更需要尽可能的使车篮容积增大，以满足人们尽可能多地存放物品的需求，即研究人的购物习惯行为学与车篮的尺寸设计之间的关系。

2.影响手推车的性能的人体因素

影响手推车的人体因素主要有以下几点：

2．1人的体格影响

以身高H为基本因素，其他的身体能力与H成比例，并有与H的2、3次方成比例的特性。手臂、腿、气管、等的长度与身高成比例，从而以关节为中心所产生的力矩，步幅等，都取决于H的大小。肌肉、大动脉、骨骼的截面积以及肺泡的表面积等都可以看成与H的2次方成比例。肺活量、血液量、心脏容量等都可以看成与H的3次方成比例。体格对出力的性能的影响，从理论上来讲，弹跳能力与H成比例，速度能力与H的2次方成比例，作功能力与H的3次方成比例。但实际上因个人的身体素质的不同，常有20%以上的偏差。

2．2 人的输出功率

人的输出功率随着推车人的体格、体力、推车姿势、持续时间的变化而变化。一般成年男人的最大输出功率约为0.7马力（0.5KW），能持续10s左右。如果持续时间长，其值要小的多，持续1h，大约只有0.1～0.2马力（0.07～0.05KW）。

2. 3 人的上肌力

手推车的原动力，主要是推车人的上肢肌力和下肢肌力。人推车时，骨骼肌肉内部的化学能转换为肌肉的收缩能力。手推车的向前运动就是由腿肌收缩出力，通过上肢的肌力传递给手推车而完成的。肌肉收缩时产生的力，一般与肌肉的截面积成比例，约为每平方米40～50N，通过一定训练的人可提高到65N。

2. 3 人的疲劳

人体的疲劳和疼痛是对推车出力性能的不利因素，其产生的主要原因是人体因素，也有少部分和手推车的结构因素有关。疲劳和疼痛一般是由于部分肌肉负担过大，推车时的站立姿势合适等引起的。此外，影响出力因素还有人的最大摄氧量。

3.手推车设计结构要素分析

影响手推车性能的因素除了上述人的因素外，还有许多机械因素，如图8所

示：

图 7 手推车的机械结构设计

图 8

3.1 把手

有的把手可以调整高低，这是针对不同的身高而设计的，单手操作时，可减小腕部受力；不过使用时注意不要将其他的物品挂在把手上，以免重心不稳而翻覆，伤到自己。

3.2 座垫

座垫是专为小孩子设计的，座垫可说是与孩子最贴身的地方，设计上依据婴儿车大小或收折方式而有不同的与剪裁。座垫较宽敞及厚实，在手推车的座垫内通常加设有泡棉或者树脂棉待具弹性的物质，来增加小孩乘坐时的舒适性。

3.3 车篮

车篮选用梯形的造型，重叠放置方便实用、方便管理、占用较少的摆放区域；货物装多以后重心可以省力；构造坚固，遇到如楼梯死角高度不够只是卡住进不去；退出也方便；顾客在使用过程中，由于筐篓有斜度方便视线看到前方。

3.4 车架

一般手推车选择金属板类，铁线类，管类制作，底座是铁，表面处理是喷塑。

3.5 车轮

购物车前后车轮都是可以360度转向的，这样的设计使转向更加灵活可靠，使车子能够在人群中灵活穿梭；购物车车轮有凹槽,因为有很多大型超市配备有板式电梯,可以把购物车推上去,但电梯是个斜坡,必须得用手扶着,不方便，所以有些超市采购的购物车车轮有凹槽,我们观察了购物车的轮子，发现当轮子陷进沟槽时，车子上的防滑摩擦片就正好与电梯接触上，购物车越重，摩擦力将越大，自然不会掉下去。

4.人—车动态特性分析

人在推车的时候，主要是使用到了手指关节、手腕关节、小臂和大臂之间的肘关节的运动，以及大臂、小臂上肌肉的力量。

1、关节。骨与骨之间的连接组织中有腔隙，失去连续性，此即动关节。人的手指关节、手腕关节、小臂和大臂之间关节的运动都属于动关节。

人体关节的所有运动可总结为四种运动：滑动运动、角度运动、旋转运动、环转运动。通过分析可以知道，人在推购物车的时候，主要的关节活动是肘关节和手腕腕关节的旋转运动，以及手指指关节的屈、伸运动。而成年人各关节的活