3手握工具设计(大作业)

手握工具设计

《伦语。卫灵公》中名言：“工欲善其事，必先利其器”。

人类的进化史与手工工具的创造息息相关，历史悠久。

工具改进的推动力：是工具在使用时的不方便、工效不高、长期使用甚至容易导致疾患等因素。

改进工具包括知识内容：人机学方法、综合工程技术、解剖学、生理学、心理学、人体力学等。

一、工具设计的人机学因素

1、人手解剖

2、手指和手部活动

手指活动：伸屈、抓握；

手部活动：偏屈、转动；

3、肌肉施力方式

静态施力：肌肉施力靠收缩产生，会使供血受阻，持续时间不能太长等长（产生疲劳）；动态施力：肌肉施力与放松是对物体交替进行的，使肌肉有节奏地收缩与舒张力。

4、手工具的一般人机学要求

除了各自使用功能和技术要求外。

1）手工具的大小、形状、表面状况应与人手的尺寸和解剖条件适应。

2）使用时能保持手腕顺直；避免掌心受压过大；尽量由手部大小鱼际肌、虎口等部位分担压力。

3）避免手指反复弯曲扳动操作；避免或减少肌肉的“静态施力”。使用手工具时的姿势、体位应自然、舒适，符合手和手臂的施力特性。

4）不能让同一束肌肉既进行精确控制，又出很大力量。

5）注意照顾女性，左手优势者等群体的特性和需要。

手工具设计一般设计原则

（1）有效地实现预定功能；

（2）与使用者身体成适当比例；使操作者发挥最大效率；（3）按作业者力度和工作能力来设计；

（4）作业姿势不能引起过度疲劳；

（5）必须以一些形式向使用者提供感官反馈；

（6）所需开发及维护成本是合理的。

二、手工具设计讨论（生理因素）

避免静态肌肉负载（如何解决？）

避免不协调的腕部方位（如何解决？）

避免掌部组织受压（如何解决？）

避免手指重复动作（如何解决？）

三、手工具设计讨论（工位因素）

A与B，哪幅更“人机”？

C与D，工具和姿势有什么关系？

A

B

C D

四、手的解剖及其与工具使用有关的疾患

腕关节动作状态

几个避免问题：

避免静肌负荷

避免手碗处于顺直状态

格林伯格和查芬所做的一项抓握空间与握力试验

把手弯曲式工具设计

避免掌部组织受压力

避免手指重复动作

五.把手设计参数：

直径：着力抓握30—40 ；精密抓握8—16

长度：100—125；

形状：圆形、三角形、矩形、丁字形、斜丁字形等；

弯角：10度左右；

双把手工具与用手习惯和性别差异：

六、动作的经济与效率法则

动作的经济与效率法则又称动作经济原则；

该法则首先由Gilbreth(吉布尔雷斯）提出；

后来由R.M.Barnes(巴思斯)进行较好的改进与发展,归纳为三大类共22条;

这些原则是以人的生理、心理特点为基础，以减轻人在操作过程中的疲劳为目的面建立。

该原则不仅适用于工厂车间的作业、面适合用于教育、医护、军事等各个领域。

1、利用人体的原则

1）双手应同时开始，并同时完成动作；

2）除休息时间外，双手不应同时闲着；

3）双臂的动作应对称，方向应相反，并同步进行；

4）尽量减少不必要的体力消耗为准则；

5）应当利用力矩协助操作；

6）动作应流畅，避免方向发生突然剧变；

7）抛物线运动比受约束或受控制运动更快、更易、更精确；

8）动作要从容、自然、有节奏和规律，避免单调;

9）作业时眼睛的活动应处于舒适的视觉范围,避免常改视距。

2、布置工作地点的原则

1）应该有固定工作地点，需要提供所需全部工具与材料；

2）工具与材料应放在固定地方，减少寻找造成的人力和时间的浪费；

3）工具等应放在操作者最大工作范围内，避免放在正前方，手移动次数越少越好；

4）借助重力去传送物料，送到靠近使用地方；

5）工具和材料应按最佳动作顺序进行排列与布置；

6）应尽量借助下滑运动传送物料，避免用手去处理；

7）应提供充足的照明。提供与工作台高度适应的座椅，可变换操作姿势（站、坐交替），具有舒适感；

8）工作地点的环境色应与工作对象的颜色有一定对比，以减少眼睛的疲劳。

3、设计工具和设备的原则

1）应尽量使用钻模、夹具或脚操纵的装置，将手从所有夹持工件中解放出来；

2）尽可能将两种以或多种工具结合为一种；

3）在应用手指操作时，应按各手指的自然能力分配负荷；

4）工具中各种手柄的设计，应尽量增大与手的接触面，以便施加较大的力；

5）机器设备上的各种杠杆、手轮和摇把等的位置，应尽量使作业者在使用时不改变或少改变身体的位置，并应最大限度地使用机械力。