產品設計 若干專題

1、第六章第六章 產品設計人機學的若干專題產品設計人機學的若干專題章節(jié)內容：章節(jié)內容：手工具及其使手工具及其使用方式用方式床、柜等家具床、柜等家具安全性設計安全性設計維修性設計維修性設計u產品設計人機學的四個產品設計人機學的四個專題專題 第一節(jié)第一節(jié) 手工具及其使用方式手工具及其使用方式 手工具的進步曾經滯后于人類文明的進程。近代工業(yè)設計推動了工具的改善，但應用人機學研究和改進工具，仍值得關注。一、手工具設計的人機學因素一、手工具設計的人機學因素1.手工具與人手解剖手工具與人手解剖（1）手指和手部的活動）手指和手部的活動 手指伸開、握攏靠肌肉拉力實現，因此，手掌面表層多為“屈肌”，圖6-1a；手背

2、面表層多為“伸肌”，圖6-1b。圖6-2 手部肌肉（橈側面）4a）手掌面 b）手背面 圖6-1 手部和前臂的肌肉5第一，手部的活動，由從手連到前臂、上臂、肘關節(jié)的多束肌肉、肌腱群牽動才得以實現；手掌動脈 淺層6第二，這些肌肉重疊交錯，如果手臂扭曲、手腕偏屈，各肌肉束互相干擾，將影響這些肌肉發(fā)揮正常功能。（2）手腕狀態(tài)和腕管）手腕狀態(tài)和腕管 腕部是多自由度的關節(jié)，結構復雜； 多條肌肉、肌腱，血管、神經由此穿越骨關節(jié)間復雜狹窄的縫隙通往手部（圖6-3）。 因此，腕關節(jié)的較大偏屈、偏轉，使其間肌肉、肌腱、血管、神經受到壓迫，影響手部、手指活動，嚴重的會導致損傷和疾患，如腱鞘炎、腕道綜合癥等。 圖6-

3、3 橈腕關節(jié)橫斷面（掌心朝上）72 2手工具的一般人機學要求手工具的一般人機學要求手工具的大小、形狀、表面狀況與人手的尺寸和解剖條件適應。手工具的大小、形狀、表面狀況與人手的尺寸和解剖條件適應。使用時能保持手腕順直；避免掌心受壓過大；盡量由手部的大小使用時能保持手腕順直；避免掌心受壓過大；盡量由手部的大小魚際肌、虎口等部位分擔壓力。魚際肌、虎口等部位分擔壓力。避免手指反復的彎曲扳動操作；避免或減少肌肉的避免手指反復的彎曲扳動操作；避免或減少肌肉的“靜態(tài)施力靜態(tài)施力”。使用手工具的姿勢、體位自然、舒適，符合手和手臂的施力特性。使用手工具的姿勢、體位自然、舒適，符合手和手臂的施力特性。 工具使用中

4、不能讓同一束肌肉既進行精確控制，又出很大的力量；工具使用中不能讓同一束肌肉既進行精確控制，又出很大的力量；即負擔準確控制的肌肉，和負擔較大出力的肌肉應互相分開。即負擔準確控制的肌肉，和負擔較大出力的肌肉應互相分開。注意照顧女性、左手優(yōu)勢者等群體的特性和需要。注意照顧女性、左手優(yōu)勢者等群體的特性和需要。8OXOOXO好幫手五金工具系列好幫手五金工具系列設計師設計師 Smart Design andSmart Design and OXO InternationalOXO International委托企業(yè)委托企業(yè) OXO International OXO International 包含包含2

5、020個創(chuàng)新工具，舒適易用。個創(chuàng)新工具，舒適易用。如拔釘錘頂部有柔軟緩沖層，拔出如拔釘錘頂部有柔軟緩沖層，拔出釘子后在物體表面不留痕跡。多功釘子后在物體表面不留痕跡。多功能剪刀有彈簧手柄，避免手部受傷能剪刀有彈簧手柄，避免手部受傷。多功能到易于更換刀片，。多功能到易于更換刀片，20072007全球產品設計大獎賽獲獎全球產品設計大獎賽獲獎二、幾種手工具二、幾種手工具（一）鋼絲鉗等雙握把工具（一）鋼絲鉗等雙握把工具 a）用傳統(tǒng)鉗把 手腕尺側偏 b）改進設計后手腕順直圖6-4 鋼絲鉗：傳統(tǒng)設計與改進設計工人們長期使用后的結果，見圖6-5。圖6-5 兩種鋼絲鉗使用者中腱鞘炎患者比例102 2雙握把工具

6、的抓握空間雙握把工具的抓握空間圖6-6 雙握把工具的 抓握空間與捏握力11（二）刀、錘、手工鋼鋸（二）刀、錘、手工鋼鋸示例1：握柄彎曲的工具，圖6-7示例2：使用老式手弓鋸中的問題，圖6-8圖6-7 握柄彎曲的工具圖6-8 使用時兩手腕均有偏屈12（三）旋擰工具的握把（三）旋擰工具的握把螺釘旋具握把應做出光滑圓潤不硌手的凹凸紋槽。不同紋槽把手旋擰力矩的對比見圖6-9。好把手應減小掌心受壓，讓大、小魚際肌承受較大的壓力。 “虎口”處皮質堅韌，可承受較大力量。圖6-10右圖所示的改進旋具，旋擰力矩大，操作方便，抓握更輕松。圖6-9 不同把手的旋擰力矩圖6-10 利用虎口施力13（四）其他幾種手工具

7、（四）其他幾種手工具1避免手指反復的彎曲扳動操作避免手指反復的彎曲扳動操作（圖6-11）a）拇指按壓 b）食指彎曲圖6-11 拇指按壓操作優(yōu)于食指彎曲操作2 2減少或避免肌肉的靜態(tài)施力減少或避免肌肉的靜態(tài)施力14圖6-10 利用虎口施力3 3使負擔準確控制的肌肉和用力較大的肌肉互相分離使負擔準確控制的肌肉和用力較大的肌肉互相分離 例如手電鉆側面加一小把手，鉆孔時一只手掌握方向，另一只手使勁下壓，操作方便。圖6-12 控制與用力分離、左右手都適用4 4顧及女性、左手優(yōu)勢者等人群的需要顧及女性、左手優(yōu)勢者等人群的需要女性需要指尺寸、操縱力適合女性。女性專用工具造型符合女性審美特點。 適合左利者的工

8、具有兩種類型：一種是左手專用品，另一種是通過簡單變換讓右利者、左利者都便于使用，如圖6-12所示手電鉆。16三、手工具的使用方式三、手工具的使用方式手工具的使用方式，主要指使用手工具時的姿勢、體位。令人唏噓感嘆、讓人凝首深思的鐮刀！圖6-13。a）直身作業(yè) 高效輕松 b）彎腰拱背 又苦又累 圖6-13 彎腰收割的鐮刀和直身作業(yè)的推鏟17直柄、彎柄電烙鐵使用的不同（圖6-14）。a）提肘聳肩 b）肩部放松下垂圖6-14 手工具設計對作業(yè)姿勢的影響沖破固有使用方式的牢籠，是邁向創(chuàng)新革新廣闊天地的關鍵一步。唐玄奘西天取經圖此圖源于古籍， 評價一下：背包和傘的人機工程水平如何？18走馬看花走馬看花 輕

9、松瀏覽輕松瀏覽工具及其使用方式傳統(tǒng)吸量管人體工程吸量管 人體工程吸量管：使用方便、輕松19涂料噴搶（美國1985年工業(yè)設計回顧最佳設計獎家庭滅火器 動脈穿孔用插針沖擊鉆20小型臺鉗：帶有萬向軸節(jié)和吸盤使用方便的輕巧攝像機21飲用器皿22鈦合金眼科工具（英國1985年設計協會獎）23 創(chuàng)新扳手設計師Proprietery Technologies委托企業(yè)Proprietery Technologies 扳手頭與把手垂直，可顯著加大與手掌受壓部位的接觸面積，使用舒適，避免手掌傷害，且能提高扳手的操作力。扳手截面隨著趨近兩端而逐漸變薄，因扳手貼近工作面，使用方便，易于掌握 。該扳手含有7項專利，深為

10、業(yè)界贊許。 獲2007全球產品設計大獎賽(IDEA)獎The 2007 International Design Excellence Awads看似“不大”的改進，作用可不小喲！體現了設計師對創(chuàng)新的敏感！ 24 S2的19盎司多頭錘設計師原子設計和沃恩布什內爾工廠委托企業(yè)沃恩布什內爾工廠頭部組合化設計，能降低手、手腕、手臂的沖擊力。根據需要，可快速簡易地更換頭部。 獲2007全球產品設計大獎賽(IDEA)獎The 2007 International Design Excellence Awads25第二節(jié)第二節(jié) 床、柜等家具床、柜等家具？26一、家具與人體尺寸的適應一、家具與人體尺寸的適應

11、a）柜空間的三個區(qū)域 b）抽屜高度的上限和下限圖6-15 家具與人體尺寸適應性的示例1、上限值與下限值2、容足空間（容腳空間） a）容足空間及其尺寸 b）底部便于清潔的空擋圖6-16 家具的尺寸細節(jié)示例28注意家具細節(jié)與人體的關系自由組合式文件柜容腿空間二、床、柜尺寸的國家標準簡介二、床、柜尺寸的國家標準簡介GB/T 33261997家具 桌、椅、凳類主要尺寸等國標可供參考。圖6-17 單層床 主要尺寸示意圖表6-1 單層床主要尺寸 （單位：mm）30圖6-18 雙層床 主要尺寸表6-2 雙層床主要尺寸 （單位：mm）31圖6-19 書柜尺寸表6-3 書柜主要尺寸 （單位：mm）32三、褥墊與

12、躺臥的解剖生理因素三、褥墊與躺臥的解剖生理因素褥墊使用中的解剖生理因素有：躺臥的身體形態(tài)、體壓的分布等。1 1仰臥時的身體形態(tài)與褥墊仰臥時的身體形態(tài)與褥墊健康人站立和仰臥時自然合適的背部曲線如圖6-20所示。圖6-20 健康人站、臥時的背部曲線a）b）a）褥墊軟硬適當 b）褥墊過厚過于柔軟圖6-21 仰臥時的透視照片332 2仰臥時的體壓仰臥時的體壓圖6-22a的體壓分布感覺舒服，利于安睡，褥墊軟硬得當。 圖6-22b是褥墊過于柔軟，體壓分布不符合人體生理要求。圖6-22 褥墊上的體壓分布 a）軟硬適當 b）過于柔軟3 3仰臥和側臥仰臥和側臥 仰臥有利于深度睡眠。仰臥的時間比例大，翻身次數少，

13、一定程度上反映褥墊性能較為優(yōu)良。a）睡眠中的姿勢變換 b）姿勢變換照片的重疊圖6-23 用定時間隔攝影的方法記錄睡眠姿勢的變換人機工程常用的研究方法之一以無損隱私權為前提的 隱秘觀察法35第三節(jié)第三節(jié) 安全性設計安全性設計安全裝置和防護裝置安全裝置和防護裝置 安全與防護安全與防護是通過采用安全裝置或防護裝置對一些危險進是通過采用安全裝置或防護裝置對一些危險進行預防的安全技術措施。行預防的安全技術措施。 安全與防護裝置的安全與防護裝置的區(qū)別區(qū)別是：是： 安全裝置安全裝置是通過其自身的結構功能限制或防止機器的某些是通過其自身的結構功能限制或防止機器的某些危險運動，或限制其運動速度、壓力等危險因素，

14、以防止危險運動，或限制其運動速度、壓力等危險因素，以防止危險的產生或減小風險。危險的產生或減小風險。 防護裝置防護裝置是通過物體障礙方式防止人或人體部分進入危險是通過物體障礙方式防止人或人體部分進入危險區(qū)。區(qū)。一、安全裝置一、安全裝置洗衣機轉筒的安全性設計，圖6-24。圖6-24 “打開蓋就自動停止轉動了”38雙手控制按鈕雙手控制按鈕生產設備中安全裝置防護裝置類型很多。示例1，聯鎖安全裝置，圖6-25圖6-25 有聯鎖安全裝置的壓力機40示例2，光電傳感的非接觸式安全裝置，圖6-26 圖6-26 光電傳感的非接觸式安全裝置u機械抑制裝置機械抑制裝置 防護裝置設計防護裝置設計 防護裝置防護裝置也

15、是機器的一個構成部分，這一部分的功能是以也是機器的一個構成部分，這一部分的功能是以物體障礙方式專門提供安全防護的。如機殼、罩、屏、門、物體障礙方式專門提供安全防護的。如機殼、罩、屏、門、封閉式裝置等等。封閉式裝置等等。 防護裝置可以單獨使用，也可以與聯鎖裝置聯合使用。防護裝置可以單獨使用，也可以與聯鎖裝置聯合使用。防護裝置防護裝置護罩可調式碟式電鋸設計護罩可調式碟式電鋸設計示例3，安全電插頭,圖6-27 圖6-27 安全電插頭示例4，園藝剪，圖6-28（1990年美國設計銀獎）示例5，安全切面包刀，圖6-29示例6，硬紙板沖裁成型的緊急救護頭枕，圖6-30（1989年美國設計金獎）圖6-28

16、能避免夾手的園藝剪圖6-29 安全切面包刀 圖6-30 硬紙板沖裁成型的急救頭枕 a）使用情況 b）產品結構46二、安全標志與警示二、安全標志與警示 道路安全標志和警示有國家標準國家標準，GB/T 57681999道路交通標志和標線、GB/T 5845.101986 城市公共交通標志 禁令和一般標志等。 GB/T 28942008安全標志及其使用導則中有禁止標志28個、警告標志30個、命令標志15個、提示標志13個，還有文字補充的方法規(guī)定。GB/T 28941988對禁止類標志禁止類標志規(guī)定的簡略介紹見圖6-31。圖6-31 禁止類安全標志的基本型式參數關系：外徑 d1 0.025L， L觀察

17、距離內徑 d2 0.800d1，斜杠寬 c 0.080d1 ，斜杠與水平線的夾角 45。47禁止標志的示例圖6-32 GB/T 28942008中的4個禁止標志禁止合閘禁止啟動修理時禁止轉動禁止攀登48安全標志安全標志制作，應在GB 28942008的基本圖形上畫制方格，按比例畫制。圖6-33給出了禁止類、警告類、指令類三類安全標志的方格圖畫制示例。 a）禁止類標志 b）警告類標志 c）命令標志（紅框紅杠白底黑圖）（紅框紅杠白底黑圖） （黃底黑框黑圖）（黃底黑框黑圖） （藍底白圖）（藍底白圖）圖6-33 在方格紙上按比例制作安全標志GB 28932001安全色中的主要規(guī)定有：紅色表示禁止、停止

18、和防火， 藍色表示指令，黃色表示警告、注意，綠色為提示或表示安全狀態(tài)與可通行，紅色和白色的間隔條紋表示禁止越過，黃色和黑色的斜向間隔條紋表示警告危險。49顏色標志應用示例見圖6-34圖6-36。 圖6-34 紅色標記在產品上的應用示例c）隔離墩 d）交通防護欄桿 a）車床 b）沖壓機剪切機a）帶輪及防護罩內壁 b）砂輪機罩的內壁c）樓梯始末級踏步前沿 c）防護欄桿圖6-35 黃色標記的應用示例50 a）吊車起重臂和前杠 b）動滑輪組前板c）剪板機壓緊裝置 d）沖床的沖頭滑塊 c）低管道圖6-36 黃黑斜向間隔條紋的應用示例51指令標志示例警告標志示例 當心中毒 當心觸電必須戴防護眼鏡 必須用防護屏52第四節(jié) 維修性設計一、產品與設備的維修一、產品與設備的維修 “看不見內部結構，修起來真困難！”產品與設備的維修包含兩方面：日常使用運行中的保養(yǎng)維護，定期或出現故障時的檢查修理。 產品維修受設計界的