手握式工具設計

1、手握式工具設計手握式工具設計大綱大綱人手解剖及其工具使用相關的疾患人手解剖及其工具使用相關的疾患 手握式工具設計原則手握式工具設計原則 一般原則 解剖學因素 把手設計 色彩設計動作的經(jīng)濟與效率法則動作的經(jīng)濟與效率法則手握式工具產(chǎn)品圖展示手握式工具產(chǎn)品圖展示論語。衛(wèi)靈公中名言：“工欲善其事，必先利其器”。人類的進化史與手工工具的創(chuàng)造息息相關，歷史悠久。人手解剖人手解剖人手是由骨、動脈、神經(jīng)、韌帶和肌腱等組成的復雜結構，如左圖。手指由小臂的腕骨伸肌和屈肌控制，這些肌肉由跨過腕道的腱連到手指，而腕道由手背骨和相對的橫向腕韌帶形成，通過腕道的還有各種動脈和神經(jīng)。腕骨與小臂上的橈骨及尺骨相連，橈骨連向拇

2、指一側，而尺骨連向小指一側。手部肌肉（橈側面）橈腕關節(jié)橫斷面（掌心朝上）腕關節(jié)的構造與定位使其只能在兩個面動作，這兩個面各成90。一面產(chǎn)生掌屈與背屈，第二個面產(chǎn)生尺偏和橈偏 肱二頭肌與橈骨連接的情形小臂的尺骨、橈骨和上臂的肱骨相連接。肱二頭肌、肱機和肱橈肌控制肘屈曲和部分腕外轉動作 ，而肱二頭肌是肘伸肌手指和手部活動手指活動：伸屈、抓握手部活動：偏屈、轉動肌肉施力方式靜態(tài)施力：肌肉施力靠收縮產(chǎn)生，會使供血受阻，持續(xù)時間不能太長等長（產(chǎn)生疲勞）。動態(tài)施力：肌肉施力與放松是對物體交替進行的，使肌肉有節(jié)奏的收縮與舒張力。人手具有極大的靈活性。從抓握動作來看，可分為著力抓握和精確抓握。著力抓握時，可分

3、為力與小臂平行（如鋸），與小臂成夾角（如錘擊）及扭力（如使用螺絲起子）。精確抓握時，工具由手指和拇指的屈肌夾住。精確抓握一般用于控制性作業(yè)（如小刀、鉛筆）。操作工具時，動作不應同時具有著力與控制兩種性質(zhì)，因為在著力狀態(tài)讓肌肉也起控制作用會加速疲勞，降低效率。人手的抓握方式人手的抓握方式腱鞘炎腱鞘炎-肌腱及鞘處發(fā)炎。工具設計應避免操作時手腕尺偏掌屈和腕外轉。腕道綜合癥腕道綜合癥-腕道內(nèi)腱鞘發(fā)炎、腫大，壓迫正中神經(jīng)，肌肉萎縮。工具設計應避免操作時非順直的手腕狀態(tài) 手握工具使用不當所引起的上肢職業(yè)病手握工具使用不當所引起的上肢職業(yè)病網(wǎng)球肘網(wǎng)球肘-肘部組織炎癥，由手腕過度橈偏引起。運動員，瓦工、木工、

4、家庭主婦頻繁屈伸手和腕，易發(fā)生此病。工具設計應避免操作時手腕過度橈偏。扳機指扳機指-由手指反復彎曲動作引起的。工具設計應避免操作時使拇指或采用指壓板控制。手握式工具設計原則手握式工具設計原則設計原則（表述設計原則（表述1）：）：必須有效地實現(xiàn)預定的功能；必須有效地實現(xiàn)預定的功能；必須與操作者身體成適當比例，使操作者發(fā)揮必須與操作者身體成適當比例，使操作者發(fā)揮最大效率；最大效率；適當考慮性別、訓練程度和身體素質(zhì)的差異；適當考慮性別、訓練程度和身體素質(zhì)的差異；作業(yè)姿勢不能引起過度疲勞。作業(yè)姿勢不能引起過度疲勞。所需開發(fā)及維護成本是合理的所需開發(fā)及維護成本是合理的1 手工具的大小、形狀、表面狀況應與

5、人手的尺寸和解剖條件適應。2 使用時能保持手腕順直；避免掌心受壓過大；盡量由手部大小魚際肌、虎口等部位分擔壓力。3 避免手指反復彎曲扳動操作；避免或減少肌肉的“靜態(tài)施力”。使用手工具時的姿勢、體位應自然、舒適，符合手和手臂的施力特性。4 不能讓同一束肌肉即進行精確控制，又出很大力量。5 注意照顧女性，左手優(yōu)勢者等群體的特性和需要。一般原則一般原則（表述2）解剖學因素解剖學因素1）避免靜肌負荷避免靜肌負荷烙鐵把手的設計當使用工具時，臂部必須上舉或長時間抓握，會使肩、臂及手部肌肉承受靜負荷，導致疲勞，降低作業(yè)效率。2）保持手腕處順直狀態(tài)）保持手腕處順直狀態(tài)手腕順直操作時，腕關節(jié)處于正中的放松狀態(tài)，

6、但當手腕處于掌屈、背屈、尺偏等別扭的狀態(tài)時，就會產(chǎn)生腕部酸痛、握力減小，如長時間這樣操作，會引起腕道綜合癥、腱鞘炎等癥狀。把手彎曲式工具設計把手彎曲式工具設計一般認為，將工具的把手與工作部分彎曲10左右，效果最好。彎曲式工具可以降低疲勞，較易操作，對于腕部有損傷者特別有利。3）避免掌部組織受壓力）避免掌部組織受壓力操作手握式工具時，有時常要用手施相當?shù)牧?。設計不當，會在掌部和手指處造成很大的壓力，妨礙血液在尺動脈的循環(huán)，引起局部缺血，導致麻木、刺痛感等。好的把手設計應該具有較大的接觸面，使壓力能分布于較大的手掌面積上，減小應力，或者使壓力作用于不太敏感的區(qū)域，如拇指與食指之間的虎口位。避免掌部

7、壓力的把手設計4）避免手指重復動作）避免手指重復動作避免單小指（如食指）反復操作的設計如果反復用食指操作扳機式控制器時，就會導致扳機指（狹窄性腱鞘炎），扳機指癥狀在使用氣動工具或觸發(fā)器式電動工具時常會出現(xiàn)。設計時應盡量避免食指做這類動作，而以拇指或壓板控制代替。把手設計參數(shù)：把手設計參數(shù)：直徑直徑（把手直徑大小取決于工具的用途與手的尺寸）：）：著力抓握3040mm ；精密抓握816mm長度（長度（把手長度主要取決于手掌寬度）：）：掌寬一般在71-79mm之間，把手長度應為100125mm；形狀形狀(指把手的截面形狀）：圓形（著力抓握）、三角形或矩形（防滑、放置穩(wěn)定性）、丁字形、斜丁字形（螺絲起

8、子）等；彎角彎角：10度左右； 把手設計把手設計雙把手工具（雙把手工具（主要設計因素是抓握空間主要設計因素是抓握空間）：）：雙把手工具抓握空間與握力的關系用手習慣和性別差異（用手習慣和性別差異（雙手交替使用工具可以減輕局部雙手交替使用工具可以減輕局部肌肉疲勞肌肉疲勞）：只考慮慣用右手者而設計的手電鉆從不同性別來看，男女使用工具的能力也有很大的差異。女性約占人群的48%，其平均手長約比男性短2cm,握力值只有男性的2/3.上一張圖片說明了這點。因此在設計工具時，必須充分考慮這一點。手握式工具的色彩設計手握式工具的色彩設計工具的色彩對人的生理和心理有直接影響。色彩與形態(tài)密不可分。雖然色彩并不能改變

9、形態(tài)，但是對整個工具的藝術造型效果有著極其重要的作用。（1）手握式工具的色彩過去以灰綠、灰藍居多，而今隨著色彩研究的進步以及社會多樣化的需求，色彩的變化與選擇大為豐富。高明度、高彩度、套色等色彩設計被大量應用，打破了灰色調(diào)的一統(tǒng)天下。（2）色彩設計方面除滿足標識、安全等目的外，還必須考慮操作者在工作環(huán)境下心理調(diào)整的需要以及提高生產(chǎn)能力。因此要把握分寸，色彩過分刺激、炫目容易使人緊張、疲勞，造成錯誤操作和事故；而色彩的一位單調(diào)則使人感覺沉悶，使工作情緒低落，效率降低。（3）選擇色彩是特別要注意銷售地區(qū)人群對顏色的喜好和禁忌。（4）為了減輕重量感有些工具可使用較淺的色系。（5）使用環(huán)境不理想的工具

10、應采用純度較低、明度適中的中性色系。應用實例應用實例手電鉆是典型的電動手工具，在許多場合，操作者須手握電鉆持續(xù)工作較長時間，應充分考慮到人際關系之間的協(xié)調(diào)，其關系框圖見右圖手電鉆的人機因素運動范圍重復作業(yè)肌肉緊張施力把手設計操作活動應在手的最佳活動范圍內(nèi)完成，不得使操作者過度伸展任何關節(jié)，施力時肘關節(jié)是直角允許換手作業(yè)（左手人數(shù)約占總人數(shù)的10%），避免疲勞肘關節(jié)保持在身體兩側，避免靜態(tài)施力。肌肉施力不大于最大肌力的50.避免沖擊力，不得用手指是較大的力斷面為圓形較舒適。圓形直徑為30-40mm防止手沿把手滑動，提供安全防護、增大施力、施力平行于前臂。注意減少壓迫手掌中心的壓強手電鉆的人機關系

11、框圖合理的手電鉆持握方式動作的經(jīng)濟與效率法則（重點）動作的經(jīng)濟與效率法則（重點）動作的經(jīng)濟與效率動作的經(jīng)濟與效率法則又稱動作經(jīng)濟原則該罰則首先由Gilbreth(吉布爾雷斯）提出后來由R.M.Barnes巴思斯）進行較好的改進與發(fā)展，歸納為三大類共22條這些原則是藝人的生理、心理特點為基礎，以減輕人在操作過程中的疲勞為目的而建立。該院則不僅適用于工廠車間的作業(yè)、還適合用于教育、醫(yī)護、軍事等各個領域。1）雙手應同時開始，并同時完成動作2）處休息時間外，雙手不應同時閑著3）雙臂的動作應對稱，方向應相反，并同步進行4）盡量減少不必要的體力消耗為準則5）應當利用力矩協(xié)助操作6）動作應流暢，避免方向發(fā)生

12、突然劇變7）拋物線運動比受約束或受控制運動更快、更易、更精確8）動作要從容、自然、有節(jié)奏和規(guī)律，避免單調(diào)9）作業(yè)時眼睛的活動應處于舒適的視覺范圍，避免常改視距1、利用人體的原則、利用人體的原則2、布置工作地點的原則、布置工作地點的原則1）應該有固定工作地點，需要提供所需全部工具與材料2）工具與材料應放在固定地方，減少尋找造成的人力和時間的浪費3）工具等應放在操作者最大工作范圍內(nèi)，避免放在正前方，手移動次數(shù)越少越好4）借助重力去傳送物料，送到靠近使用的地方5）工具和材料應按最佳動作順序進行排列與布置6）應盡量借助下滑運動傳送物料，避免用手去處理7）應提供充足的照明。提供與工作臺高度適應的座椅，可變換操作姿勢（站、坐交替），具有舒適感8）工作地點的環(huán)境色應與工作對象的顏色有一定的對比，以減少眼睛疲勞3