人機(jī)工程作業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上人機(jī)學(xué)在牙刷中的應(yīng)用與分析 工 造 導(dǎo)語(yǔ)我國(guó)許多牙刷設(shè)計(jì)企業(yè)不重視甚至不了解人機(jī)工程學(xué)，在牙刷產(chǎn)品設(shè)計(jì)中只單方面在功能上改進(jìn)，沒(méi)有考慮用戶(hù)的需求“人的需求”。 隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視健康。人的生活質(zhì)量和健康在很大程度上依賴(lài)于人體同諸如生活用品、交通系統(tǒng)、衣著、工作和生活場(chǎng)所、以及娛樂(lè)活動(dòng)等各種因素之間的幾何關(guān)系。為了優(yōu)化牙刷的技術(shù)設(shè)計(jì)，確保人與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性，必須量化牙刷與人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系。而這種幾何關(guān)系的確定基礎(chǔ)就是人體測(cè)量及其測(cè)量數(shù)據(jù)。 （1）對(duì)現(xiàn)有牙刷的資料進(jìn)行收集，研究牙刷設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀； （2）在現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，提出基于人機(jī)工程學(xué)的牙刷新設(shè)計(jì)構(gòu)想

2、； （3）對(duì)牙刷設(shè)計(jì)構(gòu)想進(jìn)行定量或定性評(píng)價(jià)分析；建立牙刷計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)新的測(cè)量數(shù)據(jù)擴(kuò)展處理，以利于設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用和評(píng)價(jià)使用。 （4）進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的原則，并指出應(yīng)用的具體操作流程和方法，以利于設(shè)計(jì)師在工業(yè)設(shè)計(jì)中能更加方便的應(yīng)用。1.牙刷市場(chǎng)分析中國(guó)是世界上牙刷生產(chǎn)量最大的國(guó)家：2004年產(chǎn)量約為35億支, 2005年產(chǎn)量約為50億支，截止2006年7月的產(chǎn)量約為28億支。同時(shí), 中國(guó)也是世界上牙刷消費(fèi)量最大的國(guó)家： 2004年中國(guó)大陸消費(fèi)量為730595900支( 約7.3億支，約合人民幣15億元),2005年中國(guó)大陸消費(fèi)量為支( 約8.9億支，約合人民幣18億元),截止2

3、006年7月中國(guó)大陸消費(fèi)量為 支( 約5.6億支，約合人民幣12億元)。2004年中國(guó)大陸人均牙刷消費(fèi)量為 0.56支 （ 1.18元）， 2005年中國(guó)大陸人均牙刷消費(fèi)量為0.68支 （ 1.41 元）。換句話說(shuō)，2004年中國(guó)人平均21.4個(gè)月?lián)Q一支牙刷，到了2005年，中國(guó)人平均17.6個(gè)月?lián)Q一支牙刷。這個(gè)趨勢(shì)看來(lái)比較樂(lè)觀：中國(guó)人在過(guò)去2年中牙刷更換頻率增加了21%。按這樣的發(fā)展趨勢(shì)，到2011年，中國(guó)人可以半年更換一支牙刷；到2014年，中國(guó)人基本可以一個(gè)季度更換一支牙刷，達(dá)到目前牙醫(yī)的建議3個(gè)月更換一次牙刷。按這樣的趨勢(shì)，到2011年，中國(guó)大陸牙刷消費(fèi)量將達(dá)到支（約26億支），是20

4、05年的2.92倍； 到2014年，中國(guó)大陸牙刷消費(fèi)量將達(dá)到支 （約52億支），是2005年的5.84倍，和2005年中國(guó)大陸牙刷產(chǎn)能基本一致。 根據(jù)2006年7月統(tǒng)計(jì)結(jié)果，中國(guó)大陸牙刷平均零售價(jià)格為2.13元，2005年同期為2.07元，價(jià)格同比增長(zhǎng)2.9%。按這樣的價(jià)格增長(zhǎng)趨勢(shì)，中國(guó)大陸到2011年的牙刷消費(fèi)金額約為68億元人民幣，到2014年的牙刷消費(fèi)金額約為148億元人民幣。 如此大的產(chǎn)業(yè)集群及消費(fèi)情況表明，牙刷的合理設(shè)計(jì)對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)顯得十分重要。2.牙刷需求分析隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)自己的身心健康日益重視?！安目谌搿边@句話早已成為人們的口頭禪，人們都知道對(duì)自己所吃的東西把好

5、關(guān)。但是，人們卻忽視了“病從口入”的另一個(gè)方面，那就是口腔衛(wèi)生的問(wèn)題。我們知道，口腔是人消化系統(tǒng)中的第一道關(guān)，牙科疾病將直接影響到人的消化。有關(guān)牙科專(zhuān)家指出，牙科疾病還會(huì)引起心、腦、脊柱等身體其他部位的一些疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)超過(guò)70的人有這樣或那樣的牙科疾病。可見(jiàn)，維護(hù)口腔衛(wèi)生是非常重要的。 刷牙是我們?nèi)粘１３挚谇磺鍧崱⒔】档闹匾椒ㄖ?。它能消除口腔?nèi)軟白污物、食物碎片和部分牙面菌斑，而且有按摩牙齦作用，從而減少口腔環(huán)境中致病因素，增強(qiáng)組織的抗病能力。刷牙對(duì)于預(yù)防各種口腔疾病，特別是對(duì)于預(yù)防和治療牙周病和齲病等具有重要的作用。牙齒是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要器官，它是構(gòu)成咀嚼器官的主要部分，也與語(yǔ)言

6、、容貌和健康有密切關(guān)系。 要想擁有一口健康漂亮的牙齒，除了養(yǎng)成良好的刷牙習(xí)慣和正確的刷牙方式外，備有一把設(shè)計(jì)合理的牙刷也是至關(guān)重要的。尤其是在牙刷的人機(jī)工程學(xué)上要考慮得盡量周到。于是，本文對(duì)目前市場(chǎng)上的牙刷進(jìn)行了調(diào)查分析，把重點(diǎn)放在人機(jī)工程學(xué)上，對(duì)牙刷進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。人機(jī)設(shè)計(jì)流程圖如下： 性 刷牙是保持口腔清潔的重要措施，它的作用是出去牙齒上的殘存的食物，又不損傷牙齦組織。每一種牙刷都是針對(duì)某一使用者群體（如兒童）而設(shè)計(jì)的，它不可能適用于所有的使用者，所以，選擇一把適合自己口腔情況的牙刷就顯得非常重要了。3.產(chǎn)品分析1、牙刷分類(lèi) 牙刷可以分成四類(lèi)：電動(dòng)牙刷、手動(dòng)牙刷、電子牙刷和磁療牙刷。 （1）

7、電動(dòng)牙刷 電動(dòng)牙刷是以電能為動(dòng)力使刷頭運(yùn)動(dòng)的一類(lèi)牙刷。電動(dòng)牙刷按刷頭運(yùn)動(dòng)方式可分成三類(lèi)：傳統(tǒng)的橫向移動(dòng)式牙刷(可同時(shí)伴有縱向移動(dòng))，新穎的旋轉(zhuǎn)式牙刷(可有順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩種)，近年出現(xiàn)的高頻超聲振動(dòng)電動(dòng)牙刷。 旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)牙刷：主要由防護(hù)罩、牙刷頭、永磁式直流檄電機(jī)、手柄盒等組成。牙刷頭的刷毛束沿周?chē)鷨闻沤诲e(cuò)分布，刷毛束之間保持25倍刷毛束直徑的間隙。牙刷頭是可裝卸的。在使用過(guò)程中牙刷頭旋轉(zhuǎn)刷毛只有部分圓周面與牙齒接觸，這種牙刷對(duì)清潔齒面效果明顯，但對(duì)牙齒鄰面的清潔效果不佳。 超聲波電動(dòng)牙刷：超聲波是指超出人耳可聽(tīng)頻率段(2020000Hz)的聲波。目前已在半導(dǎo)體清洗、眼鏡清洗等方面得到了廣

8、泛應(yīng)用。超聲波牙刷采用最容易滲透人體的 HZ聲波，可有效清除各種細(xì)小污垢。但超聲波的振動(dòng)聲會(huì)使人產(chǎn)生不適。 （2）手動(dòng)牙刷 手動(dòng)牙刷即無(wú)任何特殊裝置的普通牙刷。握柄的角度是手動(dòng)牙刷設(shè)計(jì)研究中的重點(diǎn)。 手動(dòng)牙刷的刷毛排列：近年來(lái)的一些文獻(xiàn)顯示刷毛的排列及刷頭與手動(dòng)牙刷的刷毛排列有以下幾種：十字交叉式、高低交錯(cuò)式、鋸齒狀、垂直平齊式及專(zhuān)用于正畸病人的凹槽式。有研究認(rèn)為，刷毛呈十字交叉排列的牙刷與垂直排列的牙刷比較，前者對(duì)鄰面間隙和齦溝的清潔效果好，且對(duì)牙齦損害小。 手動(dòng)牙刷的刷柄與刷頭所呈的角度：最常見(jiàn)的牙刷為直柄牙刷，此外，還有帶有前傾角、后傾角的牙刷。 （3）電子牙刷 電子牙刷是刷頭能夠提供電

9、子來(lái)破壞菌斑，從而達(dá)到保護(hù)牙齒的一類(lèi)牙刷。電子牙刷所產(chǎn)生的電子與菌斑內(nèi)的H結(jié)合，使H濃度下降，PH值上升，從而降低菌斑的產(chǎn)酸力。 （4）磁療牙刷 磁療牙刷是通過(guò)牙刷產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響菌斑內(nèi)乳鐵質(zhì)和轉(zhuǎn)移鐵，從而破壞菌斑，同時(shí)還能促進(jìn)牙周血液循環(huán)的一類(lèi)牙刷。磁療牙刷對(duì)牙齦炎的改善作用較手動(dòng)牙刷好。 綜上所述，目前的研究結(jié)果傾向于認(rèn)為電動(dòng)牙刷去菌能力優(yōu)于手動(dòng)牙刷，旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)牙刷較側(cè)向移動(dòng)式清潔效果顯著；超聲電動(dòng)牙刷除機(jī)械去菌斑作用外，聲微流現(xiàn)象是其去菌斑的另一重要機(jī)制。2、刷毛、刷頭與刷柄 （1）刷毛的材料 天然豬鬃：天然毛鬃牙刷比較柔軟，其清潔效果及吸附牙膏較好，不伯熱水燙，但干得很慢，不如尼龍絲刷毛

10、美觀，使用時(shí)間也較短。一般牙齦易出血的人宜選用刷毛較軟的牙刷。 尼龍絲：因?yàn)槟猃埥z毛牙刷對(duì)牙齒的清潔作用及按摩作用均佳，彈性好且耐磨，所以尼龍牙刷的應(yīng)用更加廣泛。 尼龍納米粘土復(fù)合材料 尼龍納米粘土復(fù)合材料是在尼龍里面添加了一種特殊的納米粘土復(fù)合材料，使得尼龍的強(qiáng)度、韌度等物理性能大大提高。主要產(chǎn)品包括尼龍6、尼龍66等四大系列產(chǎn)品，有直徑0.18mm0.3mm各種規(guī)格?？咕浪⒔z等新產(chǎn)品已進(jìn)入小批量生產(chǎn)?！案呗稘崱薄ⅰ皟擅驷槨?、“芳草”等著名品牌牙刷的牙刷絲就采用此種材料。 PBT纖維 PBT纖維是聚對(duì)苯二甲酸丁二酯纖維的簡(jiǎn)稱(chēng)。PBT纖維具有一下一些特點(diǎn)。 a它具有很好的抗倒毛性，以及良好的

11、耐久性、尺寸穩(wěn)定性和較好的彈性，且彈性不受濕度的影響。 b具有良好的染色性能，色牢度優(yōu)良。 c具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性、耐光性和耐熱性。 聚丙烯刷絲(PP) 采用紡絲級(jí)聚丙烯切片紡制，質(zhì)輕、硬度高、彈性好，耐較高溫度且無(wú)毒副作用，色澤艷麗經(jīng)久不退，適宜做工業(yè)刷和民用生活用刷。規(guī)格為：直徑0.20一0.30mm。 尼龍1010 尼龍1010是中國(guó)獨(dú)有的有機(jī)化工原料，無(wú)毒無(wú)臭，透明潔白。用尼龍1010切片紡絲成形的牙刷絲透明光亮，無(wú)色差，絲條均勻，彈性好，耐折撓，不易倒毛，質(zhì)地剛?cè)嵯酀?jì)。規(guī)格有：直徑0.2mm，直徑0.25mm和直徑0.30mm三種。 （2）刷毛質(zhì)地 從刷毛的質(zhì)地上來(lái)說(shuō)有硬毛牙刷與軟

12、毛牙刷，還有中硬混合牙刷。硬毛牙刷對(duì)牙齒的清潔效果較好，但對(duì)牙齒的磨損作用和牙齒的損傷也較大；軟毛牙刷能進(jìn)入牙齦邊緣以下及鄰面間隙去除菌班，但對(duì)較厚的菌斑則不能完全去除。中硬混合牙刷，硬毛可有效清潔，中性毛可按摩牙齦。 （3）刷毛排列 目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的牙刷，有四排毛、三排毛和二排毛三種。刷毛最多的50束，最少的14束。一般牙齒健康的成年人，以選用四排毛的牙刷為宜。這種牙刷刷毛彈性好，潔齒力強(qiáng)，刷牙時(shí)省力。兒童最好選用兩排毛NJL童牙刷。其牙刷絲較軟，能較好地保護(hù)兒童乳牙發(fā)育。有牙病的人或老年人應(yīng)選擇三排毛牙刷o這種牙刷刷頭小，刷毛較軟，使用時(shí)不傷牙齦，輕巧靈活。 牙刷刷毛的排列也各不相同，有直

13、線形、鋸齒形、波浪形和v形。這些排列形式都能較好地消除牙齒縫隙間的食物殘?jiān)Ｑ例X比較整齊的可選用直線形牙刷；牙齒不太整齊的人最好選用v形牙刷。 刷毛排列見(jiàn)下表所示。直線形 REACH,Oral-B經(jīng)典型，流線型黑人靈活錐形、Oral-B接觸型 鋸齒形 三笑No.D2001，No.D2016，Oral-B先導(dǎo)型，Colgate先驅(qū)型、全效型、旋風(fēng)型、多功能波浪形，兩面針No.L1，甜甜笑No.T9009，黑妹 波浪形 三笑No.D2002，No.998，Crest防蛀伴侶，Colgate適齒波浪形、超感型，夢(mèng)仕No.MS-8010 V形 夢(mèng)仕No.MS-8004，甜甜笑No.T9005，黑人“晶

14、瑩按摩” （4）刷頭形狀刷頭形狀見(jiàn)下表：方形 三笑No.D2005 圓拱形 REACH，黑人“晶瑩按摩” 橢圓形 三笑No.2016,OraiB，Colgate，兩面針，黑妹，Crest 三角形 三笑No.D2002，佳潔士 ;鉆石形 三笑No.998，三笑No.D2001，Colgate旋風(fēng)型 （5）刷柄材質(zhì)、形狀刷柄材質(zhì)、形狀見(jiàn)下表：刷柄材質(zhì) 塑料、橡膠 刷柄側(cè)面形狀 內(nèi)彎 直線 外彎 3、尺寸統(tǒng)計(jì)全長(zhǎng) 188.3mm 10.8mm 握柄長(zhǎng) 109.2mm 8.9mm 前柄長(zhǎng) 79.1mm 10.3mm 刷頭長(zhǎng) 30.7mm 5.06mm 刷毛長(zhǎng) 11mm 1.2mm刷毛長(zhǎng) 11mm 1.

15、2mm 4、顏色分析 在牙刷設(shè)計(jì)中，刷毛多采用代表清潔的白色、白色與藍(lán)色相間、白色與綠色相間等顏色。而刷柄的色彩則有多種選擇。不同的色相，如紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫、白、灰、黑等都有不同的色彩聯(lián)想，所以并不是每一種色相都適合牙刷的設(shè)計(jì)，如黑色牙刷就非常少見(jiàn)。而且，不同的色調(diào)所引起的聯(lián)想也不問(wèn)。不同的配色產(chǎn)生的效果也不同。下面就與牙刷設(shè)計(jì)關(guān)系較為密切的色彩分析如下。 1)色相引起的抽象聯(lián)想 紅色：活躍、緊張、歡心、興奮等。 橙色：高興、活躍、精神、熱鬧等。 黃色：愉快、開(kāi)心、明朗、精神等。 綠色：年輕、新鮮、希望、平靜等。 藍(lán)色：沉著、涼快、深遠(yuǎn)、誠(chéng)實(shí)等。 紫色：高貴、神秘、女性化、哀傷等。 白色

16、：清潔、純潔、開(kāi)明、和平等。 灰色：沉著、抑郁、暗淡、冷漠等。 黑色：陰沉、嚴(yán)厲、中立、沉重等。 2)色調(diào)引起的聯(lián)想 強(qiáng)調(diào)：簡(jiǎn)潔、柔弱、愉快、涼爽、清澈、明媚等，適合用于牙刷設(shè)計(jì)。 深調(diào)：充實(shí)、老練、傳統(tǒng)、生動(dòng)、高尚、趣味等，可選擇性地用于牙刷設(shè)計(jì)。 亮調(diào)：年輕、新鮮、開(kāi)朗、健康、清澈、新潮等，可選擇性地用于牙刷設(shè)計(jì)。 暗調(diào)：樸實(shí)、充實(shí)、穩(wěn)重、沉著、強(qiáng)硬、男性化等，可選擇性地用于牙刷設(shè)計(jì)。 3)不同的配色效果 紅、白、黑相配，有一種永恒的美感。如紅色刷柄配白色的寧、白色的刷頭。 高明度的綠色與純綠色相配，顯得清澈、涼爽。 低純度的寒色與中性色相配，產(chǎn)生靜感。 白色與純紅的配色，有朝氣蓬勃感。

17、白色與綠色或藍(lán)色的配色有清爽、健康的感覺(jué)。5、功能分析1、刷柄結(jié)構(gòu) 典型的刷柄結(jié)構(gòu)一般握柄主體細(xì)長(zhǎng)美觀，有塑膠墊防滑裝置，不易滑脫。但該部位易積污垢，難于清洗。 采用傳統(tǒng)的直柄設(shè)計(jì)，握柄頸部細(xì)長(zhǎng)，可以靈活地在口腔內(nèi)移動(dòng)。矩形截面可以防止刷齒縫時(shí)握柄的轉(zhuǎn)動(dòng)。但塑膠墊防滑裝置易積污垢，難于清洗。 握柄形狀較美觀，形似一柄羽毛，寬大的尾部有利于持握。但拇指和食指的持握處的形態(tài)語(yǔ)義不明確，持握時(shí)會(huì)感覺(jué)不適。 握柄主體呈方形，頸部采用皺褶形減振裝置，以吸收過(guò)大的力度，刷柄兩側(cè)均設(shè)有防滑 顆粒，以免滑動(dòng)。 橋形減振裝置，吸收過(guò)大的用力。有防滑裝置。握柄主體采用不對(duì)稱(chēng)圓弧形設(shè)計(jì)，防止旋轉(zhuǎn)。 采用近于長(zhǎng)方形的

18、握柄設(shè)計(jì)，內(nèi)側(cè)拇指按壓處有防滑設(shè)計(jì)，不易滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。 頸部的拱形設(shè)計(jì)，不利于在口腔內(nèi)活動(dòng)。圓形截面，持握手感較舒適，但無(wú)防滑設(shè)計(jì)，無(wú)法防止刷柄旋轉(zhuǎn)、軸向滑動(dòng) 握柄主體弧形變化過(guò)大，持握位置不明確。圓形截面的環(huán)狀防滑涉及無(wú)法防止刷柄旋轉(zhuǎn)。2、刷毛排列 具有代表性的刷毛排列方式包括： （1）典型的傳統(tǒng)植毛方式：對(duì)牙齒表面清潔能力強(qiáng)，對(duì)牙縫清潔能力強(qiáng)； （2）鋸齒形植毛方式：對(duì)牙齒咬合面清潔能力強(qiáng)，突出部分刷毛兼顧牙縫及牙面的清潔，長(zhǎng)的軟毛有利于牙齦按摩； （3）波浪形植毛方式：其形狀類(lèi)似外齒面形狀，凹陷部分刷毛清潔牙面，凸起部分刷毛清潔牙縫； （4）V形植毛方式：便于清潔齒縫，不利于清潔牙齒表面。

19、3、刷頭形狀 典型的刷頭形狀包括： （1）方形刷頭刷毛多，與牙齒接觸面大，可縮短刷牙時(shí)間。但刷頭體積大，在口腔中活動(dòng)不靈活，較難達(dá)到口腔深部的難清潔部委。方形棱角易碰傷口腔； （2）圓拱形刷頭刷毛較多，與牙齒接觸面大。前端圓拱形不易碰傷口腔壁及牙床； （3）橢圓形刷頭較易達(dá)到口腔深部的難清潔部位，且不易碰傷口腔壁及牙床； （4）三角形刷頭刷毛小巧，活動(dòng)靈活，更易深入口腔深部的難清潔部位。但刷毛較少，與牙齒接觸面小，會(huì)增加刷牙時(shí)間，而且前端較尖，若不慎會(huì)碰傷口腔； （5）鉆石形刷頭綜合了前兩種刷頭的優(yōu)點(diǎn)4牙刷設(shè)計(jì)的改進(jìn)設(shè)想 根據(jù)前面對(duì)牙刷的現(xiàn)狀分析，目前新設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮電動(dòng)式牙刷。考慮到刷牙時(shí)沿齒

20、面上下移動(dòng)清潔齒縫為主要操作動(dòng)作，頻繁的上下移動(dòng)動(dòng)作極易造成腕部、小臂、大臂和精神疲勞，使得很多人在刷牙時(shí)不得不采用不正確的水平橫刷方式。同時(shí)，受牙床高度的限制，較短的上下移動(dòng)距離也增加了動(dòng)作的難度。因此，本設(shè)計(jì)采用電動(dòng)圓柱形刷頭，沿柱面周邊植毛。圓柱形刷頭可以正、反向旋轉(zhuǎn)，這樣就可以方便地完成清潔上下齒齒面、齒縫和牙齦溝，免去了頻繁、枯燥、極易疲勞的上下移動(dòng)動(dòng)作。 為了保證手腕處于自然的順直狀態(tài)，避免刷牙內(nèi)側(cè)時(shí)腕部受靜態(tài)肌力，刷柄采用內(nèi)彎式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，牙床彎度在20°25°之間，新設(shè)計(jì)應(yīng)采用的內(nèi)彎角度最好為12°左右。因?yàn)檫^(guò)大的彎角，會(huì)使刷頭和刷面之間產(chǎn)生較大的力矩，造成刷牙動(dòng)作不穩(wěn)定。 另外應(yīng)在刷頭一側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)防護(hù)蓋，以防止刷牙時(shí)刷毛劃傷舌、腭、唇、頰。1、牙刷刷頭1、刷頭形狀：采用圓柱刷頭、柱面周邊植毛方式。刷頭部分應(yīng)小巧，以便在口腔內(nèi)活動(dòng)靈