人機工程作業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上人機學(xué)在牙刷中的應(yīng)用與分析 工 造 導(dǎo)語我國許多牙刷設(shè)計企業(yè)不重視甚至不了解人機工程學(xué)，在牙刷產(chǎn)品設(shè)計中只單方面在功能上改進，沒有考慮用戶的需求“人的需求”。 隨著人類社會的發(fā)展，人們越來越重視健康。人的生活質(zhì)量和健康在很大程度上依賴于人體同諸如生活用品、交通系統(tǒng)、衣著、工作和生活場所、以及娛樂活動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，確保人與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性，必須量化牙刷與人機工程學(xué)的關(guān)系。而這種幾何關(guān)系的確定基礎(chǔ)就是人體測量及其測量數(shù)據(jù)。 （1）對現(xiàn)有牙刷的資料進行收集，研究牙刷設(shè)計的現(xiàn)狀； （2）在現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，提出基于人機工程學(xué)的牙刷新設(shè)計構(gòu)想

2、； （3）對牙刷設(shè)計構(gòu)想進行定量或定性評價分析；建立牙刷計測數(shù)據(jù)，對新的測量數(shù)據(jù)擴展處理，以利于設(shè)計師在設(shè)計時進行人機工程學(xué)應(yīng)用和評價使用。 （4）進行人機工程學(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)計師在工業(yè)設(shè)計中能更加方便的應(yīng)用。1.牙刷市場分析中國是世界上牙刷生產(chǎn)量最大的國家：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, 中國也是世界上牙刷消費量最大的國家： 2004年中國大陸消費量為730595900支( 約7.3億支，約合人民幣15億元),2005年中國大陸消費量為支( 約8.9億支，約合人民幣18億元),截止2

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

4、05年的2.92倍； 到2014年，中國大陸牙刷消費量將達到支 （約52億支），是2005年的5.84倍，和2005年中國大陸牙刷產(chǎn)能基本一致。 根據(jù)2006年7月統(tǒng)計結(jié)果，中國大陸牙刷平均零售價格為2.13元，2005年同期為2.07元，價格同比增長2.9%。按這樣的價格增長趨勢，中國大陸到2011年的牙刷消費金額約為68億元人民幣，到2014年的牙刷消費金額約為148億元人民幣。 如此大的產(chǎn)業(yè)集群及消費情況表明，牙刷的合理設(shè)計對于行業(yè)來說顯得十分重要。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”的另一個方面，那就是口腔衛(wèi)生的問題。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)牙科專家指出，牙科疾病還會引起心、腦、脊柱等身體其他部位的一些疾病。據(jù)統(tǒng)計，我國超過70的人有這樣或那樣的牙科疾病。可見，維護口腔衛(wèi)生是非常重要的。 刷牙是我們?nèi)粘１３挚谇磺鍧?、健康的重要方法之一。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，增強組織的抗病能力。刷牙對于預(yù)防各種口腔疾病，特別是對于預(yù)防和治療牙周病和齲病等具有重要的作用。牙齒是人類賴以生存的重要器官，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)計合理的牙刷也是至關(guān)重要的。尤其是在牙刷的人機工程學(xué)上要考慮得盡量周到。于是，本文對目前市場上的牙刷進行了調(diào)查分析，把重點放在人機工程學(xué)上，對牙刷進行改進設(shè)計。人機設(shè)計流程圖如下： 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某一使用者群體（如兒童）而設(shè)計的，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 牙刷可以分成四類：電動牙刷、手動牙刷、電子牙刷和磁療牙刷。 （1）

7、電動牙刷 電動牙刷是以電能為動力使刷頭運動的一類牙刷。電動牙刷按刷頭運動方式可分成三類：傳統(tǒng)的橫向移動式牙刷(可同時伴有縱向移動)，新穎的旋轉(zhuǎn)式牙刷(可有順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)兩種)，近年出現(xiàn)的高頻超聲振動電動牙刷。 旋轉(zhuǎn)式電動牙刷：主要由防護罩、牙刷頭、永磁式直流檄電機、手柄盒等組成。牙刷頭的刷毛束沿周圍單排交錯分布，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，這種牙刷對清潔齒面效果明顯，但對牙齒鄰面的清潔效果不佳。 超聲波電動牙刷：超聲波是指超出人耳可聽頻率段(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，可有效清除各種細小污垢。但超聲波的振動聲會使人產(chǎn)生不適。 （2）手動牙刷 手動牙刷即無任何特殊裝置的普通牙刷。握柄的角度是手動牙刷設(shè)計研究中的重點。 手動牙刷的刷毛排列：近年來的一些文獻顯示刷毛的排列及刷頭與手動牙刷的刷毛排列有以下幾種：十字交叉式、高低交錯式、鋸齒狀、垂直平齊式及專用于正畸病人的凹槽式。有研究認為，刷毛呈十字交叉排列的牙刷與垂直排列的牙刷比較，前者對鄰面間隙和齦溝的清潔效果好，且對牙齦損害小。 手動牙刷的刷柄與刷頭所呈的角度：最常見的牙刷為直柄牙刷，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、子來破壞菌斑，從而達到保護牙齒的一類牙刷。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 磁療牙刷是通過牙刷產(chǎn)生的磁場影響菌斑內(nèi)乳鐵質(zhì)和轉(zhuǎn)移鐵，從而破壞菌斑，同時還能促進牙周血液循環(huán)的一類牙刷。磁療牙刷對牙齦炎的改善作用較手動牙刷好。 綜上所述，目前的研究結(jié)果傾向于認為電動牙刷去菌能力優(yōu)于手動牙刷，旋轉(zhuǎn)式電動牙刷較側(cè)向移動式清潔效果顯著；超聲電動牙刷除機械去菌斑作用外，聲微流現(xiàn)象是其去菌斑的另一重要機制。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：因為尼龍絲毛牙刷對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)品已進入小批量生產(chǎn)。“高露潔”、“兩面針”、“芳草”等著名品牌牙刷的牙刷絲就采用此種材料。 PBT纖維 PBT纖維是聚對苯二甲酸丁二酯纖維的簡稱。PBT纖維具有一下一些特點。 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) 采用紡絲級聚丙烯切片紡制，質(zhì)輕、硬度高、彈性好，耐較高溫度且無毒副作用，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是中國獨有的有機化工原料，無毒無臭，透明潔白。用尼龍1010切片紡絲成形的牙刷絲透明光亮，無色差，絲條均勻，彈性好，耐折撓，不易倒毛，質(zhì)地剛?cè)嵯酀Ｒ?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)地上來說有硬毛牙刷與軟

12、毛牙刷，還有中硬混合牙刷。硬毛牙刷對牙齒的清潔效果較好，但對牙齒的磨損作用和牙齒的損傷也較大；軟毛牙刷能進入牙齦邊緣以下及鄰面間隙去除菌班，但對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，刷牙時省力。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渣。牙齒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，夢仕No.MS-8010 V形 夢仕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旋風型 （5）刷柄材質(zhì)、形狀刷柄材質(zhì)、形狀見下表：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)計全長 188.3mm 10.8mm 握柄長 109.2mm 8.9mm 前柄長 79.1mm 10.3mm 刷頭長 30.7mm 5.06mm 刷毛長 11mm 1.2mm刷毛長 11mm 1.

15、2mm 4、顏色分析 在牙刷設(shè)計中，刷毛多采用代表清潔的白色、白色與藍色相間、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、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，如黑色牙刷就非常少見。而且，不同的色調(diào)所引起的聯(lián)想也不問。不同的配色產(chǎn)生的效果也不同。下面就與牙刷設(shè)計關(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、開心、明朗、精神等。 綠色：年輕、新鮮、希望、平靜等。 藍色：沉著、涼快、深遠、誠實等。 紫色：高貴、神秘、女性化、哀傷等。 白色

16、：清潔、純潔、開明、和平等。 灰色：沉著、抑郁、暗淡、冷漠等。 黑色：陰沉、嚴厲、中立、沉重等。 2)色調(diào)引起的聯(lián)想 強調(diào)：簡潔、柔弱、愉快、涼爽、清澈、明媚等，適合用于牙刷設(shè)計。 深調(diào)：充實、老練、傳統(tǒng)、生動、高尚、趣味等，可選擇性地用于牙刷設(shè)計。 亮調(diào)：年輕、新鮮、開朗、健康、清澈、新潮等，可選擇性地用于牙刷設(shè)計。 暗調(diào)：樸實、充實、穩(wěn)重、沉著、強硬、男性化等，可選擇性地用于牙刷設(shè)計。 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、白色與綠色或藍色的配色有清爽、健康的感覺。5、功能分析1、刷柄結(jié)構(gòu) 典型的刷柄結(jié)構(gòu)一般握柄主體細長美觀，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，握柄頸部細長，可以靈活地在口腔內(nèi)移動。矩形截面可以防止刷齒縫時握柄的轉(zhuǎn)動。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)語義不明確，持握時會感覺不適。 握柄主體呈方形，頸部采用皺褶形減振裝置，以吸收過大的力度，刷柄兩側(cè)均設(shè)有防滑 顆粒，以免滑動。 橋形減振裝置，吸收過大的用力。有防滑裝置。握柄主體采用不對稱圓弧形設(shè)計，防止旋轉(zhuǎn)。 采用近于長方形的

18、握柄設(shè)計，內(nèi)側(cè)拇指按壓處有防滑設(shè)計，不易滑動和轉(zhuǎn)動。 頸部的拱形設(shè)計，不利于在口腔內(nèi)活動。圓形截面，持握手感較舒適，但無防滑設(shè)計，無法防止刷柄旋轉(zhuǎn)、軸向滑動 握柄主體弧形變化過大，持握位置不明確。圓形截面的環(huán)狀防滑涉及無法防止刷柄旋轉(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：對牙齒表面清潔能力強，對牙縫清潔能力強； （2）鋸齒形植毛方式：對牙齒咬合面清潔能力強，突出部分刷毛兼顧牙縫及牙面的清潔，長的軟毛有利于牙齦按摩； （3）波浪形植毛方式：其形狀類似外齒面形狀，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，可縮短刷牙時間。但刷頭體積大，在口腔中活動不靈活，較難達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，會增加刷牙時間，而且前端較尖，若不慎會碰傷口腔； （5）鉆石形刷頭綜合了前兩種刷頭的優(yōu)點4牙刷設(shè)計的改進設(shè)想 根據(jù)前面對牙刷的現(xiàn)狀分析，目前新設(shè)計應(yīng)該考慮電動式牙刷。考慮到刷牙時沿齒

20、面上下移動清潔齒縫為主要操作動作，頻繁的上下移動動作極易造成腕部、小臂、大臂和精神疲勞，使得很多人在刷牙時不得不采用不正確的水平橫刷方式。同時，受牙床高度的限制，較短的上下移動距離也增加了動作的難度。因此，本設(shè)計采用電動圓柱形刷頭，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動作。 為了保證手腕處于自然的順直狀態(tài)，避免刷牙內(nèi)側(cè)時腕部受靜態(tài)肌力，刷柄采用內(nèi)彎式。據(jù)統(tǒng)計，牙床彎度在20°25°之間，新設(shè)計應(yīng)采用的內(nèi)彎角度最好為12°左右。因為過大的彎角，會使刷頭和刷面之間產(chǎn)生較大的力矩，造成刷牙動作不穩(wěn)定。 另外應(yīng)在刷頭一側(cè)設(shè)計一個防護蓋，以防止刷牙時刷毛劃傷舌、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)活動靈