產(chǎn)品設(shè)計(jì) 若干專題

1、第六章第六章 產(chǎn)品設(shè)計(jì)人機(jī)學(xué)的若干專題產(chǎn)品設(shè)計(jì)人機(jī)學(xué)的若干專題章節(jié)內(nèi)容：章節(jié)內(nèi)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(shè)計(jì)安全性設(shè)計(jì)維修性設(shè)計(jì)維修性設(shè)計(jì)u產(chǎn)品設(shè)計(jì)人機(jī)學(xué)的四個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人機(jī)學(xué)的四個(gè)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(jìn)步曾經(jīng)滯后于人類文明的進(jìn)程。近代工業(yè)設(shè)計(jì)推動了工具的改善，但應(yīng)用人機(jī)學(xué)研究和改進(jìn)工具，仍值得關(guān)注。一、手工具設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)因素一、手工具設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)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(shí)現(xiàn)，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(cè)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(guān)節(jié)的多束肌肉、肌腱群牽動才得以實(shí)現(xiàn)；手掌動脈 淺層6第二，這些肌肉重疊交錯(cuò)，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(guān)節(jié)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 多條肌肉、肌腱，血管、神經(jīng)由此穿越骨關(guān)節(jié)間復(fù)雜狹窄的縫隙通往手部（圖6-3）。 因此，腕關(guān)節(jié)的較大偏屈、偏轉(zhuǎn)，使其間肌肉、肌腱、血管、神經(jīng)受到壓迫，影響手部、手指活動，嚴(yán)重的會導(dǎo)致?lián)p傷和疾患，如腱鞘炎、腕道綜合癥等。 圖6-

3、3 橈腕關(guān)節(jié)橫斷面（掌心朝上）72 2手工具的一般人機(jī)學(xué)要求手工具的一般人機(jī)學(xué)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(yīng)。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(yīng)。使用時(shí)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(shí)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(dān)壓力。魚際肌、虎口等部位分擔(dān)壓力。避免手指反復(fù)的彎曲扳動操作；避免或減少肌肉的避免手指反復(fù)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(jìn)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(jìn)行精確控制，又出很大的力量；即負(fù)擔(dān)準(zhǔn)確控制的肌肉，和負(fù)擔(dān)較大出力的肌肉應(yīng)互相分開。即負(fù)擔(dān)準(zhǔn)確控制的肌肉，和負(fù)擔(dān)較大出力的肌肉應(yīng)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(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)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(gè)創(chuàng)新工具，舒適易用。個(gè)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(chǎn)品設(shè)計(jì)大獎賽獲獎全球產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(cè)偏 b）改進(jìn)設(shè)計(jì)后手腕順直圖6-4 鋼絲鉗：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與改進(jìn)設(shè)計(jì)工人們長期使用后的結(jié)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(shí)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(yīng)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(yīng)減小掌心受壓，讓大、小魚際肌承受較大的壓力。 “虎口”處皮質(zhì)堅(jiān)韌，可承受較大力量。圖6-10右圖所示的改進(jìn)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(fù)的彎曲扳動操作避免手指反復(fù)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(fù)擔(dān)準(zhǔn)確控制的肌肉和用力較大的肌肉互相分離使負(fù)擔(dān)準(zhǔn)確控制的肌肉和用力較大的肌肉互相分離 例如手電鉆側(cè)面加一小把手，鉆孔時(shí)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(diǎn)。 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(shí)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(shè)計(jì)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(guān)鍵一步。唐玄奘西天取經(jīng)圖此圖源于古籍， 評價(jià)一下：背包和傘的人機(jī)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(shè)計(jì)回顧最佳設(shè)計(jì)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(jī)21飲用器皿22鈦合金眼科工具（英國1985年設(shè)計(jì)協(xié)會獎）23 創(chuàng)新扳手設(shè)計(jì)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(xiàng)專利，深為

10、業(yè)界贊許。 獲2007全球產(chǎn)品設(shè)計(jì)大獎賽(IDEA)獎The 2007 International Design Excellence Awads看似“不大”的改進(jìn)，作用可不小喲！體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師對創(chuàng)新的敏感！ 24 S2的19盎司多頭錘設(shè)計(jì)師原子設(shè)計(jì)和沃恩布什內(nèi)爾工廠委托企業(yè)沃恩布什內(nèi)爾工廠頭部組合化設(shè)計(jì)，能降低手、手腕、手臂的沖擊力。根據(jù)需要，可快速簡易地更換頭部。 獲2007全球產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(yīng)一、家具與人體尺寸的適應(yīng)

11、a）柜空間的三個(gè)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(yīng)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(xì)節(jié)示例28注意家具細(xì)節(jié)與人體的關(guān)系自由組合式文件柜容腿空間二、床、柜尺寸的國家標(biāo)準(zhǔn)簡介二、床、柜尺寸的國家標(biāo)準(zhǔn)簡介GB/T 33261997家具 桌、椅、凳類主要尺寸等國標(biāo)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(shí)的身體形態(tài)與褥墊仰臥時(shí)的身體形態(tài)與褥墊健康人站立和仰臥時(shí)自然合適的背部曲線如圖6-20所示。圖6-20 健康人站、臥時(shí)的背部曲線a）b）a）褥墊軟硬適當(dāng) b）褥墊過厚過于柔軟圖6-21 仰臥時(shí)的透視照片332 2仰臥時(shí)的體壓仰臥時(shí)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(dāng)。 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(dāng) b）過于柔軟3 3仰臥和側(cè)臥仰臥和側(cè)臥 仰臥有利于深度睡眠。仰臥的時(shí)間比例大，翻身次數(shù)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(shí)間隔攝影的方法記錄睡眠姿勢的變換人機(jī)工程常用的研究方法之一以無損隱私權(quán)為前提的 隱秘觀察法35第三節(jié)第三節(jié) 安全性設(shè)計(jì)安全性設(shè)計(jì)安全裝置和防護(hù)裝置安全裝置和防護(hù)裝置 安全與防護(hù)安全與防護(hù)是通過采用安全裝置或防護(hù)裝置對一些危險(xiǎn)進(jìn)是通過采用安全裝置或防護(hù)裝置對一些危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防的安全技術(shù)措施。行預(yù)防的安全技術(shù)措施。 安全與防護(hù)裝置的安全與防護(hù)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(jié)構(gòu)功能限制或防止機(jī)器的某些是通過其自身的結(jié)構(gòu)功能限制或防止機(jī)器的某些危險(xiǎn)運(yùn)動，或限制其運(yùn)動速度、壓力等危險(xiǎn)因素，

14、以防止危險(xiǎn)運(yùn)動，或限制其運(yùn)動速度、壓力等危險(xiǎn)因素，以防止危險(xiǎn)的產(chǎn)生或減小風(fēng)險(xiǎn)。危險(xiǎn)的產(chǎn)生或減小風(fēng)險(xiǎn)。 防護(hù)裝置防護(hù)裝置是通過物體障礙方式防止人或人體部分進(jìn)入危險(xiǎn)是通過物體障礙方式防止人或人體部分進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)。區(qū)。一、安全裝置一、安全裝置洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒的安全性設(shè)計(jì)，圖6-24。圖6-24 “打開蓋就自動停止轉(zhuǎn)動了”38雙手控制按鈕雙手控制按鈕生產(chǎn)設(shè)備中安全裝置防護(hù)裝置類型很多。示例1，聯(lián)鎖安全裝置，圖6-25圖6-25 有聯(lián)鎖安全裝置的壓力機(jī)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(jī)械抑制裝置機(jī)械抑制裝置 防護(hù)裝置設(shè)計(jì)防護(hù)裝置設(shè)計(jì) 防護(hù)裝置防護(hù)裝置也

15、是機(jī)器的一個(gè)構(gòu)成部分，這一部分的功能是以也是機(jī)器的一個(gè)構(gòu)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(hù)的。如機(jī)殼、罩、屏、門、物體障礙方式專門提供安全防護(hù)的。如機(jī)殼、罩、屏、門、封閉式裝置等等。封閉式裝置等等。 防護(hù)裝置可以單獨(dú)使用，也可以與聯(lián)鎖裝置聯(lián)合使用。防護(hù)裝置可以單獨(dú)使用，也可以與聯(lián)鎖裝置聯(lián)合使用。防護(hù)裝置防護(hù)裝置護(hù)罩可調(diào)式碟式電鋸設(shè)計(jì)護(hù)罩可調(diào)式碟式電鋸設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(hù)頭枕，圖6-30（1989年美國設(shè)計(jì)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)46二、安全標(biāo)志與警示二、安全標(biāo)志與警示 道路安全標(biāo)志和警示有國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 57681999道路交通標(biāo)志和標(biāo)線、GB/T 5845.101986 城市公共交通標(biāo)志 禁令和一般標(biāo)志等。 GB/T 28942008安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則中有禁止標(biāo)志28個(gè)、警告標(biāo)志30個(gè)、命令標(biāo)志15個(gè)、提示標(biāo)志13個(gè)，還有文字補(bǔ)充的方法規(guī)定。GB/T 28941988對禁止類標(biāo)志禁止類標(biāo)志規(guī)定的簡略介紹見圖6-31。圖6-31 禁止類安全標(biāo)志的基本型式參數(shù)關(guān)系：外徑 d1 0.025L， L觀察

17、距離內(nèi)徑 d2 0.800d1，斜杠寬 c 0.080d1 ，斜杠與水平線的夾角 45。47禁止標(biāo)志的示例圖6-32 GB/T 28942008中的4個(gè)禁止標(biāo)志禁止合閘禁止啟動修理時(shí)禁止轉(zhuǎn)動禁止攀登48安全標(biāo)志安全標(biāo)志制作，應(yīng)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(biāo)志的方格圖畫制示例。 a）禁止類標(biāo)志 b）警告類標(biāo)志 c）命令標(biāo)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(lán)底白圖）（藍(lán)底白圖）圖6-33 在方格紙上按比例制作安全標(biāo)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(lán)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(xiǎn)。49顏色標(biāo)志應(yīng)用示例見圖6-34圖6-36。 圖6-34 紅色標(biāo)記在產(chǎn)品上的應(yīng)用示例c）隔離墩 d）交通防護(hù)欄桿 a）車床 b）沖壓機(jī)剪切機(jī)a）帶輪及防護(hù)罩內(nèi)壁 b）砂輪機(jī)罩的內(nèi)壁c）樓梯始末級踏步前沿 c）防護(hù)欄桿圖6-35 黃色標(biāo)記的應(yīng)用示例50 a）吊車起重臂和前杠 b）動滑輪組前板c）剪板機(jī)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(yīng)用示例51指令標(biāo)志示例警告標(biāo)志示例 當(dāng)心中毒 當(dāng)心觸電必須戴防護(hù)眼鏡 必須用防護(hù)屏52第四節(jié) 維修性設(shè)計(jì)一、產(chǎn)品與設(shè)備的維修一、產(chǎn)品與設(shè)備的維修 “看不見內(nèi)部結(jié)構(gòu)，修起來真困難！”產(chǎn)品與設(shè)備的維修包含兩方面：日常使用運(yùn)行中的保養(yǎng)維護(hù)，定期或出現(xiàn)故障時(shí)的檢查修理。 產(chǎn)品維修受設(shè)計(jì)界的