人机工程学设计——眼睛框架

眼镜框架与面部

的

人机关系

班级：矿山机电12-9

制作人：李忠亚

２０１４.５.２５

眼睛是人心灵的窗户，一个人的面部状况也是一个人的窗户，虽然以貌取人在大多数情况下不是什么好词，但是却是生活中实实在在存在的。如果一个人的外在不堪入目我相信没有多少人愿意去接触他。

眼镜——自出生以来被视作工具从工匠手中进入西方贵族又因蒸汽革命等近代进化史从人类高层返回底层平民手中，眼镜从金属框架——稀有金属框架－—复合材料框架。到了至今为止，眼镜已经成为了一种文化流行在社会上。

我听过一个故事：日本的三菱集团董事带的那副眼镜原本是一副很旧的眼镜，直到有一天有一个眼镜商找到他说：眼镜是脸上的一种装饰品，您作为日本最成功的商人，经常要面对欧美的外国人，一副又旧又破的眼睛已经不适合你了！您作为最长出现在外国人视野的日本人，您代表的不仅是三菱和您自己，更是日本的形象，您应该从我那里配一副金丝眼睛，这样的眼镜才配得上您的身份。董事欣然同意。

这不仅是一次完美的推销，更是对于一个产品——眼镜的诠释。我也是眼镜的使用者，相信每个在配眼镜的时候都会从上百种眼镜框中挑选一副框架戴在鼻梁上试试。这个程序甚至优先于重要的镜片。由此可见一副合适美观的眼镜框是多么的重要。

一副眼镜框应该拥有：

1、镜身——镜架整个框架的正身。由镜圈、鼻梁、鼻托、装头等组成（金属镜架还有紧固管）。

2、镜圈——用来装镜片的边框（镜圈内侧有槽，金属镜架是型材自然弯成，而塑料镜架是加工出来的，目前单个镜圈有全框和半框。

3、鼻梁——是连接两个镜圈的桥梁，即鼻子上的一架桥梁。金属镜架是焊上的，而塑料镜架原来就有，特例：无框架眼镜是鼻梁与镜片直接固定连接，也有的通过鼻托固定支撑于鼻部。

4、鼻托——用来把镜圈等托在鼻梁上，起支撑作用的零件。金属镜架是托柱焊在镜圈上，托叶安装在托柱上，而塑料镜架是粘上的，鼻托的托叶与鼻部接触，像一个衬垫，支撑并稳定镜架，使之不滑脱，不晃动。

5、桩头——镜身两端突出的部位。位于镜身两端，用来安装铰链，确定镜身的最大尺寸及镜腿的宽度，在镜身与镜腿的连接处。

6、镜腿——挂在两耳上，固定镜身的曲杆。金属镜架的镜腿由金属腿、防滑套等组成，而塑料镜架由塑料腿、腿芯等组成，镜腿通过装头连接于两镜框或镜片的颞侧。

7、腿桩头——镜腿上用来安装铰链的尺寸最大的部位。

8、镜腿芯——塑料镜架上镜腿中心扎入的金属丝。用来增强镜腿牢固性、强度，且不易变形。

9、铰链——用来连接镜身与镜腿的部件，可以拆卸。包括两个铰链片，一个螺钉。

10、铆钉——用来固定塑料镜架上铰链叶片的金属零件，同时起到装饰作用。

11、紧固管——用于连接金属镜圈。

12、防滑套——在金属镜架的尾部，起到防滑、防腐蚀等作用。

一副眼镜的基本构造

界面关系

支撑部件主要有镜腿、镜框、鼻托等，是眼镜的构架。支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证眼镜的整体性，实现眼镜的功能。从人机关系来看，镜腿、镜框、鼻托等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与近视者的位置和活动的动作有着性的设计参数。

2．人与动力接受部件关系

动力接受部件主要是镜腿。为了使人省力和有舒适感，镜腿运用可折叠的方式，一来便于携带，二来对眼镜的整体起到一个支撑的作用。

3 ．人与工作部件关系

工作部件就是镜片，镜片是由玻璃或者树脂构成的。镜片的主要作用是运用凹透镜的原理解决近视患者无法看清物体的问题，应该着眼于近视者—镜片重量的问题才可能设计出轻便，实用的眼镜。

二、影响眼镜性能的人体因素

影响眼镜性能的人体因素很多，现主要分析下述几点：

1．人的眼睛眼距的因素

人各有异，每个人的眼距也不相同。由于眼距的差别，导致镜架上面的鼻支架的距离也有点儿不同。近视患者应该根据自身的具体情况来选择设和自己的眼镜，以保证眼镜的镜片能够最大化的工作效率，给人以最佳舒适感。

3 ．人眼睛的疲劳

人的眼睛疲劳和疼痛是对眼镜性能的不利因素，其产生原因有人体因素，也有眼镜结构因素。疲劳和疼痛一般是由于用眼过度，佩戴的眼镜不合适，以及佩戴眼镜时眼镜对面部的的体压分体不合适等引起的。

眼球的构造

三、眼镜设计结构要素分析

影响眼镜性能的因素除了上述人的因素外，还有许多机械因素。为了获得眼镜较佳的性能，必须把人的因素与机械因素有机地结合起来，以使人一眼镜协调。为此，着重分

析与人体相关的结构要素。

1．镜腿的尺寸、材料和形状

镜腿总长是从螺丝与镜腿水平轴交点处开始，沿镜腿轴量至镜腿尾端。

镜脚弯点长是螺丝与镜脚水平轴交点和弯曲中心（镜脚弯曲部中轴）的长度。

镜架的宽度是配镜三角基底内侧之间的距离，倾斜角是镜架框面和视

线之间的夹角，是一个重要的参数，不仅影响佩戴眼镜者的外观，而且也影响其佩戴功能。

镜腿的材料主要采用的是金属架和塑胶及合金等材料。

镜腿的形状主要是向下微微向内侧弯曲的形状。

眼镜镜脚的构造图

2．镜框的材料及形状

传统的镜框主要材料和镜腿大致相同，主要采用金属及玳瑁，近年则有塑胶及合金等物料。镜框在技术及应用物料上亦有不少突破，采用记忆合金镜框的眼镜，可维持其形状，就算弯曲力度过大亦不会折断，令眼镜拥有更长寿命，也避免了镜框折断所造成的不便。在镜框臂的绞位加入弹簧亦令眼镜更加耐用。钛金属材料制作的镜架，则更轻、更具有耐腐蚀性，避免长期佩戴中由于汗液对金属的腐蚀而失去光泽。

镜框的形状以圆形，方形的为主

3 ．镜片的尺寸、材料及形状

早期的眼镜都是以圆形为主，而现在各式各样的眼镜却很少运用圆形的了，水平方向上的尺寸明显的被加长了。

现代矩形镜片

镜片所需的最小直径公式：D=(F-PD)+R,其中D代表镜片所需最小直径公式，PD代表瞳距，R代表镜圈最大直径尺寸，F代表镜架几何中心距离。

图1-8 人眼镜水平视野及垂直视野的范围

镜片主要采用了三种材质：1.PC镜片，主要功能质量更轻了，强度更大; 2.树脂镜片,主要功能质量轻，耐冲击力强；3.玻璃镜片,相对前两种来说比较弱势了，易碎而且质量也比较重，这种基本使用率低了。

四、眼镜与鼻梁之间的人机关系

一副好的眼镜不光考虑眼球和镜片的关系，而佩戴舒适度与鼻梁，甚至佩戴时眼球的舒适度更离不开眼镜框在鼻梁上的位置。

鼻支架在鼻梁上的位置与鼻支架的构造紧紧相关。

鼻支架一般选为硬材料和软材料两种，

硬材料为塑料支架自带的构造。

软材料为软塑料通过小型零件将软塑料镶嵌在鼻支架内侧的一种特殊材料。

但是我认为鼻梁处的鼻支架构造更可以设计为半活动式构造，这样的构造会如同两扇可以自由活动的窗户一样，通过使用者手动随时调节。

并设置最大活动范围和最小活动范围，这样的设计即可以保证该眼镜在医学上的医学安全性，也可以保障使用者在最大安全范围内自由调节的使用舒适度。

而且这样的设计有利于组装，不论是坚硬的硬材料与小型零件组合的软材料鼻垫。都不利于维修。

而活动窗式鼻支架通过物理而非机械固定保证了使用者自己便可以维修的简易与经济实用性。

五、人一眼镜特性分析

1 ．稳定性

眼镜的稳定是使用过程中的稳定，是一种平衡的稳定性。稳定性影响到人在使用过程中的动态特性，稳定性对眼镜使用者是必不可少的特性。

2．力学特性

眼镜在使用过程中的条件是地心引力的作用，这当然与物理特性中的力学效应有关，但更重要的是眼镜的造型要有适合这种力学特征的结构形式。

3．舒适性

佩戴眼镜者能明显感受到眼镜的一个舒适性的问题，眼镜在给人生活带来方便的情况下，舒适性也是很重要的，眼镜作为近视患者的一个辅助工具，而不能造成一种负担。

4．美观性

眼睛是心灵的窗户，选择适合的眼镜能突显个人风格，造型上的独特设计，能在视觉上给人加分