人机工程学 第七章 手握式工具设计设计
人机工程学---门把手分析
把手距离门的距离
通过测量，把手距门 通过测量， 面距离为32mm 面距离为32mm
从国标数据计算来看，男性掌厚约为24～30mm， 从国标数据计算来看，男性掌厚约为24～30mm，女性的掌 24 mm 厚约为22 26mm 22～ mm。 厚约为22～26mm。 而实际测量的把手距门面距离为32mm 32mm。 而实际测量的把手距门面距离为32mm。 基本符合人机工程学。 基本符合人机工程学。
3ห้องสมุดไป่ตู้mm
1000mm
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201018302232司亚梅 201018302232司亚梅
把手高度分析
把手的安装需要符合人机工程，一般上部的把手安在门的下角， 把手的安装需要符合人机工程，一般上部的把手安在门的下角， 下部的门安在上角。房屋门把手一般距地面800 1000mm. 800—1000mm 下部的门安在上角。房屋门把手一般距地面800 1000mm.
岗 岗
XX竞岗报告
手部受力分析
人机工程学--手持式工具分析及改进
201018302232司亚梅 201018302232司亚梅
手持式工具---门把手
1 2 3
三视图尺寸分析
局部数据对比
改良后的门把手
三视图
门把手人机分析
通过测量得到门把手手握部位的长度为90mm。 通过测量得到门把手手握部位的长度为90mm。 90mm
根据第5百分位女性到第95百分位男性数据，手宽一般为7 根据第5百分位女性到第95百分位男性数据，手宽一般为71～97mm， 95百分位男性数据 mm， 合适的把手长度为100 125mm 100～ mm。 合适的把手长度为100～125mm。 而实际测量的把手手握部分数据为90mm 90mm。 而实际测量的把手手握部分数据为90mm。 改良：建议改长10mm 10mm。 改良：建议改长10mm。
人机工程学___第七章_手握式工具设计设计分析
人机工程学
Ergonomics
第七章 手握式工具设计
Anthropometry and Application
2、解剖学因素 （1）避免静肌负荷手臂自然下垂
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第七章 手握式工具设计
Anthropometry and Application
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Anthropometry and Application
(4) 避免手指重复动作
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第七章 手握式工具设计
Anthropometry and Application章 手握式工具设计
Anthropometry and Application
三、把手设计参数 （一）手部人机尺寸
人体手部尺寸
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第七章 手握式工具设计
Anthropometry and Application
（二）把手设计参数
1、直径：着力抓握30—40mm ；精密抓握8—16mm； 2、长度：100—125mm； 3、形状：圆形、三角形、矩形、丁字形、斜丁字形等； 4、弯角：10度左右； 5、双把手工具：抓握空间； 6、用手习惯和性别差异。
一、 手的解剖及其与工具使用有关的疾患
图 1 人 体 手 部 的 掌 侧 观 模 型
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第七章 手握式工具设计
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手的解剖及其与工具使用有关的疾患
腕关节动作状态
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Anthropometry and Application
人机工程学手用工具设计案例
人机工程学手用工具设计案例人机工程学是一门研究人与机器之间的互动及其对人的影响的学科。
在设计手用工具时，人机工程学起到了重要的作用。
通过考虑用户的需求、人体工程学和人类认知能力，设计师可以创造出更人性化、高效且易于使用的手工具。
以下是一个手用工具设计案例，展示了人机工程学在手工具设计中的应用。
设计目标：设计一个便携式电动割草机，以提高割草的效率和用户体验。
用户需求分析：1.高效性：用户希望能够快速、轻松地完成割草工作。
2.简洁易懂：用户希望手动割草机的控制方式简单明了，容易上手。
3.舒适性：用户希望使用割草机时能够保持良好的姿势，避免过度疲劳。
4.安全性：用户希望使用割草机时安全可靠，避免意外伤害。
人体工程学设计：1.重量分配：将电池和驱动系统集中在中心位置，使割草机的重量均匀分布，减轻用户的手臂和肩部负担。
2.手柄设计：确保手柄的高度和倾斜角度适应大多数用户，确保用户在割草时保持自然的手腕角度，减轻手臂和手腕的压力。
3.减震设计：在割草机底部设计减震装置，减少机器震动对用户的影响，提高使用舒适度。
4.操作按钮：将割草机操作按钮集中在手柄上，使用户可以方便地控制割草机，避免弯腰或停下来按动机身上的按钮。
用户界面设计：1.显示屏设计：在手柄上加装一个简单、易于阅读的显示屏，显示割草机的状态信息，如剩余电量、速度等。
2.引导按钮：在显示屏旁边设置一个操作引导按钮，用户按下后，显示屏会显示出详细的使用说明，帮助用户更好地操作割草机。
3.指示灯设计：在手柄上加装几个指示灯，用以显示割草机的工作状态，如电池电量不足、刀片需要更换等。
安全性设计：1.刀片保护罩：在割草机刀片周围加装保护罩，可以有效防止用户不小心接触到刀片，降低意外伤害的风险。
2.自动停止功能：设计割草机自动停止功能，当用户松开手柄时，割草机会自动停止工作，避免意外伤害。
3.紧急停止按钮：在手柄上设置一个明显的紧急停止按钮，用户在遇到紧急情况时，可以迅速停止割草机的工作。
人机工程学第七章手握式工具设计设计
对筛选出的设计方案进行细化，包括结构设计、 界面设计、材料选择等。
设计评估和优化
原型制作
根据详细设计方案制作手握式工具的 原型，以便进行实际测试和评估。
用户测试
邀请目标用户对原型进行测试，收集 用户反馈，了解产品的优缺点。
设计优化
根据用户测试结果，对设计方案进行 优化和改进，提高产品的舒适性和易 用性。
工具的把手部分应设计有适当 的凹槽和凸起，以增加握持时 的摩擦力和稳定性。
工具的重量和平衡
工具的重量应适合使用时的力量要求，不宜过重或过轻。 工具的平衡性要好，重心应靠近手部握持位置，以减少使用时的摇晃和不稳定感。
对于需要长时间使用的工具，应考虑采用轻量化材料或设计，以减轻手部负担。
工具的材料和表面处理
02 手握式工具设计的人机工 程学原理
人体手部结构和功能
手掌与手指
手掌是手的主要部分，包括掌心 和掌背，手指则分为拇指、食指、
中指、无名指和小指，各自具有 不同的功能。
关节与运动
手部关节包括掌指关节、指间关节 和拇指腕掌关节，这些关节使得手 部能够完成各种复杂的动作。
肌肉与力量
手部的肌肉主要分布在手掌和手指 上，负责产生握力和手指的精细运 动。
持稳定性。
动态握力
02
在操作过程中，手部能够产生的握力变化，用于评估工具的易
用性和操作效率。
疲劳与恢复
03
长时间使用工具会导致手部疲劳，需要考虑合适的休息时间和
恢复措施。
03 手握式工具设计的关键因 素
工具的形状和尺寸
形状要符合手部握持的自然姿 态，以减少手部疲劳和不适感。
尺寸要适合不同大小的手掌， 以确保握持的稳定性和舒适性。
手握式工具的设计
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设计过程
• • •
1 提出现有剪刀存在的问题 2 提出新的设计方案 3 呈现方案
3 Page 3
提出现有见到存在问题
弯曲幅度太小，无法与手 指相握时较好的贴合。 整体不符合人手的形状，用起 来自然不舒服。 十指接触这个部位时，由于 不锈钢太硬以及弯曲的弧度 不够，手指会不舒服。
突起部分太高，大拇 指长时间接触会酸痛
4 Page 4
新方案的提出
1 剪刀的手握时的手形状贴合
2 把手上与十指相扣的地方用硅胶或橡胶覆上，并与十指形状 相符。
3 把手内圈同样用硅胶或橡胶覆上，在于手指接触的地方作出 相应的凹陷了，即柔软又不胳手。5 Page 5来自案呈现与大拇指相触的地方
与中指与无名指 相触得得地方
与十指相触的地 方
整体形状与手握时形态大致相符
6 Page 6
手握式工具的设计
剪刀
公设文091：周秋平
问题提出
因为剪刀的设计还有一些不足的地方，导致在使用剪刀的过程中手指酸 痛、麻木，长时间使用还导致手指抽筋以至于无法正常作业影响工作时的 心情与工作效率。
设计目的
1 利用人机工程学的知识，学会如何将产品与人紧密连 接起来。 2 研究剪刀的种类、用途、与局限。 3 解决长时间使用剪刀引起的手指酸痛、麻木、抽筋等 症状。
国内人机工程学教材-手持工具设计
人机工程学Man-Machine Engineering (4)产品设计物理学固态物体的三种重要物理特性为质量［m］、重心［CG］、惯性力矩［I］。
1. 质量：2. 重心：3•惯性力距：是决定产品感觉的重要因素。
手部转动与挥动时。
手动操作产品的设计一.把手设计：即产品与手的界面。
A. 直径：着力抓握30 ------- 40mm，精密抓握8 ---------- 16mm。
掌握时把手直径为［如手电钻］30-50mm 。
持握时把手直径为8-16mm 。
B. 长度：掌宽71 —— 97mm 之间=把手长100 —— 125mm。
C. 形状：圆形截面较好。
［三角、矩形、丁字形（扭力增大50%，最佳直径25mm，斜丁字形最佳夹角为60度。
）D. 弯角：最佳角度为10度。
E. 双把手工具：抓握空间（空间宽度为45 -------- 80mm ）。
两把手平行时为45 ------- 50mm 。
把手向内弯时，为75 ------- 80mm 。
最大握力限制在100N。
使用需要抓握动作的把手，手同时握住两把手单元，把手两单元的距离为76-89mm 之间。
F. 用手习惯：左手10%，右手90%，惯用手力X 80%=非惯用手G. 材质:与抓握方式有关。
防水、油、汗等滑落问题。
压力在掌心的平均分配，吸收震动撞击。
凹纹橡胶材质为佳，不可太深或太浅。
H. 把手四周空间：不戴手套为30-50mm 。
I. 既要求精确操作，又要求着力抓握的把手：可提供数个可更换的把手，也可由一组只是把手互异相同单元组成。
.手动操作产品设计基本要求:1. 减少过多的受力抓取面积2. 减少静止的受力姿势以及设备使用时的捏取部位。
3. 减少不便的关节位置，尽可能用中间姿势。
4. 减少重覆在手部侧偏位置时做手指用力的动作。
5. 减少设备造成手部震动的范围。
三•手握式工具：设计原则：A. 避免静态施力。
a) b)珞铁设计对比■）不好的设计b）好的设计B. 保持手腕处于顺直状态。
第七章_专题设计讨论
第四节 学生公寓人机尺寸设计（重点）
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第四节 学生公寓人机尺寸设计（重点）
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第四节 学生公寓人机尺寸设计（重点）
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公寓
生活空间与人体尺寸相适应。
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坐高A：男P95坐高+X衣 头顶余量B（测试50100） 每层净高C：A+B 上铺高：A+B+D（铺厚80120） 下铺床高 E： （男、女P50小腿加足高）/2+ X鞋-X衣 上层床高F：A+B+E+D 公寓层高G：F+C
工作座椅一般人类工效学要求
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G工B／作T座1椅47的74设—计19要93点《工作座椅一般人类工效学要求》:
①结构形式使操作者身体舒适、稳定，能准确进行操作。 ②座高和腰靠高方便于调节，并能进行可靠的紧固。 座高：女子5百分位数到男子95百分位数座高：360480mm， 无级或20mm一挡的有级调节； 腰靠高： 165210mm，无级调节。 ③外露部分没有易伤人的尖角、锐边、突头。 ④结构材料无毒、阻燃、耐用；座垫、腰靠、扶手的覆 盖 层材料柔软、防滑、透气、吸汗、不导电 。
阶梯座位 生活空间与人体尺寸相适应。
74
要求：后排人能观看黑板 前排人座高A： （男P50座高+女P50座高）/2-X衣+X鞋 前排人坐高B：男P50坐高+X衣
后排人坐姿眼高C：女P50坐姿眼高+X衣 阶梯高度D：A+B-(A+C) 通行避让距离F：≤男P95胸厚+2X衣 臀膝距G：男子P95臀膝距+2X衣
（效果图、简单结构工程图和报告书） 6.何种工作选择坐姿？
第三节 自行车人机分析
68
自学
坐姿推胸训练器
人机工程学在坐姿推胸训练器中的应用手握式工具设计原理1.一般原则工具必须满足以下基本要求，才能保证使用效率：a必须有效难的实现预定的功能；b 必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率；c 必须按照作业者的力度和作业能力设计；d 工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。
2.解剖学因素a 避免静肌肉负荷b 保持手腕处于顺直状态手腕顺直操作时，腕关节处于正中的放松状态，但当手腕处于掌曲、背曲、尺偏等别扭的状态时，就会产生腕部酸痛、握力减小。
c 避免掌部组织受压力如果工具设计不当，会在掌部和手指处造成很大的压力，妨碍血液动脉的循环，引起局部缺血。
好的把手设计应该具有较大的接触面，使压力能分布于较大的手掌面积上，减小应力，或者使压力作用于不太敏感的区域。
3.把手设计操作手握式工具，把手是作重要的部分a 长度把手长度主要取决于手掌宽度。
掌宽一般在71~97mm（5%女性至95%男性数据），因此合适的把手长度为100~125mm。
b 形状指把手的界面形状。
着力抓握，把手与手掌的接触面积越大，压应力越小，因此圆形截面把手较好。
座椅设计主要依据坐姿是人体比较自然的姿势，可以免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到的静肌力作用，减少人体能耗，消除疲劳。
坐姿比站立更有利于血液循环，能使腿部血管血流静压降低，血液流回心脏的阻力也减少。
坐姿还有利于保持身体的稳定。
因而坐姿的最常用的工作姿势，所以座椅的设计是非常重要的。
腰曲弧线如左图所示的脊柱侧面有四个生理弯曲，即颈曲、胸曲、腰曲及骶曲。
其中与坐姿舒适性直接相关的是腰曲，要使坐姿能形成几乎正常的腰曲弧线，躯干与大腿之间必须有大于90度的角度，保证腰弧曲线的正常形状的获得舒适坐姿的关键。
坐姿人体测量尺寸是座椅静态尺寸设计的主要依据男（18~60岁）女（18~55岁）坐姿人体尺寸人体水平尺寸重要活动范围和身体各部位舒适姿势的调节范围由以上数据得知：坐姿推胸训练器把手到座椅靠背之间的距离为170~255mm，适合我国90%成年人的胸宽的平均值；坐姿训练器的座椅靠背的高度为575~700m，适合我国90%成年人坐姿颈椎点高的平均值；座椅靠背的宽度为325~375mm；与座面的夹角：95~100°在水平方向宜有弧度。
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把手弯曲式工具设计
人机工程学
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第七章 手握式工具设计
Anthropometry and Applicati第七章 手握式工具设计
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（3) 避免掌部组织受压力
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(4) 避免手指重复动作
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四、案例分析
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（2）保持手腕处于顺直状态
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第七章 手握式工具设计
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第七章 手握式工具设计
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二、 手握式工具设计原则
1、一般设计原则 必须有效地实现预定的功能； 必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率； 适当考虑性别、训练程度和身体素质的差异； 作业姿势不能引起过度疲劳。
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（三）一般手握式工具设计指南
手工具物理特徵 重量及配重
握柄直徑 握柄長度
握柄握距 握柄形狀 握柄斷面形狀
握柄溝槽
握柄角度
設計指南 重心儘可能接近手掌中心，重量應小於
2.3kg 應在2-8cm之間，力握時最佳握把直徑為5cm
二
肱二头肌 与 桡骨 连接的情形
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第七章 手握式工具设计
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抓握工具动作分类
着力抓握：
（手指和手掌 同时用力）
力与小臂平行 力与小臂垂直
精确抓握：手指
着力和控制动作不能同时进行
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第七章 手握式工具设计
一、 手的解剖及其与工具使用有关的疾患
图 1 人 体 手 部 的 掌 侧 观 模 型
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第七章 手握式工具设计
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手的解剖及其与工具使用有关的疾患
腕关节动作状态
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第七章 手握式工具设计
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最短應為10-12.5cm，握柄的尾端不能壓迫 到手掌
最佳握距在5-6cm，不宜超過13cm 應使手掌與握把間的接觸面積最大 在推力和拉力兼有的作業下，採用寬高比為
1:1.25 的矩形握柄 手指溝槽可提供較好的摩擦力、避免滑手，
深度不宜超過0.32cm 握柄角度在19°左右可以減少手腕尺偏
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重复性积累损伤病症 腱鞘炎：手腕尺偏、掌曲和腕外转，使腕部肌腱弯曲导致腱鞘处 发炎； 腕道综合症（腕隧道症侯群）：由于腕道内正中神经损伤所引起 的不适。表现为手部疼痛、灼热、刺痛及麻木感。 网球肘(肱骨外踝炎、主妇肘)：一种肘部组织炎症，由手腕的过 度桡偏引起。尤其是当挠偏与掌内转和背屈状态同时出现时，肘 部挠骨头与肱骨小头之间的压力增加，导致网球肘。 狭窄性腱鞘炎(俗称扳机指)：是由手指反复弯曲动作引起的。在 类似扳机动作的操作中，食指或其它手指的顶部指骨须克服阻力 弯曲，而中部或根部指骨这时还没有弯曲。导致手指前端弯曲。 职业性肩酸痛 （50肩）
三、把手设计参数 （一）手部人机尺寸
人体手部尺寸
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第七章 手握式工具设计
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（二）把手设计参数
1、直径：着力抓握30—40mm ；精密抓握8—16mm； 2、长度：100—125mm； 3、形状：圆形、三角形、矩形、丁字形、斜丁字形等； 4、弯角：10度左右； 5、双把手工具：抓握空间； 6、用手习惯和性别差异。
第 7 章 手握式工具设计
主讲：苏 胜 Anthropometry and Application
第七章 手握式工具设计
Anthropometry and Application
1
手的解剖分析
2
手握式工具设计原则
3
把手设计参数
3
案例分析
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第七章 手握式工具设计
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Anthropometry and Application
2、解剖学因素 （1）避免静肌负荷手臂自然下垂
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