基于人因工程学对剪刀设计的研究.doc

基于人因工程学对剪刀设计的研究基于人因工程学对剪刀设计的研究一、一、应用人因工程学对剪刀设计研究的意义应用人因工程学对剪刀设计研究的意义剪刀是我们在日常生活和某些工作中经常需要用到的工具，它主要的作用区域是上肢、臂、腕和手由于使用不良设计，造成重复性肌肉小损伤，并逐步发展成肌肉骨骼系统的损伤，即累积损伤失调因此在设计剪刀时，必须适配人手的轮廓形状，握持时须保持适当的腕部和臂部姿势通过应用人机工程学原理对剪刀的使用方式、使用状态等的分析可以提高效率和质量和减少手部所受压力从而减少肌肉疲劳的产生，防止上肢肌骨失常症的发生，增加使用舒适度二、二、剪刀设计的不足剪刀设计的不足现市面上销售的和使用的剪刀如图 1-1 所示图 1-1我们在使用剪刀剪一些较厚的东西或长时间使用时，在大拇指、中指以及食指部位会明显地感到压迫感和灼热感，这是由于大拇指与食指中指的开合为剪力的来源，而大拇指处受力最为明显，中指和食指处则是由于人手用力张紧时受到剪刀握把的压迫而受力，造成手部极易酸痛疲劳并且减少手指的灵活性长时间处于这种作业状态会对腱组织造成损伤，引发肌腱炎和腱鞘炎等三、三、人因工程学因素的分析人因工程学因素的分析人手是由骨骼、动脉、神经、韧带和肌腱构成的复杂组织。

手指是由前臂的腕伸肌和腕屈肌的肌肉控制的这些肌肉由肌腱连接到手指，肌腱穿过由腕部手背一侧骨骼与另一侧横向的腕骨韧带所形成的骨沟各种动脉和神经也穿过这个骨沟，称为腕骨管道（见图 1-2） 腕骨连接前臂的两条长骨，即尺骨和桡骨桡骨连接到的拇指一侧，而尺骨连接到腕的小指一侧腕关节可以在两个相互垂直的平面上活动（见图 1-3） 一个平面允许弯曲和伸展，另一个运动平面允许尺骨和桡骨的偏离同样，前臂旋转能够使手掌向下或反掌图 1-2 腕骨管的示意图 图 1-3 手和臂的姿态1.保持直腕保持直腕图 1-4 握紧力与手腕和前臂姿势的函数关系当腕关节偏离中位时，会出现握力降低从腕关节处于中位开始，手掌向下降低握力 12%，弯曲/伸展下降 25%，而桡骨/尺骨偏离降低 15%（见图 1-4） 而且，笨拙的手姿会引起手腕酸痛、失去握力，如果持续过长时间，甚至会引起腕管综合症要减少这类问题，应对工具进行重新设计，以适合直腕姿势同样地，工具的把手应体现抓握轴线的影响，即与水平方向约呈 78o，而且应当使最终的工具轴线与食指成直线2.避免组织受压避免组织受压在剪刀工具的操作过程中，由于长时间的使用会剪较厚的物品时，会将相当大的压力集中于手掌或手指，从而导致局部缺血，即流向组织的血液受阻，导致手指麻木和感觉刺痛。

因此，手把的接触面积应该设计得大一些，以将作用力分散在较大的范围上3.把手表面应该有压缩性和绝缘性把手表面应该有压缩性和绝缘性剪刀手把表面的摩擦特性随手施加的压力、表面的光滑性和疏松程度以及表面污垢的类型而变化（Bobjer et al.，1993） 汗湿增大摩擦系数，而油脂减小摩擦系数在潮湿的情况下胶带和软皮革能提供良好的摩擦力表面图案的类型（根据凹凸区域的比例所定义）显示了一些有趣的特征当手干净或者有汗时，最大的摩擦力是由高的凹凸比例（达到最大的手与表面的接触面积）获得；当手不干净时，最大摩擦力是由低的比例获得（达到排除污物的最大能力） 四、四、剪刀的改善设计剪刀的改善设计剪刀设计过程中要考虑手部的生理因素进行下列改善：（1）避免不协调的腕部方位腕部偏离其中位后，手的握持力将有减损而且，别扭的手部方位将导致腕部疼痛，如果持续时间较长，还会导致腕道综合症，腱鞘炎等通过抬高把手上大拇指的作用位置，确保手腕部处于平直状态这样做使大拇指的掌骨与腕骨之间的关节弯曲，减小骨与骨之间运动的摩擦，同时缩短大拇指与其余二指的作用距离，减小做功的距离，对保护手指各关节也是有利的2）避免掌部组织受压通过设计剪刀把手，适当增大剪刀把手与手部的接触面积，分散压力。

同时应尽可能地保证下部作用手指在同一平面上，增大受力面，减小对下部作用手指的组织压迫如将剪刀手把涂漆3）有压缩性和绝缘性通过剪刀手把表面材质处理来加强如在手把表面套上胶带或软皮革，增大摩擦力，并防止手从把手上滑脱五、五、参考文献参考文献【1【王爱虎 鄂明成 叶飞 曾敏刚.方法、标准与作业设计【M】.北京：清华大学出版社，2007.【2】刘春荣.人机工程学应用【M】.上海：人民美术出版社，2009.【3】孙林岩 崔凯 孙林辉.人因工程【M】.北京：科学出版社，2011.。