人机工程学课程设计

《人机工程学课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人机工程学课程设计（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、人机工程学课程设计长尾夹设计机电工程学院11级工业设计（艺术类）专业01班：吴 媛（41102030118）张 弓（41102030119）02班：高 枫（41102030206）雷雨坤（41102030222）指导老师：关忻2013年1月关于长尾夹设计中的人机工程学分析摘要：在我们的工作中、生活中，长尾夹都充当着不可或缺的角色。多种规格让长尾夹更加适用于不同的地方。这样一个夹子，既好用又美观。在长尾夹不断普及的过程中，主体色彩也由开始单一的黑色衍生出多种色彩。这样便让广大上班族及学生群体对这个小东西更加爱不释手。长尾夹在夹好文件后钢丝卡可以放平，一方面便于文件堆放，节省空间，就算把文件堆在一

2、起也不会混乱。另一方面来说也可以提高一些工作效率。同时作为装饰物品也可为环境增添色彩。本文运用人机工程学的主要原则与理论，利用真实具体的数据，为长尾夹进行了个性化设计，充分体现了人机工程学的核心“以人为本”。关键字： 长尾夹设计、材料、人机工程学背景：前一段时间去办公室，协助老师整理材料。由于材料多，而且厚，又要分门别类的把每一类材料放在一起，我们在用长尾夹的时候非常费劲。刚好我在学习人机工程学。考虑到在工作中、生活中，长尾夹是必不可少的物品，必需品的合理性以及使用的舒适性会影响到工作效率或生活。鉴于此，经过一系列的思考、讨论、设计以及实验，结合人机工程学原理我们对长尾夹进行了个性化设计，对长

3、尾夹进行了设计完善工作，得出方案，使长尾夹使用起来更加方便，更加舒适。具体的尺寸（如长尾夹的规格等）均取实际尺寸。一、 设计原理长尾夹是由一个弹簧片夹体和两个较长的尾柄弹簧钢丝卡构成，夹体为一次成型的弹簧钢片，尾柄是钢丝制成，与夹体相连接的一端可活动，夹好文件后钢丝卡可以放平，便于文件堆放，节省空间。长尾夹的常用规格有：51mm、41mm、32mm、25mm、19mm、15mm。长尾夹的材质有塑料、铁质65mn弹簧片、不锈钢弹簧片等。它的工作原理是：靠金属形态恢复的原理产生夹子的弹性。由此可知夹子的规格越大，张口的高度越大，我们就需要用更大的力。但是手指对夹子的施力部位是长尾夹尾端的钢丝部位，

4、由于受力面积较小，故手指与长尾夹尾端的压强较大。再则，人手指上的肌肉较少，在保持同一个动作且力度基本不变的状态下手指、手臂、胳膊都会感觉到疲劳。尤其在材料较厚的情况下，我们需要用很大的力，甚至需要多人合力一起帮忙。人机工程学设计基准就人机工程学观点，建议该设计尺寸采用如下推荐值：最佳值最适合于人的各种特性的推荐值；最小值人能正常进行必要活动时所需的最小值：最大值人能进行必要活动时所需的最大值。上述最佳值与最小值或最大值之差，称为依赖于人的特性容许值。如果由于人机工程学以外的其它设计条件限制，不能采用最佳值时，则可增加到最大值或减小到最小值。肌肉的部位力/N肌肉的部位力/N男女男女手臂肌肉左37

5、0200手臂伸直时的肌肉左210170右390220右230180肱二头肌左280130拇指肌肉左10080右290130右12090手臂弯曲时的肌肉左280200食指肌肉左8060右290210右10575二、 设计方案在长尾夹的尾端加一个套子，如下图。这样就可以增大手指与长尾夹尾部的接触面积，减小压强。同时也可以起到缓冲的作用。如此设计，在我们使用的时候就可以减轻甚至消除疼痛感，缓解手指、手臂的疲劳感。套子的尺寸如下图。颜色选择与长尾夹本体颜色相近颜色。（注：下图绿色、粉色、黄色长尾夹规格分别为41mm、25mm、19mm。）41mm25mm19mm三、 相关实验w 实验目的：证明在长尾夹

6、尾端增加套子可以更省力，可以减轻疲劳感以及疼痛感；w 实验器材：秒表、刻度尺、长尾夹41mm、25mm、19mm规格的各一只、尾部加了套子的长尾夹41mm、25mm、19mm规格的各一只。w 实验原理：经过测量人感知疲劳或疼痛所需要的时间，证明人在保持同一个姿势、同一个力度所利用的时间越久，那么在单位时间内所消耗的力越小，也就是说，这样最省力。w 实验步骤：（1）请男女生各三人，共6人参加本次实验。（2）请6名同学用食指和拇指将3种规格的夹子尽其可能打开到最大（注：19mm规格长尾夹开口高度为0.8cm；25mm规格长尾夹开口高度为1.1cm；41mm规格长尾夹开口高度为1.9cm）。记录其使

7、用夹子的规格、以及保持该高度所能坚持的最长的时间在表格中。w 实验注意事项：（1）每次实验之间间隔3小时以上，以便同学们可以充分休息和缓解疲劳感，避免每次实验之间互相影响，保证测量数据的准确性及可靠性。（2）在实验过程中，每位同学的测量结果对本人以及其他同学保密，以免由于心理原因影响测量的准确性，同时避免同学之间产生攀比心理。w 实验结果：表1：使用原始长尾夹以及改良长尾夹后所能保持时间统计使用原始长尾夹以及改良长尾夹后所能保持时间统计长尾夹规格原长尾夹新长尾夹时间差女生119mm1min2min05s65.00s25mm33s1min37s64.00s41mm24s301min15s50.5

8、0s女生219mm54s362min65.40s25mm37s421min46s68.30s41mm17s2758s3041.05s女生319mm1min05s1min55s50.00s25mm40s081min30s49.87s41mm22s421min37.60s男生119mm3min15s5min02s107.00s25mm2min08s3min44s96.00s41mm54s2min01s67.00s男生219mm3min04s4min40s96.00s25mm2min40s4min44s124.00s41mm46s201min45s58.67s长尾夹规格原长尾夹新长尾夹时间差男生31

9、9mm2min56s4min56s120.00s25mm1min56s3min08s108.00s41mm50s452min15s104.25s四、 材料(一) 塑料1. 塑料简介：塑料的主要成分是合成树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总重量的40%100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似。2. 塑料的应用：塑料是重要的有机合成高分子材料，

10、应用非常广泛。但是废弃塑料带来的“白色污染”也越来越严重，如果我们了解能详细塑料的分类，不仅能帮助我们科学地使用塑料制品，也有利于塑料的分类回收，并有效控制和减少“白色污染”。3. 塑料的优点：1) 大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2) 塑料制造成本低。3) 耐用、防水、质轻。4) 容易被塑制成不同形状。5) 是良好的绝缘体。6) 塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。4. 塑料的缺点：1) 回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2) 塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。例如聚苯乙烯燃烧时产生甲苯，这种物质少量会导致失明，吸入有呕吐等症状，PVC燃烧也会产

11、生氯化氢有毒气体，除了燃烧，就是高温环境，会导致塑料分解出有毒成分，例如苯等。3) 塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。4) 塑料埋在地底下几百年、几千年甚至几万年也不会腐烂。5) 塑料的耐热性能等较差，易于老化。由于塑料的无法自然降解性，现在已成为人类的第一号敌人，目前也已经导致许多动物死亡的悲剧。比如动物园的猴子，鹈鹕，海豚等动物，都会误吞游客随手丢的1号塑料瓶，最后由于不消化而痛苦地死去；望去美丽纯净的海面上，走近了看，其实飘满了各种各样的无法为海洋所容纳的塑料垃圾，在多只死去海鸟样本的肠子里，发现了各种各样的无法被消化的塑料。5. 塑料的种类：根据各种塑料不同的使用特性，通

12、常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。1) 通用塑料：一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种，即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚合物（ABS）。这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数。2) 工程塑料：一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。3) 特种塑料：一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用，增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑

13、料都属于特种塑料的范畴。(二) 橡胶1. 橡胶简介：橡胶具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，、它的玻璃化转变温度低，分子量往往很大，大于几十万。2. 橡胶的分类：橡胶按原料分为：天然橡胶和合成橡胶。按形态分为：块状生胶、乳胶、液体橡胶和粉末橡胶。合成橡胶的组成：合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子。橡胶的高分子已经突破了单体聚合的工艺，目前世界领先的橡胶工厂已经开始运用更高强度的橡胶，用超高分子聚集而成，而且成本相当的低的。3. 橡胶的应用：日常生活中有不少橡胶制品在

14、为我们服务，遍为城乡居民所穿用，它是B用橡胶制品中消费量很大的一种。其他如雨衣、热水援、松紫带、儿童玩具、海绵座垫以及乳胶浸渍制品等，在人民生活里都在发挥它的作用。橡胶优缺点 4. 橡胶的优点：1) 弹性大。在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。2) 可以人工合成，价格低廉。3) 应用范围广，存在于我们生活的方方面面。橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性。橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。5. 橡胶的缺点：容易老化。橡胶及其制品在加工，贮存和使用过程中，由

15、于受内外因素的综合作用而引起橡胶物理化学性质和机械性能的逐步变坏，最后丧失使用价值，这种变化叫做橡胶老化。(三) 材料总结经过对以上两种材料的讨论分析，我们决定使用橡胶作为长尾夹尾部套子的主要材料。原因有一下几方面：1) 弹性大。橡胶是软质的，有一定的弹性，这样手指在按动夹子的时候可以有一定的缓冲，增加手指的舒适度；2) 可以人工合成，价格低廉。虽然相对于塑料来说成本相对较高，但质量较好，使用时间长。3) 可反复使用。由于长尾夹的规格一定，所以软质胶套的规格也就一定。橡胶有一定的弹性，若老化后还可以将其他长尾夹胶套轻松卸下重复利用。塑料无次功能。4) 使用条件低。塑料在冬天或温度过低的情况下会

16、变的脆弱，易碎，易断。而橡胶不会这样，适合一年四季各种温度使用。五、 总结十二周的人机工程学课程让工业设计这个专业在我们心中有了新的诠释，通过这次的课程设计，我们又学到了不少书本以外的知识。从组建团队、选题、讨论方案、实施方案、查阅文献资料到最后的论文的撰写，每一步都凝聚了我们的笑容和汗水，更充分体现着团队的精神。我们收获最大的一点是我们是第一次这样透彻的分析一个产品，思考改良方案，并将我们的方案付诸了实践。我们明白了一门课程，书本上的知识是远远不够的，想要学好工业设计这个专业我们需要的是将理论知识转化为实践，在实践中充分的体会理论知识，只有这样一次一次的实践，在实践中沉淀，我们才能学好工业设计这个实践重要过于理论的专业。同时，我们也在人机工程学课程和这次的课程设计中懂得了工业设计不仅仅局限于产品外表的设计，不是会画画或者会用设计软件就能解决的，更主要的是我们在设计的过程中对产品构造的分析，我们设计的产品需要符合人机工程学，这样才能更好的推广。总之，这门课程和这次的作业让我们重新定义了工业设计，明确了今后学习的方法、方向，让我们受益匪浅，收到了意想不到的结果。参考文献： 长尾夹规格等.百度文库/百度百科引用日期：2013年1月2日 塑料、橡胶等.百度百科引用日期：2013年1月3日