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第六节产品人机设计实例人机工程学人机系统设计目标：设计标准：ISO6385-1981(E)(旧)，ISO13407(将人的因素的研究融入到产品开发的全过程中)基本指导方针：提供人体的福利、安全和健康的最佳条件，同时也考虑到技术的、经济的最佳效果。人机工程学什么是当代优秀产品设计？（G-Mark）1．好设计（评价优秀设计商品、建筑、环境所要求的基本要素）○具有美感○诚实○具有独创性○良好的机能性能○使用方便、具有亲切感○考虑到了安全性○考虑到了使用环境○满足了生活者的需求○价格与价值相符○具有魅力感人机工程学2．优秀设计-1（形成商品、建筑、环境特别优秀的要点）○设计・优秀的设计概念・优秀的设计过程和设计管理・具备崭新的造型表现・高水平的设计综合完成度○生活・解决了用户面临的问题・进行[共用性设计]的实践・倡导新的行为方式和时尚・易懂地表达商品的多机能和高机能・考虑到开始使用之后商品的维持、改良、发展人机工程学2．优秀设计？-2（形成商品、建筑、环境特别优秀的要点）○産業・有效地运用新技术、新材料・提出系统性的解决方案・运用高水平的技能・提出新的制作方法・提出新的销售方式和提供方法・引导发展区域性产业○社会・提出新型的人与人交流方式・是能够长期使用的设计・进行[环保性设计]的实践・提出与环境协调的提案人机工程学案例厨刀设计人机工程学问题的提出：因厨刀设计不良而引发的切断手指等意外伤害事故，以及腱鞘炎、腕道综合症等重复性积累损伤时有发生，厨刀设计未达到最优的形态。本设计的目的：1是研究握柄形状2研究握柄角度3研究刃口角度4解决食指因局部受力而引发的疼痛5解决粘刀问题人机工程学厨刀人机设计流程图现状分析现有资料收集现有厨刀收集、分析功能分析操作分析材料分析刀头分析刀刃分析刀背分析刀柄分析尺寸计测选择计测项目选择计测对象新设计方案刀柄形状刀柄、刀刃角度刀身情况结束使用者群体分析人机工程学1现状分析现有资料收集、厨刀收集常见厨刀分类及用途（根据所收集的资料整理如下图所示）人机工程学人机工程学由于片刀是日常居家最常用的厨刀，所以，以片刀设计为例，进行人机工程的应用研究。人机工程学1、功能分析2、操作分析3、材料分析4、使用群体分析人机工程学（一）功能分析厨刀的主要功能是完成对蔬菜、肉类的切削、分割工作。切、剁、砍、割、片(削)、顿是厨刀最常用的操作动作。这些动作可以满足绝大部分切削、分割工作的要求。通过对市场现有产品及资料的收集，从功能的角度整理出几种具有代表性的厨刀结构，并对这些结构进行了功能分析。人机工程学人机工程学人机工程学详细分析(1)刀头因为半弧形刀头切削灵活，适用范围较广，所以，可选用这种形式的刀头作为片刀刀头。人机工程学(2)刀刃人机工程学其中，弧线后部凸起结构使用灵活、省力，受力状态合理。因此，可选用这种形式的刀刃作为片刀刀刃。人机工程学(3)刀背一般来说，应尽量少采用这类附加功能，因为在利用刀背操作时，另一侧的刀刃很容易引起误伤。人机工程学(4)刀柄人机工程学与矩形、圆形刀柄相比，椭圆形刀柄持握稳定，也较舒适，因此，可选用这种形式的刀柄作为片刀刀柄人机工程学（二）操作分析(1)常见持握方式：竖握方式(两种)和横握方式(一种)竖握方式人机工程学横握方式拇指、食指受到较大的局部压应力拇指直接按在金属刀身上人机工程学(2)片刀基本操作分析：切、剁、砍、割、片(削)、镦人机工程学人机工程学（3)刀柄、刀刃的倾角资料：工具的把手与工作部分成10°左右角时，效果较好。通过计测，本设计取该角度为12·。人机工程学刀刃圆弧也应有一与握柄相对应的倾角12°运刀动作流畅，刀刃的前部和后部应采用圆弧形过渡人机工程学(4)刀具重心分析(1)重心在刀身前部在进行砍、剁等施力较大的操作时省力，但在切、割、顿、片时容易产生疲劳(2)重心在刀身后部与前者相反，在切、割、顿、片时很灵活，但在砍、剁的操作中施力困难(3)重心在刀身中部是前面两者的综合，适应面较广。人机工程学（三）材料分析1)刀片材料由于不锈钢具有在腐蚀性介质中高度稳定、高硬度、高耐磨性、易清洁和美观等特点，绝大多数厨刀均选用不锈钢作为刀身材料。3Crl3，7Crl7M，Mo717-1、Mo717-2、Mo717-3等型号的不锈钢都是很好的刀身材料。在添加了Mo元素后，不锈钢可以具有更好的韧性和耐磨性。人机工程学2)刀柄材料(1)金属刀柄金属刀柄一般采取刀片与刀柄一体化，结实，但手感不好，且容易滑脱。(2)塑料刀柄塑料刀柄脆性较大，易破裂。它还具有易滑脱，易老化，手感不好等缺点(3)橡胶刀柄橡胶刀柄手感较好，与手之间的摩擦适中。但存在老化问题，与人的亲和力也较差。(4)木制刀柄木制刀柄手感好，摩擦适中．与人的亲和力强。(5)电木刀柄电木刀柄手感、强度等性能均较好。(6)组合式组合式刀柄一般采用金屑加本质或电木结构，刀柄牢固，手感也好。人机工程学（四）使用者群体分析厨刀的使用者主要是成年人，使用者群体可定位在20～50岁的年龄段，应同时适合男性和女性使用人机工程学2尺寸计测人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学3新方案设计(一)刀柄形状刀柄外形与人手持握的弧线相吻合。椭圆形截面使人持握时有稳定感，舒适、易于施力、不旋转。鱼腹形(中间突起)刀柄，可以防止轴向滑脱。在刀柄上方增加了竖捏拇指按结构(凹坑)，在两侧均添加了横握拇指按压结构(凹坑)，见图，它可以同时满足惯用右手和惯用左手操作者的操作需要。此外，还增加了食指保护结构(护板)，见图。这些结构可使拇指、食指免受较大的局部压应力，避免了拇指直接按在金属刀身上所产生的不适感；增加了持握的稳定性和操作的舒适性。人机工程学(二)刀柄、刀刃角度本设计采用弯折式刀柄，以保证操作者持握刀具时手腕处于顺直状态。通过计测得到的弯折角为12°。为避免切削时产生旋转力矩，刀刃所受阻力最好与刀柄施加的切削力共线。因此，取刀刃切削部分与刀柄平行。(三)刀身形状①刀刃呈弧形设计，前部弧形大约与菜板成12°角。这样既保证了刀刃切削时的阻力与用力共线，同时，也缓解了直线形刀刃对手臂运刀的角度的限制。前端倾角便于往复切削，后端弧形便于退刀操作。②刀头最前端的刀尖便于进行戳、挑、刺等操作。③刀背略凹，与刀身整体形状相呼应，并利于另一只手辅助施力。刀身两侧开有防粘连凹槽，能有效地防止被切割物粘在刀身上阻碍视线，节省了切莱时去除粘贴物的时间，提高了工作效率。人机工程学(四)材料刀柄采用本质或电木材料；刀体选择马氏体不锈钢3Crl3。(五)质量(重量)质量(重量)取0．5kg。新片刀设计效果图，尺寸图如后。人机工程学人机工程学