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厨房刀具改良设计1、现状分析2、现有厨刀的分析2.1功能分析2.2操作分析3、材料分析4、使用者群体分析5、新设计方案问题的提出厨刀是百姓居家必备的用具。它用途广泛，与人的关系密切，是人们下厨的得力助手。因为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。所以，有必要对厨刀设计中的人机工程学问题进行研究。设计目的⑴研究握柄形状，增加持握稳定性，避免意外伤害事故的发生；⑵研究握柄角度，以保证手腕处于顺直状态，减少重复性积累损伤；⑶研究刃口角度，以利于运刀、施力，缓解手臂的疲劳；⑷解决食指因局部受力而引发的疼痛；⑸解决粘刀问题，减少无效动作，提高工作效率。厨刀人机设计流程图1现状分析1.1现有资料收集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)、镦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。新厨刀设计应在满足人机工程学关于手工具设计原则的前提下，较好地完成这些操作。表1厨刀的用途与分类2现有厨刀的分析2.1功能分析为了使片刀的设计满足人机工程学关于手工具设计原则的要求，我们对现有厨刀的功能、结构、材质进行了市场调查，期望对新片刀的设计能有所启迪和帮助。通过对市场现有产品及资料的收集，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，详见表3。表2厨刀的用途、结构及功能分析【详尽分析】：将厨刀的结构再细分为四个部分：刀头、刀刃、刀背和刀柄，分别讨论各部分的形状和功能。刀头的形状和功能分析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。2)刀刃其中，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。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。表6刀背的形状及功能分析4)刀柄刀柄侧面形状可归纳成表7中常见的几种形式。刀柄横截面一般为矩形、圆形或椭圆形。圆形刀柄虽然持握舒适，但容易旋转，持握稳定性较差；椭圆形刀柄持握较圆形稳定，不易旋转，也较舒适；矩形刀柄虽然持握稳定，但舒适性较差。刀柄的形状及功能分析见表7。表7刀柄的形状及功能分析•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2.2操作分析图2竖握方式1、片刀持握方式及基本操作方式其可分为竖握式(两种)和横握式(一种)。食指都直接与刀身尾部端面接触，在切削操作时，受到较大的局部压应力，常常造成食指中部出现红肿、压痕或不适。图3横握方式图4拇指、食指受到较大的局部压应力图5拇指直接按在金属刀身上由于拇指直接按压在刀背上，也会受到较大的局部压应力。因此，在食指与刀身尾部端面接触处和刀背拇指按压处均需加以改进。2、片刀基本操作方式有切、剁、砍、割、片(削)、镦六种。2)刀柄、刀刃的倾角由市场调查发现，目前市场上绝大部分片刀的刀柄为直线式刀柄。长期在这种状态下操作会引发脏鞘炎、腕道综合症等积累损伤。若使手腕处于顺直状态，刀刃与水平面会有一倾角，见图8。为使手腕处于顺直状态，可以将刀柄向下弯曲一个角度，即使用弯折式刀柄，见图9。通过计测，本设计取该角度为12·。图6直线式刀柄图7手腕处于尺侧偏状态图8案手腕处于顺直状态图9弯折式刀柄图10阻力与用力不共线产生旋转力矩图11刀刃切削时的阻力与用力共线旋转力矩切削时腕部不仅需要克服来自刃口的阻力，还需要克服由于阻力与用力不共线而产生的旋转力矩，见图10。它增加了腕部负荷，加快了疲劳的来临。为减小旋转力矩，提高用力效率，应尽可能使刀刃切削时的阻力与用力共线。此时，刀刃圆弧也应有一与握柄相对应的倾角12°，见图11。重心在刀身前部3)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。图13重心在刀身后部(3)重心在刀身中部是前面两者的综合，适应面较广。重心在刀身中部3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。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，在强震动下易破裂。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。可满足刀柄的多种功能要求，同时还能起到装饰作用。4．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•2尺寸计测•2．1选择计测项目•片刀设计的尺寸计测项目见表9-9所示计测内容。•2．2选择计测对象•计测对象可选择20-50岁的男性和女性。尺寸计测由于条件限制，本设计选取20名(男女各10名)22岁的大三学生作为计测对象。5新设计方案5.1刀柄形状1、刀柄外形与人手持握的弧线相吻合；2、椭圆形截面使人持握时有稳定感，舒适、易于施力、不旋转；3、鱼腹形(中间突起)刀柄，可以防止轴向滑脱；4、增加了食指保护结构(护板)。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；5．2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。5．3刀身形状⑴刀头最前端的刀尖便于进行戳、挑、刺等操作。⑵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。⑶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。3．4材料刀柄采用本质或电木材料；刀体选择马氏体不锈钢3Crl3。3．5质量(重量)质量(重量)取0．5kg。尺寸图