螺丝刀人机工程研究

人机工程学之螺丝刀设计螺丝刀设计一：一：前前言言二：人机工程二：人机工程学学之之“螺螺丝刀刀”分析分析三：三：工作使用情工作使用情况况细节分析分析四：四：人体适合尺寸人体适合尺寸标注注 五：五：尺寸尺寸调查综合合六六:总结和我的和我的设计理念理念 人机工程学是工业设计人文关怀精神的具体体现,通过20世纪椅子的设计发展史,我们可以看出科学技术与人体亲和力度在不断地完善.科学技术以人为本,科技发展就是使工业产品与人的关系不断地亲和乃至有机地融合为一体.让人们更好的享受环境，享受生活。一种用来拧转螺丝钉以迫使其就位的工具，通常有一个薄楔形头，可插入螺丝钉头的槽缝或凹口内亦称“改锥”。螺丝刀是人们生产和生活中不可或缺的一个工具，工厂车间里随处可见大型的螺丝刀组，家庭中，常用螺丝刀型号也是生活必备品。根据“以人为本”的思想，广泛的使用范围使得我们必须考虑到大量使用者的切身感受，这也就要求我们必须设计出既满足使用要求，又最大范围满足人机工程学理论的产品，充分考虑到人的生理特征和心理特征，以人机工程学为基础，既能注重螺丝刀的功用性，又能集易用性、实用性于一体，满足各层次消费者所需，给人们带来充满活力的生活个性。因此，对螺丝刀进行人机分析具有重要的意义。但是，现行的螺丝刀，尤其是家用螺丝刀在这方面发展得不尽如“人意”，存在的问题主要是螺丝刀组合箱内的螺丝刀头容易丢失、某些场合下螺丝刀很难垂直于平板受力等。所以在保证高效的同时，有必要从人机工程学的角度对其做一些“人性化”的改善。1、人体手部结构分析通过日常观察可以发现，有的螺丝刀的手柄是带有凹槽的，有的则是平滑的。究竟什么样的手柄更符合人机学特性？我们首应当对人体的手部进行分析。手和手腕有27块骨头。韧带将骨头与骨头连接起来，肌腱将肌肉与骨头连接起来。韧带和肌腱的长度相同，但是当它们收缩的时候，肌肉就缩短了。因此，当肌肉收缩时，肌肉就会拉动肌腱，而肌腱会使肌腱所附着的骨头活动。控制手的活动的大多数肌肉在前臂。肌腱从前臂的肌肉经过手腕到达手的骨骼。血管和神经也经过这条狭窄的通道，也就是腕管，在你的手腕的内侧。肌腱的一部分被腱鞘包裹。腱鞘是平滑的覆盖物，起到保护和润滑肌腱的作用，并让肌腱可以顺滑地向后和向前滑动。有的时候手工具需要你握住手柄，然后扭转手，这样手就会在手腕处弯曲（当你拧湿衣服的时候就会产生这个动作）。另外一个例子是螺丝刀。不断重复地使用螺丝刀，或者使用很大的力量时，肌腱、神经和血管在手腕处受到挤压。这些过量的活动会导致肌腱或者腱鞘发炎，产生疼痛患者肿胀。有两种姿势让我们的手和手腕不舒服了重复性地使用肌肉（它导致肌腱疼痛）和过度弯曲(它导致不舒适和受限制的活动)。手腕的弯曲可能是向后（延展）、向内（屈曲）和侧向（偏离）。能够导致不舒适并且或许会引起伤害的侧向弯曲通常发生在握住手柄或者使用工具的时候需要使用很大的力量的时候。高强度、重复性的活动，加上姿势不当或者极端的关节姿势，增加了手和手臂受伤的可能性，称为上肢紊乱。这种症状可能发生得很快，也可能需要数周、数月或者数年才产生。有些工具的设计能够为多是人所接受，但是为“平均”的人群而做的设计实际上就意味着很多人觉得很难使用。并且大多数的工具是为青壮年男性设计的，很少能够适合女性、儿童及老人使用。图2-1-1手臂和手掌的骨骼和肌肉分布2 2、螺丝刀结构分析、螺丝刀结构分析相比而言，平滑的手柄比较好，因为有更大的握的表面。然而，如果螺丝刀较小，手柄的凹槽能够防止打滑。相比而言，平滑的手柄比较好，因为有更大的握的表面。然而，如果螺丝刀较小，手柄的凹槽能够防止打滑。一般的规则是如果手柄需要紧握或者抓紧，应该将压力在手掌和手指的尽可能大的表面上分摊开。例如，有一般的规则是如果手柄需要紧握或者抓紧，应该将压力在手掌和手指的尽可能大的表面上分摊开。例如，有的手柄表面包覆橡胶层，使得抓握更加舒适。的手柄表面包覆橡胶层，使得抓握更加舒适。图图2-2-1 模拟手指缝隙手柄模拟手指缝隙手柄 图图2-2-2 流线型手柄流线型手柄 更为常见的优化改进措施是将手柄设计成流线型曲线，更好的贴合了人手握住手柄时的接触面积，使得稍长更为常见的优化改进措施是将手柄设计成流线型曲线，更好的贴合了人手握住手柄时的接触面积，使得稍长的使用时间也不会给人不舒服的感觉，增加把手后部凸起部分，更加贴合手掌，并在拇指处增加了阻力槽，的使用时间也不会给人不舒服的感觉，增加把手后部凸起部分，更加贴合手掌，并在拇指处增加了阻力槽，减少手部滑动。在选择手柄材料时，我们可以使用更软更耐用的化学材料减少手部滑动。在选择手柄材料时，我们可以使用更软更耐用的化学材料热塑性弹性体，增大手掌与手热塑性弹性体，增大手掌与手柄的摩擦力使其不易脱落，并且可以选择更加丰富的颜色，避免单调，增加乐趣。柄的摩擦力使其不易脱落，并且可以选择更加丰富的颜色，避免单调，增加乐趣。从其结构形状来说，通常有以下几种：1、直形。这是最常见的一种。头部型号有一字，十字，米字，T型（梅花型），H型（六角），等2、L形。多见于六角螺丝刀，利用其较长的杆来增大力矩，从而更省力。3、T形。汽修行业应用较多。1.一字螺丝刀的型号表示为刀头宽度*刀杆。例如275mm，则表示刀头宽度为2mm，杆长为75mm（非全长）。2.十字螺丝刀的型号表示为刀头大小*刀杆。例如2#75mm，则表示刀头为2号，金属杆长为75mm（非全长）。有些厂家以PH2来表示2#，实际为一样的。您可以以刀杆的粗细来大致估计刀头的大小，不过工业上是以刀头大小来区分的。型号为0#、1#、2#、3#对应的金属杆粗细大致为3.0mm、5.0mm、6.0mm、8.0mm。1、螺丝刀型号过多带来的不便 由于螺丝槽口形状种类丰富、尺寸大小不一，必然导致了螺丝刀型号的丰富多样。对于家庭使用的工具箱来说，各种型号的常用螺丝刀各买一把，既浪费成本又占用过多的工具箱空间，如图1-1-1所示。为了解决这一问题，人们设计出了可替换刀头式的螺丝刀组合套装，如图1-1-2所示，这在一定程度上解决了材料浪费和空间浪费的问题。然而在长期的生活过程中，小巧的刀头却容易出现丢失的现象，人们通常容易将替换下来的刀头随手放在一边，换上新的刀头后立即开始工作。工作完成后，工作台附近可能比较杂乱，而此时正是螺丝刀头容易丢失的时候。粗心的人可能在买到一套组合装螺丝刀的短时间内就丢失刀头，即便是心细的人，长期的使用也可能带来刀头的丢失。然而刀头却不单独出售，总是成套出售，这迫使人们不得不再买一把该型号的螺丝刀，又绕回到了最初的问题上。螺丝刀按不同的头型可以分为一字、十字、米字、星型（电脑）、方头、六角头、Y型头部等等，其中一字和十字是我们生活中最常用的，像安装、维修这类都要用到，可以说只要有螺丝的地方就要用到螺丝刀。六角头用的不多，常用内六角扳手，像一些机器上好多螺丝都带内六角孔，方便多角度使力。星型的大的看到也不多，小的星型常用于拆修手机，硬盘，笔记本，等，我们把小的螺丝刀叫钟表批，常用星型T6，T8，十字PH0，PH00这类。头部表示：一字SLOTTED十字 PHILLIPS米字POZI星型 TORX方头SQUARE六角 HEXGONAL其中加粗的字母后面加数字就表示槽号了。例如：十字，PH1PH2 PH3星型的常用规格有：T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T15 T20 T25 T27 T30 T40 T45 T50 等；另外还有中心带孔与不带孔的分别。型号规格 对角点距离(英寸)对角点距离(公制)T1 0.031 0.81 T2 0.036 0.93 T3 0.046 1.10 T4 0.050 1.28 T5 0.055 1.42 T6 0.066 1.70 T7 0.078 1.99 T8 0.090 2.31 T9 0.098 2.50 T10 0.107 2.74 T15 0.128 3.27 T20 0.151 3.86 T25 0.173 4.43 T27 0.195 4.99 T30 0.216 5.52 T40 0.260 6.65 T45 0.306 7.82 T50 0.346 8.83 T55 0.440 11.22 T60 0.519 13.25 T70 0.610 15.51 T80 0.690 17.54 T90 0.780 19.92 T100 0.871 22.13 十字的常用规格：PH000 PH00 PH0 PH1PH2 PH3，越靠前的越小螺丝刀的规格描述：表示为头型*长度，比如一字6*100，6是杆子的头型也是杆子的直径，100是杆子的长度（长度不含手柄部分），十字PH2X100，PH2是头型，100是杆子的长度。单位：毫米。十字螺丝刀从小到最大一般有7个规格ph000 ph00 ph0 ph1 ph2 ph3 ph4螺丝刀杆直径和 规格的大致关系：4mm4.5mm的杆一般做到十字Ph1，可以涵盖ph000 ph00 ph0 ph1这个系列基本属于是精密系列，拆装小型电子设备，眼镜，手表，收音机，录音机之类的.必备！这个以套装为主，其中ph000非常小，用的不是很多6mm的杆一般用于十字Ph2规格，这个是中型螺丝刀里最最常用的一个规格，所以可以单独买一把，用于显示器，收音机，电视机等外壳紧固螺丝，变压器固定等等，木工电批做家具上门螺丝的也是一个Ph2头打天下.8mm的杆用于Ph3,10mm的杆用于Ph4，基本是机械设备上可能用到，电子组装中用的可能性很少，除非是做电箱控制器.所以十字螺丝刀配置的组合方案大致是：4mm杆以下的精密螺丝刀套装+独立的Ph2螺丝刀一把如果考虑套装的柄太细不好着力，也可单独配置Ph1的螺丝刀一把.不配置也问题不大.一字没什么太大讲究，就不说了星批的种类很多，一般套装从T6起，但是一些现代手机已经最小用到T5，所以一般是套装+T5一把就可以打天下了.常用螺丝刀型号的规格如下：星形六角：T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10（几乎可拆所有六角螺丝的手机）M形（U形、叉形）：M2.6（最通用的U型螺丝刀规格）Y形（三角）：Y2.0、Y3.0（Y型螺丝的手机，小灵通，座充等，通吃）型：2.0、2.3（拆一些三角形的螺丝，很少用到，但备用还是必要的）型：1、2（特殊的五角螺丝手机也照拆）十字：1.0、1.5、2.0、3.0（PSP，MP4，MP3，数码等用到）一字：1.0、1.5、2.0、3.0（钟表系列）内六角：H1.5、H2.0、H2.5、H3.0、H4等螺丝刀没有圆头的，因为圆头的根本没有扭拒。一字就是要保证有扭拒，而十字能让力量分布得更均匀。按动力源来分有手动螺丝刀的和电动螺丝刀；按批头或者刀头来分有一字（flat head）和十字（phillips).行业里面是根据批头来说的.它的尺寸又有两种.一种是公制的，就是我们常说的以MM为单位的.比方说楼上讲的那些尺寸.还有的是英制的，它是英寸为单位的，比方1/4,3/16，这个数字乘25就是公制尺寸了.质量上乘的螺丝刀的刀头 是用硬度比较高的弹簧钢做的。好的螺丝刀应该做到硬而不脆，硬中有纫。当螺钉头开口变秃打滑时可以用锤敲击螺丝刀，把螺钉的槽剔的深一些，便于将螺钉拧下，螺丝刀要毫发无损；螺丝刀常常被用来撬东西，就要求有一定的韧性不弯不折。总的来说希望螺丝刀头部的硬度大于HRC60，不易生锈。螺丝刀的样式和规格较多，按头部形状分，常用的有一字形、十字形和专用形多种；按握柄材料分，常用的有木柄、塑柄和胶柄等多种。1、常用的螺丝刀使用方法：短螺丝刀的使用：短螺丝刀多用松紧电气装置接线桩上的小螺钉，使用时可用大拇指和中指夹住握柄，用食指顶住柄的末端捻旋。长螺丝刀的使用：长螺丝刀多用来松紧较大的螺钉。使用时，除大拇指、食指和中指夹住握柄外，手掌还要顶住柄的末端，这样就可以防止旋转时滑脱。较长螺丝刀的使用：可用右手压紧并转动手柄，左手握住螺丝刀的中间，不得放在螺丝刀的周围，以防刀头滑脱将手划伤。2、螺丝刀的工作原理：螺丝刀是杠杆原理,它的动力来之于握把，靠握把的转动来带动螺丝刀的从而带动螺丝转动。它的握把越粗越省力。这就是明显的杠杆原理机械了1 1、螺丝刀型号过多带来的不便、螺丝刀型号过多带来的不便由于螺丝槽口形状种类丰富、尺寸大小不一，必然导致了螺丝刀型号的丰由于螺丝槽口形状种类丰富、尺寸大小不一，必然导致了螺丝刀型号的丰富多样。对于家庭使用的工具箱来说，各种型号的常用螺丝刀各买一把，富多样。对于家庭使用的工具箱来说，各种型号的常用螺丝刀各买一把，既浪费成本又占用过多的工具箱空间既浪费成本又占用过多的工具箱空间然而在长期的生活过程中，小巧的刀头却容易出现丢失的现象，人们通常然而在长期的生活过程中，小巧的刀头却容易出现丢失的现象，人们通常容易将替换下来的刀头随手放在一边，换上新的刀头后立即开始工作。工容易将替换下来的刀头随手放在一边，换上新的刀头后立即开始工作。工作完成后，工作台附近可能比较杂乱，而此时正是螺丝刀头容易丢失的时作完成后，工作台附近可能比较杂乱，而此时正是螺丝刀头容易丢失的时候。粗心的人可能在买到一套组合装螺丝刀的短时间内就丢失刀头，即便候。粗心的人可能在买到一套组合装螺丝刀的短时间内就丢失刀头，即便是心细的人，长期的使用也可能带来刀头的丢失。然而刀头却不单独出售，是心细的人，长期的使用也可能带来刀头的丢失。然而刀头却不单独出售，总是成套出售，这迫使人们不得不再买一把该型号的螺丝刀，又绕回到了总是成套出售，这迫使人们不得不再买一把该型号的螺丝刀，又绕回到了最初的问题上。最初的问题上。2 2、螺丝刀手柄结构设计、螺丝刀手柄结构设计通过日常观察可以发现，有的螺丝刀的手柄是带有凹槽的，有的则是通过日常观察可以发现，有的螺丝刀的手柄是带有凹槽的，有的则是平滑的。究竟什么样的手柄更符合人机学特性？我们首应当对人体的手部平滑的。究竟什么样的手柄更符合人机学特性？我们首应当对人体的手部进行分析。进行分析。3 市场现有的多部分为手动式4 手动式所存在的弊端不适合老人 小孩 女士仅是小部分人使用我的设想：有没有可以解决以上多种问题的一款产品？我的设想：有没有可以解决以上多种问题的一款产品？1 型号自由调节，防止丢失刀头2 电动式工作方式3 适合老人 小孩 女士使用4 拿握舒适，符合人机工程学5 造型美观