導(dǎo)語(yǔ)：油鋸造型設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

一、問(wèn)題的提出

油鋸的不當(dāng)設(shè)計(jì)，會(huì)給操作人員帶來(lái)不堪重負(fù)的疲勞。長(zhǎng)期暴露在強(qiáng)震動(dòng)、強(qiáng)噪聲和強(qiáng)污染的環(huán)境中，直接影響操作人員的身心健康和作業(yè)效率，導(dǎo)致多種職業(yè)疾病，如腱鞘炎、關(guān)節(jié)炎、血管收縮癥（白手?。⒎窝椎?，這些疾病都是長(zhǎng)期重復(fù)性勞作后積累而產(chǎn)生的。油鋸作業(yè)屬于重體力勞動(dòng)，操作過(guò)程中對(duì)于操作人員的上肢承受力有著重要影響。油鋸重量及不舒適的手柄，會(huì)使操作人員的上肢肌肉產(chǎn)生疲勞；不合適的操控鍵尺寸、色彩和形狀，更會(huì)給操作人員帶來(lái)安全隱患。因此在進(jìn)行油鋸的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該遵循人機(jī)工程學(xué)的原則，減少人機(jī)方面設(shè)計(jì)不當(dāng)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。本課題研究的目的在于探究油鋸造型的人機(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)油鋸的人機(jī)界面進(jìn)行優(yōu)化，也為油鋸作業(yè)環(huán)境的合理化提供理論依據(jù)。

二、人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原則

在人機(jī)工程學(xué)中關(guān)于手動(dòng)工具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則包括：

（1）必須能有效完成預(yù)定功能；

（2）必須與人的身體形成適當(dāng)比例，使人力作業(yè)效率最大；

（3）必須按照作業(yè)者的力度和工作能力來(lái)設(shè)計(jì)；

（4）不應(yīng)引起過(guò)度疲勞；

（5）必須以一些合理的形式向使用者提供感官反饋；

（6）所需要的研發(fā)和維護(hù)成本應(yīng)當(dāng)是合理的。手動(dòng)工具涉及到的生理因素包括避免靜態(tài)肌肉施力、避免不協(xié)調(diào)的腕部方位、避免掌部組織受壓、避免手指重復(fù)動(dòng)作。油鋸設(shè)計(jì)必須在有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的同時(shí)，與使用者身體部位成適當(dāng)比例，緩解使用者的疲勞，使其工作效率最大化，并在使用合理性最大化的同時(shí)，充分考慮到操作的安全性和舒適性。油鋸的設(shè)計(jì)主要研究人體上肢與工具的相互協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)時(shí)需要將人手、工具和戶(hù)外林場(chǎng)作為一個(gè)系統(tǒng)，除了對(duì)手部、臂部構(gòu)造的研究外，更為重要的是研究與手部相接觸的產(chǎn)品部件。只有這樣才能滿(mǎn)足人機(jī)工程學(xué)原則，設(shè)計(jì)出符合使用者要求的油鋸來(lái)。

三、油鋸造型的人機(jī)設(shè)計(jì)研究

1.操控設(shè)計(jì)

（1）后把手設(shè)計(jì)

操作油鋸時(shí)，操作者身體臂部主要的受力肌肉為右手掌長(zhǎng)肌、右手肱二頭肌、左手肱三頭肌。隨著把手直徑增大，肌肉收縮增強(qiáng)，但當(dāng)直徑大于30毫米時(shí)，收縮強(qiáng)度迅速增大；而當(dāng)把手直徑小時(shí)，雖然肌肉收縮強(qiáng)度小，但是太小會(huì)增加局部壓力，使手指局部產(chǎn)生刺痛，并且在需要施加扭矩的情況下，會(huì)增大握力，導(dǎo)致肌肉收縮增大。因此，30毫米左右的把手直徑有利于保持最大握力。我們可以看出，有一定角度和平直的把手，會(huì)使腕部處于平直和彎曲的狀態(tài)，而當(dāng)人手的腕部處于平直狀態(tài)時(shí)，手的持握力有所減耗，并且別扭的手部方位將導(dǎo)致手部疼痛。因此，油鋸后把手傾角設(shè)計(jì)為20-30度左右為宜。如圖4所示，男性最寬手幅大約為97毫米，因?yàn)楹蟀咽诌€有一定的傾角，故把手長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)為120-140毫米，帶手套長(zhǎng)度最少增加10毫米。把手形狀不能為圓形或正方形，斷面為矩形或三角形更適合,操作起來(lái)更順手、更舒適。

（2）剎車(chē)桿設(shè)計(jì)

人推操縱桿比拉操縱桿的反應(yīng)時(shí)間要短。也就是說(shuō)，當(dāng)緊急情況下，有效的操縱應(yīng)該是推這個(gè)動(dòng)作。因此，當(dāng)工作的油鋸需要停止時(shí)，剎車(chē)桿應(yīng)該是向前推的，此時(shí)剎車(chē)帶抱緊鏈輪，鏈條停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)需要油鋸恢復(fù)正常工作，向后拉剎車(chē)桿，則剎車(chē)帶松開(kāi)鏈輪，鏈條恢復(fù)工作。如圖4所示，男性最寬手幅大約為97毫米，剎車(chē)桿把手長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)在100-120毫米，帶手套長(zhǎng)度最少增加10毫米。因?yàn)槭遣僮骰顒?dòng)的把手，采用22毫米左右的直徑最好。

（3）控制鍵設(shè)計(jì)

操作人員在其工作過(guò)程中免不了重復(fù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。重復(fù)地按鍵操作將增加疼痛和疲勞。按鍵形狀不合理、尺寸偏大或偏小、表面容易打滑、操作力過(guò)大等，都可能增加手和手指的疲勞，導(dǎo)致手部損傷。油鋸手柄和機(jī)身上的按鍵，其水平截面應(yīng)為矩形，用手指按壓的表面要有適合指形的凹陷輪廓。由圖4，選取95%男性手指近位指關(guān)節(jié)寬度值，后把手矩形按鍵（拇指操作）的參考值為25毫米×12毫米，機(jī)身上矩形開(kāi)關(guān)鍵參考值為30毫米×12毫米。油鋸的拆除及減壓旋鈕，應(yīng)該采用指針旋鈕的形式，圓形或錐形的旋鈕不太適合手上油污或戴手套時(shí)使用。如圖6，指針旋鈕的厚度參考為5毫米左右，長(zhǎng)度可以在20-40毫米之間。指針旋鈕的造型可以多樣化設(shè)計(jì)，如圖7所示。在有多個(gè)控制鍵的情況下，各控制鍵在形狀、大小、色彩、質(zhì)感以及位置等方面，盡量給予明顯區(qū)別，使它們易于識(shí)別，以避免互相混淆。另外在控制鍵的安置上，必須結(jié)合操作者的使用習(xí)慣及生理需求，讓操作者在合理的體位下操作，避免勞動(dòng)損耗，使其與人的自然行為協(xié)調(diào)一致，如圖8所示。

2.材料選擇

林區(qū)工人非常歡迎質(zhì)量輕的油鋸，這是毋容置疑的。國(guó)內(nèi)油鋸的重量絕大部分在4.5公斤以上。而德國(guó)、日本、美國(guó)的輕型油鋸的重量大都在3.5公斤以下，如日立CS25EC（S）單手操作油鋸，重量?jī)H為2.9公斤，可掛于腰上，上樹(shù)爬山時(shí)方便攜帶，體積雖小但卻毫不影響動(dòng)力。因此，我國(guó)油鋸只要在材料和發(fā)動(dòng)機(jī)性能上下功夫，使用輕質(zhì)合金（如鎂鋁合金）和合成樹(shù)脂材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，重量可以大大減輕。另外，與手相接處的部位，材料的觸感與操作的舒適度有著很大的關(guān)系。如工具手柄上覆蓋的黑色軟膠以及皮紋明確地告訴使用者，這里是可以用手把持的。此外，控制鍵上的磨砂、槽紋或花紋的材質(zhì)，也可以使操作更加準(zhǔn)確。

3.色彩設(shè)計(jì)

油鋸的色彩人機(jī)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在：

（1）較緊張工作中能完成快速分辨，操作準(zhǔn)確安全，提高生產(chǎn)率。不同的功能最好進(jìn)行色彩分區(qū)，并且需要用到對(duì)比較為強(qiáng)烈的色彩。

（2）需要遵循有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和已被廣泛認(rèn)可的色彩表義習(xí)慣。如紅色為警示，須做開(kāi)關(guān)使用。

（3）宜用沉重、堅(jiān)實(shí)的色彩，給人一種穩(wěn)定、安全的感覺(jué)。

4.設(shè)計(jì)案例分析

受寧波大業(yè)工業(yè)設(shè)計(jì)公司的委托，筆者為國(guó)內(nèi)一家致力于高端園林機(jī)械產(chǎn)品的公司設(shè)計(jì)一款導(dǎo)板為16寸、功率為1.7千瓦的輕型油鋸。目標(biāo)用戶(hù)為農(nóng)戶(hù)、園藝工人、農(nóng)場(chǎng)工人和手工匠人等，適合家用、裝潢、物業(yè)、園林公司等單位。產(chǎn)品定位為砍伐小樹(shù)、削剪灌木、建造樹(shù)頂小屋，以及準(zhǔn)備過(guò)冬薪柴專(zhuān)用油鋸。特點(diǎn)是輕便省力，低震動(dòng)，在惡劣條件下，油鋸質(zhì)量穩(wěn)定，性能可靠等。這款油鋸依照人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)機(jī)身材質(zhì)為高強(qiáng)度塑料，能耐高溫、耐腐蝕、減震、耐摔。具體部件設(shè)計(jì)包括：環(huán)形把手部分表面采用黑色橡膠材質(zhì)，直徑為30毫米，寬為200毫米，高為200毫米；后把手部分直徑為30毫米，長(zhǎng)為130毫米，高為120毫米；剎車(chē)把手直徑22毫米，寬110毫米；發(fā)動(dòng)機(jī)罩形態(tài)為放射圓形，散熱性好，中心處可放公司LOGO；控制鍵的排布比較集中，便于識(shí)別和操作。在色彩設(shè)計(jì)上使用了較為跳躍的紅色、綠色、黃色和橙色，使得產(chǎn)品外觀色彩醒目，而且具有視覺(jué)舒適度，一改以往工具設(shè)計(jì)中的色彩運(yùn)用的局限性。此油鋸適合多場(chǎng)合環(huán)境作業(yè)，其特點(diǎn)是質(zhì)量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造型新穎，其造型設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循了人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)原理，操作更輕巧，使用更便捷。

四、結(jié)語(yǔ)

作為林業(yè)工作必不可少的操作工具——油鋸，必須遵循人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)原則來(lái)實(shí)現(xiàn)造型設(shè)計(jì)，這對(duì)于減輕勞動(dòng)疲勞及安全操作有著至關(guān)重要的意義。在人機(jī)工程學(xué)方面，油鋸設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下四個(gè)指導(dǎo)思想：不要使腕部彎曲，把手應(yīng)該有助于抓握，確定適當(dāng)?shù)墓δ芊謪^(qū)，以及提供適當(dāng)?shù)陌踩臻g。未來(lái)油鋸的發(fā)展，必然朝向新技術(shù)、新材料、新工藝的方向，但是人機(jī)設(shè)計(jì)的根本原則不可改變，產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須以人的使用為前提，這樣的設(shè)計(jì)才能是優(yōu)良的設(shè)計(jì)。

作者:張明月單位:常州大學(xué)藝術(shù)學(xué)院