基于持握方式的角磨机手柄造型优化设计研究

发布时间：2020-10-11 16:45

　　 在角磨机的操作过程中,手柄是一个重要的人机交互界面,其造型直接影响使用者持握的舒适性。目前传统小型角磨机存在造型单一、人机适应性差等缺陷,长期使用设计不当的手柄容易引起手部疲劳,形成积累性伤害并降低工作效率,因此本文从手部生理特性及持握方式的角度出发,提出了一种小型角磨机手柄造型的优化方案,对提高角磨机手柄的持握舒适性具有重要意义。本文在研究人体手部生理解剖特征和手部持握姿势的基础上,首先得出手部运动的基本运动规律,归纳手部持握姿势的特点及手部压力的划分区域,总结出持握式工具的设计原则,以此作为角磨机手柄优化设计的重要理论依据。其次,本文归纳了角磨机的三种手柄造型和持握方式,并确定以小型670W角磨机为研究样本,根据角磨机的持握方式对手部受力情况进行分析:通过手柄模型加压实验,明确手部与手柄接触力较大的1 1个目标点;通过持握样本角磨机,运用压力测量系统得出接触力较大区域点的压力和压强数值,并在此基础上结合手持三维激光扫描仪与NURBS建模法获得手柄和人体手部三维立体模型,利用有限元软件分析了手部应力和应变的分布情况以及手柄造型对实验参数的影响,进而总结出手柄的优化原则,为角磨机手柄造型的设计研究提供了依据。最后,本文结合头脑风暴法提出了手柄造型的优化方案,利用3D打印技术将其打印出实体模型并配重,运用相同的实验与仿真分析手段对优化后的手部与手柄模型进行了分析。结果证明持握优化后的手柄手部压力峰值减小,超过压力红线的压力集中点减少,应力、应变分布更加均匀,一定程度上提高了手部持握的舒适性,同时验证了本文系统设计流程的可行性,为手柄造型的优化设计提供了有价值的理论参考。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH122
【部分图文】：

：尽量使手腕处于中性位置，即直线状态；??施力的数量和持续的时间。??大学者Ｅｍａｎｕｅｌ?Ｒｏｙ?Ｂｉｒｔ设计了一款牙医工具轻手部疲劳，拇指与食指的持握处，造型贴定了手柄功效学的研宄基础［６］。??Ｒｏｋ?Ｃｈａｎｇ等人针对不同材质的园林工具，通肉活动与主观评价，得出在抓握时中空玻璃璃纤维手柄更加舒适［７］。??ａｒＢｊｏｒｉｎｇ、Ｌｅｎａ?Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ?和?ＧｏｒａｎＭ．Ｈａｇｇ?研表面压力的影响。使用压力测量器来测量分１－１所示。实验结果为拇指和食指为压力最高

图１－２基本流程简图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｂａｓｉｃ?ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ??本章小结??本章通过对角磨机适用范围广泛性以及角磨机手柄舒适度的重要性两个论述提出了课题的研宄背景；通过对国内外文献的阅读以及市场调研结角磨机手柄的研宄趋势以及现有产品存在的问题：造型单一、色彩与功的认知性不足、材质单一等，从手柄的舒适度、人机工程学的完善、提竞争力以及促进电动工具的良性发展三方面阐述了研宄的目的及意义；础之上，提出了本文的主要研宄构思，为后续研宄做准备。??８??

表面积约增加１／４，能够适应手部的抓握功能［２３］。??手部肌肉是手部运动与感知的重要组织，其结构复杂，功能强大。手部肌??肉可分为大鱼际肌、小鱼际肌、中间群肌、指球肌等，如图２－１所示【２４）。其中??肌肉最丰富的是大鱼际肌、小鱼际肌和指球肌，掌心肌肉分布较少。??指球肌??／？？?？?碰货——ａ?＼?ａ??？．?｛?＜?卿肌?中指竹?１?＾?々??指侧肌?Ｉ?ｙ?，…，?＾?＾１?＾３?＼??麗：、省??ｉｉｆ?－—??图２－１手部肌肉示意图?图２－２手部骨骼结构图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｈａｎｄ?ｍｕｓｃｌｅｓ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?Ｆｉｇ．?２－２?Ｈａｎｄ?ｂｏｎｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??手骨主要有腕骨、掌骨、和指骨三大部分组成［２５１，手部骨骼见图２－２，其中，??掌骨与指骨的连接部分是掌指关节（ＭＣＰ），指骨与指骨之间的连接部分称为??９??
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本文编号：2836852