基于人机工程学的钳子设计

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1、基于人机工程学的钳子设计姓名：顾谊华班级：11工设一学号：201106091301.设计背景钳子，手工工具，钳口有刃，多用来起钉子或夹断钉子和铁丝。是一种夹钳和剪切工具。钳子一般用碳素结构钢制造，先锻压轧制成钳胚形状，然后经过磨铣、抛光等金属切削加工，最后进行热处理。钳的手柄依握持形式而设计成直柄、弯柄和弓柄3种式样。钳使用时常与电线之类的带电导体接触，故其手柄上一般都套有以聚氯乙烯等绝缘材料制成的护管，以确保操作者的安全。它将较小的外力转化成较大的功力，使得钳子能有效地夹持或者剪切。当施加在钳臂上的外力随着杠杆率而增加时，钳嘴的作用力产生一个夹持移动的外力。如果要产生一

2、个较大的外力，从钳子铆接位置的中心到手柄的距离必须尽可能的长，从夹持口或剪切口到铆接中心的距离必须尽可能的短。不过许多钳子不会很大程度上的增加手力，因为他们只是使在难操纵的地方作业更容易，例如：电子设备的装配和电子类及精密工程类的应用等。　　钳子在欧洲的起源可以追溯到公元前一千多年，人们刚开始铸铁。在铸造过程中，钳子可以用于夹持炽热的铁块。过去锻造钳子的形状保留至今，几乎没有什么改变。钳子种类随着手工业、商业和工业化的发展而扩大。据统计，通用钳类已经发展到100种。特殊应用的钳类也在不断的增加。由于，钳子的种类与使用人群的增加，各种人机的改良设计也应运而生，因此，本设计以

3、钳子为课题，对其进行人机方面的改良设计。2.现有产品的调研2.1钳子的种类钳子按性能可分为：夹扭型、剪切型、夹扭剪切型按形状可分为：尖嘴、扁嘴、圆嘴、弯嘴、斜嘴、针嘴、顶切、钢丝钳、花鳃钳等。按用途可分为：DIY、工业级钳用、专用钳等。以结构形式分：穿鳃和叠鳃两种。2.2使用钳子及养护措施使用钳子是用右手操作。将钳口朝内侧，便于控制钳切部位，用小指伸在两钳柄中间来抵住钳柄，张开钳头，这样分开钳柄灵活。切勿把钳子当锤子使。定期在钳子的抛光面及结合部位滴上一滴保护机油，就能使钳子保持良好的工作状态，从而延长钳子使用寿命。2.3常见钳子的形态及功能分析钢丝钳钢丝钳是一种夹钳和剪

4、切工具。钢丝钳由钳头和钳柄组成，钳头包括钳口、齿口、刀口、和铡口。钳子的各部位的作用是：①齿口可用来紧固或拧松螺母；②刀口可用来剖切软电线的橡皮或塑料绝缘层，也可用来剪切电线、铁丝；③铡口可以用来切断电线、钢丝等较硬的金属线；④钳子的绝缘塑料管耐压500V以上，有了它可以带电剪切电线。尖嘴钳尖嘴钳又叫修口钳，主要用来剪切线径较细的单股与多股线，以及给单股导线接头弯圈、剥塑料绝缘层等，它也是电工（尤其是内线电工）常用的工具之一。其外形如图。它是由尖头、刀口和钳柄组成。电工用尖嘴钳的钳柄上套有额定电压500V的绝缘套管。尖嘴钳由于头部较尖，使用与狭小空间的操作使用用尖嘴钳弯导

5、线接头的操作方法是：先将线头向左折，然后紧靠螺杆依顺时针方向向右弯即成。剥线钳剥线钳为内线电工，电动机修理、仪器仪表电工常用的工具之一，其外形如下图。它是由刀口、压线口和钳柄组成。剥线钳的钳柄上套有额定工作电压500V的绝缘套管。剥线钳适宜用于塑料、橡胶绝缘电线、电缆芯线的剥皮。手动式自动式管子钳其他名称：管子扳手。用于紧固或拆卸各种管子、管路附件或圆形零件。为管路安装和修理常用工具。其嵌体可锻铸制造外。另有铝合金制造，其特点是重量轻，使用轻便，不易生锈。3.发现问题经过对常用的两种钳子的使用示意图的分析，发现人在使用钳子的过程中，会存在许多动作不符合人机工程学。经过调查

6、资料，问题的存在大致可以从两方面分析并解决。3.1钳子本身构造因素正常钳子的构造程左右对称型，钳子臂上有防滑绝缘套，常见尺寸如右图，双臂合上留足指缝间距，以避免夹手。结构简单，并不完美。基本形态3.2钳子的使用（人的因素）尖嘴钳人机交互界面使用钳子是用右手操作。将钳口朝内侧，便于控制钳切部位，用小指伸在两钳柄中间来抵住钳柄，张开钳头，这样分开钳柄灵活。原本设计的有点，两手柄中间的空隙可以很好的防止夹手，并且易于掌控钳子开口的大小，手柄设计成弧形，并加上防滑绝缘套，更好得迎合手掌，增加手腕与手柄的摩擦力，从而更好的掌控握力。然而，无论是平握还是立握，都存在一些共同的问题，其

7、一，用食指夹在两握臂之间来控制钳子的张力，因此该钳子在使用中，常常让使用者的食指承载负荷。问题之二，手腕弯曲问题，众所周知手腕弯曲后对力的掌控不佳，根据分析上面两张图（虚线部分），手腕的弯曲总体向上。钢丝钳使用钢丝钳要量力而行，不可以超负荷的使用。不可在切不断的情况下扭动钳子，容易崩牙与损坏，无论钢丝还是铁丝或者铜线，只要钳子能留下咬痕，然后用钳子前口的齿夹紧钢丝，轻轻的上抬或者下压钢丝，就可以掰断钢丝，不但省力，而且对钳子没有损坏，可以有效的延长使用寿命。存在问题与尖嘴钳相同，局部受力与手腕弯曲，为此，必须找到一种最舒适的使