铁锤的人机工程学分析及改进

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1、拔钉锤这是一把普通的拔钉锤（全称为铜管柄羊角拔钉锤），拔钉锤是一种很常见的五金产品,该钉锤的头部采用中碳钢低碳钢，手柄分为两部分，中间部位的连接杆是空心铜管制成的，手握区采用了合成橡胶。它除了用于矫正或制作一些小型的零件，最主要的用途就是能够用来拔钉子。手握部分头部连接杆关于拔钉锤的改进，主要的设计要点如下：（1 1）如何使拔钉锤在钉钉子和起钉子都省力；（）如何使拔钉锤在钉钉子和起钉子都省力；（锤子的手柄长度锤子的手柄长度）（2 2）如何使拔钉锤的手柄握起来舒服（）如何使拔钉锤的手柄握起来舒服（根据人机数据分析，改良手根据人机数据分析，改良手柄的造型）；柄的造型）；（3 3）拔钉锤头部的羊角的

2、倾斜度（）拔钉锤头部的羊角的倾斜度（怎么减少手操作的运动幅度）怎么减少手操作的运动幅度）（4 4）当锤子的重量一定时，拔钉锤的手柄长度为多少才最省力；）当锤子的重量一定时，拔钉锤的手柄长度为多少才最省力；（手柄长度，即力臂的大小手柄长度，即力臂的大小）拔钉锤三视图羊角锤国家标准一览表结合手部尺寸来分析锤子改进设计据分析，锤子的手柄尺寸要根据第95百分位男性和第五百分位女性的手部尺寸来设计拔钉锤主要测量数据与手部人机操作数据对比 数据对比数据对比锤子尺寸及锤子尺寸及质量质量国家标准国家标准(质质量为量为0.25kg的的羊角锤）羊角锤）手柄长200mm手柄宽14mm锤子头部高度90mm锤子羊角倾斜

3、度5340-50羊角之间的距离9mm7mm数据类别如何使钉锤用起来省力右图为拔钉锤拔钉子示意图，右图为拔钉锤拔钉子示意图，F1F1为动力，为动力，DADA为动为动力臂；力臂；F2F2为阻力，为阻力，DEDE为阻力臂。为阻力臂。根据杠杆力学原理公式：F1DA=F2DE，F2是钉子被拔起时产生的阻力，这个是不变量，我们可以根据这个公式来对钉锤进行改良，改良的方案有两种，方案如下：使用羊钉锤拔钉子时最小动力F的示意图方案一：加长整个手柄的长度（加长动力臂DA） 设计要点一注意要点：手柄加长后，由于钉锤的头部重量最重，所以手柄不能太长，太长的话，在钉钉子时要拿起钉锤就会出现重心不稳，所以要控制加长的范

4、围改进后的变化：加长手臂后，重心就往右移动，根据锤子头部的重量，手柄加长8mm，此时锤子恰好能自己达到平衡，那么在使用时就会较省力，就像挑扁担，哪一头重，走路都不容易平衡。重心重心如何使钉锤每次钉钉子方向准确无误 设计要点三 根据实际操作的推测：钉钉子时往往是由于在敲击过程中，手柄滑动，脱离手心导致的。解决方法：根据人机工程学分析，让手柄的形体最符合手握住时的动态姿势。手柄不宜过长，根据前面手部尺寸的平均手掌宽62mm,再加上大拇指按压工具的部分，大约20mm左右，所以我把手柄的手握部分的长度由98mm,改为88mm,同时，如右图所示：注意要点：倾角不能太大，太大，拔钉子时会使手运动的幅度较大，当让也不能太小，太小，阻力臂会增大，就不能达到省力的目的。 改进后的变化：改进后一举两得，既能省力又使手部运动幅度变小，并且根据分析，图中的倾角为45时，既能省力又不会使手臂运动幅度过大。方案二：减小锤子头部羊角的倾角（减小羊角的曲率） 设计要点三如下图所示DADA，DA动力臂不变，F2阻力不变,倾角从53减小到45进而导致DE减小。即减小倾角（羊角与手柄的夹角）同时，就减少了阻力臂，就减小了手的动力F1。F1=（F2DE） DA综合上述改良的所有方案，我的改良设计如下图所示：改良后的拔钉锤三视图：