人因工程伞具课程设计论文.docx

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人因工程伞具课程设计论文

伞具的改进设计

摘要：

伞具在我们的日常生活中是一种不可缺少的日用品，有的用它来挡雨，有的用它来遮挡紫外线，尤其是现代的年轻女孩，爱美是她们的天性，于是为了保持美丽的肌肤，外出时，伞便成了她们必带的护肤工具之一。

不论是出于什么用途，目前各式各样的伞具的设计都没有达到人们的要求，本次设计就是针对伞具目前存在的问题进行改进设计，该设计运用人因工程等相关设计理论展开研究，本着以人为本的设计理念，试图找到更能满足人们需求的高质量的伞具。

关键词：

人因工程学、伞具、改进设计。

theimproveanddesignofumbrella

Abstract：

umbrellaisakindofindispensabledailynecessitiesinourdailylife,someuseittokeepfromrain,someuseittokeepoutultravioletray,especiallythemodernyounggirls,beautyistheirnature,soinordertokeepthebeautifulskin,whentheygoout,theywillbringanumbrellawhichbecameoneofthetoolsthatprotectskinfromhurt.Whateverthepurposeis,nowadaysallkindsofumbrellas‘designhavenotreachedtherequirementofpeople,thedesignisaimattheexistingissueswhichshouldbedesignedandimproved,itstartit’sresearchrelyontheergonomicsandotherdesigntheory,designtheorydeveloped,peopleorienteddesignconcept,tryingtofindsuchumbrellathatcanmeettheneedsofthepeopleofhighquality.

Keywords：

Theergonomics,umbrellawith,designofimprovement

目录

1.绪论3

1.1人因工程的概念3

1.2国内外人因工程学研究概况3

1.2.1国外人因工程学研究现状3

1.2.2国内人因工程学研究现状4

1.3伞具研究的内容、意义及方法4

1.3.1伞具研究的内容及意义4

1.3.2伞具研究的方法5

2.人体的基本尺寸以及受力分析5

2.1人体尺寸5

2.2手臂和手掌受力分析6

2.2.1手臂的结构及受力分析6

2.2.2手掌的结构及受力分析7

3.伞具的改进设计7

3.1伞具现状分析7

3.2伞具存在的问题分析9

3.3伞具的改进设计10

3.3.1伞面半径的设计10

3.3.2伞面弯曲弧度11

3.3.3伞骨架的设计12

3.3.4伞柄的设计12

3.3.5伞面颜色的选择13

3.4改进前后的比较与评价14

总结15

参考文献15

1.绪论

1.1人因工程的概念

人因工程学（Ergonomics或HumanEngineering）又称工效学、人机工程学、人类工效学、人体工学、人因学等，是一门重要的工程技术学科。

它是管理科学中工业工程（IE，IndustrialEngineering）专业的一个分支，是研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适目的的一门科学。

其中侧重于研究人对环境的精神认知称为cognitiveergonomics或humanfactors,而侧重于研究环境施加给人的物理影响称为biomechanics或physicalergonomics。

该学科在其自身的发展过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机的融合了各相关学科的理论，不断的完善自身的基本概念、理论体系、研究方法，以及技术标准和规范，从而形成了一门研究和应用范围都极为广泛的综合性边缘学科。

因此，它具有现代各门新兴边缘学科共有的特点，如学科命名多样化，学科定义不统一，学科边界模糊，学科内容综合性强，学科应用范围广泛等。

人因工程作为一门新兴的正在发展的交叉学科，涉及多种学科，如生理学、心理学、解剖学、管理学、工程学、系统科学、劳动科学、安全科学、环境科学等。

目前，人因工程在世界制造业、信息技术（IT）业、服务业、等各个领域都得到了广泛应用和飞速发展。

1.2国内外人因工程学研究概况

1.2.1国外人因工程学研究现状

（1）从研究领域来看，国外人因工程旨在解决生产、生活中的实际问题,研究热点不断更新,适应社会经济发展,领导学术前沿。

国外近五年人因工程研究内容包括人体研究、工作负荷与职业健康、作业环境研究、作业场所改善与作业方法研究、人因工程与行业研究、特殊人群研究、产品设计与评价、人机系统整体研究、组织和管理中的人因工程研究,以及人因工程项目成本绩效分析。

总体来看，国外人因工程学科的发展经历了萌芽时期（科学管理）、初始阶段（疲劳研究、人员选拔和培训）、成长阶段（人机界面设计）、和发展阶段（应用领域和应用范围不断扩大）。

（2）从研究方法上看，国外在生物力学、运动力学、生理学等方面研究中的测量手段及方法先进,我国测量手段和方法相对落后。

国外比较注重调查、实验和观测法,在实验、调查研究方面做了大量的工作,而且研究对分类非常细致,研究方法规范,对问题的解决也比较有针对性。

国外研究人员比较注重人因工程实践,研究的问题通常较小,大部分来源于企业生产实际。

研究过程中进行大量调查研究,有充分的第一手资料,研究方法科学。

1.2.2国内人因工程学研究现状

（1）从研究领域来看，我国人因工程研究领域可分为:

人的职业和素质研究、工作环境研究、产品设计与评价、人误与安全、工作负荷与疲劳、作业方法与场所设计改善研究、认知工效、人机系统研究、组织和管理中人因问题研究、先进技术中的人因工程研究及人体研究等十一个方向。

（2）从研究方法上看，我国的人因研究比国外晚20年～50年,真正的发展是在1980年以后,主要以学习和引进西方人因工程理论和方法为主。

受研究条件限制,我国调查、观测方法应用较好,实验方法应用不足。

国内外比较普遍应用模糊数学、层次分析、系统分析、决策、预测,模拟仿真等方法解决人因问题,我国应用时间较短,还需进一步查找差距,弥补不足。

我国学术界在对研究方法、手段求新求异的同时一定要抓住实证、调查等基础工作,这样才能做到研究成果真实准确,有实际意义。

另外,应在传统研究方法基础上,吸收其他学科研究方法,特别注意定性研究与定量研究相结合,定量分析方法的使用是学科发展的客观要求。

国内研究热点虽然部分落后于国外,如行业研究和特殊人群研究,但也有自己独特的领域，如人误与系统安全。

1.3伞具研究的内容、意义及方法

1.3.1伞具研究的内容及意义

伞具早在我国古代人们就用来挡风挡雨挡阳光，随着人们生活水平的提高，对生活品质的要求的日益提升，传统伞具的样式和功能已远远不能满足大众的需求，伞具设计思路被大胆革新，遮阳避雨仅成为伞具众多功能之一。

今年伞具流行趋势主要有以下几个方面：

一、是新特材料运用成为中高档伞主流。

随着现今生产制作水平及技术含量的不断提高，伞具的耐久和轻巧成为产品的基本要求，大量新材料、特种材料走上了伞具的前台，附于伞具新的生命力，如面料采用用于制作降落伞的专业防裂布，伞骨采用化纤骨、碳纤骨、铝骨（或合金）等轻质材料，极大的减轻了产品的整体质量，提高了便携性。

二、是功能人性化设计大放异彩。

在满足传统的遮阳避雨的功能的前提下，越来越多针对独特需求的人性化设计被应用到伞具中。

如旅行包伞，设计成另类的锥形，可以在大雨中有效的保护背部的旅行包；情侣伞，横向加宽加固，可以让情侣在大自然中尽情享受浪漫，不会被雨水打湿衣服而扫兴。

这些贴心的设计融入了大量情感色彩，开创了伞具新的市场空间。

三、是好“色”好奇个性雨具异军突起。

在强化伞具实用性的同时，观赏性也逐渐成为伞具流行趋势的一个不可或缺的要素，越来越多的工艺特征得以体现，局部制作日趋精细化。

1.3.2伞具研究的方法

伞具研究采用的是调查法、观测法和资料收集法，其中调查法采用抽样调查，从人群中随机抽取行人进行询问；观测法就是在雨天或者是艳阳高照的晴天观察撑伞行走的人们在使用伞的过程中存在的问题以及改进的前景等；收集法是通过书籍以及网络资料的收集，获得所需资料一种调查方法。

2.人体的基本尺寸以及受力分析

2.1人体尺寸

伞具作为人们日常的挡风挡雨工具，主要是考虑人身体上半身和手臂的尺寸和活动范围以及手掌的大小和手指活动范围。

以下考虑的是我国西南地区（年龄男的在18~60岁之间、女的在18~55岁之间）人体尺寸的平均值。

如图2.1和2.2所示：

（1）身高1.1=1640mm（男）1546mm（女）；

（2）上臂长1.3=349（男）319（女）；（3）前臂长1.4=268（男）242（女）；（4）肘高2.3=1128（男）1050（女）；（5）肩宽4.3=415（男）387（女）；（6）最大肩宽4.4=486（男）458（女）；（7）胸厚4.2=261（男）260（女）；（8）手掌宽91（男）84（女）；（9）手掌长202（男）189（女）。

图2.1人体整体结构图

图2.2人体肩部及胸厚尺寸结构图

2.2手臂和手掌受力分析

2.2.1手臂的结构及受力分析

撑伞的时候主要靠手臂（前臂与上臂共同作用），确切地说是肱二头肌与肱三头肌的收缩与伸张共同作用带动相应的骨骼支撑重物。

骨骼的杠杆作用使得手臂承受的压力大大减轻，从而减轻了手臂的负担。

手臂的肌肉、骨骼结构如图2.3：

图2.3肘关节处肌肉骨骼关系

2.2.2手掌的结构及受力分析

手掌主要功能是握持住重物，主要的受力区域是掌部的小鱼际肌和大鱼际肌以及指尖区域的指尖肌肉。

手掌的结构及受力分析如图2.4所示：

图2.4手的生理结构与手把形状设计

3.伞具的改进设计

3.1伞具现状分析

目前市场上存在各种各样的伞具，这里仅收集了12把独特又别具创意的雨伞，它们都有各自的创意点，虽然都不是完全令人满意的，但从中可以学到很多设计创意。

（1）LED雨伞

这把雨伞在伞柄上的设计上十分有亮点，现有两种搭配：

黑色伞面和白色LED光、红色伞面和红色LED光，如图3.1a。

（2）站立式雨伞

这把别具一格的雨伞能够自行站立，这样你就不用担心出门在外没有放置长柄雨伞的地方了，如图3.1b。

（3）SENZ雨伞

由于它的精巧设计，从夏日微风到大暴雨，撑着SENZ你都可以轻松地避开风雨而行，如图3.1c。

图3.1a.LED雨伞b.站立式雨伞c.SENZ雨伞

（4）多用工具式雨伞

这把酷劲十足的雨伞可以在没有下雨的时候当作类似椅子的工具使用，如图3.2a。

（5）肩上雨伞

这把肩上雨伞可以作为你的配件，它可以灵活地别在你的身体之上，无需用手撑伞，这样，就可以让你腾出双手做其它的事,如图3.2b。

图3.2a.多用工具式雨伞b.肩上雨伞

（6）高尔夫球棒雨伞

这把雨伞由SebastianErrazuriz设计，兼具了雨伞本身功能和高尔夫球棒的功能，如图3.3a