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1、案例 厨刀设计,问题的提出: 因厨刀设计不良而引发的切断手指等意外伤害事故,以及腱鞘炎、腕道综合症等重复性积累损伤时有发生,厨刀设计未达到最优的形态。 本设计的目的: 1 是研究握柄形状 2 研究握柄角度 3 研究刃口角度 4 解决食指因局部受力而引发的疼痛 5 解决粘刀问题,厨刀人机设计流程图,现状分析,现有资料收集,现有厨刀收集、分析,功能分析,操作分析,材料分析,刀头分析,刀刃分析,刀背分析,刀柄分析,尺寸计测,选择计测项目,选择计测对象,新设计方案,刀柄形状,刀柄、刀刃角度,刀身情况,结 束,使用者群体分析,1 现状分析,现有资料收集、厨刀收集 常见厨刀分类及用途 (根据所收集的资料整
2、理如下图所示),由于片刀是日常居家最常用的厨刀,所以,以片刀设计为例,进行人机工程的应用研究。,1、功能分析,2、操作分析,3、材料分析,4、使用群体分析,(一)功能分析 厨刀的主要功能是完成对蔬菜、肉类的切削、分割工作。切、剁、砍、割、片(削)、顿是厨刀最常用的操作动作。这些动作可以满足绝大部分切削、分割工作的要求。 通过对市场现有产品及资料的收集,从功能的角度整理出几种具有代表性的厨刀结构,并对这些结构进行了功能分析。,详细分析 (1) 刀头,因为半弧形刀头切削灵活,适用范围较广,所以,可选用这种形式的刀头作为片刀刀头。,(2) 刀刃,其中,弧线后部凸起结构使用灵活、省力,受力状态合理。因
3、此,可选用这种形式的刀刃作为片刀刀刃。,(3) 刀背,一般来说,应尽量少采用这类附加功能,因为在利用刀背操作时,另一侧的刀刃很容易引起误伤。,(4) 刀柄,与矩形、圆形刀柄相比,椭圆形刀柄持握稳定,也较舒适,因此,可选用这种形式的刀柄作为片刀刀柄,(二)操作分析 (1) 常见持握方式:竖握方式(两种)和横握方式(一种),竖握方式,横握方式,拇指、食指受到较大的局部压应力,拇指直接按在金属刀身上,(2)片刀基本操作分析:切、剁、砍、割、片(削)、镦,(3)刀柄、刀刃的倾角,资料:工具的把手与工作部分成10左右角时,效果较好。通过计测,本设计取该角度为12。,刀刃圆弧也应有一与握柄相对应的倾角12
4、 运刀动作流畅,刀刃的前部和后部应采用圆弧形过渡,(4) 刀具重心分析,(1)重心在刀身前部 在进行砍、剁等施力较大的操作时省力,但在切、割、顿、片时容易产生疲劳 (2)重心在刀身后部 与前者相反,在切、割、顿、片时很灵活,但在砍、剁的操作中施力困难 (3)重心在刀身中部 是前面两者的综合,适应面较广。,(三)材料分析,刀片材料 由于不锈钢具有在腐蚀性介质中高度稳定、高硬度、高耐磨性、易清洁和美观等特点,绝大多数厨刀均选用不锈钢作为刀身材料。3Crl3、7Crl7M、Mo717-1、Mo717-2、Mo717-3等型号的不锈钢都是很好的刀身材料。在添加了Mo元素后,不锈钢可以具有更好的韧性和耐
5、磨性。,2) 刀柄材料 (1)金属刀柄 金属刀柄一般采取刀片与刀柄一体化,结实,但手感不好,且容易滑脱。 (2)塑料刀柄 塑料刀柄脆性较大,易破裂。它还具有易滑脱,易老化,手感不好等缺点 (3)橡胶刀柄 橡胶刀柄手感较好,与手之间的摩擦适中。但存在老化问题,与人的亲和力也较差。 (4)木制刀柄 木制刀柄手感好,摩擦适中与人的亲和力强。 (5)电木刀柄 电木刀柄手感、强度等性能均较好。 (6)组合式 组合式刀柄一般采用金屑加本质或电木结构,刀柄牢固,手感也好。,(四)使用者群体分析,厨刀的使用者主要是成年人,使用者群体可定位在2050岁的年龄段,应同时适合男性和女性使用,2 尺寸计测,3 新方案
6、设计,(一) 刀柄形状 刀柄外形与人手持握的弧线相吻合。椭圆形截面使人持握时有稳定感,舒适、易于施力、不旋转。鱼腹形(中间突起)刀柄,可以防止轴向滑脱。在刀柄上方增加了竖捏拇指按结构(凹坑),在两侧均添加了横握拇指按压结构(凹坑),见图,它可以同时满足惯用右手和惯用左手操作者的操作需要。此外,还增加了食指保护结构(护板),见图。这些结构可使拇指、食指免受较大的局部压应力,避免了拇指直接按在金属刀身上所产生的不适感;增加了持握的稳定性和操作的舒适性。,(二) 刀柄、刀刃角度 本设计采用弯折式刀柄,以保证操作者持握刀具时手腕处于顺直状态。通过计测得到的弯折角为12。 为避免切削时产生旋转力矩,刀刃
7、所受阻力最好与刀柄施加的切削力共线。因此,取刀刃切削部分与刀柄平行。,(三) 刀身形状 刀刃呈弧形设计,前部弧形大约与菜板成12角。这样既保证了刀刃切削时的阻力与用力共线,同时,也缓解了直线形刀刃对手臂运刀的角度的限制。前端倾角便于往复切削,后端弧形便于退刀操作。 刀头最前端的刀尖便于进行戳、挑、刺等操作。 刀背略凹,与刀身整体形状相呼应,并利于另一只手辅助施力。刀身两侧开有防粘连凹槽,能有效地防止被切割物粘在刀身上阻碍视线,节省了切莱时去除粘贴物的时间,提高了工作效率。,(四) 材料 刀柄采用本质或电木材料;刀体选择马氏体不锈钢3Crl3。 (五) 质量(重量) 质量(重量)取05kg。 新片刀设计效果图,尺寸图如后。,