駱欣光 陸 朋 王道帥 陳 琛

中國計量學院質(zhì)量與安全工程學院，浙江 杭州 31 0018

人機工程學在多口徑精準卷筆刀的設(shè)計中的應用

駱欣光 陸 朋 王道帥 陳 琛

中國計量學院質(zhì)量與安全工程學院，浙江 杭州 31 0018

基于人機工程學的設(shè)計理念和原理，從外形、顏色、刻度盤、手搖柄以及筆屑盒等方面詳細研究多口徑精準卷筆刀的設(shè)計，旨在提高產(chǎn)品設(shè)計的科學性、宜人性。

人機工程學；卷筆刀；設(shè)計

前言

人機工程學是一門涉及諸多方面的邊緣學科。它是運用人體測量學、生理學、心理學和生物力學以及工程學等學科的研究方法和手段，綜合地進行人體結(jié)構(gòu)、功能、心理以及力學等問題研究的學科。用以設(shè)計使操作者能發(fā)揮最大效能的機械、儀器和控制裝置，并研究控制臺上各個儀表的最適位置。人機工程學把人的因素作為產(chǎn)品設(shè)計的重要條件和原則，研究人和機器及環(huán)境的互相作用，以達到人-機-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。當前，人因工程學的研究和應用越來越廣泛。

卷筆刀自發(fā)明以來，都是削鉛筆的利器，它能夠利用刀片，輕易地將鉛筆外圍附著的木質(zhì)材料清理干凈，雖然目前市面上早就已經(jīng)出現(xiàn)了方便使用的手搖式卷筆刀，而且其操作和效率遠遠高于原來的老式卷筆刀，但是關(guān)于其削出的鉛筆芯粗細的精確性，仍無定論。所以，作者基于人因工程學，從更加人性化的角度出發(fā)，設(shè)計出一個能夠精確測量出鉛筆芯粗細的卷筆刀。

1 多口徑精準卷筆刀結(jié)構(gòu)設(shè)計與人機工程

1.1 多口徑精準卷筆刀的外形及顏色設(shè)計

外形和顏色是產(chǎn)品給予用戶的第一印象，也是吸引顧客注意力的重要因素，因此在產(chǎn)品設(shè)計中有著重要地位。多口徑精準卷筆刀的外形采用長方體的形式，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡潔、明了、大方，能給人一種清爽的感覺。多口徑精準卷筆刀的顏色以簡單明了的單一的暖色調(diào)為基礎(chǔ)色，針對不同的用戶進行適當?shù)恼{(diào)整。如針對成年人面向成年人，色彩上應偏向成熟，且大多應用于測繪、工程制圖等工作領(lǐng)域，色彩不宜過于刺激與興奮，也不宜沉悶，一般應采用藍色調(diào)。針對中小學生市場，卷筆刀的外形和顏色會呈現(xiàn)多元化，如卡通等一系列小孩子感興趣的主題?？傊嗫趶骄珳示砉P刀的外形和色彩設(shè)計會給使用者一種“舒適感”，更好地提高使用者使用產(chǎn)品的心情。

1.2 多口徑精準卷筆刀的刻度盤設(shè)計

多口徑精準卷筆刀刻度盤（如圖1所示）是使用戶直接從刻度盤上獲知所削鉛筆芯的粗細，以便獲取自身所需的口徑，這是多口徑精準卷筆刀整個設(shè)計里的關(guān)鍵技術(shù)。人機工程學對刻度盤等顯示設(shè)備的基本要求是能正確地將信息分配給合適的信息通道，確保信息順利通過人機界面被為人所識別。在此基礎(chǔ)上，傳遞的信息還應該產(chǎn)生情感或?qū)徝赖挠鋹?，多口徑精準卷筆刀刻度盤正是基于此而設(shè)計。就多口徑精準卷筆刀刻度盤的外形而言，表1列出了刻度盤可采取的外形選項及各自的讀書準確度人機統(tǒng)計結(jié)果比較，從中可知，圓形的刻度盤最大可見度盤尺寸最小，讀書錯誤率最低，因此多口徑精準卷筆刀刻度盤采用圓形。

表1 五種顯示器讀書準確度比較

圖1 刻度盤

在正常的情況下，刻度盤中數(shù)字的尺寸大小與觀察的距離有關(guān)，不同的觀察距離條件下，字符的高度也是隨距離的變化而變化，如表4所示。一般而言，

在觀察削筆器時，人的視距在1m以下，因此數(shù)字高度設(shè)定為4mm最佳。

表2 一般條件下數(shù)字高度尺寸D與視距L的對照關(guān)系

刻度盤盤面部分是指針式儀表的重要部件，是儀表運行的指示部位，為了使盤面部分清晰、顯眼，以及盤面、指針和字符既統(tǒng)一，又有重點，就要利用色覺原理進行色覺搭配，表3是配色清晰度排序表。根據(jù)綜合因素，選擇儀表顏色搭配為黑和白搭配，更為人性。

表3 配色清晰度排序表

1.3 多口徑精準卷筆刀的手搖柄設(shè)計

人的操作是一種復合運動，動作的狀態(tài)和過程因操作的對象不同而不同。同時，在不同操作條件下使用不同操作裝置，肢體的最大用力數(shù)值是有差別的。因此，在設(shè)計操作裝置時，應該按照用力的要求選擇合適的操作方式，從而達到工作效率最優(yōu)。從人機工程學上講，在設(shè)計操作裝置時，要避免靜態(tài)下肌肉持續(xù)用力。一般來說，操作者保持某一姿勢不動，無論這一姿勢多么舒服，也會很快導致肌肉疲勞。肌肉在靜態(tài)下持續(xù)用力時，肌肉組織收縮壓迫血管，將阻礙血液循環(huán)和能量交換。有鑒于此，多口徑精準卷筆刀的手搖柄采用360度旋轉(zhuǎn)式搖桿，和原來老式削筆器相比，不僅省力還方便操作。為了是操作時手與旋鈕間不打滑，將旋鈕的周圍設(shè)計成齒槽增加摩擦，如圖2所示。

圖2 多口徑精準削筆器手搖柄設(shè)計圖

手搖柄的直徑應根據(jù)操作時手的活動部位而定，直徑要以能夠保證動作的速度和準確性為設(shè)計前提。表4顯示的是手搖柄活動直徑和操縱力關(guān)系之間的關(guān)系。手搖柄一般通過手指操作，其用力在10N以下，因此，其活動直徑也應設(shè)計在10mm以下，換句話說，手搖柄的自身的直徑應控制在5mm以下。

表4 手搖柄活動直徑和操縱力關(guān)系

1.4 多口徑精準卷筆刀的筆屑盒的設(shè)計

本著環(huán)保和方便的原則，多口徑精準卷筆刀還設(shè)計了筆削盒用以盛裝卷筆刀削出的筆屑。該筆屑盒位于整個卷筆刀的底部，其外形做成抽屜型：其一，抽屜型有利于操作者移出筆屑盒，倒掉筆屑；其二，設(shè)計成抽屜型，有利于增加筆屑盒的容量，減少抽出的次數(shù)；其三，抽屜型的筆屑盒可置于卷筆刀內(nèi)部，有利于減少卷筆刀的用材，減輕卷筆刀的重量，同時，又不會影響其穩(wěn)定性。

2 結(jié)語

本文結(jié)合人機工程學對多口徑增加卷筆刀的外形顏色、刻度盤、手搖柄以及筆屑盒等特色結(jié)構(gòu)進行了詳細論述，突出了其對于鉛筆芯粗細可測量的特性，充分考慮到用戶的切身感受，設(shè)計出一個真正方便、快捷、宜人的卷筆刀。

[1]謝慶森，黃艷群.人機工程學（第二版）[M].中國建筑工業(yè)出版社，2009年.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.071

本文系2011年度浙江省大學生創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）立項項目“多口徑精準智能削筆器的研制”（項目編號：2011R409004）階段性成果。

駱欣光，中國計量學院質(zhì)量與安全工程學院，產(chǎn)品質(zhì)量工程專業(yè)本科生。