1 引言
        隨著我國汽車保有量的不斷增長，汽車維修市場規(guī)模越來越龐大，在汽車維修的過程中，維修車間的工人要經(jīng)常頻繁地使用手柄工具進(jìn)行作業(yè)，手柄工具已經(jīng)成為汽車維修車間不可缺少的有力工具。但長期反復(fù)使用不符合人機(jī)工程學(xué)的手柄類工具，容易造成工人并發(fā)肌肉骨骼疾病，嚴(yán)重影響工作效率。手柄類工具的宜人性設(shè)計(jì)對于工人的工作安全和健康，對提高汽車維修車間工人的勞動(dòng)效率和工作的安全可靠性，以及對提高汽車維修的質(zhì)量都有很重要的作用。為此，許多手柄工具制造商對于開發(fā)宜人性的手柄類工具表現(xiàn)出極大的興趣，并以此作為產(chǎn)品的重要賣點(diǎn)。本文通過對汽車4S 店中的汽車維修手柄工具的宜人性進(jìn)行調(diào)查分析，研究汽車維修手柄工具手柄的宜人性，對于工具生產(chǎn)廠家開發(fā)優(yōu)質(zhì)人性化的手柄工具具有非常重要的指導(dǎo)意義。
        2 手柄類工具宜人性評價(jià)指標(biāo)
        為了設(shè)計(jì)具有宜人性的手柄類工具，有必要分析影響手柄類工具舒適性的因素。我們通過對相關(guān)的企業(yè)調(diào)查以及查詢國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)得出了影響手柄類工具舒適性的因素，并提出了手柄類工具舒適性評價(jià)的相關(guān)指標(biāo)。
        影響手柄類工具舒適性的因素有 6 點(diǎn)：功能因素；操作姿勢和肌肉因素；手與手指的刺激和疼痛；手面的刺激；手柄的特點(diǎn)；美學(xué)。這 6 個(gè)因素我們可以歸納為三層含義：功能，操作姿勢和外觀。我們可以看出可靠性、功能性、合手性和易用性對于使用者來說與手柄工具使用的舒適性相關(guān)度最大。而實(shí)體設(shè)計(jì)、專業(yè)外觀、樣式和好看的顏色與手柄工具使用的舒適性相關(guān)度不大。我們在手柄工具的宜人性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)予以重點(diǎn)考慮。
        3 影響手柄工具宜人性設(shè)計(jì)的因素
        由于手柄類工具直接與人發(fā)生作用的是手柄，人通過手柄對工具施加作用力來控制工具，因此手柄類工具宜人性設(shè)計(jì)的核心就是工具手柄的設(shè)計(jì)。工具手柄的宜人性設(shè)計(jì)我們首先得通過分析人體手部的尺寸和人手的生理結(jié)構(gòu)來進(jìn)行改進(jìn)，其次我們可以通過對手柄的外觀形態(tài)設(shè)計(jì)來增加手柄工具的舒適性，最后我們可能通改進(jìn)手柄的材質(zhì)來提高工具使用的舒適性。下面就從人手的生理結(jié)構(gòu)、手柄的外觀形態(tài)設(shè)計(jì)以及手柄的材質(zhì)等方面分析影響手柄工具宜人性設(shè)計(jì)的因素。
        3.1 人手的生理結(jié)構(gòu)
        我們的手掌上有豐富的肌肉，其中最豐富的是手部的指球肌、大魚際肌和小魚際肌，而肌肉最少的部位是掌心，布滿神經(jīng)末梢的部位是指骨間肌。因此，工具手柄的截面形狀應(yīng)該遵循人手的生理結(jié)構(gòu)。根據(jù)人手的生理結(jié)構(gòu)，在研究手柄工具宜人性時(shí)，將人的手掌分為A-L 區(qū)，通過工具手柄這些劃定區(qū)域的刺激，我們能更科學(xué)地評價(jià)手柄工具的宜人性。
        3.2 工具手柄的形態(tài)
        工具手柄的形態(tài)是否符合人體手掌生理結(jié)構(gòu)，對手柄工具的宜人性影響至關(guān)重要。在研究工具手柄的形態(tài)對手柄工具宜人性的影響時(shí)，可以從手柄的重量分布及重心、工具手柄的形式、工具手柄的截面形狀以及手柄的直徑與長度等進(jìn)行分析。
        當(dāng)手柄工具較重或操作勢姿不當(dāng)時(shí)，在工作時(shí)極容易造成骨骼肌肉的損傷，對工人造成生理和心理上的影響，這樣會極大地影響工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，對于手柄工具的宜人性研究，工具手柄的重量分布和重心的位置對工具的宜人性有非常重大的影響。目前的手柄工具一般都是單手操作，一般的手柄工具的重量建議不應(yīng)超過 2kg，重量最好控制在 1～2kg 之間，研究表明這一重量區(qū)間工人操作時(shí)舒適感最強(qiáng)。
        同時(shí)，要保證手柄工具的舒適性，手柄工具的重心應(yīng)通過手抓握手柄的中心，這樣在操作時(shí)手腕和手臂不會發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，手腕和手臂處不會承受扭力，手及手臂不會產(chǎn)生疲勞感。生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)手柄工具時(shí)，會根據(jù)客戶要求生產(chǎn)形態(tài)各異的手柄工具。手柄工具手柄形式的選擇，關(guān)鍵取決于扭力的大小、零件的方位、工人的位置和接觸零件的方式等因素。例如，工人在選擇工具手柄形式時(shí)，要選擇工作時(shí)手腕不需要彎曲的形式，應(yīng)該使工作在各種操作狀態(tài)下的手腕都保持伸直狀態(tài)。
        我們經(jīng)常用到的傳統(tǒng)手柄工具的手柄是圓形截面，圓形截面不符合手抓握時(shí)的自然狀態(tài)。當(dāng)工作抓握不穩(wěn)定時(shí)，手柄非常容易從手上滑落。三角形的截面：工具手柄太寬，并且不易握緊。與此同時(shí)，當(dāng)手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會壓迫手掌，影響操作者手部的血液流動(dòng)，使人指產(chǎn)生麻木感。正六角形和接近橢圓的截面：這種截面是較為理想的形態(tài)，貼近人手的生理結(jié)構(gòu)，而且適合手柄工具工作的方向性，手握住手柄時(shí)會產(chǎn)生較大的摩擦力，最適合手的抓握。
        除了手柄的截面對手柄工具宜人性影響較大外，手柄的直徑和長度對于手柄工具的宜人性也有一定的影響。由于人體的差異性，每個(gè)人的手掌大小各異，因此，工具手柄的直徑及長度的選擇也尤為重要。對于不同的手柄工具，例如汽車美容中用到的拋光機(jī)，工人在操作時(shí)對手臂施加的力要求不一樣，直徑及手柄長度也不同；由于維修工人性別、手長、手寬、手掌長度等不同，對于手柄的握持強(qiáng)度、手指力峰值等也不同，這就要求直徑及手柄工具的握把長度也不同。比如，大手使用小跨度手柄工具，或者小手使用大跨度手柄工具，維修工人所用力就很大，這很容易使人在工作過程中產(chǎn)生疲勞。大量的研究表明，手柄工具最佳的握把范圍大約在 40～50mm 之間。為了讓維修工人有更多的抓握空間，我們建議 130mm 以上的握把長度比較舒適。但是，由于手柄工具不是固定的某個(gè)人使用，因此我們在保證手柄工具的性能的基礎(chǔ)上，要使手柄工具兼顧宜人性要求，對于選擇最佳的手柄直徑及長度，一定要兼顧各項(xiàng)要求，綜合考慮，這樣才能發(fā)揮工具的宜人性。
        3.3 工具手柄的材質(zhì)
        根據(jù)以上對手柄工具舒適度相關(guān)性圖可知，當(dāng)工人在使用手柄工具時(shí)，如果出現(xiàn)出汗、無防滑處理、手柄的潮濕感、手柄的硬度以及皮膚發(fā)炎等，這些都與手柄的材質(zhì)有很大的關(guān)系，手柄的材料選擇合理與否也會嚴(yán)重影響手柄工具操作的舒適性。目前手柄材質(zhì)的選擇主要從絕緣、質(zhì)輕、耐磨、防潮防汗、握持力強(qiáng)等方面著手，因此大多數(shù)手柄選擇木質(zhì)、橡膠以及絕緣合成材料等。目前國外較為先進(jìn)的手柄工具大多選用復(fù)合層板材料，這種材料能達(dá)到手柄工具的宜人性要求。有國內(nèi)的廠家在設(shè)計(jì)制造手柄工具時(shí)，為了確保手柄有較好的握持感，讓手與手柄之間有較大的摩擦力，往往對手柄部位進(jìn)行表面貼層處理，這樣可以使手柄工具具有較好的握持感，減少用力，防止手柄工具滑落等。
        4 汽車維修工具手柄宜人性評價(jià)分析
        為了更直觀準(zhǔn)確評價(jià)汽車維修手柄工具的宜人性，我們對寧波市幾大 4S 店維修車間的手柄工具使用情況進(jìn)行了調(diào)研。手柄工具使用起來是否舒適宜人，可以通過汽車 4S 店維修工人使用的主觀感受來進(jìn)行評價(jià)。為此，我們選取了寧波的 3 家規(guī)模較大的 4S 店維修車間的相同類的螺絲刀作為樣本，操作者選取 4S 店有經(jīng)驗(yàn)的師傅，通過他們使用的感受來評價(jià)不同形狀手柄工具的宜人性。手柄的受力情況我們通過實(shí)驗(yàn)室壓力傳感器進(jìn)行測量，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與主觀評價(jià)來研究維修工具的宜人性。本次測評選取了截面形狀分別為圓形的、正六邊形的和三角形的手柄。
        手柄的側(cè)面形狀分別為圓柱形、雙圓錐形、圓錐形和反向雙圓錐形，總共 12 個(gè)手柄形狀不同的螺絲刀，手柄的表面都是經(jīng)過耐磨、防滑處理過的。通過力傳感器測得的軸向力和手指作用的合力，維修工人的主觀感受（主要通過舒適度等級，將舒適度分為 0～5 個(gè)等級）來進(jìn)行宜人性評價(jià)。維修工人使用螺絲刀進(jìn)行作業(yè)時(shí)，通過力傳感器測得的軸向力和手指合力隨作用時(shí)間變化圖。我們可以從圖中看出在開始使用手柄工具時(shí)，手柄的軸向力大于手指的作用合力，隨著作用時(shí)間增加，手指作用合力顯著增加并大于軸向力，使用時(shí)間長了，容易造成手指麻木、疲勞以致出泡等不舒適的感覺。
        通過 4S 店維修車間工人對以上 12 種不同橫截面和側(cè)面形狀手柄的螺絲刀在指定的使用時(shí)間內(nèi)使用情況的反饋，我們通過獲取的調(diào)研數(shù)據(jù)，得出如圖 7 所示的不同形狀手柄工具的舒適度等級圖。從圖中我們可以得出，圓形橫截面的不同側(cè)面形狀的手柄工具，舒適度從高到低的是：反向雙圓錐形、圓柱形、圓錐形和雙圓錐形。正六邊形截面不同側(cè)面形狀的手柄工具，舒適度從高到低的是：反向雙圓錐形、圓柱形、雙圓錐形和圓錐形。三角形截面的不同側(cè)面形狀的手柄工具，舒適度從高到低的是：反向雙圓錐形、圓柱形、圓錐形和雙圓錐形。就總體舒適度而言，側(cè)面形狀為反向雙圓錐形的手柄工具舒適度最好，圓柱形的次之。橫截面形狀為三角形的手柄工具舒適度相對較好，正六邊形的次之。
        通過力傳感器測得的不同形狀的手柄工具使用時(shí)手指作用的合力變化圖中可以得出，就側(cè)面形狀而言，側(cè)面形狀為圓錐形的手柄工具使用時(shí)手指需要施加的力最大，圓柱形最小。就橫截面形狀而言，三角形橫截面的手柄工具使用時(shí)手指需要施加的力最大，圓形截面的最小。綜合兩方面因素，可以得出側(cè)面形狀為圓柱形，橫截面為圓形的螺絲刀使用時(shí)，手指需要作用的合力最小，使用起來要舒適。
        5 結(jié) 論
        手柄的形狀是影響手柄工具宜人性的一個(gè)很重要的方面，工具生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)時(shí)都會考慮手柄的造型是否宜人，在設(shè)計(jì)時(shí)可以充分利用人機(jī)工程學(xué)原理，針對人體手掌的生理結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出適合工人操作習(xí)慣和舒適度強(qiáng)的手柄工具。除此之外，手柄的材質(zhì)、花紋、耐磨度以及手柄工具的安全性、便攜性、易用性也是值得考慮的因素。本文主要從維修工人使用主觀感受來評價(jià)汽車維修工具手柄的宜人性，但是工具的宜人性不能僅靠單方面的指標(biāo)來評價(jià)，需要綜合各方面的因素來進(jìn)行評價(jià)，使手柄工具在汽車維修過程中達(dá)到最佳舒適性，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，減少人的疲勞與損傷。