电动扳手的改良设计
电动扳手的改良设计
电动扳手是以电源或电池为动力，拧紧和旋松的螺栓及螺母的电动工具。主要应用于钢结构安装行业，专门安装钢结构高强螺栓。随着电动工具的普及与科技的发展，电动工具产品已广泛进入家庭，并朝着电池式电动工具方向发展。所以本文着重论述电动扳手的家庭化的发展要求。本文首先介绍了国内外电动工具的发展情况和电动扳手的概况。以电动扳手为研究对象，通过品牌调查和分析，对电动扳手有了初步的了解。外观方面的人机结构、情感化分析、产品的配色等都是产品设计不可或缺的元素，侧重点从人机和情感化方面使设计更加人性化、可行化。最后概括前面的一系列研究因素及数据，针对各种现有的问题提出设想的解决方案，进一步具化可行的改良设计，最终完成整个设计流程。
家用电动扳手既要符合现代针对现代人实际情况的的人机工程学分析。还要在情感化设计方面适当削弱机械紧张感，但又不能使使用者掉以轻心。
关键词：电动扳手 人机工程学 情感化设计20191028194541
1.2电动工具与设计
电动工具是量大面广的电工产品之一，它广泛用于建筑、机械、电力、石化、冶金、交通、农业等各行业。根据使用场合可以分为两大类：即工业用电动工具（国外称专用电动工具）和家用电动工具（国外称DIY电动工具）。电动工具按加工对象来分，通常分为八大类：即金属切削类工具（如电钻、电剪刀、电动型材切割机等）；砂磨类工具（如电动角向磨光机等）；木工类工具（如电圆锯、电刨等）；装配类工具（如电动螺丝刀等）；建筑类工具（如电锤、冲击电钻、石材切割机等）；农牧园林类工具；铁道矿山类工具；其它类工具。
针对这种类繁多的电动工具，相关的产品设计也有以下特点：
第一，外形结构复杂。电动工具表面的90%都是由复杂的自由曲面构成。由于手持电动工具直接由人手持操作，因此对其人机工程性能提出了较高的要求，设计时既要满足手感要求，又要考虑外形美观，还需根据不同客户的地域性差异、不同的手型大小等进行针对性设计。
第二，安全性能要求高。我国生产的电动工具产品大部分出口销往北美、欧洲、日本等地，产品性能（尤其是安全性能）必须符合相关国际标准和出口地的质量标准。因此从产品设计到制造的每一个环节均须严把质量关，成品出厂前需经过严格的性能测试。
第三，设计周期短。电动工具产品更新换代快，企业为了提高产品的市场竞争力，在市场中能占据优势，每一款新产品从市场调研、概念设计、结构设计到产品定型、模具设计及制造等，需要较短的时间内完成。
另外，电动工具的工业设计，还涉及到许多的方面，比如产品的外形、色彩、功能的组合，铭牌、外包装等；还要结合人机工程及力的传递，设计出对人来说可用最少的力，来达到最高的工作效率的工具。人是产品最终服务对象，是工业设计的中心。因此在产品设计中，人在使用产品过程中的行为方式、心理反应、比例尺寸和人所依据的生活和文化背景，以及人与环境之间的关系等，就成为开发新产品的依据。
1.3电动扳手结构和使用简介
电动扳手（electric wrench）就是以电源或电池为动力的扳手，是一种拧紧货旋松螺栓及螺母的电动工具。主要分为冲击扳手、扭剪扳手、定扭矩扳手、转角扳手、角向扳手、液压扳手、扭力扳手、充电式电动扳手。
常规电动扳手结构主要分为扳头、转动轴、电动机、开关、电源等部分。
3.2人机工程学在电动扳手设计中的运用
3.2.1手柄跨度（直径）的选择
不同结构形状的手柄，最佳手柄跨度不同。如手枪柄式一般5～6cm为佳，直筒式为4.06～6.10cm，拎攀式手柄的最佳跨度为3.56cm。
操作人员性别、手长、手宽长度等不同，握持强度、指力峰值、掌力峰值等也不一样，因此最佳手柄跨度选择的要求不同。如大手握持小跨度手柄，或小手握持大跨度手柄，操作者用力就很大，很容易疲劳。国外曾经选择大学生组和工人组进行试验。各项数据表明二者差异相当大。因此，最佳手柄跨度选择，必须兼顾以上各项要求综合考虑。因为具体一个工具是由各类人员操作的，为此这个给工具制造商和用户感到左右为难。
目前在设计手柄直径时出现了两种不同的趋势，一些设计者和广大用户要求采取较小手柄直径，这样显得工具轻，操作时感到舒适。而另一些设计者与其他电动领域的使用者，如装配线上的电动螺丝刀，由于垂直悬挂使用，手柄采用较大的握持直径，显得更加得心应手。
3.2.2手柄角度的选择
手枪柄式手柄和中间柄式手柄要求有一个最佳角度。根据人机工程学原理，手柄角度的边线与手握持工具时的手臂关节连线大致平行，手柄轴线与手臂关节连接线间的角度应有一个最佳角度。这个角度通常为70°，这时，握持工具操作者既比较省力，精度又高。图为人体腕关节动作状态。（本节图片均选自《人机工程学》第四版 丁玉兰编著）
此外电动扳手的手柄设计还需在人手控制范围之内，这样可以更好、更舒适的操作电动扳手。手柄的角度和手柄直径都要结合人手的尺寸。图为人体手部移动转动的范围。
4.1 电动扳手改良设计草图提案
方案预解决以下几个设计问题：
符合人机工程学，针对现代人体质弱化的特点，给出相对舒适的使用方式。
通过造型暗示出产品的使用方式，减少误操作的可能性。
通过造型设计缓解机器紧张感，又要给人危机感，不会导致使用者掉以轻心。
针对这些问题提出解决方法：
对于使用方式，主要是右手的把握位置和使用开关扳手的手指。以及左手的辅助位置。由于针对家庭，所以使用方式多考虑双手使用或者较为小巧的单手使用。
造型注意美观，减少棱角分明的工业化特点切面，但又用提示性较强的红色在关键部位，显示电动扳手本身的危险性，部分金属质感的部位外露，给使用者一定的机械紧张感，令其不在工作中掉以轻心。
通过造型设计诱导使用者使用正确的操作方式。
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 电动工具行业发展概述及电动扳手的概况 1
1.1 国内外电动工具的发展概况 1
1.1.1国外电动工具的发展概况 1
1.1.2国内电动工具的发展概况 3
1.2电动工具与设计 4
1.3电动扳手结构和使用简介 5
1.3.2电动扳手的安全操作规程和注意事项 5
第2章 各品牌电动扳手的研究 8
2.1品牌电动扳手的市场调查及分析 8
2.2博世电动扳手的数据调查分析 9
2.3日立电动扳手的数据调查分析 10
2.4牧田电动扳手的数据调查分析 12
2.5虎啸电动工具的数据调查分析 12
第3章 电动扳手改良设计分析 14
3.1电动扳手的现状及其发展趋势 14
3.1.1家用电动工具的发展趋势 14
3.2人机工程学在电动扳手设计中的运用 15
3.2.1手柄跨度（直径）的选择 15
3.2.2手柄角度的选择 16
3.2.3手柄材料选择 17
3.2.4加速器开关的设计 17
3.2.5使用方式的设计 18
3.3电动扳手的情感化设计分析 18
3.3.1使用方法的设计分析 18
3.3.2造型的设计分析 19
3.4电动扳手的色彩设计分析 19
第4章 电动扳手的改良设计 21
4.1 电动扳手改良设计草图提案 21
4.2 2D方案评定 28
4.3最终方案的设计概念提出 29
4.4版面展示 32
总结 35
参考文献 36
致谢 37
电动扳手是以电源或电池为动力，拧紧和旋松的螺栓及螺母的电动工具。主要应用于钢结构安装行业，专门安装钢结构高强螺栓。随着电动工具的普及与科技的发展，电动工具产品已广泛进入家庭，并朝着电池式电动工具方向发展。所以本文着重论述电动扳手的家庭化的发展要求。本文首先介绍了国内外电动工具的发展情况和电动扳手的概况。以电动扳手为研究对象，通过品牌调查和分析，对电动扳手有了初步的了解。外观方面的人机结构、情感化分析、产品的配色等都是产品设计不可或缺的元素，侧重点从人机和情感化方面使设计更加人性化、可行化。最后概括前面的一系列研究因素及数据，针对各种现有的问题提出设想的解决方案，进一步具化可行的改良设计，最终完成整个设计流程。
家用电动扳手既要符合现代针对现代人实际情况的的人机工程学分析。还要在情感化设计方面适当削弱机械紧张感，但又不能使使用者掉以轻心。
关键词：电动扳手 人机工程学 情感化设计20191028194541
1.2电动工具与设计
电动工具是量大面广的电工产品之一，它广泛用于建筑、机械、电力、石化、冶金、交通、农业等各行业。根据使用场合可以分为两大类：即工业用电动工具（国外称专用电动工具）和家用电动工具（国外称DIY电动工具）。电动工具按加工对象来分，通常分为八大类：即金属切削类工具（如电钻、电剪刀、电动型材切割机等）；砂磨类工具（如电动角向磨光机等）；木工类工具（如电圆锯、电刨等）；装配类工具（如电动螺丝刀等）；建筑类工具（如电锤、冲击电钻、石材切割机等）；农牧园林类工具；铁道矿山类工具；其它类工具。
针对这种类繁多的电动工具，相关的产品设计也有以下特点：
第一，外形结构复杂。电动工具表面的90%都是由复杂的自由曲面构成。由于手持电动工具直接由人手持操作，因此对其人机工程性能提出了较高的要求，设计时既要满足手感要求，又要考虑外形美观，还需根据不同客户的地域性差异、不同的手型大小等进行针对性设计。
第二，安全性能要求高。我国生产的电动工具产品大部分出口销往北美、欧洲、日本等地，产品性能（尤其是安全性能）必须符合相关国际标准和出口地的质量标准。因此从产品设计到制造的每一个环节均须严把质量关，成品出厂前需经过严格的性能测试。
第三，设计周期短。电动工具产品更新换代快，企业为了提高产品的市场竞争力，在市场中能占据优势，每一款新产品从市场调研、概念设计、结构设计到产品定型、模具设计及制造等，需要较短的时间内完成。
另外，电动工具的工业设计，还涉及到许多的方面，比如产品的外形、色彩、功能的组合，铭牌、外包装等；还要结合人机工程及力的传递，设计出对人来说可用最少的力，来达到最高的工作效率的工具。人是产品最终服务对象，是工业设计的中心。因此在产品设计中，人在使用产品过程中的行为方式、心理反应、比例尺寸和人所依据的生活和文化背景，以及人与环境之间的关系等，就成为开发新产品的依据。
1.3电动扳手结构和使用简介
电动扳手（electric wrench）就是以电源或电池为动力的扳手，是一种拧紧货旋松螺栓及螺母的电动工具。主要分为冲击扳手、扭剪扳手、定扭矩扳手、转角扳手、角向扳手、液压扳手、扭力扳手、充电式电动扳手。
常规电动扳手结构主要分为扳头、转动轴、电动机、开关、电源等部分。
3.2人机工程学在电动扳手设计中的运用
3.2.1手柄跨度（直径）的选择
不同结构形状的手柄，最佳手柄跨度不同。如手枪柄式一般5～6cm为佳，直筒式为4.06～6.10cm，拎攀式手柄的最佳跨度为3.56cm。
操作人员性别、手长、手宽长度等不同，握持强度、指力峰值、掌力峰值等也不一样，因此最佳手柄跨度选择的要求不同。如大手握持小跨度手柄，或小手握持大跨度手柄，操作者用力就很大，很容易疲劳。国外曾经选择大学生组和工人组进行试验。各项数据表明二者差异相当大。因此，最佳手柄跨度选择，必须兼顾以上各项要求综合考虑。因为具体一个工具是由各类人员操作的，为此这个给工具制造商和用户感到左右为难。
目前在设计手柄直径时出现了两种不同的趋势，一些设计者和广大用户要求采取较小手柄直径，这样显得工具轻，操作时感到舒适。而另一些设计者与其他电动领域的使用者，如装配线上的电动螺丝刀，由于垂直悬挂使用，手柄采用较大的握持直径，显得更加得心应手。
3.2.2手柄角度的选择
手枪柄式手柄和中间柄式手柄要求有一个最佳角度。根据人机工程学原理，手柄角度的边线与手握持工具时的手臂关节连线大致平行，手柄轴线与手臂关节连接线间的角度应有一个最佳角度。这个角度通常为70°，这时，握持工具操作者既比较省力，精度又高。图为人体腕关节动作状态。（本节图片均选自《人机工程学》第四版 丁玉兰编著）
此外电动扳手的手柄设计还需在人手控制范围之内，这样可以更好、更舒适的操作电动扳手。手柄的角度和手柄直径都要结合人手的尺寸。图为人体手部移动转动的范围。
4.1 电动扳手改良设计草图提案
方案预解决以下几个设计问题：
符合人机工程学，针对现代人体质弱化的特点，给出相对舒适的使用方式。
通过造型暗示出产品的使用方式，减少误操作的可能性。
通过造型设计缓解机器紧张感，又要给人危机感，不会导致使用者掉以轻心。
针对这些问题提出解决方法：
对于使用方式，主要是右手的把握位置和使用开关扳手的手指。以及左手的辅助位置。由于针对家庭，所以使用方式多考虑双手使用或者较为小巧的单手使用。
造型注意美观，减少棱角分明的工业化特点切面，但又用提示性较强的红色在关键部位，显示电动扳手本身的危险性，部分金属质感的部位外露，给使用者一定的机械紧张感，令其不在工作中掉以轻心。
通过造型设计诱导使用者使用正确的操作方式。
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 电动工具行业发展概述及电动扳手的概况 1
1.1 国内外电动工具的发展概况 1
1.1.1国外电动工具的发展概况 1
1.1.2国内电动工具的发展概况 3
1.2电动工具与设计 4
1.3电动扳手结构和使用简介 5
1.3.2电动扳手的安全操作规程和注意事项 5
第2章 各品牌电动扳手的研究 8
2.1品牌电动扳手的市场调查及分析 8
2.2博世电动扳手的数据调查分析 9
2.3日立电动扳手的数据调查分析 10
2.4牧田电动扳手的数据调查分析 12
2.5虎啸电动工具的数据调查分析 12
第3章 电动扳手改良设计分析 14
3.1电动扳手的现状及其发展趋势 14
3.1.1家用电动工具的发展趋势 14
3.2人机工程学在电动扳手设计中的运用 15
3.2.1手柄跨度（直径）的选择 15
3.2.2手柄角度的选择 16
3.2.3手柄材料选择 17
3.2.4加速器开关的设计 17
3.2.5使用方式的设计 18
3.3电动扳手的情感化设计分析 18
3.3.1使用方法的设计分析 18
3.3.2造型的设计分析 19
3.4电动扳手的色彩设计分析 19
第4章 电动扳手的改良设计 21
4.1 电动扳手改良设计草图提案 21
4.2 2D方案评定 28
4.3最终方案的设计概念提出 29
4.4版面展示 32
总结 35
参考文献 36
致谢 37
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