人機工程學在多口徑精準卷筆刀的設計中的應用

駱欣光 陸 朋 王道帥 陳 琛

中國計量學院質量與安全工程學院，浙江 杭州 31 0018

人機工程學在多口徑精準卷筆刀的設計中的應用

駱欣光 陸 朋 王道帥 陳 琛

中國計量學院質量與安全工程學院，浙江 杭州 31 0018

基于人機工程學的設計理念和原理，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計，旨在提高產品設計的科學性、宜人性。

人機工程學；卷筆刀；設計

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，綜合地進行人體結構、功能、心理以及力學等問題研究的學科。用以設計使操作者能發揮最大效能的機械、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品設計的重要條件和原則，研究人和機器及環境的互相作用，以達到人-機-環境系統總體性能的最優化。當前，人因工程學的研究和應用越來越廣泛。

卷筆刀自發明以來，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材料清理干凈，雖然目前市面上早就已經出現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，設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構設計與人機工程

1.1 多口徑精準卷筆刀的外形及顏色設計

外形和顏色是產品給予用戶的第一印象，也是吸引顧客注意力的重要因素，因此在產品設計中有著重要地位。多口徑精準卷筆刀的外形采用長方體的形式，這樣的結構設計簡潔、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為基礎色，針對不同的用戶進行適當的調整。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。針對中小學生市場，卷筆刀的外形和顏色會呈現多元化，如卡通等一系列小孩子感興趣的主題。總之，多口徑精準卷筆刀的外形和色彩設計會給使用者一種“舒適感”，更好地提高使用者使用產品的心情。

1.2 多口徑精準卷筆刀的刻度盤設計

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計里的關鍵技術。人機工程學對刻度盤等顯示設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。在此基礎上，傳遞的信息還應該產生情感或審美的愉悅，多口徑精準卷筆刀刻度盤正是基于此而設計。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計結果比較，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，刻度盤中數字的尺寸大小與觀察的距離有關，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，因此數字高度設定為4mm最佳。

表2 一般條件下數字高度尺寸D與視距L的對照關系

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計

人的操作是一種復合運動，動作的狀態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，肢體的最大用力數值是有差別的。因此，在設計操作裝置時，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。從人機工程學上講，在設計操作裝置時，要避免靜態下肌肉持續用力。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。肌肉在靜態下持續用力時，肌肉組織收縮壓迫血管，將阻礙血液循環和能量交換。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計圖

手搖柄的直徑應根據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計前提。表4顯示的是手搖柄活動直徑和操縱力關系之間的關系。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系

1.4 多口徑精準卷筆刀的筆屑盒的設計

本著環保和方便的原則，多口徑精準卷筆刀還設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，設計成抽屜型，有利于增加筆屑盒的容量，減少抽出的次數；其三，抽屜型的筆屑盒可置于卷筆刀內部，有利于減少卷筆刀的用材，減輕卷筆刀的重量，同時，又不會影響其穩定性。

2 結語

本文結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構進行了詳細論述，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，中國計量學院質量與安全工程學院，產品質量工程專業本科生。