基于有限元法的气钉枪手柄形态人机评价及改良设计

论文摘要

气钉枪作为一种手持式气动工具,已被广泛应用于现代木工装潢及建筑等作业。它在使用过程中对使用者的手部有较大的冲击力,如果在不适合的手柄形态或不正确的抓握姿势下长时间作业,容易引起手部的疲劳,形成累积性伤害。因此对气钉枪手柄形态的人机研究及改良就显得尤为重要。本文对有限元法在手柄人机评价领域的运用进行了研究。通过分析获得手部的应力分布及应变情况,来反映手柄存在的人机问题。依据分析结果,结合手的解剖学、人体测量学和手工具设计的原则,对手柄形态进行改良设计,通过对改良前后分析结果的对比,验证了有限元法是手柄人机评价及手柄改良设计的有限方法,在此基础上提出了手柄形态设计的原则。本文还就手的抓握姿势对手部疲劳的影响进行了初步探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 手柄人机性问题研究综述
• 1.3.1 人机工程学研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 国外研究现状
• 1.3.4 研究趋势
• 1.4 研究内容
• 1.4.1 预期目标
• 1.4.2 研究流程与构架
• 第二章 手的解剖学及手工具设计原则
• 2.1 手部解剖学特征
• 2.2 手的人体测量学特征
• 2.3 手柄人机界面的分析与研究
• 2.3.1 人机界面的概念
• 2.3.2 手柄人机界面设计的分析
• 2.3.3 手工具的累积性伤害与预防
• 2.3.4 手工具设计原则
• 2.3.5 最佳手柄直径建议
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于有限元法的气钉抢手柄人机分析方法探索
• 3.1 气钉枪概述
• 3.2 有限元法及ANSYS软件基本介绍
• 3.2.1 有限元法的概念
• 3.2.2 有限元法的基本思想
• 3.2.3 ANSYS软件简介
• 3.3 气钉枪手柄人机性分析的方法探讨
• 3.3.1 ANSYS软件在生物力学的应用现状
• 3.3.2 气钉枪使用状况的调查分析
• 3.3.3 分析方案探讨
• 3.4 本章小结
• 第四章 气钉枪手柄形态人机评价及改良设计
• 4.1 气钉枪手柄形态的人机评价
• 4.1.1 模型的建立
• 4.1.2 网格划分、边界条件定义及材料性质
• 4.1.3 数值模拟计算及结果分析
• 4.2 气钉枪手柄形态的改良设计
• 4.3 改良后手柄的人机评价
• 4.4 改良前后比较分析
• 4.5 抓握姿势对手部疲劳的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文