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1、厨房刀具改良设计,1、现状分析2、现有厨刀的分析2.1 功能分析2.2 操作分析3、材料分析4、使用者群体分析5、新设计方案,问题的提出 厨刀是百姓居家必备的用具。它用途广泛，与人的关系密切，是人们下厨的得力助手。因为厨刀设计不良而引发的切断手指等意外伤害事故，以及腱鞘炎、腕道综合症等重复性积累损伤时有发生。所以，有必要对厨刀设计中的人机工程学问题进行研究。,设计目的 研究握柄形状，增加持握稳定性，避免意外伤害事故的发生； 研究握柄角度，以保证手腕处于顺直状态，减少重复性积累损伤； 研究刃口角度，以利于运刀、施力，缓解手臂的疲劳； 解决食指因局部受力而引发的疼痛； 解决粘刀问题，减少无效动作，
2、提高工作效率。,厨刀人机设计流程图,1 现状分析,1.1 现有资料收集 厨刀的主要功能是完成对蔬菜、肉类的切削、分割工作。切、剁、砍、割、片(削)、镦是厨刀最常用的操作动作。这些动作可以满足绝大部分切削、分割工作的要求。新厨刀设计应在满足人机工程学关于手工具设计原则的前提下，较好地完成这些操作。,表1 厨刀的用途与分类,2 现有厨刀的分析,2.1 功能分析 为了使片刀的设计满足人机工程学关于手工具设计原则的要求，我们对现有厨刀的功能、结构、材质进行了市场调查，期望对新片刀的设计能有所启迪和帮助。通过对市场现有产品及资料的收集，整理出几种具有代表性的厨刀结构，并对这些结构进行了功能分析，详见表3
3、。,表2 厨刀的用途、结构及功能分析,【详尽分析】：将厨刀的结构再细分为四个部分：刀头、刀刃、刀背和刀柄，分别讨论各部分的形状和功能。,刀头的形状和功能分析,1)刀 头,因为半弧形刀头切削灵活，适用范围较广，所以，可选用这种形式的刀头作为片刀刀头。,2) 刀 刃,其中，弧线后部凸起结构使用灵活、省力，受力状态合理。因此，可选用这种形式的刀刃作为片刀刀刃。,3)刀背,一般来说，应尽量少采用这类附加功能，因为在利用刀背操作时，另一侧的刀刃很容易引起误伤。,表6 刀背的形状及功能分析,4)刀 柄,刀柄侧面形状可归纳成表7中常见的几种形式。刀柄横截面一般为矩形、圆形或椭圆形。 圆形刀柄虽然持握舒适，但
4、容易旋转，持握稳定性较差； 椭圆形刀柄持握较圆形稳定，不易旋转，也较舒适； 矩形刀柄虽然持握稳定，但舒适性较差。刀柄的形状及功能分析见表7。,表7 刀柄的形状及功能分析,与矩形、圆形刀柄相比，椭圆形刀柄持握稳定，也较舒适，因此，可选用这种形式的刀柄作为片刀刀柄,2.2 操作分析,图2 竖握方式,1、片刀持握方式及基本操作方式 其可分为竖握式(两种)和横握式(一种) 。,食指都直接与刀身尾部端面接触，在切削操作时，受到较大的局部压应力，常常造成食指中部出现红肿、压痕或不适。,图3 横握方式,图4 拇指、食指受到较大的局部压应力,图5 拇指直接按在金属刀身上,由于拇指直接按压在刀背上，也会受到较大
5、的局部压应力。 因此，在食指与刀身尾部端面接触处和刀背拇指按压处均需加以改进。,2、片刀基本操作方式,有切、剁、砍、割、片(削)、镦六种。,2)刀柄、刀刃的倾角 由市场调查发现，目前市场上绝大部分片刀的刀柄为直线式刀柄。 长期在这种状态下操作会引发脏鞘炎、腕道综合症等积累损伤。若使手腕处于顺直状态，刀刃与水平面会有一倾角，见图8。为使手腕处于顺直状态，可以将刀柄向下弯曲一个角度，即使用弯折式刀柄，见图9。通过计测，本设计取该角度为12。,图6 直线式刀柄,图7 手腕处于尺侧偏状态,图8案手腕处于顺直状态,图9 弯折式刀柄,图10 阻力与用力不共线产生旋转力矩,图11 刀刃切削时的阻力与用力共线
6、,旋转力矩,切削时腕部不仅需要克服来自刃口的阻力，还需要克服由于阻力与用力不共线而产生的旋转力矩，见图10。它增加了腕部负荷，加快了疲劳的来临。 为减小旋转力矩，提高用力效率，应尽可能使刀刃切削时的阻力与用力共线。此时，刀刃圆弧也应有一与握柄相对应的倾角12，见图11。,重心在刀身前部,3)刀具重心分析(1) 重心在刀身前部 在进行砍、剁等施力较大的操作时省力，但在切、割、顿、片时容易产生疲劳。,(2) 重心在刀身后部 与前者相反，在切、割、顿、片时很灵活，但在砍、剁的操作中施力困难。,图13 重心在刀身后部,(3) 重心在刀身中部 是前面两者的综合，适应面较广。,重心在刀身中部,3 材料分析
7、,1)刀片材料 由于不锈钢具有在腐蚀性介质中高度稳定、高硬度、高耐磨性、易清洁和美观等特点，绝大多数厨刀均选用不锈钢作为刀身材料。3Crl3，7Crl7M，Mo717-1、Mo717-2、Mo717-3等型号的不锈钢都是很好的刀身材料。在添加了Mo元素后，不锈钢可以具有更好的韧性和耐磨性。2)刀柄材料 (1)金属刀柄 金属刀柄一般采取刀片与刀柄一体化，结实，但手感不好，且容易滑脱。 (2)塑料刀柄 塑料刀柄脆性较大，在强震动下易破裂。它还具有易滑脱，易老化，手感不好等缺点。 (3)橡胶刀柄 橡胶刀柄手感较好，与手之间的摩擦适中。但存在老化问题，与人的亲和力也较差。,(4)木制刀柄 木制刀柄手感
8、好，摩擦适中与人的亲和力强。 (5)电木刀柄 电木刀柄手感、强度等性能均较好。 (6)组合式 组合式刀柄一般采用金屑加本质或电木结构，刀柄牢固，手感也好。可满足刀柄的多种功能要求，同时还能起到装饰作用。,4使用者群体分析,厨刀的使用者主要是成年人，使用者群体可定位在2050岁的年龄段，应同时适合男性和女性使用2 尺寸计测21 选择计测项目 片刀设计的尺寸计测项目见表9-9所示计测内容。22选择计测对象 计测对象可选择20-50岁的男性和女性。,尺寸计测,由于条件限制，本设计选取20名(男女各10名)22岁的大三学生作为计测对象。,5 新设计方案,5.1 刀柄形状1、刀柄外形与人手持握的弧线相吻
9、合；2、椭圆形截面使人持握时有稳定感，舒适、易于施力、不旋转；3、鱼腹形(中间突起)刀柄，可以防止轴向滑脱；4、增加了食指保护结构(护板) 。这些结构可使拇指、食指免受较大的局部压应力，避免了拇指直接按在金属刀身上所产生的不适感；,52 刀柄、刀刃角度,本设计采用弯折式刀柄，以保证操作者持握刀具时手腕处于顺直状态。通过计测得到的弯折角为12。 为避免切削时产生旋转力矩，刀刃所受阻力最好与刀柄施加的切削力共线。因此，取刀刃切削部分与刀柄平行。,53 刀身形状, 刀头最前端的刀尖便于进行戳、挑、刺等操作。 刀背略凹，与刀身整体形状相呼应，并利于另一只手辅助施力。 刀身两侧开有防粘连凹槽，能有效地防止被切割物粘在刀身上阻碍视线，节省了切莱时去除粘贴物的时间，提高了工作效率。,34 材料 刀柄采用本质或电木材料；刀体选择马氏体不锈钢3Crl3。35 质量(重量) 质量(重量)取05kg。,尺寸图,
