基于人机工程学的家用灭火器设计与研究

温莹

(西安工程大学 机电工程学院，陕西 西安 710048)

引言

据中国新闻网相关资料显示，2016年接到报案的火灾事故达到31.2万余起，其中住宅火灾伤亡人员1982人，伤亡情况占比75%[1]。现代人机工程学将“人-机-环境”作为一个系统，在产品设计等领域应用广泛。美国著名心理学家诺曼提出，多数人的行为是下意识的，是意识无法察觉感知的。因此，通过改变人机因素降低使用灭火器的下意识行为是十分必要的。

1 家用灭火器的人机工程学分析

与常见灭火器材相比，家用灭火器的运用环境为家庭，人员组成复杂，室内结构多样。

1.1 现有家用灭火器弊端分析。现有家用灭火器存在用户的专业性差异及握持方式等问题。当家庭火灾发生时，家庭用户更多是未经过专业训练的临时消防员，会受到操作方式及心理状态的限制。常见灭火器规格不一，而男女用户手部号型均不相同，可操作性有待改善。

1.2 家用灭火器环境因素分析。常见家用灭火器用色多为红黄黑，这组具有警示作用的配色，却与家装风格格格不入，导致家用灭火器存放位置普遍具有隐蔽性[2]。

1.3 用户的心理状态分析。人们在面对灾情的交互过程中，会有向光、奔跑、从众、躲避、惊慌、恐惧等基于人体本能的下意识行为[3]。因此，家用灭火器的握持应该充分考虑人们在灾难发生时的下意识抓握方式，来尽量减少心理因素对肢体影响。

2 人机尺寸数据搜集及优化

2.1 获取握持尺寸数据。手部号型指手部尺寸，手长为“号”，手宽为“型”。该标准以18至60岁的成年男子和18至55岁的成年女子为测量范围，以手长10mm，手宽5mm对覆盖率不小于5%手部号型系列进行分档[5]。数据摘录如表1所示。

家用灭火器的材料拟选用气溶胶，与干粉灭火器相比，同等情况下，气溶胶灭火器的尺寸更小，且可以单手握持。当火灾发生时受难者可以一手捂住口鼻，防止吸入燃烧产生的避免呼吸道感染等病症[6]。

2.3 对数据进行修饰并建立握持模型。握持长度是由拇指长、中指长以及拇指根部到中指根部的距离组成的闭环长度决定[7]，即 L J=T+M +D。(T-拇指长；M-中指长；D-拇指根部到中指根部的距离)。

根据手长与身高的比值(0.109)，笔者将手部数据转换成常用体征数据，以减少误差[7]。由男女人体尺寸数据的50百分位数平均值得到男女平均数据[8]，结合握持周长公式：L J=0.123 H+0.0629，对摘录数据进行整理，如表2所示。

3 家用灭火器造型设计

3.1 设计任务定性分析及规划。家用灭火器可分为喷头、瓶身、把手、保险环、开关以及彼其他部分。

3.2 确定关键尺寸与定量分析。确定具体尺寸时,首先从与人体接触最多的握持把手部位的尺寸入手分析，握持部位的壳体材质选用硬质ABS塑料，内筒盖与内筒中部直径为42mm，内桶底部外直径38mm，预留内部装配空间左右两侧共10mm。家用灭火器的设计应符合通用性原则,假设家用灭火器把手的周长约等于人手握持周长L J，在计算灭火器握持部位直径时，应满足小尺寸设计，则有D≥D内+2Δx,且C≤N5平均，D=C/π。其中，C为把手周长，D为把手直径，D内为内筒中部外直径，Δx为装配空间，预留10mm，N5平均为人体平均尺寸95百分位数。代入表2的相关数据，可得52mm≤D≤60mm。

家用灭火器的把手最小长度应满足人体手宽的最小尺寸，最大尺寸也应该满足人体手宽的最大尺寸。其计算公式为M5女≤L≤M95男。

L为家用灭火器握持部位的长度，变量M5女、M95男代入数据可得70mm ≤ L ≤ 89mm。

3.3 方案设计。从上文的定量分析及定性分析，家用灭火器的材质为硬质ABS塑料外壳，外涂热敏涂层，感知温度变化，协调家装风格，把手采用磨砂材质。最终方案如图1所示。

图1 灭火器最终方案

4 结语

基于人机工程学的理念，笔者确定了灭火器握持部位造型尺寸，为类似造型设计提供相关参考。然而，由于家庭人员、家庭环境以及室内布局等各种不确定因素的存在，本文所得出数据的适用范围会受到一定的限制。