在角磨机的操作过程中,手柄是一个重要的人机交互界面,其造型直接影响使用者持握的舒适性。目前传统小型角磨机存在造型单一、人机适应性差等缺陷,长期使用设计不当的手柄容易引起手部疲劳,形成积累性伤害并降低工作效率,因此本文从手部生理特性及持握方式的角度出发,提出了一种小型角磨机手柄造型的优化方案,对提高角磨机手柄的持握舒适性具有重要意义。本文在研究人体手部生理解剖特征和手部持握姿势的基础上,首先得出手部运动的基本运动规律,归纳手部持握姿势的特点及手部压力的划分区域,总结出持握式工具的设计原则,以此作为角磨机手柄优化设计的重要理论依据。其次,本文归纳了角磨机的三种手柄造型和持握方式,并确定以小型670W角磨机为研究样本,根据角磨机的持握方式对手部受力情况进行分析:通过手柄模型加压实验,明确手部与手柄接触力较大的1 1个目标点;通过持握样本角磨机,运用压力测量系统得出接触力较大区域点的压力和压强数值,并在此基础上结合手持三维激光扫描仪与NURBS建模法获得手柄和人体手部三维立体模型,利用有限元软件分析了手部应力和应变的分布情况以及手柄造型对实验参数的影响,进而总结出手柄的优化原则,为角磨机手柄造型的设计研究提供了依据。最后,本文结合头脑风暴法提出了手柄造型的优化方案,利用3D打印技术将其打印出实体模型并配重,运用相同的实验与仿真分析手段对优化后的手部与手柄模型进行了分析。结果证明持握优化后的手柄手部压力峰值减小,超过压力红线的压力集中点减少,应力、应变分布更加均匀,一定程度上提高了手部持握的舒适性,同时验证了本文系统设计流程的可行性,为手柄造型的优化设计提供了有价值的理论参考。