设计与与人机工程学

设计与与人机工程学（共6篇）

设计与与人机工程学 篇1

您好，我叫xiexiebang，是甘肃农业大学种子科学与与工程专业的一名好范文，得知贵公司正在招聘一名这方面的职位一名，所以我写了这封求职信，希望可以到贵公司工作，继续在种子与工程这方面发展。

小时候我喜欢花，喜欢树木，长大了我依然记得我小时候所喜欢的，所以我选择了这方面的专业，种子科学与工程。大学，是一个实现梦想的地方，梦想在大学开始发芽。而我的梦想从学习植物学、植物分类学、作为栽培学、种子生物学、植物遗传学、种子生产设计学、种子加工与贮藏学、种子培育学、种子资源学等课程开始，这些知识，就为我的梦想提供养分，为梦想施肥。

当然梦想的花朵要成长，就肥料固然重要，但是少了泥土、阳光等等的基础条件，就没办法生长，所以实践很重要。而大学当然少不了这方面的实践，就例如：田间试验设计，这方面的课程就是提供给我们自己动手的机会。那么既然拥有了种子、肥料、阳光、泥土，要想梦想之花美丽地绽放，接下来的就是照顾它的经验了。而这方面的经验，希望经理看完这封求职信后，可以给我一个到贵公司吸收经验的机会，为贵公司工作的同时，实现自己的梦想。

最后，感谢经理在百忙中抽出时间阅读了我的种子科学与工程专业求职信，祝您身体健康，工作愉快，期待您的回信。

此致

敬礼!

设计与与人机工程学 篇2

旋转嫁接机是东北农业大学继2JC-350嫁接机、2JC-400嫁接机和2JC-500嫁接机 (简称前3代试验样机) 后开发设计的新机型, 主要以瓜科为对象, 采用插接法为作业工艺流程, 设计了砧木夹持、砧木打孔、砧木断根、接穗夹持、接穗切削和砧木与接穗对接等自动化作业的半自动嫁接机[1,2,3], 如图1所示。旋转嫁接机由旋转机构 (4) 、砧木夹持机构 (6) 、砧木切削机构 (1) 、砧木打孔机构 (5) 、接穗夹持机构 (4) 和接穗切削机构 (3) , 等6部分组成。

1.砧木夹持机构 2.砧木打孔机构 3.旋转机构4.接穗切削机构 5.接穗夹持机构 6.砧木切削机构

人机工程学研究的核心问题是人、机器及环境三者间的协调, 研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术等多个领域, 研究的目的是通过各学科知识的应用, 来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计与改造, 使其在效率、安全、健康和舒适等方面的特性得以提高[4]。

未来设计的趋势是“以人为本”。只有以人机学工程为基点的设计, 才可能真正做到这一点。本文以旋转嫁接机为研究对象, 在其开发、设计和改良过程中, 以前3代试验样机的研究和试验为基础, 依照人机工程学原则, 对作业者的作业方式、作业姿势、作业内容进行了合理安排和选择。从舒适性和安全性等方面考虑, 对嫁接机的人机界面 (如砧木夹、接穗夹等) 进行了优化设计, 力求人机系统合理布局与协调统一。

1 嫁接机的人机工程学设计

1.1 嫁接机作业姿势的选择

作业姿势包括坐姿、立姿和坐立交替, 一般坐姿优于立姿, 尽可能的选择坐姿或坐立交替。在确定作业姿势时, 主要考虑作业空间、作业负荷、照明条件、工作台高度和容膝空间等因素[4]。旋转嫁接机外形尺寸为600mm×400mm×370mm, 属于小型轻型机械。其工作环境是阳光充足的西瓜大棚。根据菜农的生产实况、作业能力和作业习惯, 在秧苗准备充分的情形下, 每天需要连续工作8-10h。作业生产率为450株/ h, 作业频率较高, 但作业负荷较小, 而且机器上没有潜在的危险因素, 不需要高度的警惕性。综上所述, 选择了坐姿作业姿势, 嫁接机可放置在高623 mm的台面上, 或者可调节的台面上, 从而能保证作业者具有较大的稳定度和较好的平衡度, 还可以减少人体疲劳和能量的消耗。

1.2 嫁接机作业方式和作业内容的确定

旋转嫁接机是以手工插接法为依据, 熟练的手工作业者生产率为150株/ h。为了提高生产效率, 旋转嫁接机沿用了前3代试验样机的双人作业方式。经前3代试验样机验证, 这种作业方式比较合理, 在降低劳动强度的同时也提高了作业效率。

前3代试验样机均采用平面式的龙门机构, 两个工位 (左工位即上砧木位, 右工位即上接穗位) 在同一平面, 作业区域过分紧凑, 两作业者长时间作业时, 影响工作效率和作业情绪。为了解决上述问题, 旋转嫁接机采用立体式机构, 相应的两个工位前后位置也相互错落, 作业空间宽裕, 方便两个作业者自如、有序地作业, 同时也为作业内容的划分提供了依据。左工位作业者的作业内容是砧木取苗、砧木上苗、嫁接苗下苗;右工位作业者进行接穗的取苗和上苗。显然, 左工位作业者的作业量大于右工位作业者, 但可以通过对调的方式缓解对方的疲劳和长时间进行重复作业的厌倦情绪, 还可以相互间更好地合作, 取得经验。

1.3 嫁接机作业空间的布置

第95百分位的男性肩宽为403mm, 同比例的女性肩宽为377mm, 取平均值为390mm。作业时, 两作业者的正中面分别正对作业点, 即砧木夹和接穗定位块, 这样两作业点的横向和纵向相对距离要大于195mm。根据以上数据, 确定了旋转臂长为230mm, 从而确定了两个作业点的横向间距为196mm, 纵向间距为284mm。 水平最佳作业范围是以肩为轴的半径为390mm的区域, 所有作业对象应在小于1 190mm范围之内。依照上述要求和作业空间的设计原则布置了作业空间, 其平面示意图如图2所示。

1.左工位作业者 2.砧木苗放置区 3.左工位作业点 4.嫁接机范围5.右工位作业点 6.右工位作业者的最佳作业范围 7.接穗苗放置区8.右工位作业者 9.嫁接苗放置区10.左工位作业者的最佳作业范围

作业点 (6) 和 (8) 、砧木苗放置区 (2) 、接穗苗放置区 (7) 、嫁接苗放置区 (9) 都设置在操作者的最佳作业范围 (1) 和 (5) 之内, 作业空间布置简洁有序, 作业内容和作业次序明确, 且两作业者互不干涉。

2 嫁接机人机界面的设计

依照上述作业内容和作业流程, 嫁接机的人机交互作用过程主要是通过手实现的, 因此主要人机界面是手的界面。手的界面设计不合理, 会导致多种上肢职业病甚至全身性伤害[5,6]。遵守解剖学原则和人机工程学原则, 设计了旋转嫁接机人机界面, 如砧木夹、压苗片、接穗夹、接穗定位块和定位片。

2.1 砧木夹设计

砧木夹是对砧木苗进行固定夹持, 是砧木夹持机构中的主要执行部件[2], 是左工位作业者上砧木苗和下嫁接苗的主要界面。砧木夹由静夹和动夹组成。动夹、静夹及开角的设计是依照第90百分位的中年人的手指端的尺寸, 动夹与静夹尺寸相同, 即100mm×15mm×20mm。砧木夹的开角为15°, 刚好保证手指顺畅地进行一系列连续的上下苗操作。砧木动夹上设计了15mm×23mm的开槽。上砧木苗时, 食指通过开槽将苗茎压在静夹上, 保证了砧木苗的垂直度, 避免了手指被夹住, 减轻了作业者的心理恐惧和长期作业造成的伤害。上苗定位不准是影响嫁接成功率的因素之一, 为解决这一问题, 在定夹夹口的后边增设了限位杆, 当手指触碰到此杆就表明苗恰好到位, 操作方便, 提高了上苗的准确度, 消除了作业者的烦恼。砧木动夹与静夹在靠近夹口的位置处理为圆角, 这是上下苗最关键和最高频率接触的位置。光滑的圆角象征性地增大了砧木夹开角, 方便了操作。

2.2 压苗片设计

压苗片也是砧木夹持机构的一部分, 是对砧木的两片子叶进行压平, 以方便于打孔和插接等后续作业。压苗片的设计考虑了操作过程中手的安全性、上下苗的方便性和作业界面的宜人性。在材料选择上, 显示出薄、轻、巧的特点。将压苗片的边缘圆角过渡, 既不损伤子叶, 也不会划伤手指。依照第90百分位中年人的手指端的尺寸和动作要求, 在不干涉接穗夹的条件下, 将压苗片的开启高度设计为15mm。

2.3 接穗夹设计

接穗夹是接穗夹持机构的执行部件, 主要进行接穗苗的夹持[3], 在旋转机构的带动下完成接穗苗的运输。从人机系统协调出发, 接穗夹设计的关键为两点, 即接穗夹的开闭形式和开角的选择。接穗夹采用单开式, 即静夹相对位置不变, 由动夹的开闭实现夹持。这种形式为苗的定位提供了基准, 同时也避免了动力机构的繁琐, 形成了简洁有序的人机界面。夹子的开角经试验确定为60°, 既方便于准确定位, 又方便于安装调试。

2.4 接穗定位片和定位块设计

右工位由接穗定位片、接穗定位块和接穗切削装置等3部分构成[3]。接穗定位片和定位块尺寸比较小, 但操作精度要求比较高。从人操作的可靠性、方便性和安全性等方面考虑, 接穗定位片和定位块上开有宽度2mm的狭长小槽, 小槽的设计提高了定位的准确度, 如左右定位时, 只要将苗轻轻地推到槽中即可;上下定位时, 捏住子叶的食指和拇指靠在定位片上表面即可。接穗切削刀动作速度快, 有可能刺伤手, 因此在刀头动作的范围内, 定位块又铣了一个宽1.5mm的小槽, 将刀头与手指隔离, 保证了操作的安全性, 减少了操作者的意外伤害, 进而提高了作业效率。

3 结论

1) 在人机工程学的指导下, 旋转嫁接机的人机功能分配合理, 作业者作业内容明确, 作业空间充裕有序, 作业者可以有序、自如地作业, 基本上达到了人机的协调。

2) 旋转嫁接机设计充分考虑了作业的安全性, 作业效率明显提高。

3) 旋转嫁接机作业面的可靠性提高, 作业的成功率提高, 作业者愉悦度提升。

摘要：旋转嫁接机在其开发、设计和改进的过程中, 按照人机工程学的原则, 以人体测量学、心理学和生理学为依据, 进行了作业姿势的选择、作业方式的确定和作业空间的布置, 以及砧木夹与接穗夹等相关作业界面的设计。在提高机器安全性和可靠性的同时, 也便于作业者方便、快捷与高效地作业, 达到了高度的人机协调。

关键词：嫁接机,人机工程学,作业姿势,人机界面

参考文献

[1]辜松.2JC-350型蔬菜插接式自动嫁接机的研究[J].农业工程学报, 2006, 22 (12) :103-106.

[2]姜凯, 辜松, 刘立意.2JC-500型自动嫁接机砧木夹持机构[J].农机化研究, 2008 (2) :116-118.

[3]刘宝伟, 辜松.2JC-500型自动嫁接机接穗夹持与切削机构[J].农机化研究, 2008 (2) :119-120.

[4]丁玉兰.人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社, 2002.

[5]焦耀宇.机器设计中的人机工程学[J].内蒙古科技与经济, 2004 (20) :112-113.

键盘的人机工程学设计[范文] 篇3

新疆工程学院

论文题目：计算机键盘的人机工程学分析 专 业：矿山机电 班 级：12-9 姓 名：成永虎 学 号：2011252951 指导教师：金 葵

日 期：2014年5月 22 日

计算机键盘的人机工程学分析

摘要：本论文运用人机工程学原理展开对计算机键盘的分析。从键盘存在的问题及解决方案、键盘的的平面布局和键盘的整体规划对键盘进行了全面分析。是人们进一步了解键盘，既将大大提高用户的操作效率并保证他们的健康、舒适。

关键词：人机工程学；键盘；解决方案；整体规划

前言

电脑已经成为人类不可或缺的工具,它带来了快速的运算、精确的计算以及方便的管理模式。伴随着IT技术的飞速发展,电脑的更新换代速度非常之快,键盘作为人机交互的输入设备也在不断地推陈出新。然而目前市面上多数台式电脑键盘却未能满足良好的宜人性。在人类越来越依赖于电脑的今天,许多电脑症候群也随之而来。长时间地使用键盘容易造成双手肌肉的紧张,严重的甚至造成使用者肌体上的劳累损伤,其症状包含因使用键盘造成的手腕神经压迫、坐姿不良引起的脊椎神经伤害以及颈部和腰部、累积性骨骼肌肉损伤，重复某一动作而形成强迫性体位,以致身体相应部位处于持续的紧张状态而导致的局部神经。在键盘的中运用人机学原理,结合手的解剖学特点、坐姿生理学等学科知识以及视觉显示终端作业岗位的人机界面设计原则,使人机环境系统相协调,为使用者创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。目前键盘存在的问题和解决方案

根据图1键盘在生活中的使用及实验研究发现目前标准键盘的缺点主要表现以下几点

图1 1.1 两手距离偏近及其解决方式

当双手放置在基准键位时, 食指间距约45mm, 与自然姿态相比, 容易导致前臂内旋、两肘两肩内收、屈前臂肌紧张, 短时间内就可造成肩颈部酸痛, 以至影响整个输入过程的正常进行。

手—键盘界面最自然的姿势为上臂从肩关节自然下垂,与前臂之间夹角70～90°,以保证作业时肘关节受力而不是上臂肌肉受力;还应保持手和前臂呈一直线,腕部向上不得超过20°,腕外展不超过15;双手向内相向交叉成60～70°, 两手掌间距约100～280mm。

目前键盘的理论和实践上的改进设计绝大多数都没有很好地重视这个问题多带来的负面影响。要想真正设计出符合人因工程学的键盘, 必须在这一点上作出突破,将键盘做成左右分离式的,将键盘左右手所操作的部分分离,使用户在操作的时候上肢保持为自然的态。使用分离键盘且键盘与水平面成20°夹角时,有助于减少肌张力;即使夹角为13°,仍能显著降低肌肉负荷。1990 年,Thompson 等人的实验表明18°夹角是最舒适的角度。因此分离式键盘与水平面之间的夹角应该控制在18°左右, 如图2 所示,同时应该做成可调式的,用户 可以根据自己的喜好自由的进行调节。用户双手置于这种跟水平面成一定夹角的键盘上时, 手处于最自然的状态,避免了手腕的屈伸以及手的桡偏和尺偏,同时大拇指的动作不再是按压动作, 而是侧向的划拨动作,大大提高了大拇指的动作效率。而且因为前四指的长度不同, 键盘的水平方向可以设计成内凹圆弧面, 使之与手指摆放时的自然位置相适应。

1.2 双手小指均负担过重及其解决方式

小指力度最弱, 空间方位的判断能力差, 按标准操作法使用现行标准键盘, 左手小指负担10 个键的操作, 右手小指负担的键达15 个之多,是十个手指中负担键数最多的。由于小指作业往往造成整个手的外展角增大, 特别是敲击下缘或边缘键时, 外展角最大, 手向外运腕达到极限甚需要移动前臂, 如图1 所示。这就造成击键速度慢, 出错率高, 难以盲目定位, 易于疲劳等不良后果。特别是很多使用频率和重要性都很高的键例如Back Space 键被设计在远离J 键的角落, 使用者在进行文本输入时经常误按成其邻近的键。在击键时右手被迫腾起,食指离开基准键位。而在实际的作业过程中,Back Space 键的使用频率比回车键要高4 倍以上, 这导致了敲击速度和正确率大大下降。同样, Enter 键的敲击也需要右手食指离开J 键, 否则敲击成功率极低。Delete 键的设计偏离J 键更远。与此同时拇指的作用被忽视了。实际上拇指的力度、空问方位的判断能力、活动速度都是可 以信赖的, 而且位置居中, 动作范围大, 单独动作能力强, 发挥拇指的作用是减少小指压力的重要思路。此外, 空格键的键长太大, 浪费了键盘上宝贵的空间。

改进方式，分离之后的键盘Space 键保持在原来位置, 使用频率极高的Back Space键和Delete 键根据其使用频率差异分别放置到Space 键的旁边, Enter 键则放置到左右手大拇指很容易控制到的Space 键的下方区域。Insert 键则调整到右手小指比较容易控制的地方。这样就很好的解决了以上的问题。此外右手所控制的Shift 键使用频率较高而且需要与其它键同时按压, 但是它偏离小指较远, 改进设计之后将其与“/”进行了调换。同样的道理, 将Ctrl 键调换到离小指较近的地方。

1.3 左右手的分工不合理及其解决方式

一般情况下右手基本上需要包揽主键盘区中线以右的敲击任务,约占整个键盘的2/3。编辑与定位键盘区占据了宝贵的键盘空间, 迫使右手需要频繁的离开基准键位对这个区域进行操作。当需要在主键盘区和数字辅助键盘区之间进行切换时, 右手需要跨过此区域, 跨越距离加长。

以上种种原因导致右手操作效率低下。可以通过取消这个编辑与定位键盘区, 将这个区域的按键分散到其它区域的方法很好地解决这个问题。因为左手控制的按键相对较少, 离开基准键位的机率相对 较少。所以可以将PageUp、PageDown、Home 和End 这四个键放置到左手食指控制区域, 如图1 所示。因为在数字键盘区当NumLock 灯为熄灭状态时同样可以实现上下左右四个方向键的功能, 所以可以将上下左右四个方向键调整到右手主键盘区的下方。这样右手在控制这几个键时只需要在纵向方向上移动即可。整个右手在水平方向上的移动频率和距离也会大大减少, 提高了操作的准确度和效率。

1.4 操作键盘易疲劳及其解决方式

现行标准键盘的设计, 没有考虑到手的支撑点问题, 使人手在操作时常常处于悬腕状态, 整个手臂都处于紧张状态, 这是产生疲劳和误操作等现象的主要原因。如果长期或者频繁操作这种键盘, 就会造成腕腱组织劳损, 甚至导致忍受丧失感觉能力等严重的电脑职业病。

图2 为了解决这个问题, 腕托的配置是必不可少的(如图2所示), 虽然市场上有一部分键盘已经配置了腕托, 但是还有很多键盘并没有配置。而且, 市场上的腕托大多数都是塑料制品, 柔软程度不够。在腕部有2～3cm长的腕部通道, 丰富的血管、肌腱和神经都要从腕部通道穿过, 坚硬的支撑物与手腕的压迫和摩擦以及手腕在敲击键盘时的频繁动作容易导致手腕神经损伤从而产生腕部通道症候群以及肌腱炎等病症。因此腕托的材料最好采用较为柔软的材料。键盘的平面布局分析

现在普遍使用的台式计算机键盘为1971年国际标准化组织认证的国际标准键盘QWERTY键盘,由主键盘区、F键功能键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区组成。普通QWERTY键盘的主键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区的布局。许多键盘加大回车键的尺寸来方便敲击,却忽略了BackSpace键,将其放置在键盘主键区最右上角,该键键帽大小也只有12mm×14mm。由于Back Space键被设计在远离J 键的角落,使用者在进行文本输入时经常误按成其邻近的键。在击键时右手被迫腾起,食指离开基准键位。这导致了敲击速度和正确率大大下降。而在实际的作业过程中,Back Space键的使用频率比回车键要高4倍以上。所以此键的改进设计是一个重点。传统键盘的编辑与定位键区设计在键盘中部偏右位置。右手在操作鼠标时若要按这些键,要么右手放下鼠标操作后又返回点击鼠标,要么左手伸到键盘右部来进行此操作。这使得操作起来极不方便。左右手的分工也不尽合理,一般情况下右手基本上需要“包揽”主键盘区中线以右的敲击任务,约占整个键盘的2/3。而且此键区也没有一个起定位作用的基准键位, 操作时几乎无法实现盲打。另外键位排列不够科学,定位键与编辑键的配合脱节,定位键与定位键之间的配合也不方便。

设计与与人机工程学 篇4

课 程 设 计 说 明 书

（2014~2015学年第一学期）

课程名称：人机工程学

题

目：个性化餐厅的谈话椅设计 专业班级：工业设计1201 学生姓名：孙潞潞 学

号：2012000472 指导教师：姚静媛 设计周数：2周

2014年1月10日

目 录

一.设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1.1设计题目„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.2设计客体分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.3设计目标„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

二.调研与分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.1调研概要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.2调研结果分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6（1）存在的问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„6（2）现有谈话椅的优点总结„„„„„„„„„„„„„10 2.3分析归纳„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

三.设计的展开„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 3.1方案构思总述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 3.2方案说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12（1）.方案一„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12（2）.方案二„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13（3）.方案三„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14（4）.方案四„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15（5）.方案五„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 3.3方案总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

四．设计的深入„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 4.1最终方案的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 4.2最终方案说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

五． 确定尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22

六． 设计小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 6.1方案总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 6.2设计感悟„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 七． 参考资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26

设计任务书

1.1设计题目：个性化餐厅的谈话椅人机学设计。

1.2设计客体分析

在设计重要考虑到人-机-环境系统问题，即座椅设计首先考虑到人与机器的相互作用问题，再结合环境问题加以设计。

（由于主题是对谈话椅的设计，将人体在座椅上做的时间定为长时间，如三个小时左右，设计过程中涉及到的人机问题均按长时间处理。）

人与机器的相互作用问题，首先考虑人体坐姿。从生理学、解剖学和人体力学几方面分析，坐姿有以下特点：（1）坐姿解除了包括上肢在内的整个上身重量对双腿的压力，减轻了足踝、膝、髋等关节所受的压力，也减轻了全身肌肉。尤其是腿部肌肉的负荷，可减少人体能量的消耗。（2）站立式血液向腿部汇集，而坐姿放松了腿部肌肉组织，使腿部血管内压降低，血液较易向心脏回流循环，能缓解疲劳。（3）坐姿有利于维持身体的稳定，也有利于情绪的安定。（4）坐姿解放了双脚，使腿脚易于参加操作，还能利用靠背发挥腿脚的蹬力。（5）坐姿的不利方面有：操作范围、动作幅度小于立资操作：不能借助体力、腰力，因此双臂操作力小于立姿：坐姿增加了人体对于环境震动的敏感度等。谈话椅可当做工作椅也可做休闲椅，普通坐姿时可当做工作椅，后仰时可当做休息椅，于是在设计时要同时考虑

到两种情况，并做出设计。座椅设计的人与机的结合就要从坐姿出发进行设计。

座椅设计与环境问题：餐厅不仅是人们进餐的场所，同时也是重要的社交场所和公众汇集的地方，在餐厅中，人们不但在吃，同时还在说。餐桌上的交谈，人们总是希望能相互听请对方，但又不希望本桌上的交谈内容被邻近的餐桌听到，餐厅中嘈杂的声音对听请讲话是不利的，但对保障交谈的私密性又有帮助，在餐厅环境及造型不易改动的前提下，可通过对座椅的设计来改善这种情况。

在确认以上两个设计原则后，再加上与主题个性化餐厅的结合，满足各方面要求，即可进行设计。对于个性化餐厅谈话椅的人机学设计，首先需要的是足够多的对现有谈话椅进行研究，以缺点列举法为主进行设计，如果有必要则需要对座椅进行全新的设计。其次运用希望点法，开发更符合人机要求的完成工序的结构。1.3设计目标

本设计旨在建立一个与环境相合能完成必要目标且又符合人机学原理、让更多的人对就餐谈话感到舒适满意的座椅。

通过本课程设计实践，要培养自己独立完成文献资料检索和解决实际问题的能力，更好地理解和掌握人机学设计的原理和方法，掌握运用人机学设计的基本技能，熟悉运用绘图（包括计算机绘图）表达设计意图的方法，进而培养自己运用设计原理分析问题、解决问题的能力。

二．调研与分析

2.1调研概要

调研地点：太原理工大学周边酒店及餐馆。调研时间：人机工程课程设计课时以内的所有时间。

调研方式：主要是观察法，再有询问的方式。以及网上查阅资料的方式。

调研目标：自身体验餐厅中的谈话过程，尽量了解谈话过程中出现的问题，在长时间体验时可能会出现的对于平衡调节理论的要求：对已有的设施进行细致的优劣判别，是否解决了一些问题,有没有必要存在，对不足，能如何合适的进行改进，哪些东西有必要保留；列出现行谈话椅的不足。如在设计过程中运到问题，进行再次调查，同样的问题有没有得到解决，是否有改进的空间，利用一切机会去观察在餐馆中存在和发生的一切。对餐馆谈话椅有足够的认识，为接下来的设计阶段做好各方面的准备。事实证明在接下来的设计中，因不断对座椅的深入了解，我发现了更多需要解决的问题也得到了很多设计的启示。

2.2 调研结果分析

（1）、存在的问题

1、椅身的外形尺寸角度设计问题

a.椅面，外形：有些椅面被设计成弧凹形，本是想与人的臀部形状保持一致，但弧凹形的高度差较大（大于25cm），人坐在一面伤时，股骨两侧会往上移，使髋部肌肉受到挤压，造成不适，因此并不合适。尺寸：一般餐厅座椅不可调节，椅面前缘高度或翘起，或平角，但对于谈话椅来说，在餐厅除了就餐外，还有的是时间更为长久的交谈，在交谈过程中，整个人处于一种放松的状态是较为舒适的，因此，在设计中，要同时考虑到就餐及休闲两种不同状态下的椅面倾角。b.椅背，外形：坐下后脊柱曲线形态与站立时相比发生变化，腰椎段的曲度变化最大，由向前凸趋于变直，甚至略向后凸，因此腰椎间的压力不能在维持正常均匀的状态，这种影响主要发生在伤神没有依靠的情况下，因此，在座椅设计中，加上靠背设计，会使人在长时间坐时保持舒适。若座椅靠背有一定的后仰角度，是整个上身的体重能较多的由后仰的靠背承担，脊柱形态变化对舒适性的影响程度有一定的缓解。尺寸：有些餐馆椅子虽有靠背，但在实际感受中并不舒服，原因是角度没有掌握好，是人体在坐姿后仰时脊柱有了较大的弯曲变形而不舒适。当椅背与椅面成120度角时，腰椎处有腰靠支撑，坐直腰椎形态变化小，腰椎椎间盘压力小，是较为理想的状态。

c.头枕，在很多餐馆中，靠背的长度一般较短，后仰时只能使背部休息，而脖子处一直处于工作状态得不到休息，为缓解颈椎的压力，可在椅背处安装头枕，头枕的位置一般处于颈椎之上、后脑勺的下部，这一位置因人体身材高矮不同有很大差异，因此在设计过程中可设计为可调节式设计。d.扶手，扶手外形并无特殊规定，一般与椅面平行。尺寸：在实际感受中，有的扶手设计很不舒适，有的扶手设计过高，肩部肌肉紧张，时间稍长，就会感到酸痛，是不适宜的，有的扶手设计过低，使肘部“追”着扶手走，自然使脊柱弯曲，时间稍长会使人体不舒服。扶手的高度在设计时一般略低于“坐姿肘高”。扶手的长度过短则起不到扶手的作用，过长既让人不舒适又浪费空间，所以扶手的长度一般约为肘长，扶手前端设计为弧形，大致符合人手自然状态的弧度。e.座面高度，有些坐椅在感受过程中，小腿够不到地面，或者刚好够到而无法施力，全身重量由大腿与座面前缘之前的接触点或面来承担，背肌处在一个紧张的状态。就餐时短时间内不会感觉到背肌的负荷，但时间一长便能感觉出背部酸痛。若座面高度设计合理，可使小腿获得支撑，降低大腿与椅面前缘之间的体压，降低背肌的紧张。

2、座椅材质的选择问题

在材质这一方面，几乎每个餐馆都有不同，大多数餐馆选用木质材料，部分餐馆为了顾客的方便舒适采用很软的棉垫。一项研究报告指出，人坐在硬椅面上，上身体重约有75%集中在左右两坐股骨尖下各25cm2左右的面积上，这样体压分布过于集中，若在椅面上加上适当材料的垫子，一面与人体接触面积会增加，坐骨下的压力峰值将大幅度下降，即可改变体压分布情况，但是有些餐馆坐垫太软，不利与生理调节。在一些餐馆，就坐时间太长，椅背椅面处温度会攀升，湿度增加，使人感觉不舒服。优良的椅垫应避免人体接触部分湿度的攀升，保持皮肤的干爽，同时保温性能适当，不宜过强或过弱，以特拉纶长毛绒、聚酰胺丝绒、聚酰胺制长毛绒作为蒙面材料较符合人机学。

3、就餐谈话过程中外界干扰问题

前面提到过，在交谈过程中，人们总是希望交谈双方可以相互听清对方，却又不被外界其他人所干扰。于是在设计过程中便需要考虑到抗干扰这一方面的东西。抗干扰主要考虑后方以及两侧的干扰，需在两侧加以遮挡，挡住眼部及耳部，即可起到阻隔干扰的作用。

（2）现有谈话椅优点总结

1、一般餐馆谈话椅坐宽足够宽，椅面面积较大，坐在椅面上使臀部较为舒适。

2、有些餐厅针对不同地点的座椅进行了不同的设计，如在餐馆中间，一般座椅设计较为小巧，不会太占空间，靠近窗户的地方，一般都被人们选来作为交谈的地方，设计舒适，占地面积较大。

2.3 分析归纳

座椅设计经过很多年的发展已经积累了很多好的因素，已经能够很好的完成它的功能目标。但现在的座椅还是存在一些有待解决的人机问题。在接下来的设计中，主要是对座椅的分析中去解决一些问题，从座椅的原始功能出发一层一层的去分析那些解决了的和没解决的问题，在对那些有待解决的问题进行再设计。

三．设计的展开

3.1方案构思总述

在设计初期，综合考虑各个问题后，结合餐馆实际情况加以设计。根据设计任务的要求做出了五个初步方案，并绘制了一些草图。我将谈话椅的位置固定在包间以及窗边，包间的座椅设计可排除外界环境的干扰，窗边的设计在考虑到座椅本身的设计之外，还要考虑与个性化餐厅主题的结合以及与周围环境的结合。将窗边座椅设计固定为两人谈话，即相互面对的两人，排除一切外界干扰因素，只留下对面互相交谈的双方。

3.2方案说明

（1）方案一

1、这个方案的设计主要考虑在包间内的座椅设计，不考虑再接环境的干扰因素，除了加入设计座椅本身需要的考虑的问题之外，对外形加以创造设计。

2、这个方案取自中国传统的八卦阵图，将图分割之后即可得出座椅的大致造型，在左侧凹处加入固定座垫，改善椅面的弧度，使之更符合人机学。

3、右侧突出部分可作为人体休息时侧倚之用，人们在坐的时间长了之后，恰好后背没有可以休息的地方，便会自然而然的向侧方倒去，八卦图一分为二之后所得的造型可以让人在休闲时获得依靠。

4、鉴于八卦图原图为圆形，自然方知是不稳定，所以在底部加以支撑，支撑处主要放在就坐处，即按图示来说，偏左方一点，使整个座椅更为稳定。

（2）方案二

1、这个方案同第一种方案，都是为了包间内的座椅设计。

2、这个方案外形取自象征百年好合的百合花，将其中一片花瓣作为靠背，相邻的两片花瓣作为扶手，剩余两片花瓣作为座椅支撑，为了使整个座椅稳定，在座椅后背处加固定处理。

3、座椅材质选取较为柔软，主要为交谈一段时间后休息之用，造型优美。

（3）方案三

1、这个方案除了对上述调研过程中提出的问题进行设计改进之外，同时考虑进了外界环境的干扰因素。

2、设计造型取自英文字母大写“V”,对字母做加厚处理即得出基本造型。在底部加上支撑后，往上在适当的坐深处设置坐面，并加上相应的扶手。对字母V的高度加以延伸，将椅背与椅侧高度同时延伸过头，可阻隔外界干扰。

（4）方案四

在综合考虑了各个方面的因素后，做出了如下方案：

人体在普通就坐时，座位角为6°即可，而在休息的时候，一般整体后仰，为了配合人体各方面因素的变化，在休息时，座位倾角增大为10°，靠背角度变为120°，此时，能使人体得到最大程度的休息。在椅背与椅座间设置装置，使靠背没有压力时处于115°角状态，有压力时，向后倾斜5°，变为120°。因为需要考虑环境因素，因此在外围加上外罩，外罩仿照一般的吊椅造型，在需要隔音时加上外罩，不要隔音时去掉即可。

（5）方案五

这个方案是在方案四的基础上加以造型改进，考虑到个性化餐厅的主题，我将主题定为“你好，阳光”，这款椅子是在窗边摆放的椅子，好友或家人一起去餐厅时，坐在窗边，享受温暖的阳光，坐在独特的纯木质且符合人机的座椅上聊天用餐，会让人更好的享受生活。所有材质换成木材制作，与主题相得益彰，材质改进之后，对造型加以改进，即可得最终的方案。

3.3方案总结

以上的五个方案采用循序渐进的方法，在一步步的设计中加入了更多人机因素，一步步走向完善，在方案中有可能因为特别重视某个问题而忽略了其他方面等等一些不足，但通过这样的探索一些问题也找到了能解决的相应办法。我的方案大多数太过注重造型而忽略了一些实际的东西，因此在一步步改进中，一步步加入调研做提出的问题

并找出相应解决方法，看上去是五个不同的方案，其实内在过程一步步联系，最终得出较为可靠的方案，在对五个方案进行分析总结后我进入了更为深入的方案设计中。

四．设计的深入 4、1最终方案的选择

几个方案之间相互独立又相互联系，每个方案都有自己的独到性，而又有一些不足，在一次次提出问题后又想办法解决问题，在对几个方案进行认真分析之后，我取其精华去其糟粕，组合设计之后，得出了最终的方案。4、2最终方案说明

椅身方面，在遵循人机尺寸的基础上，椅座处先用两边框架打好结构后，再在内部空间加以细化，木材相互穿插而过，形成了网格状的造型，木材穿插时不是单纯的垂直交叉，而是在原有垂直基础上稍微做弧度处理。每一根穿插的木条截面均为椭圆形，在穿插胶结好之后使人坐起来更舒适。椅背采用木条并列的方式制作好，在上部下部加

上直木条加以固定，既美观又大方。扶手处前端做了圆滑处理，使人在扶手时更为舒适愉悦。椅腿部位直接用一根木条弯曲而成，并稍微向外偏移一个角度，使其更加坚固。

椅座与椅背连接处，左右用一根木条固定，这两根木条的作用是在椅子闲置不用时通过回弹作用使椅子恢复原状，在人进行倚靠时，椅背会稍微向后偏移一个角度，但在扶手与连接处木条的作用下，不会因用力过猛而导致椅子损坏。

椅子的框架结构除了用较为粗壮结实的木条外，在外部均加了一层螺旋结构，不仅美观，更增加了框架的坚固性。

在外罩方面，仍然是边缘框架采用坚固的木材换成一周，再在外部加上一层螺旋结构，与椅子相得益彰，增加美观程度与坚固性，后罩部分采用镂空形式，若为全实的外罩，人坐在里面会感到憋闷不已，但若是镂空状，不仅可以有效地隔音，增加美观性，还能使人更加舒适。

外罩与椅身没有连接设计，是为了方便两者分离，在不需要隔音的状态下，直接使用椅子就好，若需要隔音，只需将两者简单拼装即可。选择木材的主要原因，除了其具有独特的色泽与花纹外，还因为选用木材能更好地衬托主题。在功能方面，木材本身具有调湿特性，可调节餐厅内的湿度，而且其吸声隔音的效果好，即使是镂空外罩，也能起到一定的隔音效果。

五．尺寸的确定

1、坐高工作椅坐高比坐姿人体尺寸中的“小腿加足高”低10~15mm,取适合男女50百分位数身高的座高，男子：413+（25-6）-10=422mm,女子:382+(20-6)-10=386mm,将数值四舍五入为圆整的数值后，得工作椅的座高范围为380~420mm，休闲谈话椅是为了舒适之便，一般座高较工作椅低一些，取370mm。

2、根据阿克布罗姆靠背曲线以及人体坐姿生理分析，可知，就餐时，座面倾角取6度，椅背与椅面夹角为115度，在谈话休闲时，座面倾角取10度，椅背与椅面夹角为120度。

3、单人椅坐宽宜略大于人体水平尺寸的“坐姿臀宽”，根据 “GB/T14774-1993 工作座椅一般人类工效学要求”给出的坐宽数值范围为370~420mm，谈话椅为了舒适之便，将其范围加大一些，取500mm，座长取500mm。

4、扶手高度宜略小于坐姿人体尺寸中的“坐姿肘高”，“GB/T14774-1993 工作座椅一般人类工效学要求”推荐的扶手高度为210~250mm,我们取210mm。

5、整个椅身为纯天然木材制作，没有椅垫，因此直接取椅座厚度为100mm,椅背的厚度一般比椅座稍小一些，取90mm。

6、根据阿克布罗姆靠背曲线，腰靠突出部位距椅垫长度取175mm,凸起角度约为20度。

7、椅背为全靠背形式，椅背长度应大于人体坐姿尺寸的头长+身长，经研究计算后，取mm为宜。

主要的尺寸结果如下图：

六.设计小结

6.1方案总结

设计方案循序渐进，一步步从原有状态下提出问题解决问题，虽然可能有某些问题没有考虑到或者无法解决，但整体来说已经对现有座椅进行了深入改造。椅身与外罩部分可以分离或组合，若在包间内，可直接将外罩拆下，防止阻碍同伴间的交流，在外部大厅内，将外罩组装上，便可阻隔外部环境干扰。6.2设计感悟

这次的设计过程是第一次自主完整地设计成品的一个过程，在之前的一些设计方案中，大多数只考虑造型，设计较为简单，但在加入了人机与功能因素时，设计难度便大大增大了。而且老师提出的五个方案中选取一个着实让人有些应付不来，平时看得少了解的知识少，设计中有点没有思路，不过在广泛的查阅后便大致有了一些思路。这次的设计不仅仅是空想，而是实实在在的对于问题的解决，在实践过程中一步步遇到问题提出问题解决问题，慢慢完成对方案的设计。

七.参考资料

1.阮宝湘、邵祥华主编，《工业设计人机工程》，机械工业出版社，2005 2.GB/T16251-1996 工作系统设计的人类工效学原则 3.GB/T10000-1998 中国成年人人体尺寸

4.GB/T12985-1991 在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则

机车驾驶室的人机工程学设计 篇5

题 目： 机车驾驶室的人机工程学设计 班 级： 铁车二班 学 号: 20097836 姓 名： 陈 明 指导教师： 李怀仙 人机工程学是近几十年才发展起来的一门新兴边缘科学。它主要研究工程技术设计如何与人体尺寸、生理和心理特性相适应的问题, 其目的在于获得最高效率及作业时的安全和舒适。机车驾驶室是机车乘务员的作业场所,在机车驾驶室的设计中,应用人机工程学,其目的就是使所设计的机车驾驶室不仅能满足机车乘务员的作业要求,而且能使机车乘务员操作方便、舒适、安全,减少体力疲劳和精神负担。笔者主要从人-机关系和人-环境关系两个方面来分析机车驾驶室的设计,使其更适宜于人的操作,有效地发挥机车乘务员和设备的作用,从而使人-机-环境系统总体性能达到最优。从人-机关系方面考虑机车驾驶室的设计 1.1 操纵台面板的设计

机车操纵台是列车运行的人机界面,是机车乃至列车设备系统的集中反映,操纵台上器件设置是否科学合理,对乘务员能否全面准确地完成驾驶职能有很大影响。(1)GB,U IC有关操纵台布置的几项原则[ 1, 2 ] GB /T67696 OR7.2 等同):“正常运行时使用的操纵装置均应靠近司机,尽可能集中在司机操纵台上。”U IC6172000中3规定(与U IC617-6 OR2.1等同):“司机驾驶室的所有装置可由单人操作(司机室的布置应做到所有装置可单人操作)。”(2)操纵台面板的人机工程学设计在头部保持静止,而眼睛正常活动的状态下,根据人眼对视觉信号的觉察效果的优劣可以将视野分为3个区域:良好

视区(A)、有效视区(B)和不适宜视区(C),如图1 所示[ 3 ]。一般将最重要的和需要频繁视察的信号置于A区,而实践证明,视距为800mm远时,操纵台面板最优尺寸范围如图2所示,其中O为视野中心[ 4 ]。

对于操纵台面板上控制系统,手的功能可及范围是将肘关节伸直,即呈180°状态,以肩关节为轴心旋转时, 3个手指(拇指、食指、中指)所能抓握操纵器的区域。这个区域一般用第五百分位数的男子人体活动模板来确定,也可使用作图法。手臂可视为二杆系统,如图3所示[ 3 ]。

国内于1997年曾分别对DF11内燃机车和SS4型电力机车的机车乘务员就仪表、显示器的链值进行过问卷调查,得出的基本结论是:第一链值层为与制动有关的压力表,第二链值层为与速度控制有关的仪表和显示屏,第三链值层为与功率、力有关的仪表,第四链值层为与机车设备状态有关的仪表和显示屏。根据人机工程学,在布置控制器或显示器时,还应考虑功能性,即将功能上相关的控制器或显示器,布置在邻近位置上,对在操作程序上彼此有联系的几个控制器,按使用顺序予以合理布置,一般是由左至右(推荐采用)或由上到下2种方法兼用排列。幅控制系统设计还要考虑各种操作件的造型、色彩和运动方向。操作手柄的外型一般要根据手幅的长度、手握的粗度、手掌肌肉和手柄接触位置来设计。按钮接通/断开要有灯光色彩的显示。按钮、旋钮和手柄三者的运动方向应符合外力的方向。显示装置设计还要考虑选择显示器和仪表的易读性和准确性。对于定量读数的显示,选择电子式数字显示。对于定性读数的显示,由于它不要求具体的数字,且模拟显示更为灵敏、方便,因此选用指针式显示。

1.2 座椅的设计

在机车驾驶中,乘务员主要采用坐姿工作,人与机器的一个重要接口即为座椅。座椅的设计与布置直接影响到乘务员的乘座舒适性和室内其它相关设施的布置。合理安置座椅,改善人与座椅之间的关系,对于给乘务员创造一个舒适安全的工作环境,起至关重要的作用。

考虑座椅应有良好的静态特性、动态特性及足够的结构强度、刚度,并能进行适当的调节,还要符合乘务员的了望要求,根据人机工程学设计理念,对座椅进行如下设计要求: ①乘务员坐定在座椅上,在最佳视角范围内对侧窗几何中心进行了望时,其头部转动的角度不得超过60°,透过侧窗观察后视镜时,应能看见站台的发车信号。②座椅高度可以调节,其可调范围应该满足不同身高使用者的要求,使用者的脚和腿能保持在舒适位置。③座椅有背靠,背靠应该大小合适,设计成弯曲形,以适合人的腰椎形体,工作中根据需要加以调节,使其能分担部分体重及工作受力。④为支撑上肢,座椅两边应有扶手,尺寸和角度均应符合人体尺寸要求。⑤具有旋转调节功能,有充足的旋转范围,满足使用者工作的需要。⑥质地。椅面的质地应柔软并具有一定弹性和透气性,以缓冲局部压力,提高舒适度。

1.3 驾驶室前窗的设计

驾驶室前窗上缘离木地板的高度不得低于1.7m[ 2 ] ,而95%的人眼高不高于1.7m,因此机车乘务员站立操纵时符合了望条件。

设计机车乘务员了望条件时应注意:乘务员以松弛坐姿坐定在座椅上,在水平视线左右各35°范围内了望前方时,前窗结构应无视觉干扰;乘务员坐定在座椅上,在最佳视角范围内对侧窗几何中心进行了望时,其头部转动的角度不得超过60°;透过侧窗观察后视镜时,应能看见站台的发车信号[ 5 ]。因此,前窗玻璃采用整体式的,另外必须根据机车乘务员的眼椭圆范围确定风动刮雨器刮扫前窗玻璃的面积和部位,并在满足前窗振动抑制要求的前提下,以最细的支柱来减小视野死角。为防止霜冻结冰,前窗玻璃应设有加热器,如电阻加热元件。为避免刺眼阳光对机车乘务员的直射,前窗玻璃应设有遮阳板。从人-环境关系方面考虑驾驶室的设计

环境是影响安全、工效、健康和舒适性的因素,噪声、热环境、色彩和照明等环境因素均会影响机车乘务员的操作质量。因此,机车驾驶室的设计也要从人-环境关系方面加以考虑。

2.1 噪 声

噪声是一种有害身体健康的刺激因素,可以对操作者产生干扰,影响重要的语言信息传递。担当铁路运输的机车车辆产生的噪声对机车乘务员的影响表现为乘务员的听力下降、易于疲劳,影响对线路的了望以及接受音响信号的能力,因而可危及列车的安全。因此,要控制和减弱机车噪音。机车噪音的控制和减弱,一般是指使机车驾驶室内的声强在不超过80～83Pb(A)的状态下,乘务员能持续工作,听力不受损伤,能接受音响信号。经过调查可知影响驾驶室噪音的因素为:机器间噪声的强弱;柴油机、辅助机组减振消声状况;驾驶室围护结构的隔振特性;驾驶室内的吸声程度等。使驾驶室隔绝或减弱噪音是一项综合性问题,须全面考虑隔声、隔振和吸声等各项措施。

在机车驾驶室设计中,主要采用以下措施来控制和减弱噪音: ①驾驶室的地板采用双层浮筑型结构,其特点为用弹性垫将地板与支承架、四周墙壁完全隔开,严格避免刚性连接,起到显著的隔声效果。另外驾驶室的后壁、侧壁和车顶也都用组合式阻尼材料层覆盖。②在驾驶室和机器间设置四道隔墙,对四道隔墙的门窗均采用了双层玻璃,很大程度上将噪声封闭在机器间内。③隔墙上的小孔、缝隙都加以密封。如传动轴通过孔四周的缝隙用钢板和密封橡胶加以密封。④在驾驶室围护结构的墙面上,均敷设软质聚胺酯泡沫塑料作为吸声材料。

2.2 热环境

驾驶室的温热环境也是决定乘务员的作业效能和健康的重要影响因素。乘务员所处的环境条件主要包括空气的温度、湿度和风速这3种物理因素。高温易使乘务员的注意力涣散,动作准确性下降,协调能力减弱;低温易使肢体麻木,特别是影响手的精细运动灵巧度和双手的协调动作。据研究,在夏季18～24℃,冬季17～22℃的条件下,乘务员的工作效率高、质量好。人机工程学称它为温度的“快感带”。在机车驾驶室设计中,改善热环境方面主要是设置取暖、通风和补充新鲜空气的电气空调设备,如在驾驶室顶部安装加热和通风的联合装置。当驾驶室内气温发生变化时,它可使新鲜空气在控制好的温度下进入驾驶室,通过驾驶室下部和上部设置进风口和排风口,形成气流来控制室内温度。

2.3 色彩和照明

色彩是人体视觉的生理特性以及人的心理属性的综合反映。好的色彩环境有助于提高工作效率,减少或避免差错,提高人对信号、标志的辨别速度,且可加快恢复人的视觉能力,减少疲劳等;而坏的色彩环境将影响人的心理情绪和视觉功能,影响工作效率。驾驶室的色彩配置一般以较低明度的偏冷色,使机车乘务员在视觉和心理上产生柔和安静的感觉,以愉快的情绪、饱满的精神投入工作。照明环境应根据驾驶室的布局及窗户的方位情况来设计,既要满足工作照明,又要避免眩光。合适的照明能够提高近视力和远视力,有助于提高工作效率。当照明不良时,因反复努力辨认,易使视觉疲劳,引起视力下降、眼球发胀、头痛及其它疾病而影响健康,并引起工作失误和产生事故。为此,用日光灯照明,采用透明灯罩来提高光的漫射性能,使灯光柔和;将光源布置在视线外微弱刺激区;选用合适的材质或涂色降低反射系数,避免反射眩光。结束语

将人机工程学原理应运于机车驾驶室的设计中,可以在完成机车乘务员驾驶作业的前提下,提高机车乘务员的作业效率,有效发挥乘务员和设备的作用,减少乘务员的体力疲劳和精神负担,从而使列车的运行更为安全可靠。结 论

人机工程学在叉车设计上的应用 篇6

1 叉车的人机工程设计

叉车人机工程学设计涉及到人体与机器多方面领域, 包括人体测量学, 工程心理学, 行为科学, 最重要的是人体测量, 测量数据在安全设计中起到至关重要的作用, 在人体测量中, 多用百分数来表示。

2 人体测量数据的统计

任何产品都必须消费, 有其受益人群, 这些人就是使用人群。产品设计中使用群体的人体测量数据是重要的参数和依据, 主要是身材较大的人和身材娇小的人进行类比, 依此来统计处理得到使用群体的主要人体测量数据。人体测量数据习惯用百分比来表示, 这是一种数据测量指标, 一个百分数把数据测量分为两个部分, 有百分之五, 百分之五十, 身材较大的用百分之五十表示, 身材小的用百分之五表示。人体参数也是可以建立人体模型的依据, 人体模型可以描述人的体态特征和生理特征, 是进行分析研究的试验对象, 广泛应用于仿真学, 在仿真学中, 可以模仿人的工作姿势和运动姿势, 根据百分位来作出不同的人体模型, 人体模型分为二维人体模型和三维人体模型, 二维人体模型是人机时最常用的仿真模型, 通过有效的关节点连接来进行仿真。而三维人体模型, 是随着计算机高科技发展迅速而生成的仿真模型, 它相对于二维人体模型对比, 是更直观, 方便准确的模拟人的行动。

3 研究坐姿相关理论分析

相关研究表明, 人体坐姿状态下, 人体的脊椎, 骨盆, 腿和脚是主要受力的。它们是人体主要受力关节, 其中脊椎是人体背部中线处的依靠, 受力部分最大的应该是腰椎和椎间盘, 为了保持身体生理弯曲形式, 压力会均匀分配椎间盘各个部分, 而且压力平滑绝不是平均压力分配, 座椅的舒适性分为两个情况分析, 这里主要是静态分析和动态分析, 经过专业的操作分析, 静态分析是通过前期对于人体生理学和生物力学的研究结果, 进行仿真实验, 综合人体尺寸模拟, 通过人体模型来优化座椅尺寸, 结构, 使驾驶员身体主要承受结构与人体压力分配更为舒适, 动态分析主要是车辆运行中状态对于座椅舒适性的影响驾驶者, 对于叉车这里主要研究振动和座椅位置移动对于座椅的影响, 在叉车这里主要研究振动和位置移动对于座椅的影响, 在叉车运行中路和动力振动都会产生颤动, 为了减小驾驶员的影响安装座椅悬挂系统, 这种系统通过科学规律以改变座椅振动传递频率, 使数值一直处于驾驶员能承受范围。

4 叉车座椅人机安全设计

座椅是叉车驾驶员关系最直接接触的装置, 驾驶员采用坐姿操作叉车, 身体直接和座椅长时间接触, 直至工作完成, 叉车的工作效率主要是由座椅的舒适度所决定, 因为良好的舒适度才可以减少司机的疲劳程度。所以叉车座椅是需要进行不断完善的。

5 方向盘的人性化设计

叉车最重要的操作装置之一是方向盘, 它的作用可以控制叉车的行驶方向。方向盘位于驾驶员正前方, 方向盘圆心在驾驶员最舒适位置, 方向的人机设计原则, 主要考虑了尺寸一定合适操作者的不同人体尺寸, 还有一些外力作用, 比如转向力和轴向力, 转向阻力是重要的外力, 它与方向盘的倾斜角度要符合驾驶员的生理, 要求更为舒适, 方向盘的形式选择显示多为盲区, 操作方式要同叉车相互配合。叉车方向盘形式主要采用两幅式, 单幅式, 三幅式。

6 叉车操作杆的人性化设计

操作杆是叉车操作装置, 主要用于门架倾斜、叉架起落和换挡操作。操作杆的设计, 主要考虑其形态尺寸、操作形式与行程、扳动角度以及布置位置, 一定要适合操作者的人体尺寸特点和舒适条件, 要符合操作者的生理特征。操作杆的行程和扳动角度基本做到仅需要手臂就能完成, 尽量减少身体不必要移动, 减轻操作者的疲劳程度。

7 叉车踏板人机人性化设计

一般当操作力超过不超过147N, 且连续使用时, 可以选着踏板控制器, 叉车中一般加速, 制动选用踏板操作, 此机械传动叉车的变速离合器也使用踏板控制, 所以踏板叉车的人机操作是很重要的, 在叉车设计中有重大意义。

8 叉车的显示装置

在叉车人机系统中, 还有显示系统是更加直观的, 显示系统作用是信息输入阶段和反馈阶段提供的车辆运行, 状态的信息, 显示系统设计是否符合人机协调原则, 这些信息直接影响着司机的识别阶段与执行阶段的高效性, 安全性。所以驾驶者必须认读准确, 快速又不易使驾驶员披览信息的显示的重点, 这是驾驶员需要熟练的, 显示装置的原则, 再设计中, 信息显示形式一定要简单, 不复杂, 形象有层次符合识别的习惯, 分辨性给出的信息被驾驶者感知并闹钟形式或者下意识动作相关认知的容易程度。主要有反应时间和识别的习惯, 但不宜过长, 即可分辨优良, 可分辨性即可仪表给出的信息被操作者感知并在相关认知容易程度, 主要有时间和识别准确性等指标, 这些也是极其重要的。

9 研究叉车仪表分析选型

叉车的仪表是显示装置的直观体现, 叉车前仪表与汽车类型不同, 仪表比正常汽车要多的多, 其中主要有燃料表, 电量表, 冷却水温表, 油压表, 工作计时器, 各种信息提示, 这些是直观的信息, 由于叉车一般进行速度较为缓慢, 一般不单独设置时速表与转速表减少仪表内容, 主要是整体表盘简洁和清晰。在众多仪表中油压表示要读取瞬时数据的仪表, 他们是数量仪表。仪表盘的尺寸设计也是人性化的, 刻盘的大小和刻度标记数量与人的观察距离有关, 刻度盘大小的刻度要满足识别准确, 快速的要求, 刻盘直径25毫米开始增大, 具体大小还要与显示系统的观察距离而定。

1 0 叉车的视野盲区

由于叉车的结构特殊性, 除了侧叉车, 门架机构一般位于驾驶者正前方, 且包括起升链条, 油缸的合理布置, 现在大多数叉车使用了这种宽视野门架, 门架的高度仍然会不同程度遮挡驾驶员前方视野。盲区是指在野区或视野内被遮挡食物的区域, 由于盲区会遮挡工作实现, 产生市区窄小, 不利于叉车安全工作作于, 所以要在视野设计时尽量扩大视野, 减小盲区。同视野, 盲区也分为单眼盲区与双眼盲区, 在设计时根据实际情况选择。

据权威调查显示, 驾驶员工作时候, 有百分之30时间开倒车, 因为前方视野被货物挡住, 这样叉车只能开倒车了, 这样就造成了驾驶员长时间扭头是司机严重疲劳, 就会产生脊椎或者腰椎的疾病, 目前国外研制一种叉车来解决这种问题, 就是在车后面有显示装置, 这种设计理念可以减少腰椎的毛病。

1 1 叉车的外观造型设计

叉车外形的造型设计是叉车工业设计的重要组成部分, 现代叉车的造型趋势要求视觉上更有亮点, 有创新, 比如体型轻便、线条简洁, 造型整体性和个性强, 从视觉上看上去比较协调美观, 整体造型流畅统一, 整车的设计亲和力强, 能给用户带来购买的欲望。

1 2 叉车的外观色彩设计

叉车的色彩依附于车体, 但是色彩更具有简单的冲击力, 是产品竞争的主要手段之一, 色彩和造型的相互配合可以给外观以更直接的整体性, 给人以视觉协调的感觉, 色彩和造型的相互融合才可以使外观更直接体现在人们的视野中。

1 2.1 满足环境的要求

叉车是在室外和室内都能使用到的产品。所以叉车主要在室内与室外使用其外观应有所不同。如果使用场合在室内的话, 一般都会用比较有亮度的颜色体现光感, 比如黄色, 绿色。如果使用产品在室外的话, 这样容易接触水泥, 灰尘容易被污染, 这样为了耐脏, 就跟衣服也一样, 使用光感比较暗的色彩, 黑色, 紫红之类的。

1 2.2 满足叉车功能的要求

主色调的选择最重要, 根据驾驶者的喜好和产品的功能不同而定, 其余色彩必须围绕主色彩进行包装, 形成统一的整体感, 从而满足功能要求和不同客户的需求。叉车是一种工业机械产品, 颜色不要求花哨, 但是叉车工作时对工作环境下非操作人员具有一定危险性, 所以从调节颜色方面应该考虑醒目色彩为主色调, 这些色彩可以有警示作用。驾驶室内的色彩选用低透明度, 无反光的中性色, 这样对人无干扰, 有利于驾驶员集中精力, 安全操作, 且不容易疲劳。对这种显示器和操作装置的产品, 其控制面板的色彩要具有良好的视觉, 辨认度高, 保证工作时反应快捷, 操作精准。

1 3 结束语

工业机械中常常用叉车进行作业, 这是比较方便的, 它广泛与码头港口, 还有货场, 工厂车间, 流通中心和配送中心, 并进入船舱和车厢内进行托盘, 搬运, 并且实现机械化作业, 主要是减轻工人搬运劳动强度, 作业效率提高的主要工具。在设计叉车时要保证安全, 如今社会比较重视社会分子, 在日常生活中更要强调工作舒适性。

摘要：叉车的人机工程设计还有色彩以及造型设计是叉车设计的主要部分, 这三个方面进行分析与研究, 给出更为合理的设计思路, 以人体模型为模板进行相应的验证, 叉车的参考价值是由一些设计思路对不同类型的工程机械类型的设计是大同小异的。

关键词：叉车,人机工程,造型设计

参考文献

[1]时元福.人机工程学在叉车上的应用[J].工程机械, 2003 (34) .

[2]严波.人机工程学在叉车设计上的应用研究[J].机械设计与制造, 2007 (12) .