人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的運(yùn)用

時(shí)間:2022-02-26 10:25:10

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人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的運(yùn)用

【摘要】隨著我國機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平的不斷提高,要求更注重將自動(dòng)化、智能化以及人性化理念融入其中。以其中工程機(jī)械制造為典型代表,需在設(shè)計(jì)中充分考慮如何做到人、機(jī)、環(huán)境間的協(xié)調(diào)性,通過人機(jī)工程學(xué)理論使機(jī)械設(shè)計(jì)更具指導(dǎo)參考。本文主要對人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)概述、機(jī)械設(shè)計(jì)制造中人機(jī)工程學(xué)的具體應(yīng)用進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】人機(jī)工程學(xué);機(jī)械設(shè)計(jì)制造;應(yīng)用

1前言

作為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中用于工效提升的重要學(xué)科,人機(jī)工程學(xué)充分將心理、生理以及其他學(xué)科內(nèi)容結(jié)合起來,要求機(jī)械設(shè)計(jì)中注重為人創(chuàng)造更為高效、安全、舒適的環(huán)境,確保機(jī)械設(shè)計(jì)達(dá)到最佳效益。現(xiàn)代很多機(jī)械產(chǎn)品在流通中很難占據(jù)一定的市場優(yōu)勢,究其原因在于未將人、機(jī)器與環(huán)境等融入產(chǎn)品中。對此如何融入人機(jī)工程學(xué)成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造中需考慮的重要內(nèi)容。

2人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)概述

關(guān)于人機(jī)工程學(xué),其旨在結(jié)合心理學(xué)、生理學(xué)等,使機(jī)器制造中可與人保持適應(yīng),使創(chuàng)造的環(huán)境更為安全舒適的,是實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境高度統(tǒng)一的重要學(xué)科。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造本身作為系統(tǒng)復(fù)雜工程,要求對相關(guān)工作強(qiáng)度、環(huán)境以及機(jī)械材料等進(jìn)行充分考慮,在實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的基礎(chǔ)上的堅(jiān)持以人為中心完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程。現(xiàn)階段工程機(jī)械設(shè)計(jì)由于需滿足各行業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際需求,所以在使用條件、用途等方面有所差異,這樣人機(jī)關(guān)系匹配、相關(guān)參數(shù)指標(biāo)等都有所不同。因此,如何通過人機(jī)工程理論指導(dǎo)機(jī)械設(shè)計(jì)制造尤為重要[1]。

3機(jī)械設(shè)計(jì)制造中人機(jī)工程學(xué)的具體應(yīng)用分析

3.1從人體尺寸數(shù)據(jù)出發(fā)的設(shè)計(jì)制造思路

人機(jī)工程理論融入機(jī)械產(chǎn)品機(jī)械產(chǎn)品制造中,要求立足于人的身心特征,確保為作業(yè)人員提供安全舒適的環(huán)境,這樣才可使工作效率得以提高且疲勞程度、人體能量消耗得以減少。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員需對機(jī)械的實(shí)際用途、人體尺寸相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分考慮。但需注意關(guān)于人體尺寸測量,設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重對不同區(qū)域人群進(jìn)行分析,避免完全依托于的借鑒國外成功產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)而而導(dǎo)致產(chǎn)品最終難以符合目標(biāo)人群人體尺寸數(shù)據(jù),確保實(shí)現(xiàn)人、機(jī)協(xié)調(diào)的目標(biāo)。

3.2從機(jī)械操作安全可靠角度

作為基本且較為頻繁的操作,很多機(jī)械產(chǎn)品都要求通過的相應(yīng)的動(dòng)作以使操作裝置的作用得以發(fā)揮。所以在設(shè)計(jì)操縱裝置過程中應(yīng)從人機(jī)工程學(xué)角度出發(fā),將裝置在操縱力、位置以及整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等各方面都需符合人體力學(xué)。在追尋操作裝置布置美觀、簡潔的基礎(chǔ)上應(yīng)防止出現(xiàn)操作困難或影響效率的情況。通常大多機(jī)械產(chǎn)品在投入使用后極易引發(fā)一定的安全事故,對駕駛員帶來安全威脅,特別作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜時(shí),安全事故發(fā)生的頻率將更高。因此在實(shí)際過程中應(yīng)遵循安全設(shè)計(jì)的基本原則,可將相關(guān)如防落物、防翻滾以及監(jiān)控保護(hù)裝置設(shè)置其中,或通過安全警示標(biāo)志的設(shè)計(jì)使安全性得以提高。近年來許多機(jī)械產(chǎn)品也從車窗設(shè)計(jì)方面著手,分別在車前、車后以及側(cè)面引用全視野窗戶,并在駕駛室內(nèi)安裝照明系統(tǒng),這樣促進(jìn)操作安全性的進(jìn)一步提高。關(guān)于安全設(shè)計(jì)工作,國外許多基于人機(jī)工程學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)也開始從操作條件與視野條件方面著手,以卡特彼勒企業(yè)為例,其在駕駛室設(shè)計(jì)方面要求在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對操作者視野條件擴(kuò)大21%,對安全程度的提高可起到突出的作用。

3.3從駕駛環(huán)境角度的設(shè)計(jì)思路

以駕駛室設(shè)計(jì)為例,大多機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用中多處于較為惡劣的環(huán)境下,相關(guān)如發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣、現(xiàn)場塵埃物質(zhì)等會(huì)對駕駛室空氣質(zhì)量帶來一定危害,機(jī)械操作人員在反應(yīng)能力上將受到嚴(yán)重影響。因此從人際工程學(xué)角度出發(fā),為使操作環(huán)境更為舒適健康,除保證具備基本視野條件外,還需將冷暖空調(diào)設(shè)置其中,確保密封的駕駛室內(nèi)空氣保持較高質(zhì)量。同時(shí)考慮到座椅設(shè)計(jì)部分,應(yīng)以人體生理結(jié)構(gòu)為依據(jù),使座椅保持寬大且能夠進(jìn)行座高與座深的調(diào)節(jié),確保操作者在操作姿勢上保持自由。而且設(shè)計(jì)中也可將防振裝置引入其中,其目的在于使操作人員脊柱所受沖擊負(fù)荷得以減少。以REXROTH公司為例,其在設(shè)計(jì)過程中保證具有較高性能的基礎(chǔ)上,在座椅后安裝貯藏箱使食品、飲料等可在其中貯存,完全符合人機(jī)工程學(xué)的基本理論[2]。

3.4從作業(yè)舒適性角度

在作業(yè)舒適度方面,首先考慮機(jī)械產(chǎn)品在使用過程中存在的全身振動(dòng)問題,操作恩怨在振動(dòng)情況下極易出現(xiàn)的身體上的腰酸背痛以及心理上的煩躁等問題,因過于疲勞而使整體工作效率進(jìn)一步降低。因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮引入性能較高的減震材料,或直接在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中引入加減振器,以此使作業(yè)舒適性得以提高,如典型的的懸浮式座椅,其主要由GRMMERAG企業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì),保證座椅可進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)將液壓減振器設(shè)置中,取得較為明顯的效果。另外需注意大多機(jī)械產(chǎn)品在投入使用后可能存在噪聲問題,操作人員長期在噪聲環(huán)境下便可能出現(xiàn)疲勞或反應(yīng)遲鈍等問題,因操作失誤而引發(fā)安全隱患問題。尤其機(jī)器因異常情況而發(fā)出聲響時(shí),噪音過大將使其完全湮沒。因此,在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注重對噪聲來源進(jìn)行分析,一般集中在底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等方面。因此對噪聲進(jìn)行控制首先應(yīng)從從聲源方面著手,對振動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、風(fēng)扇等各部件產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行降低。同時(shí)應(yīng)在傳播噪聲途徑方面著手,可通過吸聲材料的引入使隔音效果進(jìn)行提高,或?qū)⒆枘嵩诎l(fā)動(dòng)機(jī)、車身、駕駛室間進(jìn)行設(shè)置,可使減震隔振效果得以提升,并解決二次噪聲問題。只有通過合理設(shè)計(jì)才可使作業(yè)環(huán)境得以改善,實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境協(xié)調(diào)的目標(biāo)。

3.5從外觀設(shè)計(jì)角度

根據(jù)人機(jī)工程理論,機(jī)械在外觀設(shè)計(jì)方面應(yīng)更注重體現(xiàn)出高性能與美觀性等特征,其也是使機(jī)械展現(xiàn)物質(zhì)與精神功能的重要途徑。目前常見的外觀設(shè)計(jì)多從大圓角曲線形式方面著手,使其為人帶來耳目一新的感覺。以叉車外形設(shè)計(jì)為例,其在造型設(shè)計(jì)中以曲面為主,并使腳踏板保持圓弧型,這樣可避免操作中出現(xiàn)碰撞機(jī)身等問題,增強(qiáng)整體舒適性與安全性。此外,外觀設(shè)計(jì)中結(jié)合人機(jī)工程理論還需在色彩方面著手,盡量將低純度、高明度色彩設(shè)置于機(jī)身方面,其他部分設(shè)計(jì)也需達(dá)到簡簡潔、協(xié)調(diào)等效果,有利于緩解操作者視覺疲勞[3]。

4結(jié)語

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用是使工作效率得以提高的重要保障。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)正視人機(jī)工程學(xué)的基本內(nèi)涵,從人體尺寸、機(jī)械操作安全、駕駛環(huán)境以及外觀設(shè)計(jì)等角度出發(fā),堅(jiān)持人、機(jī)、環(huán)境結(jié)合的原則,使機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平進(jìn)一步提高。

作者:譚志 單位:成都理工大學(xué)

參考文獻(xiàn):

[1]徐向陽.基于人機(jī)工程學(xué)的工業(yè)車輛駕駛室設(shè)計(jì)研究[D].南京:南京航空航天大學(xué),2012.

[2]王旭輝.人機(jī)工程學(xué)在叉車內(nèi)外設(shè)計(jì)及安全設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].太原:太原理工大學(xué),2011.

[3]王建軍.人機(jī)工程學(xué)在人性化煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)械管理開發(fā),2010,02:60~61.