人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用

第第頁(yè)人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用人機(jī)工程學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)

人機(jī)工程學(xué)是討論人的特性及工作條件與機(jī)器相匹配的科學(xué)。它把人和機(jī)器視為一個(gè)有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)，指出機(jī)器應(yīng)當(dāng)具有什么樣的條件才能使人付出相宜的代價(jià)后可獲得整個(gè)系統(tǒng)的最正確效益。人機(jī)工程學(xué)不僅涉及到工程技術(shù)理論，還涉及到人體解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)以及勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)等。仔細(xì)討論這門科學(xué)，可以制造出最正確設(shè)計(jì)和最相宜的條件，使人機(jī)實(shí)現(xiàn)高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，形成高效、經(jīng)濟(jì)、安全的有機(jī)系統(tǒng)。1人機(jī)匹配與人機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

人機(jī)匹配是指人的特性與機(jī)器特性的適當(dāng)協(xié)作。在人機(jī)系統(tǒng)中，人是系統(tǒng)的主體，機(jī)器是人制造出來(lái)的，機(jī)器當(dāng)然應(yīng)當(dāng)適應(yīng)人的特點(diǎn)。如操作空間應(yīng)與人體形狀測(cè)量尺寸相適應(yīng)；操作機(jī)構(gòu)應(yīng)與人的形體和最正確用力范圍相適應(yīng)，指示儀表及信號(hào)應(yīng)適合人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)的常規(guī)要求等。

操縱機(jī)構(gòu)是人將信息傳給機(jī)器的工具。由于人輸出信息的部位〔口、手、足等〕不同和操作要求不同，所以操作機(jī)構(gòu)的種類也許多。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮機(jī)器的動(dòng)作方向、阻力、速度和安全等因素。假如操縱機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向與被掌握對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方向及儀表顯示方向保持全都，操作就會(huì)精確實(shí)時(shí)；也可簡(jiǎn)化培訓(xùn)過(guò)程，改善調(diào)整的速度和精度，并減削事故。操縱機(jī)構(gòu)存在摩擦、彈性、粘性和慣性等阻力是須要的，這可以產(chǎn)生“操縱徑直感覺(jué)”，使操作連貫，減削振動(dòng)和過(guò)載造成的干擾，保證操作掌握的精確性。

掌握動(dòng)作分為行程調(diào)整和微量調(diào)整。行程調(diào)整可使掌握器快速接近所需位置。微量調(diào)整那么使掌握器精確地置于所需位置。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使操縱機(jī)構(gòu)與儀表顯示的位移有合適的比率。

在儀表指示設(shè)計(jì)中，視覺(jué)顯示裝置最多。人的正常視距為46cm～71cm，視角為39～41。儀表應(yīng)設(shè)置在操正面視野內(nèi)，最正確視距為50cm～55cm;重要儀表不得超出40視角的范圍，常用儀表需要在30視角內(nèi)。儀表高度最好與眼睛相平，上下視線在10～45范圍內(nèi)。指針刻度間距擺角不得小于10，指針的寬度為1.0mm～2.5mm，并應(yīng)貼近刻度盤表面，以減削誤差。當(dāng)有多個(gè)儀表并列時(shí)，其正常位置改變所對(duì)應(yīng)的指針?lè)较驊?yīng)當(dāng)相同，閃光信號(hào)不要太多，閃光頻率以0.67Hz~1.67Hz為宜。

人機(jī)工程學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)

由于作為人機(jī)系統(tǒng)主體的人有易出錯(cuò)誤的特性，除通過(guò)訓(xùn)練提高其牢靠性外，在操作機(jī)構(gòu)和指示儀表設(shè)計(jì)中還需采用安全措施，以防偶然錯(cuò)失而造成嚴(yán)峻后果。預(yù)防方法許多，常用的有順次自鎖、鎖定、阻尼、槽卡、定向、定位等物理方法。

綜上所述，以裝運(yùn)設(shè)備為例，當(dāng)總體設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：①1.60m~1.90m身高的駕駛員操作位置有最正確選擇，既有合適的操作空間，也有足夠的自由空間；②轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、液壓操縱桿、制動(dòng)器和踏板等操作機(jī)構(gòu)的排列布置，對(duì)于駕駛員應(yīng)是最方便、最舒適的區(qū)域；③應(yīng)有與機(jī)器性能相適應(yīng)的操作特性和制動(dòng)力最正確值范圍，為改善操作進(jìn)程，可配備導(dǎo)向幫助裝置；④操的腳、頭、手臂各部位有足夠的運(yùn)動(dòng)空間，坐姿應(yīng)符合人體解剖學(xué)和生理學(xué)特點(diǎn)；⑤減削機(jī)器的振動(dòng)性及對(duì)操的噪聲危害，要降低和掌握振動(dòng)源和噪聲源的強(qiáng)度，須要時(shí)可采用個(gè)人防振和防噪措施；⑥在操所期望的最正確視野，要使視線不被大體積貨載遮擋，須要時(shí)可偏置操及助手的座位。

應(yīng)特別指出，良好的視野狀況意味著操作工作的安全牢靠性，也關(guān)系到操的舒適程度。圖1所示為H20型叉車依據(jù)人機(jī)工程學(xué)確定的最正確操作位置。

2人機(jī)結(jié)合和人機(jī)功能安排

人與機(jī)器的結(jié)合形式，依繁復(fù)程度不同可分為“勞動(dòng)者—工具”、“操—機(jī)器”、“監(jiān)控者—自動(dòng)機(jī)圖1H20型叉車的操作位置器”和“監(jiān)督者-智能機(jī)器”等幾種。機(jī)器的自動(dòng)化和智能化使其操縱繁復(fù)程度提高，

人機(jī)工程學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)

對(duì)操提出了嚴(yán)格要求，操的人體功能限制也對(duì)機(jī)器設(shè)計(jì)提出了非常要求。人機(jī)結(jié)合的原那么轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的只考慮機(jī)械性能的設(shè)計(jì)思想，提出了同時(shí)考慮人與機(jī)器兩方面因素、以獵取最正確技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的設(shè)計(jì)思想。

人體的功能動(dòng)作具有對(duì)稱性及協(xié)調(diào)性。操作動(dòng)作的設(shè)計(jì)應(yīng)使操作簡(jiǎn)便、連貫、協(xié)調(diào)和省力。在人機(jī)系統(tǒng)中，崗位設(shè)計(jì)要同人機(jī)界面設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。崗位設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮工作空間、工作姿態(tài)、座椅型式、工作臺(tái)面、照明及工具安放位置等合理性；人機(jī)界面設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮掌握裝置集中方便、儀器顯示明顯、人機(jī)信息交換快速實(shí)時(shí)等。通過(guò)人機(jī)結(jié)合的合理設(shè)計(jì)，可以有效地提高人機(jī)系統(tǒng)效率。

通過(guò)對(duì)人體特性和機(jī)器特性的權(quán)衡分析，將人機(jī)系統(tǒng)的不同功能恰當(dāng)?shù)匕才沤o人或機(jī)器，稱為功能安排。功能安排是提高人機(jī)系統(tǒng)效率的關(guān)鍵，例如設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮人的姿態(tài)不同，所能付出的能量也不同；拉力大于提力，提力大于握力，膝部屈曲160時(shí)蹬力最大〔人腿輸出力值分布見(jiàn)圖2〕。此外還應(yīng)考慮人體無(wú)條件反應(yīng)時(shí)間為0.1s~0.15s等。

縱觀人類機(jī)械設(shè)計(jì)史可知，造成產(chǎn)品與人體技能之間不甚

人機(jī)工程學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)

人機(jī)工程學(xué)是討論人的特性及工作條件與機(jī)器相匹配的科學(xué)。它把人和機(jī)器視為一個(gè)有機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)，指出機(jī)器應(yīng)當(dāng)具有什么樣的條件才能使人付出相宜的代價(jià)后可獲得整個(gè)系統(tǒng)的最正確效益。人機(jī)工程學(xué)不僅涉及到工程技術(shù)理論，還涉及到人體解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)以及勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)等。仔細(xì)討論這門科學(xué)，可以制造出最正確設(shè)計(jì)和最相宜的條件，使人機(jī)實(shí)現(xiàn)高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，形成高效、經(jīng)濟(jì)、安全的有機(jī)系統(tǒng)。1人機(jī)匹配與人機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

人機(jī)匹配是指人的特性與機(jī)器特性的適當(dāng)協(xié)作。在人機(jī)系統(tǒng)中，人是系統(tǒng)的主體，機(jī)器是人制造出來(lái)的，機(jī)器當(dāng)然應(yīng)當(dāng)適應(yīng)人的特點(diǎn)。如操作空間應(yīng)與人體形狀測(cè)量尺寸相適應(yīng)；操作機(jī)構(gòu)應(yīng)與人的形體和最正確用力范圍相適應(yīng)，指示儀表及信號(hào)應(yīng)適合人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)的常規(guī)要求等。

操縱機(jī)構(gòu)是人將信息傳給機(jī)器的工具。由于人輸出信息的部位〔口、手、足等〕不同和操作要求不同，所以操作機(jī)構(gòu)的種類也許多。在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮機(jī)器的動(dòng)作方向、阻力、速度和安全等因素。假如操縱機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向與被掌握對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方向及儀表顯示方向保持全都，操作就會(huì)精確實(shí)時(shí)；也可簡(jiǎn)化培訓(xùn)過(guò)程，改善調(diào)整的速度和精度，并減削事故。操縱機(jī)構(gòu)存在摩擦、彈性、粘性和慣性等阻力是須要的，這可以產(chǎn)生“操縱徑直感覺(jué)”，使操作連貫，減削振動(dòng)和過(guò)載造成的干擾，保證操作掌握的精確性。

掌握動(dòng)作分為行程調(diào)整和微量調(diào)整。行程調(diào)整可使掌握器快速接近所需位置。微量調(diào)整那么使掌握器精確地置于所需位置。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使操縱機(jī)構(gòu)與儀表顯示的位移有合適的比率。

在儀表指示設(shè)計(jì)中，視覺(jué)顯示裝置最多。人的正常視距為46cm～71cm，視角為39～41。儀表應(yīng)設(shè)置在操正面視野內(nèi)，最正確視距為50cm～55cm;重要儀表不得超出40視角的范圍，常用儀表需要在30視角內(nèi)。儀表高度