摘要：随着社会经济的发展，我国的科学技术有了很大提升。就机械产品而言，逐渐由以往的作业人员适应机械设备发展到现在的机械设备适应人的操作感受，从而更加体现出了机械产品趋于人性化的发展趋势。伴随人们对机械产品的要求越来越高，人机工程学对机械设备满足人的操作特性起到重要指导作用，进而促进了机械产品智能化与自动化的发展。基于此，本文对人机工程学在机械设计中的应用研究这一课题进行分析。
关键词：人机工程学；机械设计；应用
引言
人机工程学主要的出发点是依靠人的心理和生理特征，深入研究人、机器与环境之间的关系与作用，从而不断优化人、机、环境系统。人机工程学研究的主要对象是设备操作者。面对作业现场的复杂性，操作者要提升工作效率，就要面临巨大的挑战。以此为背景，不断减轻操作者的工作负担，简化工作内容，优化工作过程，为其提供安全、舒适的工作环境迫在眉睫，因此，人机工程学在工程机械中的作用越来越突出。
1人机工程学的应用概述
人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。现代机械设计制造作为复杂系统工程，要求对设备工作强度、工作环境以及材料选用等进行综合考虑，其中环境因素很多，如温度、湿度、照明、噪声、振动、粉尘、风力及有毒物质等；随着人类生产活动领域的扩大，影响因素还有失重、超重、异常气压、加速度及电离辐射等；还考虑到人的心理和生理条件，如人体尺度、人体力学、人对各种信息的反应敏感程度、对环境条件的承受能力、对形状和色彩要求[1]。设计者必须全面考虑各种条件和要求，进行综合分析和决策，方能求得正确的解决方案。在实现智能化、自动化的基础上坚持以人为中心完成整个设计过程。工程机械设计由于需满足各行业领域的实际需求，所以在使用条件、用途等方面有所差异，这样人机关系匹配、相关参数指标等都有所不同。因此，如何通过人机工程理论指导机械设计制造尤为重要。
2提高操作者的舒适性和操作性
人机工程学在工程机械设计中可以提升机械设备的操作性及操作者使用机械设备的舒适感。就工厂生产制造流水线而言，需要在设计环节中充分考虑如何合理布局设备位置，合理安排作业动作流程，合理布置作业员的操作位置，合理规划物料摆放姿态，包括物料取放距离，以及搬运物料时双手姿态，需要考虑减轻操作员工作负荷，避免作业时的深蹲，弯腰，转身等动作，另外还需要根据人的生理特征设计设备，如输送线体高度一般设计为750-800mm，保证人站立时可以双手自然下垂进行工作，触摸屏高度基本与人视线平齐，保证可清晰辨识界面内容，同时也可舒适的操作界面，由于操作者在进行机械操作的时候，需要保持注意力的高度集中，就需要使操作人员能够在最自然的身体状态下也可以进行肢体上的操作。这样的设计理念可以减少操作者的疲惫感，从而保证机械操作的舒适性，提高设备工作效率。
在利用人机工程学指导机械方案设计的过程中，可参考以下几个步骤：
第一，根据设计需求的输入确定若干设计方案；第二，充分考虑人机工程因素，利用该因素对设计方案进行约束，从而去除一些不太合理的方案；第三，借助人机工程因素对剩余的设计方案进行有效的评价，并根据评价结果对方案进行再设计；第四，输出最终的设计方案。
2.1提高设备操作安全可靠性
机械设备需要通过具体的动作来充分发挥执行元件的作用，进而在生产活动中展开作业，而操作装置是由操作人原控制的，因此，机械设备的操作装置应当根据人机工程学的理论和原则，在安装位置、操纵力、运动状态等方面都符合人体力学的原理，这样才能提高机械操作的安全性和可靠性，才能使操作人员的人身安全得到保障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆任何机械产品在使用过程中都有其危险性，尤其是大中型机械产品在作业中更容易引发安全事故，对操作人员的安全带来了较大的威胁，而且对于作业难度大、作业环境复杂的施工现场，安全事故的发生频率会更高，因此，在机械制造设计中，应当本着安全的基本原则，根据人机工程学的设计原理设置一些防跌落、防翻滚、防呆装置，以及监控保护装置，进而提高机械操作的安全性，使伤害事故的发生率降到最低。
2.2对机械设计的内部环境进行完善
好的工作环境才可使工作人员在进行作业时全身心的投入。在优美、整洁的环境里工作，身体就不易疲劳，精神也会保持愉快，产品的数量和质量就会提高。因此，人机工程学十分重视具体的环境对人的工作效率、身体健康的影响。温度、湿度对人的操作有影响，高温使人的注意力涣散，动作标准性下降，协调能力减弱。[4]在设计时充分考虑环境温度，多添加一些美化内部环境的元素，可以一定程度上愉悦机械设备操控人员的心情，从而间接提高机械设备的使用效率。在进行机械内部环境设计时，需保证在结构合理的条件下优化造型设计，要体现出大方简洁的设计形象，从而符合人的审美。在颜色设计掌控方面，常用色彩对比的手段，达到一定的视觉效果。在占支配地位的色彩中，利用异质色彩的诱惑力给人以强烈的特征表现，既可以保证操作者在使用时注意力高度集中也可以缓解操作者的精神疲劳，有利于提升机械设备的使用效率[5]。
2.3外观与功能相结合
有效结合人机工程学对工程机械的外观、色彩进行合理的设计，不仅可以保障设备在性能方面突出其优越性及先进性，同时也可以体现出其外观艺术与实用功能的完美结合。目前，在工程机械产品设计中，常用圆角、曲线等设计元素进行外观美化，提高机械产品的整体舒适程度。同时合理搭配零部件色彩，给作业人员心理带来一定的冲击感，好的色彩应用，能够加强工作人员的工作效率，减轻工作疲劳感，对工作人员的情绪也有一定的安抚作用。一般来说，工程机械产品常采用较为明亮，低纯度的色彩，根据操作人员的工作特点，起到视觉缓和的效果，就要采用比较温和、安静、明亮的色彩。机械产品的色彩既要美观、大方、和谐，又要能表现产品的功能要求和形态特征，符合人机工程学的要求和环境要求，给工作人员一种清亮、明快、和谐、稳重的操作感受。只有采用合理的颜色设计，才能促使提高操作人员的操作舒适度。
3人机工程学在机械设计中的发展趋势
随着我国现代化生产及智能化设计的不断发展进步，人机工程学在机械设计中应逐渐体系科学化，采取系统的方式和思维处置人机关系，向着以人为本的目标理念发展，注重使用环境及安全性能，以计算机作为工具，分析和模拟人的心理生理因素、作业条件和任务指标，对机械设计中的不同设施进行测评，保证机械设计的合理化，从而提高操作员对机械设备的操作感受。人机工程学在机械制造设计中的应用势必会提升机械行业的竞争力，最大限度的发挥机械的功能，推动经济和科技的进一步发展。
结语
我国的工程机械产品设计比较曲折，刚开始采用技术的仿制，具有一定的局限性，随着人类对机械设备要求日益提高和计算机技术不断发展，促使工程机械产品不断朝着创新、先进的方向发展，人机工程学得到了企业的重视，迎来了新的发展机遇，结合操作者的生理与心理的特点，人性化设计，最大程度的为操作人员提供舒适的操作感受。人机工程学在机械设计中的有效应用，给企业带来了较大的市场竞争力，同时，也为企业创造了一定的经济效益。
参考文献
[1]周美兰.工业设计应用人机工程学[M].北京：中国轻工业出版社，2001.
[2]潘青.试论人机工程学在机械制造设计中的应用[J].科技风，2016（06）：27.
[3]李浩然.人机工程学在折叠自行车设计中的应用研究[D].四川师范大学，2016.
[4] 孙瑛.现代机械设计中的人机工程学[B].武汉科技大学,2005.
[5]丁晓东.从人机工程角度谈机械产品的造型设计[C].信息部第四十五研究所，2000.
论文作者:陈正波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
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