人机工程学在机械设计中的应用研究论文_杨森,阎鹏早,吕克明

人机工程学在机械设计中的应用研究论文_杨森,阎鹏早,吕克明

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摘要:所谓人机工程学,通俗来讲就是为了对环境、机械产品以及人三方面来进行相互适应研究的一门学科。人机工程学的主要理念是为了在机械设计过程中,植入机械设计产品出行后,可以对人们使用机械设计产品的安全性得到提升提高操作机械设备时的舒适性以及减少因操作机械设备产生的安全问题,人机工程学在机械设计中体现了以人为本的目标方针。

关键字:人机工程学;机械设计;应用

1人机工程学和工业设计关系阐释

当前工业设计的核心内容是产品设计,每一件为人设计的产品都离不开创新,也离不开人机工程学。工业设计师们,作为人机工程学的应用者,在产品设计活动中,为了使产品达到使用操作更加安全、高效和舒适,一直在做着大量的努力。由此可见,所有的工业产品在设计方面都要将人的因素融入其中。而在工业设计中引入人机工程学并应用,能够对工业领域的可持续发展与产品优质效果产生直接的影响。从而更好地设计出综合考虑人、经济、技术与社会多方面需求的优质产品。

目前阶段,在科学技术进步与发展的背景下,企业之间的产品质量差异逐渐突显出来,而工业设计中尤其是实用外观专利也逐渐成为不可替代的知识产权。其中,产品不仅仅是要与功能以及美学方面的要求相适应,同样也要与使用者舒适需求以及安全需求相满足,达到环境保护的基本要求。在这种情况下,在人、机与环境三者之间寻求最为理想的匹配关系,在工业产品中深入探索设计理念、手段和方法逐渐发展成为产品品质与国际水平相互比肩的重要路径,而这同样也是现代工业设计工作关注的重点。

2人机工程学在工业产品设计中的重要作用

随着全球化在我国社会经济领域的进一步深入,市场经济的激烈竞争性使工业产品的设计与成产必须更加具有时代性。只有与时俱进甚至走在时代前面的工业产品设计才能保证工业产品在市场当中的竞争力优势,工业产品本身综合性能决定其在市场经济当中的价值。传统的工业产品更加趋于对产品生产成本或工业产品的单一实用功能进行优化设计,这种传统的工业产品不能全面满足时代发展的要求,也就是不能全面协调满足人、产品及环境之间的需求关系。

人机工程学从综合科学的角度出发,系统而科学的制定出一定的标准来要求工业产品的设计,进而使工业产品符合社会进步和时代发展对其提出的综合性要求,帮助工业产品以及企业建立起当代市场环境下的竞争力优势。所以,在我国社会经济发展的大背景下,将人机工程学应用与工业产品设计中,不仅成为企业实现自身生存与发展的必然选择,也是工业产品对于人类需求以及生态环境需求的满足。只有通过人机工程学原理指导下设计出来的工业产品才是社会发展的真正需要,这也成为人类文明进步的必然性。

3人机工程学在工程机械设计中的应用

3.1提高操作者的舒适性和操作性

传统机械设计中的座椅设计,没有根据人们的需求来进行规范化的设计,从而导致了人们在进行机械设备工作时会因长时间使用座椅而对其身心产生疲惫的效果,不利于工程施工的质量与进度,严重影响机械设备的使用效率。通过人机工程学在机械设计中的应用,可为机械设备中的座椅进行人性化设计,以不同种类人群体型特征设计出其相应适合的座椅,如座椅表面舒适度、前后调节与上下调节等方面。从而减少因人们在进行机械设备工作时会因长时间使用座椅而对其身心产生疲惫的效果,进一步保证了施工的质量与进度,提高机械设备的使用效率。在操作者进行机械操作的时候,由于要保持注意力的高度集中,就需要使操作人员能够在身体不倾斜的状态下也可以进行手上的操作。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安全性。

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3.2减少操控人员的疲劳感

在进行机械设备施工作业时,是由操作机械设备的工作人员来协助进行,所以操作人员是机械设备使用的主体,只有将操控人员在使用机械设备时所产生的疲劳感降低,才可方便机械设备进一步的提高使用作业效率。就拿机械设备产品的操作施工而言,绝大部分是由手与脚进行操作,一般对设备操作员工发生疲劳感就由这两处而发。所以以人机工程学对机械设计减少操控人员的疲劳感这项工作时,需以这两方面入手。比如在操作机械设备时,减少其运动幅度,从而可以使机械设备的操控人员可以适当减少操作力度,对减少疲劳感有所帮助。而根据有关调查表明,在设计脚动踏板时,对踏板的距离与地面夹角处于20°左右时是最为合适的角度,从而可以对机械设备操控人员脚踏板施工时减少因脚踩出现的疲惫现象,有利于提高机械设备的施工效率。

3.3外观与功能相结合

目前在工程机械产品中,多常见圆角曲线设计,这种设计就符合了人体工程学的设计理念,加强了机械产品的舒适程度,同时,外观也得到了进一步美化。色彩的合理应用,也能给人的心理带来一定的舒适感,好的色彩应用,能够加强工作人员的工作效率,能够减轻工作疲劳感,对工作人员的情绪也有一定的安抚作用。一般来说,工程机械产品都会采用较为明亮,低纯度的色彩,根据操作人员的工作特点,想要起到视觉缓和的效果,就要采用比较温和、安静、明亮的色彩。比如可以采用黄色或者橙色,再用深色作为小小的搭配,确保颜色能够互相呼应,给工作人员一种清亮、明快、和谐、稳重的感觉。在采用颜色设计时,还要注意结合名族特色,国家对颜色的喜好程度等方面内容,只有合理的设计,才能促使机械的广泛应用。

3.4人体尺寸数据与机械协调

要使得设计出来的工程机械产品符合人体的生理及心理特点,最大程度确保操作者处于舒适的工作环境中,以消耗能量最少,工作疲劳感降低,取得最大工作效率为目标,工作人员就应该合理地结合人体各部分尺寸,研究清楚机械使用的具体范围。不同种族,不同地区的人体尺寸范围不同,所以,在设计机械工程产品时,必须提前调查收集数据,了解具体某地人体尺寸范围,选则最恰当的结构参数。先进国家在测量人体尺寸方面有具体的国家标准,我国也制定了《中国成人人体尺寸》的标准,也就为我国引进国外先进的技术设备提供了一些可靠的数据,在开发新产品时应有效结合我国人体标准尺寸。

3.5方便驾驶操作

在工程机械操作中,驾驶操作是比较重要同时也是最基本的操作,不管是手动或者是脚动装置,实现工作主要依靠于人所施加的恰当合理的力,操作装置的设计直接影响操作性的质量。所以,在设计操作装置时,一定要注意科学结合人体工程学,也就说,制作出来的操作装置,不管是从形状大小方面来说,还是从运动状态等方面来讲,都要符合人体生理特征。也就是说,操作装置要为人体操作提供舒适以及便利,要确保操作装置位于人体最有利于操作以及最灵活的区域内。再设计操作装置运动方向是,要保证符合多数人的操作习惯,比如,操作手柄向右移动时,那么,操作机构也应向右移动,反之就会加大操作的难度,影响装置的整体美观及实用的效果。

总之,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,后来,随着计算机技术不断发展,促使工程机械产品不断走向创新、先进的道路,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,巧妙设计,最大程度的为操作人员提供舒适的工作环境。人力工程学在工程机械设计中的有效应用,给企业带来了较大的竞争力,同时,还能增强企业经济效益。

参考文献

[1]岳涵,徐靖涵.基于CDIO模式的工业设计人机工程学课程教学改革[J].中国冶金教育,2018(1):27-28+31.

[2]毛斌,孙蕊蕊.人机工程学在工业设计中的应用——以汽座椅的坐姿功效为例[J].工业设计,2017(10):92-93.

[3]王璐.工业设计专业人机工程学课程教学方法探索[J].教育界,2016(3):105-105.

论文作者:杨森,阎鹏早,吕克明

论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期

论文发表时间:2018/10/23

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