李宗锋
厦门厦工机械股份有限公司 福建厦门 361023
摘要：本文以装载机驾驶室为研究对象，重点分析驾驶室的人机工程设计，通过对驾驶室人机界面的主要构成和影响因素进行分析，得出驾驶室各人机因素的舒适范围，并将这些舒适范围应用到驾驶室的人机布局上，最后以驾驶室座椅的布置和方向盘的布置为例，对现有装载机驾驶室进行人机设计改进。
关键字：装载机驾驶室；人机工程；设计改进
装载机驾驶室是一个典型的人机环境系统，是驾驶员操作装载机的控制平台，它的设计直接关系到驾驶员作业时的安全和舒适，以及疲劳强度的减轻和工作效率的提高，因而在整个产品设计中占有重要地位。
一、装载机驾驶室人机界面主要构成及影响因素
1.1主要影响因素分析
元件主要人机影响因素
驾驶室的设计应当以人为本，在设计初期，以人体H点为基准来布置驾驶室。
在设计时，采用中等身材，即50百分位男性人体模型尺寸来对驾驶室进行设计。用小身材和高大身材人体尺寸来确定驾驶室布置过程中的前后，高低调整范围。
1.3驾驶室布局方法
驾驶室布置的两个关键步骤，确定SIP点的位置，确定舒适操纵区域。其中涉及到的几个关键参数分别是：
（1）H点距离地面高度
（2）脚踏板与H点水平距离
（3）方向盘抓握点距H点垂直距离：
（4）方向盘抓握点距H点水平距离：
根据以上人机工程理论分析，针对驾驶姿势，舒适区域，舒适关节角度运动轨迹得出以上参数的取值范围分析：
对比分析H点距离
地面高度脚踏板与H点水平距离方向盘抓握点距H点垂直距离方向盘抓握点距H点水平距离
通过舒适角度运动轨迹129~486420~81442~656221~465
通过舒适区域范围150~460580~910-100-420120~580
驾驶姿态285~547440~715
重合区域285~460580~71542~420221~465
三种方法有很多一部分的重合区域，说明在重合区域中能够既满足舒适区域，又满足舒适角度的要求。以重合区域作为更精准的舒适范围来对我们目前各机型的以上四个关键参数进行校核。
对比分析H点距离地面高度（座椅高度可调）脚踏板与H点水平距离（座椅前后可调）方向盘抓握点距H点通过对以上机型驾驶室关键参数校核，发现我们现有驾驶室存在两个问题：
1．H点距地面高度过大，即座椅位置偏高。
2．方向盘抓握点距H点水平距离过大，即方向盘离座椅水平距离过远。
下面以驾驶室座椅布置和方向盘布置为例，对驾驶室的设计校核进行更具体的分析。
二、驾驶室座椅和方向盘的设计改进
2.1 座椅的确定
（1）座高设计
座椅高度确定的关键因素是H点的确定，H点的位置决定了驾驶员舒适性，操纵性和良好的视野性能。根据人机工程学各理论分析得到的座高舒适范围为285-460，再根据工程机械的视野要求，取座高370-460。
（2）座宽设计
座宽的设定必须适合于身材高大者，其相对应的人体测量值是臀宽。取第95百分位男坐姿臀宽355mm为设计依据，加上着装修正量，考虑到驾驶座边缘应留有一定余量，将座宽设计为450~500mm。
（3）座深设计
正确的坐姿使坐者人体容易寻求到合适的腰椎支撑。如果座深尺寸值超过身材较小者的大腿长，即臀部至膝窝距离，座面前缘将压迫到膝窝的压力敏感部位，使坐者人体为使躯干达到靠背的支撑面而改变腰部曲线，或向前滑坐，导致骸椎与腰椎无靠背支撑而呈不良坐姿。采用小尺寸设计，其座深可取身材较矮小者第5百分位女的大腿长402mm作为设计依据。考虑着装、心理修正量，座深为380~430mm。
2.2方向盘的确定
（1）位置
方向盘的位置，主要是确定方向盘抓握点的位置，方向盘抓握点会影响上肢操作姿势。
根据舒适区及舒适关节角度分析，确定H点与抓握点关系：
1．方向盘抓握点距H点水平距离取值221-465。
2．方向盘抓握点距H点垂直距离取值42~420
限制条件：
为保证上下车方便性，方向盘不能与人体干涉，方向盘盘幅与座椅之间保证足够的腹部空间，方向盘下部与座椅之间保证足够的膝部空间。如下图所示布置，L22表示方向盘最下缘到座椅靠背之间的水平距离，H94表示方向盘最下缘到座椅面的垂直距离，300≤L22≤400, H94≥225
方向盘布置如图一所示：抓握点距H点水平距离HX=440,抓握点距H点垂直距离HZ=307
L22=356,满足条件
H94=227, 满足条件
A6=120°满足条件
图一：方向盘布置尺寸图
（2）倾角
方向盘倾角主要影响因素是操纵力，手的舒适角度，当方向盘倾角与手轴线垂直时，手的操纵最自然省力，此时方向盘倾角最小为30°。
当倾角过小时，还有方向盘上缘会进入驾驶员的前方视野，影响视线，方向盘下缘容易与腿干涉。导致方向盘底座所占空间大。中和考虑，取方向盘倾角70°。并设计成可调，角度65-75。
三、结语
装载机驾驶室设计涉及的技术分支非常广泛，本文以驾驶室内布局为研究点。通过对驾驶室人机界面及影响因素的分析，得出驾驶室人机布局各因素的人机舒适范围，最后以座椅布局和方向盘布局为例，对原有装载机驾驶室的布局进行改进，旨在为同类型装备的设计提供分析和改进参考。
参考文献：
[1]丁玉兰．人机工程学 [M]．北京：北京理工大学出版社，2005
[2]郝增涛．80型轮式装载机驾驶室人机工程学研究．［硕士学位论文］ 哈尔滨：吉林大学 2008.6
论文作者:李宗锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/1
标签：驾驶室论文; 方向盘论文; 人机论文; 距离论文; 座椅论文; 舒适论文; 点距论文; 《防护工程》2018年第34期论文;