吕行 张士伟 李翠玲
徐州世通重工机械制造有限责任公司 江苏省徐州市 221001
摘要：随着社会进步，科学技术处于不断创新的阶段，很多只是向企业提供的机器本身工作效率的机械产品和市场需求出现了矛盾，企业工人的需求开始朝向人机工程学在机械上运用的实际状况，分析机械设计是否可以满足工人的情绪需求、能力需求和操作习惯等。工人希望其操作的机械设备不需要付出太多的体力劳动，且确保操作者可以保持持续性且饱满的精神。因此，本文对人机工程学在机械设计中的应用进行分析研究。
关键词：人机工程学；机械设计；应用
人机工程学主要的出发点是依靠人的心理特征，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操作者。因为工程机械的种类正在不断的增加，所以人机工程学的用途也将不断扩大，其工作的效率和工作速度也将日益提升。同时因为施工现场的复杂性，施工操作者要提升工作效率，就要面临巨大的挑战。以此为背景，不断改善工程机械操作者的工作环境，为其提供安全、高效的工作环境迫在眉睫，因此，人力工程在工程机械中的作用越来越突出。
1人机工程学概述
就工程学发展的角度分析，人机工程学实际上是一门交叉性质的学科内容，其整个学科的范围已经涵盖了工程学范围、心理学范围和力学范围等，建立在人体工程学基础上的深入分析，由此确保实现人、机和外部环境三者之间的良好协调和分配。就机械设计的角度来看，整个设计过程实际上是系统性的工程，就设计者的角度分析，整个设计过程中需要针对不同的设计元素进行充分考虑分析，例如，分析工作环境、分析机械设备自身和实际的工作强度等因素。随着智能化技术的不断创新，当前机械设计的诸多项目中，人本设计的理念得到了良好的推广和应用。就实用性的角度分析，机械设计的实际目的是为了有效提升项目作业的实际效率，由此可见，设计者需要关注人机工程学发展的有关理论内容，注重理论应用于实践的适应性。
2人、机的特点以及合理分配功能
就工程设计角度而言，人机工程学主要研究的是人的心理和生理特点以及能力的实际限度、人在长时间劳动以后，其体力以及脑力会出现负荷、人体疲劳机制、人对数据信息的传递以及理解能力等方面的内容。这种研究主要为了设计人、机以及环境系统相结合提供对应的数据、资料。
就工程机械而言，机的因素比较多，其主要研究的内容有：仪表显示、机械控制操纵技术；信息数据的传递技术；保险设备等保障安全技术；舒适的座椅、方便的机械操作等宜人化技术。
人与机一样都有着各自不同的限度以及能力，人机工程学的研究主要就是根据人机各自的限度以及机能特点，如果对人机各自的功能予以合理分配，在人机系统中，使人机能够发挥最大的作用，这就需要将人机进行有效的配合，这样才能够有效的保证整个系统发挥有效作用。
3人机工程学在机械设计中的应用
3.1人体尺寸数据与机械协调
人机工程学是最近几十年才发展起来的边缘学科，它综合了人体科学、环境科学、安全科学、社会科学、工程技术科学以及技术美学等方面的内容进行研究。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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2人机界面在机械中的人性化设计
在机械操作界面，人机界面是主要设计方向，人机界面可以实现人与机器之间的信息传递和信息交换，是计算机科学和设计艺术学、心理学、人机工程和认知科学的交叉研究领域。由于机械结构比较复杂，具有较多的动力机构，所以，在操作界面的操作十分频繁。人机界面如果布置过于杂乱，会造成操作人员产生烦躁感。另外，还存在一定的安全隐患。合理的操作界面美观大方、通俗易懂、操作方便，操作面板是人机操作的主要界面，工作人员可以在操作界面上完成很多工作，在操作面板上可以显示出机械位置和倾斜度方面的信息，可以让操作人员处于一个比较舒适和高效的环境中，操作面板上位置和形式方面的设计可以结合结构的位置进行设计，操作面板定位方面可以结合设备的造型和操作要求进行设计，比如仪器仪表的设计尽量选用不刺激和不反光的暗色调。
3.3保障驾驶、操作的安全性
在工程机械设计中，要充分考虑到驾驶员的安全，其结构在设计时要以安全设计为原则。当工程机械在陡坡或者是崎岖不平的地方作业时，安全问题显得尤为重要，工程机械的安全性，直接影响到驾驶员的人身安全，因此，在工程机械的设计中，要将驾驶员的安全作为考虑的重点。可以设计防落物保护装置和防翻滚保护装置等，同时还可以设计各种自动监控装置。为了加强工程机械的安全性，可以使用安全玻璃，同时设计紧急逃生出口等。采用各种新设计最大限度的扩大驾驶员的视野，比如采用全视野的前窗等。驾驶室要注意安装顶灯，这样在夜间可以照明周围环境，提高操作的安全性。
3.4从驾驶环境角度的设计思路
以驾驶室设计为例，大多机械产品应用中多处于较为恶劣的环境下，相关如发动机废气、现场尘埃物质等会对驾驶室空气质量带来一定危害，机械操作人员在反应能力上将受到严重影响。因此从人际工程学角度出发，为使操作环境更为舒适健康，除保证具备基本视野条件外，还需将冷暖空调设置其中，确保密封的驾驶室内空气保持较高质量。同时考虑到座椅设计部分，应以人体生理结构为依据，使座椅保持宽大且能够进行座高与座深的调节，确保操作者在操作姿势上保持自由。而且设计中也可将防振装置引入其中，其目的在于使操作人员脊柱所受冲击负荷得以减少。
3.5从外观设计角度
根据人机工程理论，机械在外观设计方面应更注重体现出高性能与美观性等特征，其也是使机械展现物质与精神功能的重要途径。目前常见的外观设计多从大圆角曲线形式方面着手，使其为人带来耳目一新的感觉。以叉车外形设计为例，其在造型设计中以曲面为主，并使脚踏板保持圆弧型，这样可避免操作中出现碰撞机身等问题，增强整体舒适性与安全性。此外，外观设计中结合人机工程理论还需在色彩方面着手，尽量将低纯度、高明度色彩设置于机身方面，其他部分设计也需达到简简洁、协调等效果，有利于缓解操作者视觉疲劳
结束语：
机械设计制造中人机工程学的应用是使工作效率得以提高的重要保障。实际设计过程中应正视人机工程学的基本内涵，从人体尺寸、机械操作安全、驾驶环境以及外观设计等角度出发，坚持人、机、环境结合的原则，使机械设计制造水平进一步提高。
参考文献：
[1]谭志.人机工程学在机械设计制造中应用研究[J].科技展望，2015，25（34）：50.
[2]孟达，刘宏.人机工程学在机械设计中的应用管窥[J].科技展望，2016，26（06）：67.
[3]席志强.人机工程学在机械设计?制造中应用的必然性[J].科技创新与应用，2017（03）：124.
[4]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.
论文作者:吕行,张士伟,李翠玲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/7
标签：人机论文; 工程学论文; 操作论文; 机械论文; 机械设计论文; 操作者论文; 人体论文; 《防护工程》2018年第25期论文;