關(guān)于人機(jī)工程在機(jī)械制造中應(yīng)用

柯松

摘 要：隨著我國機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展，自動化、智能化和人性化的集成越來越受到人們的重視。拿著建筑機(jī)器以制造業(yè)為典型代表，在設(shè)計(jì)中要充分考慮人、機(jī)、環(huán)境的協(xié)調(diào)，使機(jī)械設(shè)計(jì)更具指導(dǎo)性。通過人機(jī)工程學(xué)理論。本文主要討論人機(jī)工程在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程；機(jī)械制造；應(yīng)用

前言：人機(jī)工程是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中的一門重要學(xué)科，它將心理學(xué)、生理學(xué)等學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來，要求機(jī)械設(shè)計(jì)以機(jī)械設(shè)計(jì)為重點(diǎn)。為人們創(chuàng)造一個(gè)更有效率、更安全、更舒適的環(huán)境。確保機(jī)械設(shè)計(jì)的最佳效率。許多現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品很難占有一定的市場。在流通的原因，是人、機(jī)器和環(huán)境沒有融入產(chǎn)品。如何將人機(jī)工程學(xué)融入現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中是一個(gè)重要的問題。

一、人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)概述

關(guān)于人機(jī)工程學(xué)，其旨在結(jié)合心理學(xué)、生理學(xué)等，使機(jī)器制造中可與人保持適應(yīng)，使創(chuàng)造的環(huán)境更為安全舒適的，是實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境高度統(tǒng)一的重要學(xué)科。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造本身作為系統(tǒng)復(fù)雜工程，要求對相關(guān)工作強(qiáng)度、環(huán)境以及機(jī)械材料等進(jìn)行充分考慮，在實(shí)現(xiàn)智能化、自動化的基礎(chǔ)上的堅(jiān)持以人為中心完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程。現(xiàn)階段工程機(jī)械設(shè)計(jì)由于需滿足各行業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際需求，所以在使用條件、用途等方面有所差異，這樣人機(jī)關(guān)系匹配、相關(guān)參數(shù)指標(biāo)等都有所不同。因此，如何通過人機(jī)工程理論指導(dǎo)機(jī)械設(shè)計(jì)制造尤為重要[1]。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)制造中人機(jī)工程學(xué)的具體應(yīng)用分析

（一）從人體尺寸數(shù)據(jù)出發(fā)的設(shè)計(jì)制造思路

人機(jī)工程理論融入機(jī)械產(chǎn)品機(jī)械產(chǎn)品制造中，要求立足于人的身心特征，確保為作業(yè)人員提供安全舒適的環(huán)境，這樣才可使工作效率得以提高且疲勞程度、人體能量消耗得以減少。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員需對機(jī)械的實(shí)際用途、人體尺寸相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分考慮。但需注意關(guān)于人體尺寸測量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重對不同區(qū)域人群進(jìn)行分析，避免完全依托于的借鑒國外成功產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)而而導(dǎo)致產(chǎn)品最終難以符合目標(biāo)人群人體尺寸數(shù)據(jù)，確保實(shí)現(xiàn)人、機(jī)協(xié)調(diào)的目標(biāo)。

（二）從機(jī)械操作安全可靠角度

作為基本且較為頻繁的操作，很多機(jī)械產(chǎn)品都要求通過的相應(yīng)的動作以使操作裝置的作用得以發(fā)揮。所以在設(shè)計(jì)操縱裝置過程中應(yīng)從人機(jī)工程學(xué)角度出發(fā)，將裝置在操縱力、位置以及整體運(yùn)動狀態(tài)等各方面都需符合人體力學(xué)。在追尋操作裝置布置美觀、簡潔的基礎(chǔ)上應(yīng)防止出現(xiàn)操作困難或影響效率的情況。通常大多機(jī)械產(chǎn)品在投入使用后極易引發(fā)一定的安全事故，對駕駛員帶來安全威脅，特別作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)，安全事故發(fā)生的頻率將更高。因此在實(shí)際過程中應(yīng)遵循安全設(shè)計(jì)的基本原則，可將相關(guān)如防落物、防翻滾以及監(jiān)控保護(hù)裝置設(shè)置其中，或通過安全警示標(biāo)志的設(shè)計(jì)使安全性得以提高。近年來許多機(jī)械產(chǎn)品也從車窗設(shè)計(jì)方面著手，分別在車前、車后以及側(cè)面引用全視野窗戶，并在駕駛室內(nèi)安裝照明系統(tǒng)，這樣促進(jìn)操作安全性的進(jìn)一步提高。關(guān)于安全設(shè)計(jì)工作，國外許多基于人機(jī)工程學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)也開始從操作條件與視野條件方面著手，以卡特彼勒企業(yè)為例，其在駕駛室設(shè)計(jì)方面要求在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對操作者視野條件擴(kuò)大21%，對安全程度的提高可起到突出的作用。

（三）從駕駛環(huán)境角度的設(shè)計(jì)思路

以駕駛室設(shè)計(jì)為例，大多機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用中多處于較為惡劣的環(huán)境下，相關(guān)如發(fā)動機(jī)廢氣、現(xiàn)場塵埃物質(zhì)等會對駕駛室空氣質(zhì)量帶來一定危害，機(jī)械操作人員在反應(yīng)能力上將受到嚴(yán)重影響。因此從人際工程學(xué)角度出發(fā)，為使操作環(huán)境更為舒適健康，除保證具備基本視野條件外，還需將冷暖空調(diào)設(shè)置其中，確保密封的駕駛室內(nèi)空氣保持較高質(zhì)量。同時(shí)考慮到座椅設(shè)計(jì)部分，應(yīng)以人體生理結(jié)構(gòu)為依據(jù)，使座椅保持寬大且能夠進(jìn)行座高與座深的調(diào)節(jié)，確保操作者在操作姿勢上保持自由。而且設(shè)計(jì)中也可將防振裝置引入其中，其目的在于使操作人員脊柱所受沖擊負(fù)荷得以減少。以REXROTH公司為例，其在設(shè)計(jì)過程中保證具有較高性能的基礎(chǔ)上，在座椅后安裝貯藏箱使食品、飲料等可在其中貯存，完全符合人機(jī)工程學(xué)的基本理論[2]。

（四）從作業(yè)舒適性角度

在作業(yè)舒適度方面，首先考慮機(jī)械產(chǎn)品在使用過程中存在的全身振動問題，操作恩怨在振動情況下極易出現(xiàn)的身體上的腰酸背痛以及心理上的煩躁等問題，因過于疲勞而使整體工作效率進(jìn)一步降低。因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮引入性能較高的減震材料，或直接在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中引入加減振器，以此使作業(yè)舒適性得以提高，如典型的的懸浮式座椅，其主要由GRMMER AG企業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證座椅可進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時(shí)將液壓減振器設(shè)置中，取得較為明顯的效果。

另外需注意大多機(jī)械產(chǎn)品在投入使用后可能存在噪聲問題，操作人員長期在噪聲環(huán)境下便可能出現(xiàn)疲勞或反應(yīng)遲鈍等問題，因操作失誤而引發(fā)安全隱患問題。尤其機(jī)器因異常情況而發(fā)出聲響時(shí)，噪音過大將使其完全湮沒。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注重對噪聲來源進(jìn)行分析，一般集中在底盤、發(fā)動機(jī)等方面。因此對噪聲進(jìn)行控制首先應(yīng)從從聲源方面著手，對振動、發(fā)動機(jī)燃燒、風(fēng)扇等各部件產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行降低。同時(shí)應(yīng)在傳播噪聲途徑方面著手，可通過吸聲材料的引入使隔音效果進(jìn)行提高，或?qū)⒆枘嵩诎l(fā)動機(jī)、車身、駕駛室間進(jìn)行設(shè)置，可使減震隔振效果得以提升，并解決二次噪聲問題。只有通過合理設(shè)計(jì)才可使作業(yè)環(huán)境得以改善，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境協(xié)調(diào)的目標(biāo)。

（五）從外觀設(shè)計(jì)角度

根據(jù)人機(jī)工程理論，機(jī)械在外觀設(shè)計(jì)方面應(yīng)更注重體現(xiàn)出高性能與美觀性等特征，其也是使機(jī)械展現(xiàn)物質(zhì)與精神功能的重要途徑。目前常見的外觀設(shè)計(jì)多從大圓角曲線形式方面著手，使其為人帶來耳目一新的感覺。以叉車外形設(shè)計(jì)為例，其在造型設(shè)計(jì)中以曲面為主，并使腳踏板保持圓弧型，這樣可避免操作中出現(xiàn)碰撞機(jī)身等問題，增強(qiáng)整體舒適性與安全性。此外，外觀設(shè)計(jì)中結(jié)合人機(jī)工程理論還需在色彩方面著手，盡量將低純度、高明度色彩設(shè)置于機(jī)身方面，其他部分設(shè)計(jì)也需達(dá)到簡簡潔、協(xié)調(diào)等效果，有利于緩解操作者視覺疲勞[3]。

結(jié)論：機(jī)械設(shè)計(jì)制造中人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用是使工作效率得以提高的重要保障。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)正視人機(jī)工程學(xué)的基本內(nèi)涵，從人體尺寸、機(jī)械操作安全、駕駛環(huán)境以及外觀設(shè)計(jì)等角度出發(fā)，堅(jiān)持人、機(jī)、環(huán)境結(jié)合的原則，使機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]徐向陽.基于人機(jī)工程學(xué)的工業(yè)車輛駕駛室設(shè)計(jì)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2012.

[2]王旭輝.人機(jī)工程學(xué)在叉車內(nèi)外設(shè)計(jì)及安全設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].太原理工大學(xué)，2011.

[3]王建軍.人機(jī)工程學(xué)在人性化煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].機(jī)械管理開發(fā)，2010，02：60-61.

（作者單位：江漢大學(xué)）