人機工程學在機械設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：人機工程學的出發(fā)點是人的心理特征，進一步探究人、機器、環(huán)境三者間的關(guān)系與作用，從而使得人、機器、環(huán)境系統(tǒng)得以優(yōu)化與完善。由于工程機械類型越來越多元化，因此人機工程學用途也將隨之多樣化，工作效率與水平也實現(xiàn)了很大程度上的提升。在此形勢下，對機械操作人員的工作環(huán)境加以改進，為其提供更加舒適、安全、有效的工作環(huán)境條件已經(jīng)成為必然趨勢。據(jù)此，人機工程在機械設(shè)計中的作用越來越突出。本文主要對人機工程學在機械設(shè)計中的應(yīng)用進行了詳細分析。

關(guān)鍵詞：人機工程學;機械設(shè)計;應(yīng)用

一、在機械設(shè)計中人體機能的體現(xiàn)

（一）感覺系統(tǒng)

感官通道不同所適應(yīng)的場合也明顯不同。其中，視覺通道更加適合進行復(fù)雜或抽象信息，較長或需延遲的信息，與空間方位、位置相關(guān)信息等的有效傳輸。而聽覺通道適合傳輸繁雜信息，較短或不需延遲的信息，與空間無關(guān)聯(lián)信息，快速響應(yīng)信息等等。觸覺通道則更加適合簡捷、明了，以及急需快速傳遞的信息，一般應(yīng)用于通過手觸摸的機器與裝置場合中。在信息通過視覺通道進行傳輸時，進行機械裝置設(shè)計時，需要對人的視角、視力、視野、視距、中央與周圍視覺、色覺、明暗適應(yīng)等多方面因素進行充分考慮。

（二）神經(jīng)系統(tǒng)

基于感覺通道所傳輸?shù)男畔ⅲㄟ^大腦中樞多元化處理。大腦處理信息的速度和記憶活動等都具備不可替代的重要意義。其中，就人腦反應(yīng)速度而言，在進行產(chǎn)品設(shè)計時，不能超出人腦速度。而且，還需合理利用人腦的記憶功能，通過復(fù)雜的記憶活動能力進行科學設(shè)計，以此提高整體效率與實用價值。

（三）運動系統(tǒng)

所謂運動系統(tǒng)實際上就是人體完成不同動作與從事生產(chǎn)勞動的器官系統(tǒng)。在進行機械設(shè)計的時候，需要對骨的功能、關(guān)節(jié)活動范圍、肌肉強度與力度等進行綜合考慮。其中關(guān)節(jié)需要位于舒適調(diào)節(jié)的范圍中，肢體運動需要對肢體出力、運動范圍與動作速度頻率等進行全面考慮。所謂，為了促使操作人員能夠靈活便捷地落實相關(guān)動作指令，需要對操作對象空間與操作人員肢體涉獵范圍之間的關(guān)系進行綜合考慮，以此完成工作中所需力量與操作人員能夠提供的力量間的密切聯(lián)系等等。

二、人機工程學在機械設(shè)計中的應(yīng)用分析

（一）在機械可操控性設(shè)計中的應(yīng)用

操控就是人體把操作信息傳輸給機械，操作機構(gòu)類型具備一定的多樣性，但是都需要滿足人體信息輸出部位對操作的多元化需求，即手與腳。所以，在機械設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)切實考慮到機械運動方向、阻力、運行速度、安全性等相關(guān)因素，保證機械操控結(jié)構(gòu)運動與被控對象運動方向相同，這樣一來，才能夠提升人體操控的準確性與安全性，進一步簡化機械操作培訓工作，提高速度與精確度的調(diào)節(jié)性能，保證操作的穩(wěn)定性與可靠性。因為機械的可操控性備受多樣因素影響，即操控器的外形、安裝位置、位移、運動方向等等。基于人機工程學角度，機械設(shè)計應(yīng)與人的生理特征相符，才可以實現(xiàn)被大部分不同類型人操控的目標。操控元件的運動方向應(yīng)與機械運行狀態(tài)相同，不同操控標志都要易于辨別，使得其與人體自然操控動作需求相符，可以通過操作人員身體重力加以操作控制。而且，只有基于人機工程學，進行機械設(shè)計，才能夠?qū)崿F(xiàn)機械多元化功能，大大降低人體操控的強度與難度。

（二）在機械操作舒適性設(shè)計中的應(yīng)用

人體與機械的有機結(jié)合是人機工程學所遵循的一大主要原則，需要對人體與機械進行全面考慮，與傳統(tǒng)機械設(shè)計理念完全不同，在設(shè)計中，不僅重視機械性能，還講究技術(shù)效果。人體功能動作具備一定的協(xié)調(diào)性與對稱性，在進行操作動作設(shè)計的時候，應(yīng)基于人體動作特性，優(yōu)化并精簡操作動作，保證操作的連續(xù)性與協(xié)調(diào)性，節(jié)省人體精力，節(jié)約人體能量。以人機工程學角度為出發(fā)點，機械操作崗位設(shè)計應(yīng)全面考慮所有相關(guān)因素，即機械人機操作界面;不同部位與功能設(shè)計的科學合理性;控制裝置的集中性與便捷性;操作儀表顯示足夠清楚;人機信息交換的實時性與簡捷性。只有這樣，才能夠保證機械操作的整體效率與水平。

（三）在機械操作安全性設(shè)計中的應(yīng)用

在機械設(shè)計中，安全性是最重要的部分，這主要是由于其會對機械操作人員與相關(guān)人員的生命安全產(chǎn)生直接性影響，特別是在惡劣環(huán)境下操作，安全性更應(yīng)加強重視。對機械安全性影響的因素太多繁雜，通過人機工程學基本原理，提高機械的可操作性，能夠促使機械操作的安全性得到提升。機械操作整體結(jié)構(gòu)參數(shù)與外形設(shè)計，與避免機械操作中發(fā)生翻傾、連續(xù)翻滾等危險性動作之間息息相關(guān)。機械設(shè)備制動的穩(wěn)定性，也直接影響著操作的安全性與正常性。另外，機械操作設(shè)備還應(yīng)合理安設(shè)安全報警與自動監(jiān)控裝置。

三、人機工程學在機械設(shè)計中的發(fā)展趨勢

在社會技術(shù)快速發(fā)展的影響下，人機工程學在機械設(shè)計中的應(yīng)用開始趨向于計算機方向，基于計算機對人際工程學內(nèi)容的計算，對機械設(shè)計的相關(guān)設(shè)施設(shè)備加以檢測評估，確保機械設(shè)計的科學性與合理性。在人機工程學中有效利用計算機技術(shù)，在很大程度上推動了機械設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)階段，在機械設(shè)計行業(yè)中，人機工程學備受重視，不同人機工程學理念都實現(xiàn)了在此行業(yè)的廣泛應(yīng)用。我國既有工程機械設(shè)計人員通過對機械使用人員人體特征的綜合考慮，進一步為使用人員提供了更加舒適、安全的使用環(huán)境，并促使其在操作時的疲勞感大大降低，而準確性卻顯著提升，實現(xiàn)了機械使用效率與水平的最大化。

四、結(jié)語

綜上所述，對于機械設(shè)計而言，人機工程學發(fā)揮著重要作用，可謂是機械設(shè)計得以順利完成的理論基礎(chǔ)。當前我國機械發(fā)展依舊處于有待成熟的階段，未來發(fā)展空間較大，對此，我國必須積極吸收國內(nèi)外人機工程學在機械設(shè)計中有效應(yīng)用的經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上健全機械設(shè)計，促使人機工程學在機械設(shè)計中實現(xiàn)廣泛應(yīng)用，進而為機械使用人員提供更加舒適、安全的操作環(huán)境。

參考文獻：

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作者簡介：閆梅（1980-），女，陜西西安人，工程師，研究方向為機械工程。