人機(jī)工程學(xué)在叉車設(shè)計(jì)上的應(yīng)用研究

文/劉曉倩，濰坊京泰重工有限公司

工業(yè)機(jī)械中常常用叉車進(jìn)行作業(yè)，這是比較方便的，它廣泛應(yīng)用于碼頭港口，還有貨場(chǎng)，工廠車間，流通中心和配送中心，并進(jìn)入船艙和車廂內(nèi)進(jìn)行托盤，搬運(yùn)，并且實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，主要是減輕工人搬運(yùn)勞動(dòng)強(qiáng)度，作業(yè)效率提高的主要工具。

1 車主動(dòng)安全性設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)要求

人機(jī)工程學(xué)要求叉車在主動(dòng)安全性設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將人、叉車和環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來研究，并根據(jù)人的各種特性來設(shè)計(jì)和改造這個(gè)系統(tǒng)，確保叉車操作使用安全、舒適與維修方便，有利于創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，滿足人的心理、生理需要，使人和叉車的作用得到充分發(fā)揮。

2 人機(jī)工程學(xué)在叉車主動(dòng)安全性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 駕駛視野

保證叉車運(yùn)行和作業(yè)安全需要駕駛員及時(shí)接收足夠正確的信息。叉車駕駛視野是叉車主動(dòng)安全性設(shè)計(jì)的重要組成部分。叉車駕駛視野設(shè)計(jì)是以駕駛員的眼睛位置為定位基準(zhǔn)。駕駛員眼橢圓的確立為研究叉車視野性能提供了科學(xué)基準(zhǔn)。叉車視野分為前方視野、后方視野、側(cè)方視野、夜間視野。前方視野是叉車運(yùn)行中最關(guān)鍵的視野。前風(fēng)窗玻璃框架橫框和立柱位置應(yīng)以眼橢圓為基準(zhǔn)，并綜合考慮叉車使用環(huán)境、人眼視覺特性和避免太陽(yáng)光照射眩目等因素確定。后方視野是通過后視鏡間接觀察到的可見范圍，其視角大小和方位取決于后視鏡的尺寸和布置位置。美國(guó)SAE 推薦采用眼橢圓的方法確定后視鏡的布置位置，要求后視鏡安裝在第95 百分位眼橢圓上邊緣水平切線之上或下邊緣水平切線之下，使頭部和眼睛的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度不超過60 度，并避開立柱遮擋區(qū)域。側(cè)方視野是指駕駛員通過側(cè)門風(fēng)窗等直接可見的視野范圍。叉車側(cè)面視點(diǎn)位置較低，視野死角的問題已基本得到解決。為確保夜間行車和作業(yè)安全，叉車必須配備用于前方視野的前照燈、用于倒車的倒車燈及用于傳遞信息的轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈、駐車燈、側(cè)位燈、示廓燈。對(duì)夜間視野起主要作用的是前照燈配光性能。

2.2 方向盤的人性化設(shè)計(jì)

叉車最重要的操作裝置之一是方向盤，它的作用可以控制叉車的行駛方向。方向盤位于駕駛員正前方，方向盤圓心在駕駛員最舒適位置，方向的人機(jī)設(shè)計(jì)原則，主要考慮了尺寸一定合適操作者的不同人體尺寸，還有一些外力作用，比如轉(zhuǎn)向力和軸向力，轉(zhuǎn)向阻力是重要的外力，它與方向盤的傾斜角度要符合駕駛員的生理，要求更為舒適，方向盤的形式選擇顯示多為盲區(qū)，操作方式要同叉車相互配合。叉車方向盤形式主要采用兩幅式，單幅式，三幅式。

2.3 顯示裝置

顯示裝置是指能通過可視化的數(shù)值、文字、曲線、符號(hào)、標(biāo)志、圖形、可聽的聲波以及其他人體可感知的刺激信號(hào)向“人”傳遞“機(jī)”的各種運(yùn)行信息的器具。叉車上使用最普遍的顯示裝置是視覺顯示裝置，主要有各種儀表和信號(hào)指示器。從人機(jī)工程學(xué)的觀點(diǎn)考慮，使用陰極射線管、氣體放電管和發(fā)光二極管等屏幕式電子顯示裝置更理想，它既可顯示數(shù)字量和模擬量，又能顯示過程參數(shù)的變化曲線或圖形，更適合人的心理和生理特點(diǎn)，且認(rèn)讀速度和準(zhǔn)確度較高，能減輕駕駛員的疲勞和緊張程度。叉車上各種儀表和信號(hào)指示器應(yīng)組裝在一塊儀表板上，儀表板的空間位置應(yīng)使駕駛員不必運(yùn)動(dòng)頭部和眼睛就能看清全部?jī)x表，或至少應(yīng)在頭和眼的自然轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)，即距人眼正前方最佳距離為710mm 左右，板面上邊緣的視線與水平視線的夾角不大于100，下邊緣的視線與水平視線的夾角不大于450，儀表板與駕駛員的視線成直角。由于人在正常坐姿下操作，頭部一般略自然前傾，所以儀表板應(yīng)相應(yīng)傾斜，儀表板與地面的夾角為60 度一75 度。儀表板上的儀表應(yīng)根據(jù)視覺運(yùn)動(dòng)規(guī)律排列，最常用、最主要的儀表和信號(hào)指示器應(yīng)盡可能排在視野中心30 范圍內(nèi)(最優(yōu)視區(qū))，一般儀表和信號(hào)指示器排在20～40。視野內(nèi)，同時(shí)兼顧與操縱裝置的協(xié)調(diào)性。試驗(yàn)證明，觀察距離為800mm 時(shí)，若眼球不動(dòng)，水平視野200 范圍為最優(yōu)認(rèn)讀范圍，其正確認(rèn)讀時(shí)間為1s 左右，當(dāng)水平視野超過24 度時(shí)，正確認(rèn)讀時(shí)間開始劇增。

2.4 叉車操作桿的人性化設(shè)計(jì)

操作桿是叉車操作裝置，主要用于門架傾斜、叉架起落和換擋操作。操作桿的設(shè)計(jì)，主要考慮其形態(tài)尺寸、操作形式與行程、扳動(dòng)角度以及布置位置，一定要適合操作者的人體尺寸特點(diǎn)和舒適條件，要符合操作者的生理特征。操作桿的行程和扳動(dòng)角度基本做到僅需要手臂就能完成，盡量減少身體不必要移動(dòng)，減輕操作者的疲勞程度。

2.5 叉車踏板人機(jī)人性化設(shè)計(jì)

一般當(dāng)操作力超過不超過147N，且連續(xù)使用時(shí)，可以選著踏板控制器，叉車中一般加速，制動(dòng)選用踏板操作，此機(jī)械傳動(dòng)叉車的變速離合器也使用踏板控制，所以踏板叉車的人機(jī)操作是很重要的，在叉車設(shè)計(jì)中有重大意義。

2.6 護(hù)頂架設(shè)計(jì)

在標(biāo)準(zhǔn)GB／T5143—2001 中規(guī)定駕駛員座椅上的凈空間的高度H≥1000mm(駕駛員坐在座椅上)且要滿足靜壓試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)的要求，2 項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)束后護(hù)頂架頂部的永久變形量≤20mm，從安全方面和人機(jī)的適宜性方面保證駕駛員的駕駛空間。

2.7 叉車的外觀造型設(shè)計(jì)

叉車的外觀造型設(shè)計(jì)，會(huì)隨著叉車的噸位和不同用途場(chǎng)合而相應(yīng)會(huì)有所變化。但現(xiàn)代叉車的造型趨勢(shì)要求視覺上體形輕便和平衡穩(wěn)重、線條簡(jiǎn)潔流暢和飽滿、造型整體性強(qiáng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

叉車作為一種工程車輛可以用于搬運(yùn)，叉取和堆垛。它的機(jī)構(gòu)緊湊，容易操作并且體積小重量輕，最重要的是它可以在工作場(chǎng)所比較狹小的空間作業(yè)。人機(jī)工程設(shè)計(jì)主要是以人的心理和特性為根本，運(yùn)用系統(tǒng)，對(duì)人與機(jī)械或者環(huán)境之間的相互作用進(jìn)行工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)，運(yùn)用這種設(shè)計(jì)可以使叉車操作方便，為人節(jié)省體力，并且安全舒適，可以使人與機(jī)械還有環(huán)境的配合達(dá)到最佳的狀態(tài)。