人机工程学在工程机械设计中的应用_安全管理网

人机工程学在工程机械设计中的应用

作者:安全管理网  来源:安全管理网 点击:  评论:  更新日期:2015年02月13日

人机工程学是一门研究人、机和环境的新兴学科,它与人体科学、劳动科学和工程技术等科学相互交叉。人机工程学充分运用人的行动方式、活动能力等特征,科学合理地设计机器、工具、任务和系统等,它能促进生产率的提高,提高舒适性。随着近年来经济社会的快速发展和科学技术的不断进步,人机工程学也得到迅速发展,并广泛应用于工程机械领域中。本文主要论述了人机工程学的运用,人机工程在机械设计中的运用,人体机能对机械设计的作用以及环境对机械设计的影响。
    随着社会不断发展进步,人机工程学已作为新兴的学科被广泛用于工程机械设计中。在环境-操作者-工程机械的整个系统中,操作者可以说是研究的核心对象。伴随工程机械的种类不断增多,工程机械的用途也渐渐扩大,作业的效率也不断得到提高,因为施工现场和工作场地都很复杂,现场施工难度也越来越高,使得机械操作工作变得更加复杂。所以,有必要改善机械操纵者的劳动条件,构建安全舒适的工作环境,进而使人机工程学在机械设计领域的作用更加突出。
    人机工程学的运用
    人体工程学从人的心理特点与生理特点角度出发,探索研究人、机和环境三者之间的关系和互相作用规律,它运用人体力学、测量学、劳动生理学等学科的研究方式,分析研究人体基本结构特点及机能特征,给出人体各个身体部分重量、尺寸、比重以及各部分在运动时的相互作用关系,提供各部分活动范围、出力范围、动作速度及重心变化等机能特征的参数,分析人听觉、视觉和触觉等感官特性,研究人在进行不同活动时的不同能量消耗、生理变化及疲劳机理;探讨影响人心理的各种因素。
    人机工程在机械设计领域的应用
    机械设计工程很复杂,设计人员在设计时不但要考虑力学知识、机械材料、周围温度等,还要参照人一机一环境的关系,所以,人机工程学对机械工程来说非常重要。设计的机械产品会根据设计空间的不同,从不同的角度考虑颜色、亮度,因为对作业效率的要求不同,就促使同一机械产品在不同的工作环境中有不同的作用效果。要充分考虑人、机、环境三者的关系,注重工作效率、作业人员特征及周围环境。
    2.1.设计的操纵性。人通过操纵把信息传递给机器,操作机构要根据人输出信息的部位不同,制定不同的操作需要。设计中要充分考虑机器运作方向、安全和阻力等因素。操纵机构要和控制对象保持同步,才能使人的操作流程更加准确,才能更简化培训过程,进而不断提高速度与精度,减少事故的发生。因为操纵方向的改变直接影响机械的操纵性能,操纵器形状和尺寸要与安装位置相匹配,考虑人机工程角度,机械设备与人的生理特征相适应,器件的操作方向需要和机器运行方向相一致,所有操作标识醒目简单,符合自然操纵的各项要求。
    2.2.操作的舒适度。人机工程学重视以人为本,注意人机有效结合原则,它充分考虑人和机器两方面的因素,改变了以往只顾及机械性能的陈旧思想,力争把技术效果融进机械设计。人体动作具有协调对称的特点,操作动作应尽可能简单、协调。机械操作设计与设备的人机界面有效结合到一起,共同控制装置是否方便管理,人机信息的交换是否迅速等。通过人机的有效结合,进一步提高人机工作的效率。   
    2.3.设计的安全性。机械设计可以直接影响操作者与周围人员人身安全。机械的安全系数与很多因素都有关,应该充分运用人机工程学原理,强化操作性,不断提高机械的安全系数。机械整体结构的参数影响操作时是否会出现翻倾等动作,设备制动系统的完善情况可影响机械能否安全作业。特别要注意机组制动性及制动器的联动情况。与此同时,应该重视安全报警装置的设计方案,不断探索操作员心理素质和安全作业的关系,进而制定选拔操作员的标准和相关的安全规范,减少事故的发生。
    人体机能对机械设计的作用
    人体的神经系统、感觉系统、运动系统直接与外界接触。人体各个部位必须协调好,系统才能有效运行。
    3.1.人体神经系统。大脑中枢负责处理复杂的信息, 较快的处理速度对有效记忆信息具有重要意义。设计机械产品时,要注意产品的反应速度不能快于人脑反应速度。另外,有效利用人脑的记忆,设计较为复杂的行为,进而提高工作效率。
    3.2.人体感觉系统。人体有很多不同感觉通道,它们分别适用不同场合。比如视觉适合传达复杂的信息;听觉使用传递速度极快的信息。从视觉角度讲,机械装置的设计需要考虑人的视力和视角,色觉和色视野等方面。从听觉角度讲,设计要考虑声音频率和动态范围等。
    3.3.人体运动系统。运动系统负责完成各类动作和劳动。设计机械时要充分考虑骨关节、肌肉强度等。例如进行肢体运动要结合肢体的运动范围和出力范围、动作速度等。结合操作者的肢体和操作对象间的距离,让操作者方便灵活地完成动作。
    环境影响机械设计
   
环境因素一直对人系统工作效率有着较大影响,人作为系统的主体,为了确保系统的可靠性、高效性以及持久性,对工作的环境必须要求苛刻,必须考虑机械操作人员在工作中的安全性和舒适性,机械的操作设计一定要根据固有的工作环境展开,很好的规避操纵的过程中产生的震动、噪声、光照以及温度等问题。实际生活中,很多工作环境不在舒适的正常值范围内,使人在较长的时间工作会产生疲劳,必须采取保护措施,创造对人体舒适而且有利的工作环境,只有这样人才能既感觉舒适,又能提高工作的效率。所以,操作的界面环境设计反映到机械设计中就变得相当重要,对机械界面的设计工作就提出了个极其重要的要求,机床界面的设计应该主要包括屏幕显示、布局设计、操控等相关内容。
    设计现代机械工程时要紧密联系人机工程学的原理,推进人性化设计。有效结合周围环境和人的因素,保证操作者能方便、舒适的工作,提高工作效率,探索更高效率的方法。机械设计是人机系统的重要环节之一,机械设备是要充分考虑人的因素,进而解决劳动者和工具的矛盾,希望人们能逐步认识到人机系统的重要性,设计机械时注重人机工程学,不断深入探究人机工程学在机械设计的广泛应用。
 

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