浅析机械设计中的人机工程

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浅析机械设计中的人机工程

发布日期： 2013-07-11 发布：  

  2013年第6期目录       本期共收录文章20篇

　　摘要：机械设计是深刻体现人发挥主观能动性的一项能动性活动，它能够充分体现人机的有机结合，千百年来一直受到人们的重视。通过机械设计中，目前出现的关于人机工程的问题进行分析，提出以人为中心的原则，介绍人机工程的重要性，指出未来机械设计的发展必须提高到更人性化的水平上来，使得设计在高效率的同时，达到舒适的要求。本文将通过分析机械设计中人机工程的相关事项，探寻人机结合的奥妙所在。
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　　关键词：机械设计 人机工程 人性化设计
　　中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0186-01
　　机械设计从古至今一直是人们所关心的问题，古代的中国就已经有很多复杂的机械设计。在机械设计过程中，除了结构上的合理以外，还要考虑到力学、温度、工作环境和材料的强度等问题。如今，随着科学技术的发展，人们对舒适度的要求越来越高。即人-机-环境之间的关系 ，也就是我们常说的人机工程学。机械设计本身就是一个复杂的过程，如果想要做到人性化的设计，就要在设计的每一步将人性化最大化，同时保证设计的可行性和经济性。
　　一、人机工程学的应用
　　人机工程学是年轻的学科，近年来才受到科学工作者的广泛关注 。 它运用人体的生理和心理等方面，结合机械的特定功能和操作空间进行研究的一门学科。人机工程学与我们的生活紧密相连，因此在设计和制造过程中，必须把人作为第一考虑范畴，这样才体现了人性化的设计理念。人机工程学提供人体各部分的尺寸、体重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系，并分析在操作过程中的活动范围、动作惯性、速度等动态参数，分析人的生理及心理变化以及对劳动负荷的承受程度和效率变化。
　　二、人机工程在机械设计中的应用
　　2.1机械设计的操作性和舒适性
　　操作是人表达自己思想的手段和方式。机械设计要满足人的输出部位对操作的要求。在设计过程中，机器的运转状况是要充分考虑的。设计的合理，人操作起来就会很舒适，不仅提高了工作效率，也会减轻人的疲劳程度，从而可以延长人的工作时间，减少因疲劳而带来的事故。
　　操作位置的安排和外形的设计以及操作空间的布局都是影响机械操作性的主要元素。从人机工程的角度出发，各种设计必须以人的生理特点为基础，便于大多数人的使用，各种警示标语和符号要规范化，符合操作动作并尽量使操作者省力降低其操作强度。各种操作手柄的设计要适宜，使操作者舒适。关于空间的设计，也是人机工程在机械设计中的一个重要方面。对于机械设计而言，首先要区分工作时是立姿还是坐姿，其次再确定两种姿势下的操作范围，通过空间的设计来减少操作者的疲劳程度，实现人机的统一。
　　显示系统的设计也是人机设计可操作性的一个重要方面。显示系统是人与机械信息交流的通道。人通过显示系统的数值来判断机器的运作情况，从而做出合适的改变。如果显示系统与操作系统不协调，则机械整体的可操作性就大大下降。
　　2.2机械设计的安全性
　　机械设计的安全性仍然是机械设计的重点。安全性是人性化的第一体现。机械的安全性直接影响人的安全。在较为恶劣的条件下，安全性更为重要。除了机械在结构和材料的设计方面，利用人机工程学，强化机械的可操作性，可以有效的改善机械的安全性。同时在设计上要采取措施，避免操作失误，对机器进行防护。在设计时，就要首先考虑到可能出现的问题，可以采取一些措施减缓这种错误带来的危害。如防超载的安全装置、控制开关的锁定装置等。目前一些先进的设计，使得机械具有自检功能，当出现问题时，通过程序判断，可以准确找出问题发生的地方，便于排除故障。除此以外，还要有对人的保护装置，比如汽车设计中的安全气囊、ABS防抱死系统等。在具体设计中，我们要根据不同的情况作出不同的措施，利用人机工程学，解决好设计中的问题。
　　2.3绿色设计
　　适宜的环境对操作者来说是十分必要的。在优美的环境里工作，心里比较愉悦，身体就不会疲劳，共作效率就会提高。因此人机工程学里，环境对人工作效率、身体健康的影响也是十分重要的一部分。操作空间里的空气清新度、光线强度、温度和湿度等都会对人的工作产生影响。高温使人心情急躁，注意力下降；低温使人的感知度下降，操作灵活性下降。这些都会对操作过程中的安全性产生消极影响。在操作室的噪音问题，也会使操作者产生烦躁心理，因此降噪设计也是人机工程学的一部分。
　　除以上的设计外，美化操作空间的设计，也为提高操作者的工作效率做出了贡献。如在操作室里的色彩配置、照明和音响等。对操作室的门窗，在造型和视野上加以改进，颜色上更加丰富、协调，也可以提高生产效率。于此同时，在生产过程中，尽量选用高品质、可重复利用的材料。减少在生产过程中带来的不利影响。在实际生产活动中，要保证环境不仅能调操作者的工作效率，还要保证其安全性，创造一个既安全又绿色的环境。
　　三、人机工程学在机械设计中的研究方向
　　人机工程学现如今正在致力于研究人-机-环境系统这一整体，通过这类研究，设计出适合的机械设备，创造优美的操作环境，从而协调三者的关系，提高工作效率。随着科学技术的进步和发展，尤其是计算机的快速进步以及各类软件开发，以人机工程学为基础的机械设计，完全可以通过各种参数的设定和软件模拟来计算出设计的合理性。通过模拟的结果来改进设计中的不足，从而得到一个合理的设计。这样可以节省大量的时间和成本，设计出更加人性化和更加高性能的产品。人机工程学在机械设计中的研究必然会向着信息化、智能化的方向发展。
　　随着人机工程学的研究深入，以及人们对自身生理特点的认识的深化，人机工程学在机械设计领域的应用也必将逐步推广。人机工程学的基本原理和出发点也会逐渐受到机械设计者的重视，人性化的设计也会成为主流。人具有社会性和主管能动性，在从事机械工程设计时一定要重视人-机-环境的有机结合，只有充分考虑这些，才能达到人与机械的协调，才能发挥机械的全部效能，，才能够达到机械设计预期的效果。这不仅是设计者要努力的方向，也是未来机械设计的趋势，所以必须引起人们的足够重视。
　　参考文献：
　　[1]杨丽艳 浅谈人机工程在机械设计中的应用[J].机械研究与应用，2010（9）.
　　[2]赵占西，王小妍。 人机工程学应用研究综述[J].人类工效学，2009（15）.
　　[3]赵忠国 机械设计中的材料的选择和应用[J].科技风，2011（9）.

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