机械设计中人机工程的具体运用

机械设计中人机工程的具体运用

发表时间：2018-11-30T17:40:54.507Z 来源：《防护工程》2018年第24期作者：王延省

[导读] 在我国社会的不断发展进程中，其科研技术水平得到了显著提高。针对机械产品来说

王延省

天津九安医疗电子股份有限公司天津 300190

摘要：目前，在我国社会的不断发展进程中，其科研技术水平得到了显著提高。针对机械产品来说，逐渐由最开始的人适应机械到现阶段的机械适应人操作进行发展，从而更加体现出了机械产品人性化的发展趋势。最近几年，随着人们对机械产品要求的不断提高，人机工程学对机械设计满足人们的需求起十分重要的作用，从而在一定程度上推动了机械产品智能化和自动化的发展。基于此，本文将根据人机工程学的概念和必要性，深入分析在机械设计中人机工程的具体运用。

关键词：机械制造；人机工程；设计

一、人机工程学的概念

人机工程学是运用人体测量学、人体力学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科和其他相关学科的基本知识和理论，分析和研究“人—机—环境”系统的相互作用，解决机器设备、工具、作业场所以及各种用具的设计如何适应人的生理和心理特点，从而为操作者（或使用者）创造安全、舒适、健康、高效的工作环境，因此人机工程学是按照人的特性改善和设计机器特性的学科。将人机工程学应用于机械设计中可以创造出最佳的机械产品，使人、机、环境实现高度协调统一，形成高效、经济、安全的有机系统。

二、机械制造设计中应用人机工程学的必要性

人机工程学是以人的生理和心理特点为基础，结合生理学和心理学的相关知识来研究人、机器和环境之间的联系和相互作用，进而使人在更舒适安全的环境中操作机械设备，达到人、机器、环境的有机结合的一门新兴学科。人机工程学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。而随着现代化进程的不断加快，机械设备在各个领域中的应用将越来越广泛，其应用条件、应用范围也将有很大差异，而且在不同的环境或场合中，人际关系匹配以及相关参数指标都会有明显的不同，因此，我们需要用人机工程学的相关知识来指导和优化机械制造设计。

三、机械设计中人机工程的具体运用

机械设计是一项极其复杂的过程，设计过程中除了应考虑机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各零件的材料和形状尺寸、润滑方法等因素外，还要求充分考虑人— 机—环境之间的关系，坚持“以人为本”的核心理念。要求在设计机械产品时充分考虑如何适应人的要求，即对人体特性进行研究与分析（主要是人体形态特征参数、人的感知特性、人的反应特性以及人在劳动中的心理特征和人为差错等），以保证人在操作过程中简便省力、迅速准确、安全舒适，使人机系统整体效率达到最大值。人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“机械产品”的人和所设计的“机械产品”以及人与“机械产品”所共处的环境作为一个系统来研究。该系统中，人、机、环境三要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。机械产品设计，就是科学地利用三要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

1.提高操作者的舒适性和操作性

人机工程学在工程机械设计中应用可以提升操作者对机械设备的操作性以及使用机械设备的舒适感。就拿机械设备的座椅而言，一般人在进行设备施工作业将坐在机械设备座椅上进行完成作业施工。传统机械设计中的座椅设计，没有根据人们的需求来进行规范化的设计，从而导致了人们在进行机械设备工作时会因长时间使用座椅而对其身心产生疲惫的效果，不利于工程施工的质量与进度，严重影响机械设备的使用效率。通过人机工程学在机械设计中的应用，可为机械设备中的座椅进行人性化设计，以不同种类人群体型特征设计出其相应适合的座椅，如座椅表面舒适度、前后调节与上下调节等方面，从而减少因人们在进行机械设备工作时会因长时间使用座椅而对其身心产生疲惫的效果，进一步保证了施工的质量与进度，提高机械设备的使用效率。在操作者进行机械操作的时候，由于要保持注意力的高度集中，就需要使操作人员能够在身体不倾斜的状态下也可以进行手上的操作。这样的设计理念可以减少操作者的疲惫感，从而保证机械操作的安全性。

2.机械操作安全可靠性

机械设备需要通过具体的动作来充分发挥操作装置的作用，进而在生产活动中展开作业，而操作装置是由操作人原来控制的，因此，机械设备的操作装置应当根据人机工程学的理论和原则，在安装位置、操纵力、运动状态等方面都符合人体力学的原理，这样才能提高机械操作的安全性和可靠性，才能使操作人员的人身安全得到保障。任何机械产品在使用过程中都有其危险性，尤其是大中型的机械产品在作业中更容易引发安全事故，对操作人员的安全带来了较大的威胁，而且对于作业难度大、作业环境复杂的施工现场，安全事故的发生频率会更高，因此，在机械制造设计中，应当本着安全的基本原则，根据人机工程学的设计原理设置一些防落物、防翻滚的装置，以及监控保护装置。

3.对机械设计的内部环境进行完善

好的工作环境才可使工作人员在进行施工时全身心的投入。机械设备的内部环境亦是如此，对机械产品在进行内部设计时多添加一些美化的内部环境设计，可以影响机械设备操控人员的心情，怀揣着愉悦的心情进行施工作业，会对机械设备的使用效率有所提高。在进行机械内部环境设计时，需保证其合理性的条件下对其进行造型上的设计，要体现出大方美观的设计形象，从而符合人的审美。在对内部环境的颜色设计掌控方面，也需根据可以使人心情愉悦的设计风格进行设计。一般而言，明亮的颜色可以使人们的疲惫心理减少。如黄色或者橙色等。在进行机械设计时该两种颜色是主要采取应用的两种颜色，其既可以保证操作者在使用时注意力高度集中也可以缓解操作者的精神压力，也可以为机械设备操控人员提供良好的内部工作环境，有利于机械设备使用效率的提升。

4.外观与功能相结合

完美的机械设计方案需要在具备操作性能的同时，也要兼顾外观的美化程度。机械设备的观感对于操作人员的心情也有着直观的影