基于人机工程学的玉米联合收割机驾驶室设计

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姿 势 , 常 设 计应 以满 足最 宽人 体 需 要 为准 。 通 3 椅 面 深 度 。椅 面 前 缘 与 小 腿 之 间 留 有 适 当 距 )
科学 , 主要研究 工程技术设 计如何 与人体尺 寸 、 生理 和心理特性相适应 的问题 , 目的在于获得最 高效率 其
及 作 业 时 的 安 全 和 舒 适 。玉 米 联 合 收 割 机 的 驾 驶 室 是 操 作 者 的 作 业 场 所 , 驾 驶 室 的设 计 中 , 用 人 机 在 应 工程 学 的 目的 就 是 使 所 设 计 的 驾 驶 室 不 仅 能 满 足 操
21 0 1年 1 0月
农 机 化 研 究
第1 0期
基 于 人 机 工 程 学 的 玉 米 联 合 收 割 机 驾 驶 室 设 计
叶 彤 ,常建 国 ,田荣 刚 ,刘 兴博 ,梁 玉 成
( 龙 江 省农 业 机 械 工 程 科 学 研究 院 ,哈 尔 滨 1 0 8 ) 黑 5 0 1 摘 要 :运 用 人 机 工 程 学原 理 及 有 关 标 准 , 结 以 往 的 设 计 经 验 , 人 一 关 系 和人 一 境 关 系 两 个 方 面 对 玉 米 总 从 机 环
度应 与 最小 刻 度 线等 宽 , 刻 度距 离 16 距 .mm为 宜 。 2 1 5 仪表 的色 彩 匹配 ..
2 仪表盘 及操作装 置设计
2 1 仪 表 盘 .
为了精确 的判读 , 仪表 盘 颜 色应 有鲜 明的对 比 度 。经对仪表颜 色与误读率 的关系进行研究 、 比较可
1 1 座 椅 尺 寸 .
是否满足要 求。为 了支撑 上肢 , 座椅 两边应 有扶 手 , 尺寸和角度均应符合人体尺寸要求 , 有旋转调节功 具
能 , 充 足 的 旋 转 范 围 , 足 使 用 者 工 作 的 需 要 。三 有 满
是顶盖约 束法 , 以保 证 驾驶 员必 要 的头 部空 间 为约
人体 工 程学 , 睛舒 适 度 为水 平 上 下 l 。头 部 舒 适 度 眼 5,
驶用座椅 。驾驶用座椅 的基本要求 相差较大 , 其特点 是作 业空 间有 限、 连续作 业时 间较 长 、 作频 繁及要 操 求精力集 中等。为了便于驾驶员操作 , 驾驶 室操纵件 与驾驶员 身体不 能发生 干涉 。根据人 体关 节与 驾驶
中心线 的最 小距 离 和到 躯 干 中心 线 的 最 小 距 离 , 来
2 椅面宽度 。在 空 间允 许 的条 件下 , ) 以宽为 好。
收稿 日期 :2 1 - 2 2 00 1- 7 作者简 介 :叶 彤( 9 2 , , 1 8 一) 男 河北 衡 水人 , 理 工程 师 , E— al 助 ( m i)
联 合 收 割 机 驾驶 室 的设 计 进 行 分 析 , 分 考 虑 人 的 因 素 , 其 更 适 宜 于 人 的 操 作 , 效 发 挥 驾 驶 员 和 设 备 的作 充 使 有 用 , 而使 玉 米 联 合 收 割机 驾驶 室 的人 一 一 境 系 统 总 体性 能 达 到 最 优 。 从 机 环 关键 词 :人 机 工 程 学 ;环 境 ;玉 米 联合 收割 机 驾 驶 室
1 ~3 。 0 0
湿度 特性 , 以适 当调节人体代谢 , 到减轻疲劳 的 可 达
目的。在设计座椅时 , 必须使其具有抵 抗横 向振动 的 能力_ 。座椅靠背后倾斜使腰部 背部得 到依 靠 , 8 J 加之 靠背衬 垫的适度柔 软性 , 使摩擦力增 大 , 致 可缓冲横 向振动对人 体 的冲击 , 同时靠背两侧稍 隆起 、 椅面 的 形状两边 向上隆起 , 也能 减轻人体 的横 向移动趋势 , 使人感觉乘 坐舒适。 玉米联合收割机 的驾驶 室一般要 有副座椅 , 玉米 收获季节通常是长时间高强 的作业 , 多个 驾驶 员轮流 作业以减少疲劳 , 同时副驾驶 员可以协 助驾驶员进行 作业和操作 , 保障了作业的安全性 。
筋线 而非连杆 , 这样 既能简化操 纵系统 的结构 , 又能 实现空间位置的灵活机动。 在布置控制器 或显示 器 时, 还应 考虑 功能性 , 即
来确定刻度的最小尺寸。最小尺寸一般在 1 2 5 m — .m
之间选取 , 必要时可采 用 4~ m 8 m。刻 度线 的最小值
受材料 限制。钢和铝的盘面最小刻度为 1 m, m 铜和锌
离, 以保证大腿肌肉不受挤压 , 腿弯部分不受阻碍 。
4 靠背 高度及 宽度 。靠背 的高度 和宽度与 坐姿 )
肩 高和 肩 宽有 关 。
5 靠背倾 角 。靠背倾 角是指 靠背 与椅面水平 方 )
向 的夹 角 。
作者 的作业要求 , 而且能使驾驶员操作方便 、 舒适 、 安 全, 减少体力疲劳和精 神负担 , 使人 一 一 机 环境 系统总
体性 能达 到最 优 。
6 椅 面倾 角 。主要考 虑到 为 了防止 人体臀部 向 )
前 滑 动 , 角 不 易 过 大 , 则 会 增 加 大 腿 下 平 面 与 坐 此 否
垫前缘 的压力 , 而减少双脚着 地的负 荷 , 从 阻碍血液 循环 , 引起身心疲劳 。 J
陈 明华 经 过 大量 的研 究 之 后 , 出 了 座 椅 位 置 布 提
知, 墨绿色和淡黄色仪表面分别配上 白色和黑色刻度 时, 其误读率最小 。 J
20 0 5年 , 张鑫 等 研 究 了仪 表 盘 的 多 功 能 性 , 仪 把
仪表盘是精确反映行驶车况和作业情况 的唯一装 置, 如何设 计好仪表 盘的各项功 能 , 并合 理布置是非 常重要的。刘昱在 2 0 04年对仪表盘做 了研究 , 各 种仪表和信号指示 器应 组装在一块仪 表盘上 , 仪表 盘 的空间位置 应使 驾驶员不 必运动 头部和 眼睛就能看 清全部仪表 , 至少应在头 和眼的 自然转 动范 围内 , 或 从而使驾驶员对玉米收割机作业情况 了如指掌 。
其形状主要取决于仪表的功能和人 的视觉运动规 律, 不同形状刻度盘 的误读率亦不 同。刻度盘 的大小
有关操纵 台布置 的几项 原则 : 常运行 时 , 用 正 使 的操 纵装 置 均 应 靠 近 驾 驶 员 , 可 能 集 中在 操 纵 台 尽 上 ; 有正 常运行期 间受监 视l 控制设备 , 所 的 应在 驾驶 员清晰 的视 野之 内, 且尽 可能集 中在操纵 台上 , 驾驶 室的所有装置可 由单人操作 J ; 。 为保证 玉米 收割
1 驾驶座 椅设计

般来说 , 椅可 分为工 作椅 、 作用 座椅 和驾 座 操
置的多功能区域法_ : 5 一是舒适性 约束 法 , 以驾驶员 下肢关节角度 的舒 适性作 为 约束 , 来计 算 H点 ( i Hp p n) i t分布 区域。二是视野 约束法 , o 以保 证驾驶 员足 够的前方视 野为约束条件 , 计算 H点分布 区域 。根据
元件 , 要想 使座椅获 得较低 的振 动传 递率 , 使座椅有
较高 的振动舒适性 , 必须采用合适 的坐垫和靠背减振 材 料 。根据 驾 驶 室 的微 气 候 环 境 , 整 座 椅 表 面 的 温 调
£ 视距 ; 一

式中 日 一字符高度 ; 最小视角 , 其数值 由试验决定 , 通常取值为
r x 6 0 6@ q . o 。 e 59 0 9 q em
计算驾驶员 点分布区域 。
12 座 椅 结 构 .
为 了保证坐垫上合 理的体压分布 , 坐垫应坚 实平
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农 机 化 研 究
第 l 0期
坦。太软的椅子容易令使用 者曲起 身子 , 身肌 肉和 全
室 之 间 的几 何 关 系 , 导 出 舒 适 角 计 算 公 式 , 推 以舒 适
为水平上下 3 。将选择 的 点代人 , 0, 分别校核出第 5
百 分位 女 子 驾驶 员 和 第 9 5百 分 位 男 子 驾驶 员 的 视 野
角在舒适范 围 内和转 向盘 与身体不 发生 干涉 为约束 条件 , 确定合理的跨点高度 、 椅水平调节量 、 座 靠背椅 调节 范围和转向盘位 置及倾 角 , 然后利用计算 结果绘 制驾驶员上下视野极限 , 进行校正 , 找到合适点 ] 。
表 明 : J 过于松软 的椅 面 , 使臀部与大腿 的肌 肉受 压 面积增 大 , 不仅增加 了躯干 的不稳定 性 , 而且不易 改 变坐姿 , 容易产生疲劳 。依据靠背上体压分布不均 匀 原则 , 在座椅靠 背设计 时应保证有靠背 两点支 承, 也
就 是人 体 背 部 和腰 部 的合 理 支承 。
取决于标 记 的数 量和 观察距离 。刻 度盘 的最佳 直径
与 视 角有 关 。
2 12 刻度与刻度线 ..
根 据人 眼 的最小 分 辨 能 力 和 刻 度 盘 的材 料 性 质 ,
机驾驶室的操纵部件尽可能简洁 , 在操作手柄 与变速 箱、 离合器 、 手刹油 门等功能部件之间 , 一般 多采用 拉
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第 1 0期
将功能上相关的控制器或显示器布置在邻 近位置上 ,
对在操作程序上彼此有联系 的几个控制器 , 按使用顺 序予 以合理布置 , 一般是 由左至右 ( 推荐采用 ) 由上 或
1 3 座 椅 材料 选 择 .
误读率可达 14 , 5 % 越是对字体修饰 , 误读率越高。在
刻度大小已定的条件下 , 字符高度通 常取 L 2 0 也可 /0 , 按下式计算 , 即
/= L 30 0 - ( / 6 0) / () 1
座椅材料 的选择主要考虑到振 动舒适性 以及座椅 对人体热环境 的影 响。座椅 材料是 座椅 的主要减 振
2 1 1 刻度 盘 的形状 和 大小 ..
表盘设计分为显示部分 和声音部分 。当出现故 障时 , 必须有故 障提示音 ; 当果穗箱 的玉米装满后 , 须发 必
出提示果穗 已满 ; 当倒车时 , 语音提示倒车等 , 倒果 倾
穗 时 必须 有 提示 音 。 2 2 操纵 装 置设 计 .
标度数字原则 : 指针运 动盘 面固定 的仪表 , 标度
的数 字 应 直排 ( 立 位 ) 正 。最 大刻 度 必 须 标 数 字 , 针 指
在仪表面 内时, 面足够大 , 数字应 在刻度的外侧 。 盘 则
2 1 4 指 针 ..
指针 的大小 、 宽窄 、 短和色彩 配置 等必须 符合 长 驾驶员的生理与心理特征。指针 的形状应 以头部尖 、 尾部平 、 中间等宽为好 , 形状尽 可能简单 ; 指针尖 的宽
骨 骼 受力 不 均 , 而 导 Biblioteka Baidu 腰 酸 背 痛 现 象 的产 生 。研 究 从
的盘面最小刻度为 0 5 m。刻度线的类型为 : .m 当视距 为 时 , 长刻度线长度 = / 0 中刻度线长度 = / 2 ; L9; L 15 短刻度线长度 = / 0 。 L 20 2 13 字 符 .. 字符的形状 、 大小 和立位直 接影 响着误 读效 率 , 字符 的设 计 应 力要 求 能清 晰 地 显 示信 息。试 验 表 明 : 以正体 字 的误 读率 为 10 , 隶 书字体 的 若 0% 则
中图分类号 :¥ 2 . 25 3 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 - 8 X( 0 1 1 - 0 8 0 0 3 1 8 2 1 )0 0 8 -4
0 引 言
人 机工 程 学 是 近些 年 才 发展 起 来 的一 门新 兴边 缘
但对 于驾驶座椅来 讲 , 驾驶员坐姿 单一 , 不涉及变 换
束, 计算 日点分 布区域 。四是腿部 空 问约束法 , 将驾
驶 员腿 部 空 间 的统计 范 围作 为 约 束 , 算 日点 分 布 区 计
1 椅面高度 。椅面过高会 使大腿肌 肉受压 , ) 椅面
过低就会增加背部肌 肉负荷 , 驾驶座椅 的椅 面高度应
低些 。
域。五是转 向盘约束法 , 通过约束转 向盘轮缘到大腿
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