【導語】機械工程是一門涉及利用物理定律爲機械系統作分析、設計、製造及維修的工程學科。 下面關於機械工程專業論文範文 ，祝您生活愉快!
摘 要:通過介紹人機工程的應用技術,論述人機工程學在機械工程中的應用以及如何應用。凸顯了人機工程學在機械工程中的重要性。
關鍵詞:人機工程學;機械工程;人性化設計
0 前言
人機工程學是一門運用系統科學理論和方法,正確處理人、機、環境之間的關係,研究人――機――環境系統相互作用及最優組合的工程技術科學。其研究的對象是人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素;其研究的內容是人和機器及環境之間的相互作用;其研究的目的是提高工作效率,保證人的健康、安全和舒適性等問題。
機械設計是一項極其複雜的工程,在設計過程中不僅需要設計人員考慮機械的材料、力學、溫度、工作環境、工作強度和頻率等因素外,還要求充分考慮人 ――機――環境之間的關係。因而人機工程學在機械工程領域,扮演着非常重要的角色。人們在設計機械產品的時候會因爲所設計的作業空間的不同,顏色、溫度、亮度等因素考慮角度的不同,對人的作業效能和作業疲勞等方面考慮的不同,使同一種機械產品在工作中產生不同的效果。這些效果可能表現在工作效率的不同,工作者安全的保障與否,工作者工作時間的長短差異等等。因此,在機械工程中,我們一定要綜合考慮人、機、環境三者之間的關係,不僅要注重工作效率,還要注重作業人以及環境。
1 人機工程學的應用技術
人機工程學是一門新興的邊緣學科。它是運用人體測量學、生理學、心理學和生物力學及工程學等學科的研究方法和手段,綜合地進行人體結構、功能、心理以及力學等問題研究的學科。通過人機工程學的研究與應用,可爲機械設計中考慮“人”的因素提供人體尺寸參數;爲機械設計中考慮“物”的功能合理性提供科學依據;爲機械設計中考慮“環境”因素提供設計準則;爲進行人、 機、環境系統設計提供理論依據。
1.1 人體尺度在機械工程中的應用
爲了使各種與人體尺度有關的設計對象能符合人的生理特點,讓人在使用時處於舒適的狀態和適宜的環境之中,就必須在設計中充分考慮人體的各種尺度。在進行各種機械、設備、設施和工具等的設計時,首先要考慮的問題就是如何使它們適合於人的形態和功能的範圍的限度。例如,所有的作業動作都必須在人的肢體活動所能及的範圍之類,其高低位置必須與人體相應部位的高度位置相適應;同時還要考慮將其佈置在人操作方便,反應最靈敏的範圍之內。其目的是爲了提高設計對象的宜人性,讓使用者能夠安全、健康、舒適、高效率的工作,從而有利於減少人體的疲勞和提高人機系統的效率。
人體不同部位的尺寸在機械設計中扮演着不同的角色,現舉一些人體主要尺寸的應用原則:
(1)肘部高度:對於確定櫃檯、梳妝檯、廚房案臺、工作臺、以及其他站着使用的工作表面的舒適高度,肘部高度數據是必不可少的。通過科學研究發現,最舒適的高度是低於人的肘部高度7.6cm。休息平面的高度大約應該低於肘部高度的2.5-3.8cm。
(2)大腿厚度:這是設計櫃檯、書桌、會議桌、課桌、傢俱及其他一些室內設備和爲人們提供座位的設備的關鍵尺寸。要是大腿和大腿上方的物體有一定間隙。
(3)立姿垂直手握高度:可用於確定開關、控制器、拉桿、把手、書架以及衣帽架等等的高度。
以上只是列舉了一部分。在設計過程中要充分考慮人體的各種尺寸,使設計出來的產品讓人用着舒服,並儘量減輕人的疲勞感;同時還要注重工作效率的提高。
1.2 人體機能的應用
人主要有9個子系統,其中與外界直接發生聯繫的主要有三個系統,即感覺系統、神經系統和運動系統。人在人機系統中作用過程大致，要使系統有效運行,要求人體各部位協調工作。感覺器官感受外界的信息;大腦理解和決策信息;運動器官執行相應的動作。
1.2.1 感覺系統
不同的感覺通道有不同的適應場合。例如視覺通道適合傳遞比較複雜或抽象的信息,比較長或需要延遲的信息,與空間方位、空間位置有關的信息等;聽覺通道傳遞比較複雜的信息,短的或無需延遲的信息,與時間無關的信息,快速響應的信息等;觸覺通道適合非常簡明的.、需要快速傳遞的信息,經常用受觸摸的機器或裝置的場合等。
當我們的信息用視覺通道傳遞時,我們設計機械裝置時,要綜合考慮人的視角與視力,視野與視距,中央視覺和周圍視覺,色覺與色視野,暗適應和明適應等各方面的因素。例如眼睛沿水平方向運動比沿豎直方向運動快而且不宜疲勞;視線的變化習慣從左到右,從上到下;顏色對比與人眼也有一定關係,所以危險等信號標誌都用紅色。
當信息用聽覺通道傳遞時,要綜合考慮聲音的頻率,動態範圍,人耳的方向敏感度,掩蔽效應等。同時,還要注意考慮人耳的安全。
1.2.2 神經系統
通過感覺通道傳入的信息,在大腦中樞進行復雜的處理。大腦處理信息的速度以及對信息的記憶活動等都具有很重要的意義。對於人腦反應的速度,我們在設計產品的過程中不能使之快於人腦的速度。同時,我們又要充分利用人腦的記憶功能,進行復雜只能活動的能力,來合理設計,從而提高效率,創造價值。
1.2.3 運動系統
運動系統是人體完成各種動作和從事生產勞動的器官系統。骨的功能,各種關節的活動範圍,肌肉的強度與力度等,都是我們設計機械器件時應該考慮的。例如關節必須處在一定的舒適調節範圍內。對於肢體的運動,要考慮肢體的出力範圍,運動範圍,動作速度與頻率等。
因此爲了使操作者可以靈活、方便、快捷地執行動作,我們要考慮被 操作對象的空間與操作者肢體所能及的範圍的關係,完成工作所需要的力與操作者可以提供的力之間的關係等。
2 環境因素的影響
在機械設計中經常要考慮的環境因素很多,如溫度、溼度、照明、噪聲、振動、粉塵、風力及有毒物質等;隨着人類生產活動領域的擴大,影響因素還有失重、超重、異常氣壓、加速度及電離輻射等。設計者必須全面考慮各種條件和要求,將環境因素和人的因素與機器的所要達到的要求結合起來進行綜合分析和決策,求得正確的解決方案。
3 結束語
綜上所述,現代機械工程的設計階段要充分考慮人機工程學原理,進行人性化的設計。綜合考慮環境因素,人的因素在設計中的影響。在保證工作者舒適、安全、健康、方便、快捷、靈活工作的同時,保證工作效率,尋求更優更高效的方法,找到人――機――環境間的最佳組合。
參考文獻
[1]丁玉蘭.人機工程學(第三版)[M].北京:北京理工大學出版社,2005.
[2]李建中,曾維鑫,李建華主編.人機工程學[M].南京:中國礦業大學出版社,2009.
[3]嚴楊.人機工程學設計應用[M].北京:中國輕工業出版社,1993.
[4]周美蘭.工業設計應用人機工程學[M].北京:中國輕工業出版社,2001.
[5]徐灝.機械設計手冊(第二版)1、2 分冊[M].北京:機械工業出版社,2000.
