人机工程学论文_人机工程学相关论文

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人机工程学的应用与发展

关键词：人机工程学；汽车；机械产品；安全；应用；

摘要：随着现代化工业，特别是汽车工业的发展，人机工程学的应用越来越广泛。它的应用主要体现在改善设备、改善工作条件、设计防护设施和调节人机之间的匹配关系等几方面。通过分析机械产品虚拟设计的程序以及在各个阶段中，人机工程学的应用，初步建立了机械产品虚拟建模阶段所要进行的人机工程学分析的内容和模式，研究在人机工程学指导下如何使用不同的软件进行机械产品虚拟建模。最后，概述了人机工程学在轿车车身结构、车灯、方向盘、座椅、视野和制动稳定性等方面的应用现状，总结了提高汽车正面、侧面、后面碰撞保护能力以及车顶耐撞强度的一些方法

人机工程学把人机环境作为一个系统，充分重视作为重要元素的人、机、环境的关系极其相互作用。要求在机械制造过程中，充分考虑机器如何适应人的要求，考虑人的行为能力、技术水平与操作特点，使技术更适应于人来操作。随着现代化工业的发展和新技术的应用，人们的工作方式也发生着相应的变化。概括地说，人机工程学主要研究两方面问题，即机器怎样设计才能适合人的使用，以及人与机器怎样分工才合理。在现代大工业背景下，人机工程学愈来愈受到经营者、技术界的重视。

1、人机工程学

所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学，人体力学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析认得视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的技能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响生理状态的因素以及生理因素对工作效率的影响等。

2、人机工程学对机器的要求 随着科学技术的高度发展，向工厂提供那种只注重机器本身效率的机械产品现在已不合时宜了。企业希望制造提供的机械产品能综合考虑人的情绪、能力和所处的环境等因素，希望所操纵的机械不要付出过强的体力劳动，使操纵者始终保持精神饱满，能保证操作安全，并保护环境与生态。

2.1便于信息交互与处理

人机系统中人与机器的关系，实质是信息交互与处理过程的关系。机器各部件的相对位置的安排，应首先考虑便于操作、观察和调整、维护。设计原则是操作简单，操作位置、维修位置和信息源的数量尽量减少；操作不见得位置、大小、加力方向要与操作者的身材特征相适应。不同类型的操作部件要有明显区别，信号显示方式也要有所不同。司机与汽车的关系是典型的人机关系。汽车驾驶室内部布置应以驾驶员视野良好、乘坐舒适、驾驶安全为出发点。方向盘与座椅的相对位置、座垫至脚踏板以及顶棚的距离均应计及标准人体尺寸，脚踏板与方向盘的设计力求操作轻便。2.2绿色制造

可以想象，在优美、整洁的环境里工作，身体就不易疲劳，精神也会保持愉快，产品的数量和质量就会提高。因此，人机工程学十分重视具体的环境对人的工作效率、身体健康的影响。要求生产过程不污染环境，不对生态带来不利影响，也是人机工程学关注的重要问题。现代汽车正试用零污染的天然气、电能作动力，以代替柴油机。

2.3 安全防护

安全维护有两方面内容：一方面是采取措施避免操作错误，对机器进行防护。操作错误可能是来自外界或内部的某些干扰而产生的误动作，也可能是由于操作者本身的错误行为而引起的操作错误。采取的措施有：防止超载的安全装置、自动锁紧装置、控制开关的闭锁装置等。目前，大型机电一体化设备一般具备自诊断功能。一旦发生故障，能够快捷地检测故障，判断原因，准确定位故障点。另一方面是对操作者人身安全的保护。如行走车辆为了保护驾驶员的安全，除了三点式安全带、安全气囊、ABS防抱制动系统外，还出现防翻滚驾驶台等。另外，报警系统、防护罩、挡板、绝缘外壳、噪声隔绝装置的采用，也都是切实可行的。

3、人机工程学在汽车上的应用

现代机电产品往往标榜自己的设计符合人机工程学原理，并以此为卖点。汽车产品也不例外，几乎每一款新车的宣传资料都印有“人机工程”的字眼，但事实情况有时并非如此。现代机器的设计不仅要考虑机器本身的功能，还要考虑机器与人、机器、环境之间的关系。这样，就产生了两条边界：人-机器、机器-环境。而人机工程学就是研究“人-机器”这条边界的问题的。人与机器共同工作，人有人的特性，机器有机器的特性，要设计出最大限度与人协调工作的机器，就要充分研究两者的特性，才能设计出良好的人机界面。人机工程在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计标准，用来指导机器产品的设计，主要是人和机器之间的界面设计。其中，与汽车相关的主要方面内容如下。

3.1

基于人体感官的界面设计 例如，人的视觉有视角、视野、可视光波长范围、颜色分辨力、视觉灵敏度、定位错觉、运动错觉、视觉疲劳等特性，汽车的挡风玻璃、仪表板和仪表的设计就要充分考虑这些特性，使驾驶者能够得到足够的视区，能够迅速辨认各种信号，减少失误和视觉疲劳。交通标志的设计也应该采用大多数人能分辨的颜色和不易产生错觉的形状。3.2

基于人体形态的界面设计 不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数，在现代社会条件下，以一种产品规格想占有不同地区的市场是很困难的。设计一台机器首先要考虑采用什么身体形态来操纵，选定姿态后，还要考虑以最舒适的方式对人体进行支撑，并适当地布置被操作对象的位置，从而减少疲劳和误操作。

3.3

基于力特性的汽车设计 人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如，转向助力器就是为了减轻操纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同，例如，坐姿下人腿的蹬力在过臀部水平线下方20度左右较大，操纵性也较好，所以刹车踏板就安装在这个位置上。

4、人机工程学的研究方向

二十一世纪人类步入信息时代，随着计算机网络技术的发展，基于人机工程学的虚拟设计和测试评价已经成为可能，这不仅可以节约大量时间和资源，而且可以增强企业的竞争能力，人机工程学的发展必然向着信息化、智能化、网络化的方向发展。人机工程学作为应用性学科，与人的工作生活息息相关，设计生产出更加人性化、高效能的设备、工具和日常生活用品是努力的目标。未来的计算机发展是以人为中心，必须使计算机易用好用，使人以语言、文字、图像、手势、表情等自然方式与计算机打交道。随着人机工程学的应用和实践，我们相信各个领域将取得更显著的成绩。

参考资料

1王宣；李宏光；赵航

现代汽车安全

1998

2马江彬

人机工程学及其应用

1993

3胡萍

人机工程学在工程机械设计中的综合应用

2009

4丁玉兰

人机工程学

2005