人机工程学在机械设计中的应用研究

　　【摘要】随着科技水平的不断发展，各行各业使用的机械化设备得到了较大的提升，机械设备逐渐向智能化、复杂化和大型化发展，因此，对操作人员的专业性和操作水平有了较高的要求，在进行机械设备设计的过程中，如果只考虑机械设备的生产情况，忽视工作环境因素和人工方面的客观因素，在一定程度上会提升操作人员的失误率，影响到设备的使用效果，所以，在开展人机工程学的研究时，要从人机角度出发，真正意义上实现设备机械化的运用。

　　【关键词】人机工程学；机械设计；应用

　　一、引言

　　人机工程学主要的出发点是依靠人的心理特征，深入研究人、机器与环境之间的关系与作用，从而不断优化人、机、环境系统。人机工程学研究的主要对象是操作者。因为工程机械的种类正在不断的增加，所以人机工程学的用途也将不断扩大，其工作的效率和工作速度也将日益提升。同时因为施工现场的复杂性，施工操作者要提升工作效率，就要面临巨大的挑战。以此为背景，不断改善工程机械操作者的工作环境，为其提供安全、高效的工作环境迫在眉睫，因此，人力工程在工程机械中的作用越来越突出。

　　二、人机工程学在机械设计中的应用

　　（一）人体尺寸数据与机械协调

　　人机工程学是最近几十年才发展起来的边缘学科，它综合了人体科学、环境科学、安全科学、社会科学、工程技术科学以及技术美学等方面的内容进行研究。要使得设计出来的工程机械产品符合人体的生理及心理特点，最大程度确保操作者处于舒适的工作环境中，以消耗能量最少，工作疲劳感降低，取得最大工作效率为目标，工作人员就应该合理地结合人体各部分尺寸，研究清楚机械使用的具体范围。不同种族，不同地区的人体尺寸范围不同，所以，在设计机械工程产品时，必须提前调查收集数据，了解具体某地人体尺寸范围，选则最恰当的结构参数。先进国家在测量人体尺寸方面有具体的国家标准，我国也制定了《中国成人人体尺寸》的标准，也就为我国引进国外先进的技术设备提供了一些可靠的数据，在开发新产品时应有效结合我国人体标准尺寸。

　　（二）人机界面在机械中的人性化设计

　　在机械操作界面，人机界面是主要设计方向，人机界面可以实现人与机器之间的信息传递和信息交换，是计算机科学和设计艺术学、心理学、人机工程和认知科学的交叉研究领域。由于机械结构比较复杂，具有较多的动力机构，所以，在操作界面的操作十分频繁。人机界面如果布置过于杂乱，会造成操作人员产生烦躁感。另外，还存在一定的安全隐患。合理的操作界面美观大方、通俗易懂、操作方便，操作面板是人机操作的主要界面，工作人员可以在操作界面上完成很多工作，在操作面板上可以显示出机械位置和倾斜度方面的信息，可以让操作人员处于一个比较舒适和高效的环境中，操作面板上位置和形式方面的设计可以结合结构的位置进行设计，操作面板定位方面可以结合设备的造型和操作要求进行设计，比如仪器仪表的设计尽量选用不刺激和不反光的暗色调。

　　（三）机械噪声方面的设计

　　由于煤矿企业工作环境具有的特殊性，其噪声存在于各个生产环节中，且煤矿生产设备噪声源比较多，噪声级别比较高，造成的噪声危害是多方面的。噪声不仅影响到工作人员的正常工作，还可能会诱发多种疾病。在强噪声的影响下，会影响人集中注意力，工作中容易出现失误，大功率的噪声可能会妨碍仪器设备的正常运转，引发安全事故。

　　（四）外观与功能相结合

　　有效结合人机工程学对工程机械的外观、色彩进行人机工程合理的设计，保障机械不仅在性能方面突出其优越性及先进性，还能够突出其完美的精神功能，使外观艺术与实用功能完美的结合。目前在工程机械产品中，多常见圆角曲线设计，这种设计就符合了人体工程学的设计理念，加强了机械产品的舒适程度，同时，外观也得到了进一步美化。色彩的合理应用，也能给人的心理带来一定的舒适感，好的色彩应用，能够加强工作人员的工作效率，能够减轻工作疲劳感，对工作人员的情绪也有一定的安抚作用。一般来说，工程机械产品都会采用较为明亮，低纯度的色彩，根据操作人员的工作特点，想要起到视觉缓和的效果，就要采用比较温和、安静、明亮的色彩。比如可以采用黄色或者橙色，再用深色作为小小的搭配，确保颜色能够互相呼应，给工作人员一种清亮、明快、和谐、稳重的感觉。在采用颜色设计时，还要注意结合名族特色，国家对颜色的喜好程度等方面内容，只有合理的设计，才能促使机械的广泛应用。

　　（五）安全可靠性研究

　　依据出现事故的概率问题，在安全性的基础上设计相对不合理的地方，实现防护措施的优先级和合理人机交互形式的转变。安全可靠性主要针对任何机械产品连个方向的研究，包含了控制系统的可靠性和机械运动的可靠性分析。安全可靠性研究需要分析人的因素，在人思考问题上的疏忽和不足，并在活动范围内实现数据的统计，并通过指导和学习不断的减少事故的发生，提高安全性和可靠性。产品在各种状态下的广义能量值中，如发生碰撞则对人体造成的伤害不能超过限定值。相互之间的关系中，针对事故及其出现的概率；事故出现概率与安全裕度；事故及其安全裕度进行设定一个限定值，判断人机系统的安全性。

　　三、结束语

　　我国的工程机械产品设计比较曲折，刚开始采用技术的仿制，具有一定的局限性，后来，随着计算机技术不斷发展，促使工程机械产品不断走向创新、先进的道路，人机工程学得到了企业的重视，迎来了新的发展机遇，结合操作者的生理与心理的特点，巧妙设计，最大程度的为操作人员提供舒适的工作环境。人力工程学在工程机械设计中的有效应用，给企业带来了较大的竞争力，同时，还能增强企业经济效益。

　　作者：董贺