基于安全人机工程学的挖掘机驾驶室设计研究

摘要

安全人机工程学是以安全为角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。随着社会的发展，工业产品竞争的不断增强，单纯的功能和实用已不能满足人们的需求。安全性、人性化和高效性成为工业领域追求的主要目标，安全人机工程学在挖掘机驾驶室中的应用不仅有利于提高挖掘机产品的安全性，而且有利于提高工程机械产品的附加值，从而增强我国工程机械行业的竞争力。
　　本文采用基于安全人机工程学的基本原理，利用H点和眼椭圆相结合的方法，对挖掘机驾驶室的内部布局、座椅、控制装置、显示装置等，进行了人机工程学方面的设计研究，并通过工业设计方法对驾驶室的整体外观造型和内室布置及色彩搭配进行了设计，完成了对挖掘机驾驶室的设计任务，对提高挖掘机驾驶室的整体安全性、操作的舒适性和工作效率的提高具有积极意义。本文的主要研究内容和特色如下:
　　(1)综述了国内外挖掘机驾驶室设计方面研究现状，基于安全人机工程学的基本原理，提出了适合国内人体尺寸的挖掘机驾驶室基本设计思想。通过问卷调查法、测量法等手段计算出适合国内挖掘机的驾驶员身材尺寸。为此后的挖掘机安全设计提供了设计基准。
　　(2)利用安全人机工程学的相关原理，从人—机—作业环境三个方面对挖掘机驾驶室进行分析研究。分别从人的生理及心理对挖掘机驾驶员的需求和特性;在此基础上对挖掘机的作业环境，如温度、湿度、振动、噪声等方面存在的问题进行归纳;对挖掘机驾驶室的安全色使用进行定义和设计，并且说明了光环境对于挖掘机驾驶员作业安全的影响及理论约束条件。
　　(3)阐述了H点和眼椭圆理论在挖掘机驾驶室设计中的应用，分析并得出了适用于国内驾驶员挖掘机驾驶室的H点以及眼椭圆数据。并以此为基础对挖掘机驾驶室的整体内部布局进行合理设计，其中包括对于挖掘机驾驶室内仪表盘、座椅、控制器、作业环境等方面的安全问题提出改善措施，以减少驾驶员的误操作可能性，提高驾驶员的作业安全性和工作舒适度。
　　(4)在上述安全人机工程学研究的基础上，对挖掘机的驾驶室进行了外观设计，完成了包括驾驶室整体造型设计、驾驶室内部功能布置，并将所研究的座椅、操作台、控制器等安全人机工程学数据应用于设计之中，完成了最终的设计结果和输出。

目录

摘要

1．1 课题研究背景及意义

1．2 挖掘机驾驶室安全人机工程学的研究与应用现状

1．3 本文的主要研究内容

1．4 本章小结

第二章 驾驶室安全人机工程学的基本理论及研究方法

2．1 安全人机工程学的基本概念及理论

2．1．1 安全人机工程学的研究内容

2．1．2 安全人机工程学的研究对象

2．2 安全人机工程学的主要研究方法

2．2．1 人体测量与数据应用

2．2．2 驾驶员人体尺寸选取

2．2．3 调查问卷

2．3 本章小结

第三章 挖掘机驾驶室安全人机系统分析

3．1 人的因素——驾驶员的生理、心理学特性

3．2 机的因素

3．2．1 安全驾驶室的保护结构定义

3．2．2 驾驶室座椅的安全设计要求

3．2．3 基于安全考虑的控制器选择原则

3．3 作业环境安全性分析

3．3．1 热环境

3．3．2 振动环境

3．3．3 噪声环境

3．4 驾驶室中安全色的选择原则

3．5 照度标准

3．6 驾驶室人机功能匹配不合理的表现

3．7 本章小结

第四章 挖掘机驾驶室人机系统的安全人机工程学研究

4．1 驾驶室内部布置

4．1．1 挖掘机H点定义及确定方法概述

4．1．2 挖掘机H点域的求解

4．1．3 眼椭圆在挖掘机驾驶室中的定位

4．1．4 仪表盘总体设计

4．2 安全驾驶室的保护结构要求

4．3 座椅安全设计

4．4 显示器、控制器的安全设计研究

4．4．1 显示器安全设计研究

4．4．2 控制器安全设计研究

4．5 作业环境安全防护改进措施

4．6 驾驶室色彩调节设计

4．7 驾驶室避免眩光的措施

4．8 本章小结

第五章 挖掘机驾驶室安全人机工程学设计案例

5．3 驾驶室安全设计细节

5．3．1 驾驶室座椅、控制装置设计

5．3．2 驾驶室色彩及显示设备设计

5．4 最终结果输出

5．5 本章小结

6．1 研究总结

6．2 研究展望

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目

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