无绷绳盘刹修井机操作空间设计与人机分析

摘要

近年来，随着国内特种车辆研发水平的提升，无绷绳井架与液压盘式刹车技术开始试用于修井机上。新技术的应用，使得原有的操作发生了改变，但国内并无相关的操作空间设计理论指导。本文针对XJ70无绷绳盘刹修井机的操作空间，以操作空间人机设计为理论依据，结合石油修井机操作空间发展趋势，以使其高效化，可靠化和安全化为目的，对其进行人机分析与设计。样车试用过程表明，本文研究成果的应用，可使得操作效率，可靠性与安全性有大幅度的提高。 本文首先基于CATIA平台二次开发技术，利用VB程序设计语言建立延长油田修井作业人员着装模型库、中国西北地区成年男子人体模型与人体作业姿态模型;随后针对国内各厂家生产的修井机操作空间优劣、无绷绳盘刹修井机工作特性以及现场工况，设计无绷绳盘刹修井机操作空间;接下来利用所建立的西北地区成年男子人体模型与延长油田修井作业人员作业着装对所设计操作空间进行可触及范围、操纵力、视野、舒适性等方面的分析，并进行设计优化;最后，结合操作空间人机设计原理，依据之前对操作空间人机分析与设计的结果，利用人体作业姿态模型进行舒适度与运动评估。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．1．1 无绷绳井架与液压盘式刹车性能特性

1．1．2 修井机操作空间介绍

1．1．3 操作空间设计与人机分析的必要性

1．2 国内外研究现状

1．2．1 石油特种车辆操作空间人机设计发展现状

1．2．2 石油特种车辆操作空间人机分析研究概况

1．2．3 计算机虚拟人体模型的研究进展

1．3 研究内容

第二章 修井机人机工程学设计研究

2．1 人机工程学在修井机设计中的应用

2．2 人机工程学的分析与设计方法

2．3 人体测量中的一些概念

2．4 人体尺寸参数选择

2．5 小结

第三章 虚拟人体模型的建立

3．1 静态人体模型的建立

3．1．1 人体尺寸参数修正

3．1．2 数据库的编程

3．1．3 静态人体模型的构建

3．2 作业人员着装数据库的建立

3．2．1 着装修正量的计算

3．2．2 着装数据库的建立

3．3 人体姿态库的构建

3．4 小结

第四章 操作空间设计

4．1 操作空间设计依据

4．1．1 容体空间设计依据

4．1．2 视野形态设计依据

4．1．3 操纵范围设计依据

4．2 操作空间设计

4．2．1 作业区域设计

4．2．2 显示装置设计

4．2．3 操纵装置设计

4．2．4 操作面板布置

4．3 整车布局

4．4 小结

第五章 操作空间人机分析

5．1 视野域分析

5．1．1 正姿直视前方视野

5．1．2 低头不弯腰视野

5．1．3 低头弯腰10°视野

5．1．4 抬头左扭头45°视野

5．1．5 仰头45°视野

5．1．6 观测井口视野

5．2 操作域分析

5．2．1 左手操作域

5．2．2 右手操作域

5．2．3 双手操作域

5．2．4 容体空间分析

5．3 作业姿态评估

5．4 上肢评价

5．5 生物力学单一动作分析

5．6 小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文