人機工程學在機械設計中的應用

摘要：人機工程學的出發點是人的心理特征，進一步探究人、機器、環境三者間的關系與作用，從而使得人、機器、環境系統得以優化與完善。由于工程機械類型越來越多元化，因此人機工程學用途也將隨之多樣化，工作效率與水平也實現了很大程度上的提升。在此形勢下，對機械操作人員的工作環境加以改進，為其提供更加舒適、安全、有效的工作環境條件已經成為必然趨勢。據此，人機工程在機械設計中的作用越來越突出。本文主要對人機工程學在機械設計中的應用進行了詳細分析。

關鍵詞：人機工程學;機械設計;應用

一、在機械設計中人體機能的體現

（一）感覺系統

感官通道不同所適應的場合也明顯不同。其中，視覺通道更加適合進行復雜或抽象信息，較長或需延遲的信息，與空間方位、位置相關信息等的有效傳輸。而聽覺通道適合傳輸繁雜信息，較短或不需延遲的信息，與空間無關聯信息，快速響應信息等等。觸覺通道則更加適合簡捷、明了，以及急需快速傳遞的信息，一般應用于通過手觸摸的機器與裝置場合中。在信息通過視覺通道進行傳輸時，進行機械裝置設計時，需要對人的視角、視力、視野、視距、中央與周圍視覺、色覺、明暗適應等多方面因素進行充分考慮。

（二）神經系統

基于感覺通道所傳輸的信息，通過大腦中樞多元化處理。大腦處理信息的速度和記憶活動等都具備不可替代的重要意義。其中，就人腦反應速度而言，在進行產品設計時，不能超出人腦速度。而且，還需合理利用人腦的記憶功能，通過復雜的記憶活動能力進行科學設計，以此提高整體效率與實用價值。

（三）運動系統

所謂運動系統實際上就是人體完成不同動作與從事生產勞動的器官系統。在進行機械設計的時候，需要對骨的功能、關節活動范圍、肌肉強度與力度等進行綜合考慮。其中關節需要位于舒適調節的范圍中，肢體運動需要對肢體出力、運動范圍與動作速度頻率等進行全面考慮。所謂，為了促使操作人員能夠靈活便捷地落實相關動作指令，需要對操作對象空間與操作人員肢體涉獵范圍之間的關系進行綜合考慮，以此完成工作中所需力量與操作人員能夠提供的力量間的密切聯系等等。

二、人機工程學在機械設計中的應用分析

（一）在機械可操控性設計中的應用

操控就是人體把操作信息傳輸給機械，操作機構類型具備一定的多樣性，但是都需要滿足人體信息輸出部位對操作的多元化需求，即手與腳。所以，在機械設計中，設計人員應切實考慮到機械運動方向、阻力、運行速度、安全性等相關因素，保證機械操控結構運動與被控對象運動方向相同，這樣一來，才能夠提升人體操控的準確性與安全性，進一步簡化機械操作培訓工作，提高速度與精確度的調節性能，保證操作的穩定性與可靠性。因為機械的可操控性備受多樣因素影響，即操控器的外形、安裝位置、位移、運動方向等等?；谌藱C工程學角度，機械設計應與人的生理特征相符，才可以實現被大部分不同類型人操控的目標。操控元件的運動方向應與機械運行狀態相同，不同操控標志都要易于辨別，使得其與人體自然操控動作需求相符，可以通過操作人員身體重力加以操作控制。而且，只有基于人機工程學，進行機械設計，才能夠實現機械多元化功能，大大降低人體操控的強度與難度。

（二）在機械操作舒適性設計中的應用

人體與機械的有機結合是人機工程學所遵循的一大主要原則，需要對人體與機械進行全面考慮，與傳統機械設計理念完全不同，在設計中，不僅重視機械性能，還講究技術效果。人體功能動作具備一定的協調性與對稱性，在進行操作動作設計的時候，應基于人體動作特性，優化并精簡操作動作，保證操作的連續性與協調性，節省人體精力，節約人體能量。以人機工程學角度為出發點，機械操作崗位設計應全面考慮所有相關因素，即機械人機操作界面;不同部位與功能設計的科學合理性;控制裝置的集中性與便捷性;操作儀表顯示足夠清楚;人機信息交換的實時性與簡捷性。只有這樣，才能夠保證機械操作的整體效率與水平。

（三）在機械操作安全性設計中的應用

在機械設計中，安全性是最重要的部分，這主要是由于其會對機械操作人員與相關人員的生命安全產生直接性影響，特別是在惡劣環境下操作，安全性更應加強重視。對機械安全性影響的因素太多繁雜，通過人機工程學基本原理，提高機械的可操作性，能夠促使機械操作的安全性得到提升。機械操作整體結構參數與外形設計，與避免機械操作中發生翻傾、連續翻滾等危險性動作之間息息相關。機械設備制動的穩定性，也直接影響著操作的安全性與正常性。另外，機械操作設備還應合理安設安全報警與自動監控裝置。

三、人機工程學在機械設計中的發展趨勢

在社會技術快速發展的影響下，人機工程學在機械設計中的應用開始趨向于計算機方向，基于計算機對人際工程學內容的計算，對機械設計的相關設施設備加以檢測評估，確保機械設計的科學性與合理性。在人機工程學中有效利用計算機技術，在很大程度上推動了機械設計的可持續發展。現階段，在機械設計行業中，人機工程學備受重視，不同人機工程學理念都實現了在此行業的廣泛應用。我國既有工程機械設計人員通過對機械使用人員人體特征的綜合考慮，進一步為使用人員提供了更加舒適、安全的使用環境，并促使其在操作時的疲勞感大大降低，而準確性卻顯著提升，實現了機械使用效率與水平的最大化。

四、結語

綜上所述，對于機械設計而言，人機工程學發揮著重要作用，可謂是機械設計得以順利完成的理論基礎。當前我國機械發展依舊處于有待成熟的階段，未來發展空間較大，對此，我國必須積極吸收國內外人機工程學在機械設計中有效應用的經驗，在此基礎上健全機械設計，促使人機工程學在機械設計中實現廣泛應用，進而為機械使用人員提供更加舒適、安全的操作環境。

參考文獻：

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[2]譚志.人機工程學在機械設計制造中應用研究[J].科技展望，2015，25（34）.

作者簡介：閆梅（1980-），女，陜西西安人，工程師，研究方向為機械工程。