人机工程学课程设计.docx

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1、人机工程学课程设计摘要摘要：人机工程学是运用人体测量学、生理学、心理学等学科的研究手段与成果，马上人体特性、能力与活动限度等方面的数据用于机械系统及其所处环境的设计中去，使操作者能安全、舒适与高效率地工作。人机工程学就是研究与解决“人一机一环境”三者协调统一，使人机系统与谐的学科。轮椅是残疾人依靠手臂以车代步的一种工具，随着人类社会的进步，残疾人逐步受到重视，由于轮椅的运动特点，关于下肢肢残者能够通过轮椅进行适当的户外体育活动，轮椅越来越多的被残疾人使用，轮椅的安全性、高效率性、乘坐舒适性等人机工程学方面的因素得到了设计者更多的重视。将轮椅置“人一机一环境”系统中，按人机工程学原理进行设计。轮

2、椅各方面的优化设计将会直接影响到残疾人的安全、健康及舒适程度。按照人机工程学中“以人为本”的设计理念，在轮椅的设计过程中要跟家注重“人一轮椅一环境”的统一协调。并要着重表达人性化设计的重要性。本文基于人体测量学理论，与人机结构的改进设计；针对不一致消费水平与不一致残疾程度的人群，通过人体百分位的计算。在原有的结构基础上进行了改良设计。使残疾人拥有更舒适的运动及娱乐体验。关键词：人机工程学；轮椅；结构优化；安全；舒第一章引言1.1 研究背景随着社会的不断的进步，人们关于残疾人的关注度也逐步上升。生产技术与互联网络的飞速进展把社会的生产技术设计的人性化推向了一个全新的阶段，设计的“人机环境”的相互

3、统一与“以人为核心”的设计理念已经成为整个现代社会设计生活运作的重要基础，人们关于产品的舒适性与安全性的耍求也不断督促着设计者们的推陈出新。随着智能时代的来临，专门为残疾人设计的设施也已逐步成为一项大从的迫切需求，残疾人设施的人机因素的研究也越来越受到人们的重视。轮椅作为残疾人的一种辅具，它以人作为动力，与人有着十分密切的关系。在轮椅的设计与使用过程中，包含着大量的人机工程学问题。为了使轮椅的设计更趋于成熟，为了使操作者在操作时更加方便与舒适，则需要运用人机工程学的原理来设计轮椅。并通过对其结构的优化时使用者更加舒适与安全。并基于人机工程学的原理与方法，根据人体测量数据，外形尺寸进行了设计，并

4、对其结构尺寸、驱动系统与舒适性等进行了分析，设计出结构更加简单、操作更加方便、安全可靠的轮椅。1.2 本设计研究的初衷随着时代的迅速进展，人们关于自身用品的安全性与舒适性的要求也越来越高！残疾人的座椅的设计业慢慢的加入了人机工程学的设计因素，它设计中的人机工程学也越来越多的考虑到了残疾人的自身感受与愿望。在轮椅的使用过程中，不断发现的不足也让人们不断的生产中改进这些缺陷。因此，本文在读轮椅原本结构的人机分析后，对其结构进行优化。让残疾人在使用过程中，更加感受到安全、舒适与灵活性!1.2.1 人机工程学意义与重要性人机工程学是一门关于技术与人的协调关系的学科。是研究人在某种工作环境中的解剖学、生

5、理学与心理学等方面的各类因素；研究人与机器及环境的相互作用；研究人在工作中、家庭生活中与休假时如何统一考虑工作效率、人的健康、安全与舒适等问题的学科。该课程从不一致的方面与角度向我们陈述讲解了人体工程学的知识。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器与操纵装置，并研究操纵台上各个仪表的最适位置。产品设计图1人机工程分析与评价系统图同时人体工程学是一门与人密切有关的学科，而人本身就是一种情感丰富却又敏感脆弱的动物，他们关于生活充满渴望与幻想，渴望生活、热爱生活、追求生活的人便会希望自己所生活的环境舒适、充满温情。而这一梦想，便能够通过设计来实现。原始社会的设计，就像人类所有的发明制造一样，总是

6、抱着改天换地，方便生活的目的产生的。每一件物品，每一个造物的过程，都在无意的探询人类之根本。人们制造物品的同时.，也在自发的追求着使用产品时的舒服，安全等，考虑人的不一致要求。事实上人体工程学的重要性不是现在才显得尤为重要，而是早在远古时代，它就处在了不可缺少的的地位，只是随着时代的变迁、社会的进步，这一学科便变得日益重要。1.2.2 国内外人机工程学设计进展与现状人机工程技术是21世纪信息领域需要解决的重大设计。美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为4项：软件、人机交互、网络、高性能计算机。其中，人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术与计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“

7、关于计算机工业有着突出的重要性，对其它工业也很重要”。美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术进展的重要内容之一，而且还专门增加了与软件技术并列的人机界面这项内容。日本也提出了FPIEND21计划(FUtUrePersona1izedInformationEnvironmentDeve1opment),其目标就是要开发21世纪个性化的信息环境。我国973、S-863、十五计划及未来的十一五计划均将人机交互列为要紧内容。在中国，人机工程学的研究在20世纪30年代开始即有少量与零星的开展，但系统与深入的开展则在“文革”以后。1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一

8、规划、研究与审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。1984年，国防科工委成立了国家军用人一机一环境系统工程标准化技术委员会。这两个技术委员会的建立，有力地推动了我国人机工程学研究的进展。此后在1989年又成立了中国人类工效学学会，再在1995年9月创刊了学会会刊人类工效学季刊。20世纪90年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业。当前，随着我国科技与经济的进展，人们对工作条件、生活品质的要求正逐步提高，对产品的人机工程特性也会日益重视。一些厂商把“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品

9、的卖点，也正是出于对这种新的需求取向的意识。113本设计的来源与研究内容本设计来源于早期的轮椅设计。根据早期轮椅的设计，从人机工程学的角度重新使其结构更加优化，使使用者更加感受到它的安全性与舒适性。同是使人性化、绿色化与可持续化在现代设计中更充分的表达出来。在早期的轮椅设计中，轮椅通常由专业人员使用，对其设计着重于追求功能、工作效率与工作的可靠性。现在，轮椅越来越多地由非专业的残疾人使用，轮椅的设计要考虑它的使用与工作环境满足操作者的生理与心理要求，达到工作环境舒适、安全、操作方便、减轻操作疲劳的目的。将轮椅置“人一机一环境”系统中，按人机工程学原理进行设计，要紧从座椅系统、操纵系统与乘坐舒适

10、性等方面讨论轮椅的人机工程学设计问题，关于轮椅与人的“人一机一环境”系统如图2所示图2人一机一环境系统图1.3问题定义在北京残奥会召开后，人们在绿荫场上看到了一抹美丽的身影。那是残疾运动员们在运动场上挥洒自如的表演与梦想的实现。多少人在那一刻兴奋的留下了眼泪。正由于轮椅的设计，它才让很多身体有残疾的人们有了实现梦想的工具。而设计的进展总是要不断的创新才能更上一层楼,才能更符合人们的生活与学习的要求。因此，本文是对轮椅的结构与外部材质进行改良设计，使其更加符合运动员与普通人群的使用。1.3.1 结构的优化与分析轮椅的操纵者是在坐姿的状态下工作的，为了使操作者在使用时处于舒适的状态与适宜的环境中，

11、在设计中就务必充分考虑人体坐姿的尺度。以座椅的结构为例，要紧考虑座宽、座高、座深的设计尺寸。并为了使操作者在操作过程中始终处于安全与能够准确无误的完成操作，对轮椅的驱动轮的表面的材质进行一定的改与加工使使用者更加舒适。同时对其座椅的形态与材质也进行一定的改变，让操作者在工作中不可能处于疲劳的状态下。从而使轮椅更加的发挥它的功能。1.3.2 研究范围在市场上众多的轮椅产品中选择一款，通过与其他轮椅产品的比较与分析，对其进行市场调查得到反馈意见，从而进行改进。然后进行人机分析与结构优化使其更加完美。并在材质上也进行一定的改良，最好用一些耐用、吸汗性强与柔软的材质。第二章三维人体模型的建立2.1 建

12、立人体模型的基础数据及处理在人机工程分析与评价系统中,三维人体建模有下列特点：(D人机系统中的虚拟人注重运动特性,要求能够仿真人机作业环境中的各类动作,为动态地进行人机评价做准备。(2)基于人体测量数据的三维建模，设计者务必熟悉适用条件、百分位的选择等方面的知识，才能正确的应用有关的数据，明确设计对象，然后再确定以该群体中的什么百分位数作为参照的标准，要求能够根据不一致的适用环境构造不一致的虚拟人体。使用了基于表面型来进行人体建模,能够满足虚拟人的运动特性；以人体测量数据库为基础,能够按照给定参数(如男女、身高、体重、三围等)建立人体模型。2.1.1 所引用的要紧人体测量数据男(18-60)5

13、1050909599女(18-55)51050909599坐高mm858870908947958979809819855891901920坐姿颈椎点高mm615624657691701719579587617648657675坐姿眼高mm749761798836847868695704739773783803坐姿肩i7mm557566598631641659518526556585594609坐姿肘高mm228235263291298312215223251277284299坐姿大腿厚mm112116130146151160113117130146151160坐姿膝高mm45646149352

14、3532549424431458485493507小腿加足高mm383389413439448463342350382399405417坐深mm421429457486494510401408433461469485臀膝距mm515524554585595613495502529561570587坐姿下肢长mm9219379921046106310698518659129609751005坐姿人体尺寸2 .12人体测量数据的应用原则人体尺寸应用条件百分位选择注意事项坐姿眼高线时设计问题的中心时，确定视线:佳视区要用到这个尺寸这类设计包含剧院、礼堂、教室与其他需要有良好视听条件的室内空间有适当的

15、可调节性，就能习第5百分位到第95百分位或者者更大的范围G考虑本书中其他地方所述部与眼睛的转动范围、座椅的弹性、座椅而距地面的高与可调座椅的调节范围臀部宽度P数据关于确定座椅内尺寸与设计吧、柜台与办公座椅极为有用涉及到间距问题，应使用第95百分位的数据具体条件，与两肘之间宽度与肩宽结合使用大腿厚度计柜台、书桌、会议桌、家具及其些室内设备的关键尺寸，而这些设需要把腿放在工作面下面。特别是当的间隙，这些数据是必不可少的涉及到间距的问题，应选用第95百分位的数据定上述设备的尺寸时，其他因素也应该同时予以考虑，I腿弯高度与座椅软垫的弹性膝盖高度定从地面到书桌、餐桌与柜台底面狗关键尺寸，特别适用于适用者需大腿部分放在家具下面定的场合。证适当的间距，故应选用第95百分位的数据时考虑座椅高度与坐垫的弹性的人与家具底面之间的靠近程度是否是关键尺寸腿弯高度定座椅面高度的关键尺寸，特别关i定座椅前缘的最大高度更为重要座椅高度，应选用第5百分数据，由于假如座椅太高，退受到压力会使人感到不舒比如一个座椅高度能习惯小户人，也就能习惯大个子恩1这些数据时务必注意坐垫的弹性臀部至腿弯长长度尺寸用于座椅的设计中，特别于确定腿的位置、确定长凳与靠背: