基于人體模型的拖拉機(jī)駕駛室人機(jī)工程學(xué)研究.pdf

1、拖拉機(jī)是一種十分重要的農(nóng)業(yè)機(jī)械。其作業(yè)項(xiàng)目繁多、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)條件惡劣，使得拖拉機(jī)駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。拖拉機(jī)駕駛室設(shè)計(jì)與布置的不合理往往會(huì)給駕駛員帶來很多不必要的生理心理危害。目前，國內(nèi)的人機(jī)工程學(xué)研究在拖拉機(jī)駕駛室的設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用還比較少。運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)理論對拖拉機(jī)駕駛室的設(shè)計(jì)與布置進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出更舒適、更人性化的拖拉機(jī)駕駛室，對于緩解和預(yù)防拖拉機(jī)駕駛員的職業(yè)病、提高國產(chǎn)拖拉機(jī)的國內(nèi)國際競爭力具有重要的意義。
　　 本

2、文基于樣機(jī)“黃海金馬1204”型拖拉機(jī)駕駛室的數(shù)據(jù)，對拖拉機(jī)駕駛室的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)與布置進(jìn)行了研究。
　　 選取了30位拖拉機(jī)駕駛員樣本，進(jìn)行了拖拉機(jī)駕駛室舒適性滿意度情況調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，在拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)部的人機(jī)工程布置與設(shè)計(jì)方面，樣本對儀表、方向盤和指示燈的滿意度較高，對座椅、踏板、操縱手柄的滿意度較低，“密封性差”和“夏天太熱”已成為影響駕駛室整體微氣候環(huán)境舒適性的首要因素。
　　 分析了樣機(jī)駕駛室人機(jī)工程設(shè)計(jì)與

3、布置的不足，即H點(diǎn)位置、各操縱裝置的尺寸布置不合理。根據(jù)GB/T6235-2004《農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)駕駛員座位裝置尺寸》和SAE適意H點(diǎn)位置確定法SAEJ1517，對樣機(jī)駕駛室的H點(diǎn)、各操縱裝置進(jìn)行了重新的布置和設(shè)計(jì)，在ProE中建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)后的拖拉機(jī)駕駛室三維模型。
　　 根據(jù)GB10000-88《中國成年人人體尺寸》，利用CATIA軟件中的Human Builder模塊，編寫了符合我國人體測量數(shù)據(jù)的中國人群文件程序，建立了我國拖

4、拉機(jī)駕駛員的人體模型。
　　 根據(jù)人體坐姿的舒適角度范圍，利用CATIA軟件中的Posture Analysis工具，對優(yōu)化設(shè)計(jì)后的樣機(jī)駕駛室的坐姿舒適性進(jìn)行了研究。建立了拖拉機(jī)駕駛員人體模型正常坐姿時(shí)上臂、前臂、手腕、脊柱、小腿、大腿部位的首選角度范圍，生成了人體模型在拖拉機(jī)駕駛室中正常坐姿時(shí)各部位和整體的坐姿舒適性分析報(bào)告。報(bào)告結(jié)果顯示，當(dāng)人體模型在拖拉機(jī)駕駛室中以正常坐姿工作時(shí)，其整體的坐姿舒適性評分為76.6分，人體處于

5、次舒適狀態(tài)下。其中，脊柱、前臂、大腿三個(gè)部位舒適性分值較高，分為：92分、88.8分、81.7分；手腕、小腿、上臂的舒適性分值較低，分為：57.6分、69.3分、77.8分。利用Find Best Posture工具建立了人體模型在拖拉機(jī)駕駛室中正常工作時(shí)的最優(yōu)坐姿，該最優(yōu)坐姿各部位關(guān)節(jié)間的角度值可為今后拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)椅面及椅背傾角的設(shè)計(jì)，踏板至H點(diǎn)水平尺寸的布置及方向盤水平尺寸、高度和傾角的設(shè)計(jì)提供一定的參考。
　　 利用SA

6、E的眼橢圓法及CATIA軟件中的Vision工具、Compute a Reach Envelop工具對優(yōu)化設(shè)計(jì)后的樣機(jī)駕駛室的視野性能、手伸及界面進(jìn)行了快速地仿真研究。研究結(jié)果表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的樣機(jī)駕駛室的前方后視鏡、室內(nèi)的儀表裝置、后懸掛農(nóng)具作業(yè)區(qū)域均處于拖拉機(jī)前、后方視野范圍內(nèi)；各手操縱裝置的布置均處于第5百分位男性拖拉機(jī)駕駛員人體模型正常坐姿時(shí)手伸及界面范圍之內(nèi)。
　　 本文在CATIA軟件平臺下，利用人體模型對拖拉機(jī)駕駛