人机工程学在机械设计中的应用

摘要：人机工程学的出发点是人的心理特征，进一步探究人、机器、环境三者间的关系与作用，从而使得人、机器、环境系统得以优化与完善。由于工程机械类型越来越多元化，因此人机工程学用途也将随之多样化，工作效率与水平也实现了很大程度上的提升。在此形势下，对机械操作人员的工作环境加以改进，为其提供更加舒适、安全、有效的工作环境条件已经成为必然趋势。据此，人机工程在机械设计中的作用越来越突出。本文主要对人机工程学在机械设计中的应用进行了详细分析。

关键词：人机工程学;机械设计;应用

一、在机械设计中人体机能的体现

（一）感觉系统

感官通道不同所适应的场合也明显不同。其中，视觉通道更加适合进行复杂或抽象信息，较长或需延迟的信息，与空间方位、位置相关信息等的有效传输。而听觉通道适合传输繁杂信息，较短或不需延迟的信息，与空间无关联信息，快速响应信息等等。触觉通道则更加适合简捷、明了，以及急需快速传递的信息，一般应用于通过手触摸的机器与装置场合中。在信息通过视觉通道进行传输时，进行机械装置设计时，需要对人的视角、视力、视野、视距、中央与周围视觉、色觉、明暗适应等多方面因素进行充分考虑。

（二）神经系统

基于感觉通道所传输的信息，通过大脑中枢多元化处理。大脑处理信息的速度和记忆活动等都具备不可替代的重要意义。其中，就人脑反应速度而言，在进行产品设计时，不能超出人脑速度。而且，还需合理利用人脑的记忆功能，通过复杂的记忆活动能力进行科学设计，以此提高整体效率与实用价值。

（三）运动系统

所谓运动系统实际上就是人体完成不同动作与从事生产劳动的器官系统。在进行机械设计的时候，需要对骨的功能、关节活动范围、肌肉强度与力度等进行综合考虑。其中关节需要位于舒适调节的范围中，肢体运动需要对肢体出力、运动范围与动作速度频率等进行全面考虑。所谓，为了促使操作人员能够灵活便捷地落实相关动作指令，需要对操作对象空间与操作人员肢体涉猎范围之间的关系进行综合考虑，以此完成工作中所需力量与操作人员能够提供的力量间的密切联系等等。

二、人机工程学在机械设计中的应用分析

（一）在机械可操控性设计中的应用

操控就是人体把操作信息传输给机械，操作机构类型具备一定的多样性，但是都需要满足人体信息输出部位对操作的多元化需求，即手与脚。所以，在机械设计中，设计人员应切实考虑到机械运动方向、阻力、运行速度、安全性等相关因素，保证机械操控结构运动与被控对象运动方向相同，这样一来，才能够提升人体操控的准确性与安全性，进一步简化机械操作培训工作，提高速度与精确度的调节性能，保证操作的稳定性与可靠性。因为机械的可操控性备受多样因素影响，即操控器的外形、安装位置、位移、运动方向等等。基于人机工程学角度，机械设计应与人的生理特征相符，才可以实现被大部分不同类型人操控的目标。操控元件的运动方向应与机械运行状态相同，不同操控标志都要易于辨别，使得其与人体自然操控动作需求相符，可以通过操作人员身体重力加以操作控制。而且，只有基于人机工程学，进行机械设计，才能够实现机械多元化功能，大大降低人体操控的强度与难度。

（二）在机械操作舒适性设计中的应用

人体与机械的有机结合是人机工程学所遵循的一大主要原则，需要对人体与机械进行全面考虑，与传统机械设计理念完全不同，在设计中，不仅重视机械性能，还讲究技术效果。人体功能动作具备一定的协调性与对称性，在进行操作动作设计的时候，应基于人体动作特性，优化并精简操作动作，保证操作的连续性与协调性，节省人体精力，节约人体能量。以人机工程学角度为出发点，机械操作岗位设计应全面考虑所有相关因素，即机械人机操作界面;不同部位与功能设计的科学合理性;控制装置的集中性与便捷性;操作仪表显示足够清楚;人机信息交换的实时性与简捷性。只有这样，才能够保证机械操作的整体效率与水平。

（三）在机械操作安全性设计中的应用

在机械设计中，安全性是最重要的部分，这主要是由于其会对机械操作人员与相关人员的生命安全产生直接性影响，特别是在恶劣环境下操作，安全性更应加强重视。对机械安全性影响的因素太多繁杂，通过人机工程学基本原理，提高机械的可操作性，能够促使机械操作的安全性得到提升。机械操作整体结构参数与外形设计，与避免机械操作中发生翻倾、连续翻滚等危险性动作之间息息相关。机械设备制动的稳定性，也直接影响着操作的安全性与正常性。另外，机械操作设备还应合理安设安全报警与自动监控装置。

三、人机工程学在机械设计中的发展趋势

在社会技术快速发展的影响下，人机工程学在机械设计中的应用开始趋向于计算机方向，基于计算机对人际工程学内容的计算，对机械设计的相关设施设备加以检测评估，确保机械设计的科学性与合理性。在人机工程学中有效利用计算机技术，在很大程度上推动了机械设计的可持续发展。现阶段，在机械设计行业中，人机工程学备受重视，不同人机工程学理念都实现了在此行业的广泛应用。我国既有工程机械设计人员通过对机械使用人员人体特征的综合考虑，进一步为使用人员提供了更加舒适、安全的使用环境，并促使其在操作时的疲劳感大大降低，而准确性却显著提升，实现了机械使用效率与水平的最大化。

四、结语

综上所述，对于机械设计而言，人机工程学发挥着重要作用，可谓是机械设计得以顺利完成的理论基础。当前我国机械发展依旧处于有待成熟的阶段，未来发展空间较大，对此，我国必须积极吸收国内外人机工程学在机械设计中有效应用的经验，在此基础上健全机械设计，促使人机工程学在机械设计中实现广泛应用，进而为机械使用人员提供更加舒适、安全的操作环境。

参考文献：

[1]潘青.试论人机工程学在机械制造设计中的应用[J].科技风，2016（6）：27.

[2]谭志.人機工程学在机械设计制造中应用研究[J].科技展望，2015，25（34）.

作者简介：闫梅（1980-），女，陕西西安人，工程师，研究方向为机械工程。