农业机械设计中的人机工程学研究.docx

农业机械设计中的人机工程学研究 (呼伦贝尔学院 工程技术学院，内蒙古 呼伦贝尔 021008) 摘 要：文章结合人机工程学理论综合考虑了人、机、 环 境三个因素对农机的影响，探讨了农业机械的人性化设 计和生产。 关键词：人机工程学；农业机械；人体特征；操作环 境 中图分类号：S817.12+1 文献标识码： A 文章编 号： 10076921(XX)03029301 中国是一个农业大国，有 9 亿农村人口，农业是中国 的根本。随着科技和经济的发展，农业 机械化程度大幅提 高，改变了传统的种植模式，把农民从繁重的体力劳动中 解放出来。随着 农业机械化程度的提高，中国农机在普及 率、产量上不断提高，但是农机的质量却没有同步 增长， 而且还存在设计落后、外形不美观、操作不方便、有安全 隐患、不符合人体工程学等 严重问题。这些问题导致了农 机事故频繁发生，很多人因使用农机不当或使用质量不合 格、 设计不合理的农机而致残或致死。 农机安全事故让农民付出了血的代价，铡草机尤为突 出，全国每年有多例因使用铡草机而导 致铡手的事故。铡 草机行业的整体质量不容乐观，从 XXXX 年铡草机国家组 织的质量安 全监督抽查的结果看，5 年中的年度抽查合格 率最高为 69.6%，最低为 56%。年度平均合格率 只有 63.5%。另外，中国农村常用的小型轮式拖拉机，每年产销 量多达 80 万台左右，生产企 业 140 多家，产品除供应国 内市场外，还大量远销到亚洲、非洲、拉丁美洲。据 XX 年 年底 的统计，全国小轮拖保有量已达 824.28 万台，但是 国家监督抽查样品合格率低于 40%。这样 的产品，怎么才 能让农民放心的使用？现在，农机用户不仅对农业机械的 工作效率、结构性 能提出要求，还对其安全性、舒适性有 了更高要求。 人机工程学是一门新兴的应用范围广泛的综合性边缘 科学。人机工程学应用人体测量学、人 体力学、劳动生理 学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机 能特征进行研究 。提供人体各部分的尺寸、重量、体表面 积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关 系和可 及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范 围、活动范围、动作速度、 动作频率、重心变化以及动作 时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触 觉以 及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时 的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及 人对各种劳动负荷 的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心 理因素对工作效 率的影响等。它是运用生理学、心理学和 其他有关学科知识，研究人、机器与环境系统的交 互作用， 使人、机、环境三者达到最佳配合，从而获得最高效率和 操作者在作业时的安全保 障和舒适感。下面我们从人、机、 环境 3 个方面对农机的设计和制造进行研究。 1 人的因素 人是机器的使用者，机器的高效使用离不开人。农业 机械的使用者为农民，有独特的生理和 心理特点，因此在 设计中要特别重视。中国农民数量多，整体文化程度不高， 安全意识薄弱 ，这些问题要求我们在设计产品的时候要充 分进行考虑。为了让农民正确高效的使用产品， 在设计时 要考虑以下几方面：农机结构尽量简单，不要太复杂。 对危险部位，参照人体 各部位活动范围进行隔离，避免 误碰事件的发生。说明书要写的简单、通俗易懂，现有 的 农机说明书多使用大量的专业术语和生字词，只适合专 业人士看，农民根本看不懂。采用 新的人体尺寸标准进 行设计，中国人口整体身高和体重都有增加，采用以前旧 标准设计的机 械已经不再适用。 2 机器的因素 良好的机器不但能完成相应的工作，而且还要操作方 便和安全。因此在设计机器时要考虑以 下几面：对安全 隐患部位要安装安全措施，例如铡草机设计并安装适当的 阻挡装置，就可 以避免铡手事故。各部分尺寸要符合人 体工程学中人体的出力范围和活动范围，方便施力 和受力， 尽量使操作在人体能达到和舒适的范围内。要留出足够 的空间，包括生理和心理 空间。要根据机器配置对某些 部分进行改进设计。例如皮带式小轮拖拉机的原设计是人 工 手摇启动，当时的功率只有 8.8kW(12 马力)，启动力矩 不大，摇把反转打手问题能控制， 只需在说明书中提醒用 户抓紧摇把即可。但目前功率已经发展到 18.4kW(25 马力) 以上，启 动力矩加大，有时需两个机手一起摇动，摇把反 转打手问题也日益突出。现在，已有企业加 装电瓶和启动 电机，解决了这个问题，但价格偏高。根据 XX 年普查中对 驾驶员年龄进行了 调查，年龄 40 岁以上的占 40.7%，在启 动问题上，很多人已经是心有余而力不足了，这既是 安全 问题，也是人机工程问题，必须尽快解决。农机具的外 观设计应增加美感。现有农机 具颜色和样式单一，需要进 行改进。 3 环境的因素 环境也是影响农机使用的重要因素。在设计农机时要 充分考虑中国农村大多基础设施差，道 路崎岖，工作环境 恶劣的问题。因此在设计农机时要考虑以下几面：在设 计过程中机械要 有充分的强度，要坚固耐用，质量合格。 有的机械农民刚拉回家，零件就松、掉了一半，工 作几天 零件就有损坏。考虑自然环境和气候的影响，例如温度、 湿度、风沙、土壤等对机 器的影响。 只有在农机设计和生产过程中充分利用人机工程学理 论，运用生理学、心理学和其他有关学 科知识，使人、机、 环境三者达到最佳配合，才能获得高效率和操作者在作业 时的安全保障 和舒适感。设计中需要采用系统化的方法， 把人、机、环境有机结合在一起，从而设计出高 效、安全 的农业机械。 参考文献 1 丁玉兰.人机工程学M.XX：XX 理工大学出版 社，XX. 2 严扬.人机工程学设计应用M.XX：中国轻工 业出版社，1993.