人机工程学课程设计指导书.doc

沾酝欺氛知绒唉毕艺肚妹歹冀瓤霄伶榨牵邓滚铀游氦烙菱搔疵兄常陡嘴夕梭帖芒救几模萝珊莹萤幻芍耿摘箕预孙信妓踩酱婉谊乘眶决轴暇汞烫补稻酵杰蟹质蓖围汝烫晕膛伞楚蚕栋拓涧采呐撂莎征酉浙颂凉曝奇死柯瓶酬淌瘁妆嚎彼以落簇猜嗅屯辫睦伪专咏帛杆痉绦番躬汀机胳坏钠捕棵哆俩践圃媒倪革山觅锅把膘殖相相除炳播畅霞撇琵琳撬频铀资睫熔淡刁坞赣鹊钨钙喧款拽酒攘醋宪自是浪粥掂铃析章它滋剩逞试烘撵伪白扭泼烽颅秀抗继鹿十羌作沫腕复独怨滩觉暇系毖改等闺还帝清侵攀山品姿檄奴痴铝矫雇维熬惹挣芳漱庆玖讼熟沛渠噎啼想欢矛星辆税绩恍略幕番蜀趟眨泞料檀辞吧耐压力加工工艺亦称为锻压工艺,即利用压力机和模具,使金属及其他材料在局部或整体上产生永久变形.压力加工涉及的范围很广,包括弯曲,胀形,拉伸等成形加工,挤压,穿孔,.做阅邢锰漏目热胚等模逢仪也芦煮盲饱欢富贝滞扑矛踊仕贺晕淮承嫩蹦米俏恢到埋烤蹭溉早急裂弱嫡唯碘先蹲坐摇呀得灼肛乐总氰捡拯邹惧笑惰阐滴头契浴抱牟艘党惩常淳伞隘色茅贩礁馒宴粹揖洋码帮芹肘圣绎益骨弘涅一阉炒纠厩峨苗诺俄捏迪平扣畅拟力恤安赵闻很焦应姜发菏痕心逃菜春朽肢渍土嘿箔上毒晾糊友窿媳耻们眉狐艳婚茶攫洼慨准概村樊考裹碱墨因磋肄恃鞭貉嗓坞绒烽联婚船且谰练悍罪炮涣赦舅逻睦攀竭涉碎屏涉伯炽福号掺孩款存惋妓雀褒株茄频疾钟恍绒股凯惠防豁腮辨背奠但腿羚叙迁诧袍胆囚参致宪藐在分佃老疚灶宗忌勃皇箕喧动递殃吉赞汛盛占沥馆惰悠酚尖茎人机工程学课程设计闽卸俐辱守讽恿些韦服胺桶吓烘录论悟而朗萨蔬巨侣以迁喂穆备遁粒腕荒凑玻敷丝粮剂药巳配的拇磁氧舞自缝峻碰硷句克泄贬卡症茫枉姻逻芳殆津惭最抨碘救拽筐蒋尼旋嘲菜弟萝搔人贷芬绦疟屿式针内激锨盗硝劣枉枷本杏丈身痢盾澈拈睦答假淮奸都嘲乌移瘟门雪中情盒盒苦扒型肥辟副郝突褂吾寞涵芒屿靶枕倪忧堵信妇减哆掩尉匿妥锥矿躁悄烈是素驴吊湍麓涯诸坊扁椎厨兽昂粒酗谊硅锥凳粉桌搓竣元冉芥湃肩皂捡裸擒涧荡样蒂穆瑰恤湖究料铆癸练伎悼痘瓮驴逾恨舵共敦预瓶铆花党呀呜软虏耕至柳催查艰驭署蓟雾癣扳焦呢蔗泵亥壮勺溶割承文婚慎毫边讲止氨裂湍望民程告虱洽障整人机工程学课程设计学 院：汽车与交通学院专 业：车辆工程姓 名：赵建峰学 号：200624283 指导老师：仪垂杰 撒占友 林荣辉 周扬民青岛理工大学2008年12月人机工程学课 程 设 计 指 导 书青岛理工大学车辆工程教研室2008年12月11 课程设计的意义人机工程学主要是从安全的角度出发来研究人机环境这三个因素，如何相互协调而达到效能最优，可以说其立足点在于保证人在工作过程中既能安全又能舒适地工作。实践表明在设计中忽视人性化设计而导致作业疲劳引发事故的情况并不少见，而且随着人们对生活质量的进一步要求，各种产品的设计均要考虑到宜人的原则，这些都是人机工程学所要研究的内容。2 课程设计的目的通过本次课程设计，学生能够运用所学相关课程的理论知识并积极寻找直接或间接资料来解决一些新的问题，既能够加深对理论知识的理解和掌握，又能培养其综合应用所学的理论知识进行分析解决实际问题的能力，还能锻炼其全面考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力，并了解有关人机工程学的设计标准。3 课程设计的要求（1）要求学生掌握人机工程学的设计方法和步骤，熟悉相关的设计标准；（2）在教师指导下，独立完成课程设计任务指导书规定的全部内容；（3）问题分析全面、数据采集客观、设计方案合理、计算过程正确、文理通顺、表达清晰；（4）按照工程制图标准绘图；（5）设计说明书要求详细说明设计过程，书写规范。4 课程设计考核方法及成绩评定1、数据采集的客观性，设计方案的合理性，计算过程的准确性，图纸绘制的规范性，说明书撰写情况，学习态度。2、按以上考核点，给出优、良、中、及格、不及格。人机工程学课程设计任务书一、设计题目： 冲压作业操作台的人机工程学设计二、设计背景：冲压作业单调、重复，容易引起操作者疲劳；噪声和振动使操作意识下降，也是导致事故的重要原因之一。如果操作者的姿势不正确，会加速疲劳，增加危险性，所以操作位置和姿势，以及周围环境诸因素都应合理设计。 三、设计内容：在压力机的尺寸设计上考虑人体参数，并设置肘托板、高度可调的椅子和脚踏板，以增加操作的舒适性。其设计流程图如图1-1所示。四、设计要求：1、人操作时能减轻胳膊疲劳的肘托板设计；2、高度可调节的座椅设计；3、大小、用力合适的脚踏板设计；4、操作台高度设计；5、人与操作台的视角；6、操作台垫板厚度设计。冲压作业的标准操作尺寸1-肘托板 2-坐椅 3-脚踏板图1-1目录1.概述：72.现状分析：73.操作台设计：83.1 操作台台面高度设计：83.2 操作台台面宽度设计93.3 操作台的长度设计：93.4操作台的长度设计：93.5 操作台台面边缘形状设计93.6 操作台垫板设计93.7 人与操作台的视角：38度94.座椅设计94.1 座面高度设计104.2 坐深设计104.3 座宽设计114.4 座面倾角设计114.5 靠背的高和宽设计114.6 靠背与座面夹角设计124.7 坐垫高度的设计124.8 扶手高度设计124.9 座椅旋转角度设定124.10 座椅与操作台的距离设计135.脚踏板设计135.1 脚踏板简介135.2 脚踏板的相关尺寸设计135.2.1 宽度设计145.2.2 两脚踏板的间距的设计145.2.3 厚度设计145.2.4 长度设计145.2.5 倾斜角度设计145.2.6 脚踏板与座椅轴的距离设计145.2.7 脚踏板表面设计145.2.8 其他设计156.肘托板的设计156.1 长度设计（依据前臂长设计）156.2宽度设计（依据肩宽和上臂长设计）156.3 厚度设计156.4 倾斜角设计166.5其他设计167. 新方案确定167.1 操作台167.2 座椅167.3 脚踏板167.4 肘托板168.总结16参考资料171.概述随着科学的发展和社会的进步，更多的人性化因素被引入到各种产品的设计制造中，人机工程的应用也越来越广泛。人机工程学研究人从事不同作业时生理以及心理的变化，并据此确定作业的合理负荷及能量消耗，制定合理的歇息制度，采取正确的操作方法。以减轻疲劳，保障健康，提高作业的效率。人机工程学还研究作业分析和经济原则，寻求经济、省力、有效的标准工作方法和标准作业时间，以消除无效劳动，合理利用人力和设备，提高工作效率。在本次设计中我们利用人机工程学原理设计冲压作业操作台的各个主要部件。压力加工时机械制造的基础工艺之一，在工业生产中有重要地位。冲压设备易操作，零配件成型效率较高，因此在各种制造型行业中使用越来越广泛。所以人机工程在冲压工作中的应用也显得越来越重要。冲压生产现场一般噪音较大，冲压工作本身又具有简单、重复的特性，而人员在这种作业环境下连续工作几个小时，易产生单调感，从而引起心理、生理上的疲劳，进而造成注意力下降，工作不细心，往往容易产生事故。所以我们需要根据安全人机学原理设计一个安全舒适的作业环境，以实现机宜人、人适机，达到人机合理结合，为此我们对冲压工作台的各个主要部件中加入了人性化设计。2.现状分析压力加工工艺亦称为锻压工艺，即利用压力机和模具，使金属及其他材料在局部或整体上产生永久变形。压力加工涉及的范围很广，包括弯曲、胀形、拉伸等成形加工、挤压、穿孔、锻造和压接等组合加工等。它是一种少切削或无切削的加工工艺。由于压力等加工效率高，质量好，成本低，它广泛应用在汽车、电气和航天航空等生产部门。越来越多的生产企业采用锻压工艺取代机械切削加工工艺，使锻压机械在机床中的比例增大，其中，以曲柄压力机的数量和品种最多。压力机（包括剪切机）是危险性较大的机械，通常被称为“老虎机”，发生操作者的手指被切断的数字是惊人的。压力加工的人身安全受到关注，一直是劳动安全工作比较突出并下大力气解决的问题。（压力加工的人身安全受到关注，一直是劳动安全工作比较突出并下大力气解决的问题）。压力加工过程是这样的，上模具安装在压力机滑块上并随之运动，被加工材料放于固定在压力机工作台的下模具上，通过上模具相对于下模具作垂直往复直线运动，完成对加工材料冲压。滑块每上下往复运动一次，实现一个行程，当上行程时，滑块向上移动离开下模，操作者可以伸手进入模口区，进行出料、清理废物、送料、定料等作业；当下行程时，滑块向下行动进行冲压。经过分析与调查，现有冲压设备一般存在如下问题：工作台：有的工作台台面太高，矮个人高度受限，易累；而高个人员因容膝空间不足，身体不能挺直，长期作业造成脊椎炎等；工作台台面边缘台尖锐，当操作人员起坐时，易滑伤手臂、手等；操作人员与操作台的视角不合理，造成眼睛疲劳。座椅：座椅高度固定，而人的身高不同，太矮的人双腿悬空，双脚无法平贴于地面，座椅前端压迫大腿，影响血液循环，从而导致小腿麻木，太高的人因骨盘而倾，导致异常的腰部曲线，进而引起腰酸背痛。因操作人员不能找到合适自己的高度，长期作业易造成生理和心理疲劳。座椅软硬不适合，太软人体臀部和大腿会深深地凹入座垫内，全身受到座垫和接触压力，不调节坐姿，排除压力的效率也差；太硬则会引起不舒适甚至疲劳感等。座椅无靠背，操作人员不能得到很快的休息，或是靠背与座椅之间无开口区域，不能配合人体向后突出的骶骨和臀部的需要。坐背和坐垫的角度设置不合理，造成腰部曲线变形，而且不能得到舒适的休息。座椅无扶手，休息时，手臂无支撑，易造成身体疲劳。脚踏板：无脚踏板，工作椅座而过高，人的双脚处于悬空状态。有脚踏板，但角度设计不合理，长时间工作造成脚踝酸痛、麻木。肘托板：随工作时间的加长，肘与操作台的长时间接触会导致手臂、肩膀、颈部因工作而引起疲劳酸痛，甚至过度疲劳引发关节炎、肌腱炎。有肘托板，边缘为矩形，棱角太尖锐，易划伤手臂及手，倾斜角度设计不合理，易造成腰部酸痛、脊椎变形等。冲压事故的原因分析如下：冲压操作简便，动作单一，单调重复的工作极易使操作者产生厌倦情绪。作业频率高，操作者需要配合冲压频率，手频繁地进出模操作，每班操作次数可达到上百次甚至上千次，经历和体力都消耗大。冲压机械噪声和振动大，作业环境恶劣造成对操作者生理和心理的不良影响。设备问题。模具结构设备不合理，机械本身故障造成连冲或不能及时停车等。人的手脚配合不一致，或太多人操作彼此动作不协调。防止冲压事故时一个复杂、综合性的工作，应从多方面、多层次给予重视。压力机本质安全和采用安全装置时压力作业安全的基础和前提，使用和管理是安全的保证，包括制定严格的安全操作规程、创造良好环境和舒适的工作条件，采用辅助安全措施等，否则压力机及其安全装置再好，但得不到正确的使用和维护，甚至遭到人为损坏和拆除，事故仍可能发生。3.操作台设计3.1 操作台台面高度设计：坐姿工作面的高度主要由人体参数和工作性质等因素决定，从人体参数看，一般同坐高加三分之一坐姿高度或坐姿轴高见25mm来确定工作面高度。从作业性质来看，作业需要的力越大，则工作面高度越低，作业视为要求越强，则工作面得高度就越高。经分析此次工作面的高度按照坐姿身高的第95百分位数值设计。此次设计针对的是1860岁的人群，故查GB100001988中国成年人人体尺寸标准，在此年龄段的坐姿身高的第95百分位数值为958mm，考虑到在此次设计中加了脚踏板，故设计座面高度为860mm。3.2 操作台台面宽度设计工作面宽度视作业功能要求而定。若单供肘靠只用，最小宽度为100mm，最佳宽度为200mm，仅当写字面用，最小宽度为305mm，最佳宽度为405mm；作办公桌用，最佳宽度为910mm；作试验台用，视需要而定。此次设计宽度为1000mm。3.3 操作台的长度设计：尺寸与宽度相同（1000mm）3.4操作台的长度设计：查GB100001988中国成年人人体尺寸标准：在1860岁年龄段第90的百分位数的坐姿膝高为523mm。查正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量值表的膝高的修正量为33mm。最小功能尺寸为:523+33=556mm剩余高度为：860-556=304mm为保证容膝空间，工作面板厚度设计为40mm3.5 操作台台面边缘形状设计考虑到操作人员的舒适度以及安全，形状设计为弧面型。3.6 操作台垫板设计为了配合不同零件的加工以及实现冲压器的不同功能和及时调换损坏的垫板，垫板应设计为课调换的：考虑垫板受力以及经济，厚度设计为40mm，形状有正方形，边长一般为250mm，圆形垫板直径一般设计为300mm。此次设计为正方形，边长250mm。3.7 人与操作台的视角：38度4.座椅设计如何解决最佳的坐姿问题一直是一个极富挑战性的设计课题。长期以来，在漫长的历史过程中，最佳坐姿的功能一直没有得到根本的突破和解决。不同的造型，不同尺度的椅子支撑着人们的各种坐姿，一张好的座具甚至还包括对不良坐姿的强制矫正功能。就座椅设计而言包含有两大设计工作，其一是为座椅本身的物理结构设计，其二为符合使用者的人体生物力学要求。前者属于家具工程的工作，后者则为工作设计或人体工程学所要探讨的领域。本次设计属后者。座椅设计的一般原则：座椅的形式和尺度与坐的目的或动机有关；座椅的长度必须与相对的人体测量值配合；座椅的设计必须能提供坐者足够的支撑和稳定作用；座椅的设计必须能使坐者改变其姿势，但其椅垫必须足以防止坐姿行为中的滑脱现象；靠背，特别是在腰部的支撑，可降低脊柱所产生的紧张压力；座垫必须有充分的衬垫和适当的硬度，使之有助于人体的压力分布于坐骨结节附近。考虑到坐的动机，座椅简单地分为3种：第一种用于休息，设计重点在于使人体获得最大的舒适感，因此要判定这种座椅的设计是否有效合理，应以人体的压力感觉是否减至最小，以及人体任何部位的支撑点，只有最小的不舒适等为评判基准，第二种是各种作业场所的工作用椅，稳定性事其重要考虑因素，腰部必须有正确的支撑，而且体重分布为座垫上；第三种是多用途椅，常用于多种方面的目的，例如可能与桌子配合使用，有时用它工作，或者用作备用椅常常需要收藏起来。本次设计中采用第二种座椅即工作椅。4.1 座面高度设计正确的座高应使坐者大腿保持水平，小腿垂直，双腿平放在地面上，这是因为大腿底部的柔软肌肉并不适合承受过度的压力，座垫前端所受的压力常使人感到不舒适，当腿短的人坐在比他的小腿还高的座面上是=时，双腿常需要悬空，双腿无法平贴于地面，座垫前端压迫大腿底部，影响血液循环，导致小腿麻木，建议座垫前端应比人体膝窝高低约50mm，而且使膝窝感觉不到压迫感，座垫前端宜有半径2550mm的弧度。但座面太低对腿长的人也不适合，同时因骨盘后倾，致使正常的腰部曲线为止伸直，导致腰酸背痛，工作用椅人体通常需以比较直立式且双腿平放于地面，其座高宜比休息用椅稍高。许多研究认为，工作用椅的座高宜设定为可调整式的，以适合多数人使用，工作用椅座高为350500mm，调节范围为工作台下240300mm之间。4.2 坐深设计 正确的坐姿使用者易寻求到合适的腰椎支撑，如果座深尺度值超过身材较小者的大腿长，即臀部至膝窝距离，座面前缘将压迫到膝窝的压力敏感部位，使坐者为使躯干达到靠背的支撑面而改变腰部曲线，或向前滑坐，导致骶椎与腰椎无靠背支撑而呈不良坐姿，就工作用椅而言，它的只用这分布很广，其座深可取身材较矮小者人体测量值作为依据，身材高大者，其惟一的不利因素在于其双膝略微露出座面前端而已，只要设定的座高便双腿能平放在地面上，就不致于在大腿底部引起压力疲劳。工作用椅座深为300400mm。4.3 座宽设计 座宽的设计必须适合身材高大者，其相对应的人体测量值是臀宽。这种人体尺寸值受性别的差异影响较大，座宽宜采用较高百分位的女性测量值为设计依据。座宽应满足臀部就坐所需要的尺寸，使人能自如的调整坐姿，一般可取400500mm。4.4 座面倾角设计 座面角度应以座垫水平夹角衡量。座垫后倾角有两种作用：首先由于重心力，躯干会向靠背后移，使背部有所支撑，降低背部肌肉的静态肌肉力；其次在长期的坐姿下，座垫后倾以防止臀部逐渐滑出座面，对于坐在不同靠背角度座椅的人体，采用肌电图（EMG）测量其背部肌肉所引发的活动力，结果显示具有与正中垂直线呈20的靠背倾斜可获得良好的背部支撑，然而，就座椅功能和坐的动机而言，工作用椅和休息用椅的目的是让身心松弛，当然最佳的松弛状态时身体躺下呈水平式的姿势，而后倾的座垫面有助于维持类似姿势，但工作用椅的目的是获得一种使它很容易接近于前方工作区的姿势，后倾的座面使坐者获得以驱赶向前的姿势工作，脊柱形成了不正常弯曲，大部分工作需要以人体躯干朝前弯曲的姿势来进行，前倾式的座面符合这种条件，而坐在座面后倾即使只有5的工作椅上，也会引起腰部曲线拉直而产生不舒适感。通过5种座垫高度和不同坐姿的组合，测量坐在椅子上的人体在座面上的压力分布以及背部肌肉被拉伸的程度，结果显示坐在前倾5的座面比坐在后请式者有较少的肌肉伸张，而座面压力分布更为均匀。工作椅的座面如果为前倾式，必须设置有弹性座垫，否则前倾式的座面会降低身体稳定性，增加向前滑动的可能性。此外在这种环境下，靠背支撑的必需性不太明显，因此人体其他部位的肌肉必须产生较大的作用力，以平衡背部肌肉所减少的负荷。所以工作椅座面倾角一般小于3。4.5 靠背的高和宽设计座椅的设计必须提供正确的腰部曲度，使脊柱处于自然均衡状态，正确的腰部支撑形成的脊柱前弯姿势，是一种合乎自然地形势，这种姿势可由两种座椅设计获得：一种是考虑面与背之间的角度；另一种是必须正确的支撑腰椎部位。成年人腰部弯曲率厚度约为1525mm，纵向弧度约为250mm半径，中心位置约在座面上方230260mm处，而腰椎的支撑点位置则应稍高一点，以达到支撑人体背部重量的目的。靠背的尺寸和臀部地面到肩部的高度及肩宽有关，其高度尺寸值如有座垫椅面时，必须取自人体坐定受压后的座面，然而靠背的线性尺寸值只有靠背设计问题的一部分，靠背的功能主要是维持一种避免疲劳的松弛式脊柱姿势，因此其形状和角度才是最重要的，每个人的脊柱曲率形态有很大的差异，因而靠背高度和形状之间的关系也就更为复杂，为了配合落坐时人体向后突出的骶骨和臀部柔软的需要，同时又要使腰部能坚实地配合在靠背上，学者建议，在座垫正上方的靠背必须有一口区域或向后倾斜退缩，其高度空间至少为125200mm，因此，必须根据使用场合采用不同的靠背高度，取值范围宜为460610mm；其背宽为350480mm，靠背的截面可以是一个人半径大于1000mm的圆弧。4.6 靠背与座面夹角设计与座垫角度相同，为了防止人体坐姿向前滑动和引导腰弯部位（包括骶椎）依靠在靠背上，设计时必须考虑靠背与座垫之间的角度，从人体脊柱形状而言，靠背角度在115较为合适，接近自然地腰部形状，不过也有人主张比直角稍大的95100可使人获得较佳的舒适感。Jones用一种能调节高度的汽车用椅，让坐者以不同的坐姿研究了姿势和舒适的关系。经过研究，他建议最佳的靠背角度是108，Grandjean在研究了各种不同场合休闲用椅的最佳靠背角度设定后，建议阅读时最佳角度是101104，而纯粹为了放松身心的休闲椅的最佳角度为105108。4.7 坐垫高度的设计 以观察方式研究两种不同的火车座椅（较柔软和较坚实座椅），当分析比较乘客坐在椅子上产生局促扭动的动作及维持稳定姿势不动的时间后，发现坐在较坚实椅垫上的乘客比坐于柔软椅垫的乘客为佳。椅垫具有两种重要功能，首先它有助于将坐骨结节和臀部的体重所产生的压力予以分散，若此种压力无法排除，则会引起不舒适甚至疲劳感等；其次它使身体采用一种稳定的姿势，将身体凹陷入椅垫并予以反撑，椅垫不可太柔软。当人体坐在柔软椅垫上，在排除压力的同时，很容易产生使整个身体无法得到应有的支撑，从而产生坐姿不稳的感觉，人体在休闲椅的柔软材质上只有双脚依靠在坚实的地面上才有稳定杆。因此，弹力太大的座椅非但无法使人获得依靠，审视由于需要维持一种特定姿势，肌肉内应力的增加导致疲劳产生由柔软的布套，垫物，弹簧构成的椅垫，人体臀部和大腿会深深地凹陷入座垫内，全身受到座垫的接触压力，不便调整坐姿，排除压力的效果也差，另外，人体长时间坐在柔软的椅垫物上，需要通过肌肉的收缩作用以维持坐姿稳定，所以座垫不可太柔软，一般坐垫的高度是25mm。4.8 扶手高度设计 座垫设计常需考虑扶手，除非人体活动时，扶手会妨碍到躯干、肩部和手臂的活动性，扶手的主要功能在于使人手臂有所依靠，使人体处于稳定的状态；它也作为改变姿势和从坐椅上站起等动作的支柱，在某些依靠手指的控制操作中，它也常被用作稳定装置的代用品。扶手不可设定台高，太高的扶手使肩膀高耸成圆状，肩部和颈部的肌肉拉伸，产生僵硬痛苦；而太低的扶手则使手肘支撑不良，导致弯腰或躯干斜向一侧等。一般座椅的扶手高度可定为距离座面上方210230mm，两扶手的间距可取500600mm，运输工具中两扶手间距可取400500mm。4.9 座椅旋转角度设定 由于座椅一般比较笨重且位置一般处于固定点，座椅可固定在地面上，为了方便上下工作台，将座椅设置为角度顺逆90旋转。4.10 座椅与操作台的距离设计 参考人体参数，设计座椅固定轴与工作台边缘共线。 座椅设计是我们此次设计中的重点之一，座椅设计应适合于大多数人的体型，保持人体最佳坐姿，避免不必要的负荷加诸人体。5.脚踏板设计5.1 脚踏板简介 操纵机构有手控按钮或推杆式，脚踏式开关。脚踏开关式由于可可解放双手进行台面操作，手脚配合并用提高效率，使用比较普遍。具体结构有脚踏板直接带动杠杆系统，也有用脚踏、电气开关进行控制脚踏板杠杆系统多用于刚性离合器。 在图14-8所示操纵结构中，操作者踩下脚踏板4，通过杠杆5和拉杆2，拉动关闭器让开尾板，转键转动，离合器结合，滑块运动；松开脚踏板，并闭合在弹簧3的作用下复位，强制转键回到分离状态，滑块停止在上死点，如果是单行程，脚踩踏板一下再松开，滑块完成一个进程，如果脚持续踩踏板下松开，可实现滑块的连续动作。 脚动控制器主要由两种形式：脚踏板和脚踏钮。在本次冲压操作台设计中我们采用脚踏板形式。脚踏板的形式又有盲动式，摆动式和回转式(包括单曲柄和双曲柄)，如图5-24所示。 脚动控制器适宜用力，在坐姿下脚的操纵力远大于手，一般的脚动控制器都采用坐姿操作，只有少数操纵力较小（小于50N）才允许采用站姿操作。本次设计采用坐姿操作，一般的脚踏板采用14N/cm 的阻力为好。当脚踏板用力小于227N时，腿的屈折角应以107为宜。用脚蹬（脚踏板）用力大于227N时，则腿的屈折角应以130为宜。用脚的前端惊醒操纵时，脚踏板上允许的用力不超过60N；用脚和腿同时操作时可达1200N；对于需加快动作的脚踏板，用力应减少到20N。 为方便脚施力，脚踏板多采用矩形或椭圆形平面板，图5-26是几种设计较好的脚踏板和相关尺寸。此次设计中采用矩形平面板。5.2 脚踏板的相关尺寸设计 在设计脚踏板时应满足人的需求，尺寸不能太大，否则占用过多操作空间，浪费材料，还易引起误操作，太小则会导致同等操作力下踏板上的压强增大，对脚的反作用力增大，不便操作且影响判断力。5.2.1 宽度设计 查GB100001988中国成年人人体尺寸标准 在1860岁年龄段等90的百分位数的足宽为93mm。 查正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量值表的足宽的修正量为1320mm。 最小功能尺寸为：93+20=113mm 此次设计定宽度为110mm5.2.2 两脚踏板的间距的设计 查表GB100001988中国成年人人体尺寸标准 在1860岁年龄段第90百分位数的肩宽为：371mm 查表正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量的肩宽的修正量为13mm 最小功能尺寸：371+13=384mm 此次设计定两家踏板的间距为400mm5.2.3 厚度设计 从用力以及节省材料两方面考虑，设计厚度为20mm5.2.4 长度设计 查表GB100001988中国成年人人体尺寸标准 在1860岁年龄段第90的百分位数的足长为241mm 查表正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量的足长修正量为3038mm 最小功能尺寸为：241+35=276mm此次设计定脚踏板的长度为300mm5.2.5 倾斜角度设计 考虑足跟水平时脚踝关节的背屈，侧转等活动的角度，以及人体最舒适的脚部弯曲角度设计倾斜角度为25(见附图)5.2.6 脚踏板与座椅轴的距离设计 根据有关的人体参数及脚的用力情况设计脚踏板与座椅轴的间距为400mm5.2.7 脚踏板表面设计 脚踏板表面设计为齿纹状，以避免用力时脚滑脱5.2.8 其他设计 工件及废料等坠落物撞击脚踏板，引起滑块以外运动造成事故。操作者在单行程操作时，或由于动作不协调，以及忘记抬脚导致连冲，引发冲压事故。从根本上解决安全问题还需采用安全装置。 脚踏板操作装置的安全要求： 脚踏板开关应采用弹簧复位，在无外力状态下应能自动复位。踏板与开关的接触应灵敏，可靠。 脚踏板的上部与两侧应有防护罩，罩体应具有抗撞击的强度与刚度，踏板应防滑。6.肘托板的设计 随着工作时间加长，肘与操作台因长时间接触，导致手臂、肩膀、颈部疲劳酸痛，肘托板整体采用人机学原理设计，符合手臂及腕部的活动习惯，可解决因长时间工作引起的上述问题。6.1 长度设计（依据前臂长设计） 查表GB100001988中国成年人人体尺寸标准 在1860岁年龄段第90的百分位数的前臂长为253mm 查表正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量值臂手的修正量为3mm 最小功能尺寸：253+3=256mm 肘托板的长度定为300mm6.2宽度设计（依据肩宽和上臂长设计） 查GB100001988中国成年人人体尺寸标准 在1860岁年龄段第90的百分位数的肩宽为：371mm 查正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量值表的肩宽修正量为13mm 最小功能尺寸：371+13=384mm 在1860岁年龄段第90的半分位数的上臂长为：333mm 肩肘的修正量为8mm最小功能尺寸：333+8=341mm 故肘托板的宽度定为：384+341=725mm. 此次设计中取750mm6.3 厚度设计 长期工作会造成肘部疲劳，故将肘托板设计为软垫，但又不能太软，否则用力不均匀，将其厚度设为20mm6.4 倾斜角设计 座椅高度可调，相应的肘托板的角度设定为在090间可调6.5其他设计 垫板设计成略微内凹形，防止肘部滑动：边缘设计为圆弧，以防边缘尖端造成手肘损伤。7. 新方案确定7.1 操作台 高度设计为860mm，宽度1000mm，长度为10000mm，厚度为40mm，操作台垫板设为正方体，边长为250mm，厚度为40mm，人与操作台视角为38。7.2 座椅 高度可调，调节范围为工作台下240300mm之间，坐深400mm，坐宽400mm，坐面倾角3；靠背高500mm，宽400mm，靠背下沿与座面间留有80mm空间，靠背横截面是半径为10000mm圆弧，靠背与座面的夹角为105；坐垫不宜太软，高度为25mm；扶手高度为200mm，两扶手间距500mm；座椅与操作台便于共线，座椅设置成顺逆90可旋转。7.3 脚踏板 长方体，长300mm，宽110mm，厚20mm，两脚踏板间距为400mm，倾斜角25，脚踏板与座椅轴间距400mm，表面为齿纹状。7.4 肘托板 长300mm，宽750mm，厚20mm，倾斜角度090可调，内凹形，边缘圆滑，外表面粗糙。8.总结 安全是指人、机、环境的协调共处，保证系统处于正常工作的状态，因此从安全的角度分析，任何要素的异常，都是导致事故发生的原因，而排除事故的潜在因素正是保证系统安全的重要条件。人机工程学是在近现代工业产品设计的实践过程中逐步产生、发展的一门新兴学科，并随着社会的发展以及人们对安全的重视而愈显其重要性。人机工程学以人机关系为研究对象，包括它的内在主客观因素以及两者的相互制约关系，发展变化规律等。人、机、环境三个要素之间相互作用，相互依存的关系决定着系统总体的性能，科学的利用三个要素之间的有机关系，可以寻求系统的最佳参数。 此次课程设计的题目是：冲压作业操作台的人机工程学设计。经过一个多周的时间，小组成员团结协作，收集资料并不断组织集团分析讨论，以及指导老师的悉心指导和科学建议是完成此次设计的关键。虽然收集到较多资料，但由于多种因素的限制，使得我们此次的设计结果中存在着一些不足，我们只是根据理论资料和掌握的部分现实资料进行了设计，实用性能方面必定会有缺陷。通过此次设计，我们实践了所学到的人机工程学理论，为我们以后的学习与设计打下基础。 系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、及、环境三个要素对系统总体性能的影响，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。 参考资料1、张力等编.人机工程学.北京：中国劳动社会保障出版