高拉机人机工程设计毕业设计(论文).doc

KL619高拉机姓名： 班级：学号：目 录1、 产品介绍11.1产品工程图11.2产品介绍12、 运动分析42.1、名词解释42.2、动作分析43、 产品尺寸分析73.1、名词解释及引用数据73.2尺寸分析104、 校核计算124.1、高拉杆校核计算125、 心得体会156、 参考文献171、 产品介绍1.1产品工程图1.2产品介绍KL619高拉机【占地面积】166*126*215cm【配 重】90kg【净 重】132kg【毛 重】151kg本产品占地面积为166*126*215cm，可方便放置于室内，不会占用你房间很大空间；产品最大配重为90kg，完全可以满足您日常生活的锻炼。另外，它还具有防护罩，可以保护您家人的人身安全；同时还具有滑轮罩，这样更好的呵护了滑轮，使您的高拉机使用的更放心！ 使用说明：1、坐于坐垫上，双手抓住拉杆，吸气，用力慢慢向下拉，呼气，然后慢慢回复原位，反复练习。2、使用过程中，如果感觉到不舒服，请立即停止训练。3、主要锻炼部位：肱二头肌、三角肌和斜方肌注意事项：1、 任何时候如发现器材发生损坏、磨损等状况，请立即停止使用。2、 训练时请不要穿过于宽松的衣服。3、 为避免事故，在训练过程中请保持正确的训练姿势。保持手、脚等身体部位与器材运动部位的安全距离。4、 不得依靠训练器材，以防器材翻到伤人。5、 钢缆、滑轮是力传递的主要部件。当发现钢缆出现破损，请立即停止使用，并及时更换部件。6、 由有资质的专业人员获准对器材进行调整、保养和维修。7、 选择配块要小心砸伤。2、 运动分析2.1名词解释人体解剖学姿势：身体直立，双眼平视，手臂下垂，壮心向前，两足并拢，脚尖向前。矢状面：沿身体前后径所作的与地面垂直之切面。额状轴：横贯身体，垂直通过矢状面的轴，又叫冠状轴。屈、伸：指运动环节绕额状轴在矢状面内所进行的运动，向前运动为屈，向后运动为伸（膝关节及其以下关节相反）。回旋：运动环节绕其本身的垂直轴在水平面内进行的运动。原动肌：直接完成某动作的肌肉。向心工作：肌肉收缩克服阻力，肌力大于阻力，使运动环节朝肌肉拉力方向运动的工作离心工作：肌肉在阻力作用下逐渐被拉长，阻力大于肌力，使运动环节朝肌肉拉力相反方向运动的工作。肌肉工作时，一端运动明显，则称为动点，另一端则称为定点。近固定：肌肉收缩时，定点在近侧端。反同：环节运动方向与外力作用方向相反慢反：环节运动方向与外力方向相同（动作慢）2.2、动作分析（1）上身直立，双手下拉阶段关节与运动与外力关系原动肌肌肉工作条件肌肉工作性质肩胛骨下回旋反同胸小肌、菱形肌近固定向心工作肩胛骨后缩反同斜方肌、菱形肌近固定向心工作肩关节伸反同三角肌后部、背阔肌近固定向心工作肘关节屈反同肱二头肌、肱肌近固定向心工作腕关节屈反同前臂屈肌群近固定向心工作向上还原阶段关节与运动与外力关系原动肌肌肉工作条件肌肉工作性质肩胛骨上回旋慢反胸小肌、菱形肌近固定离心工作肩胛骨前伸慢反斜方肌、菱形肌近固定离心工作肩关节屈慢反三角肌后部、背阔肌近固定离心工作肘关节伸慢反肱二头肌、肱肌近固定离心工作腕关节伸慢反前臂屈肌群近固定离心工作（2）、双手伸直，上身向后拉阶段关节与运动与外力关系原动肌肌肉工作条件肌肉工作性质脊柱伸反同竖脊肌、菱形肌下固定向心工作肩关节屈（保持）反同三角肌前部、肱二头肌近固定向心工作腕关节屈（保持）反同前臂屈肌群近固定向心工作向前回复阶段关节与运动与外力关系原动肌肌肉工作条件肌肉工作性质脊柱屈慢反竖脊肌、菱形肌下固定离心工作肩关节伸（趋势）慢反三角肌前部、肱二头肌近固定离心工作腕关节伸（趋势）慢反前臂屈肌群近固定离心工作3、 产品尺寸分析3.1、名词解释及引用数据产品尺寸分析的目的：提高设计对象的宜人性，让使用者能够安全、健康、舒适地工作，从而有利于减少人体疲劳和提高人机系统的效率。满足度：是指设计产品在尺寸上能满足多少人使用，通常以合适使用的人数占使用者群体的百分比表示。另外还需要说明的是，在设计时虽然确定了某一满足度指标，但用一种尺寸规格的产品却无法达到这一要求，在这种情况下，可考虑采用产品尺寸系列化和产品尺寸调节性设计解决。功能修正值：有关人体尺寸标准中所列的数据是在裸体或穿单薄内衣的条件下测得的，测量时不穿鞋或穿着纸拖鞋。而设计中所涉及的人体尺度应该是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。因此，考虑有关人体尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量，也就是在人体尺寸上增加适当的着装修正量。其次，在人体测量时要求躯干为挺直姿势，而人在正常作业时，躯干则为自然放松姿势，为此应考虑由于姿势不同而引起的变化量。此外，还需要考虑实现产品不同操作功能所需的修正值。所有这些修正值的总计为功能修正值。心理修正值：为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上附加一项增量。最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量坐姿人体尺寸数据年龄分组项目百分位数/%男（1860岁）女（1860岁）5 50 955 50 95坐姿膝高/mm456 493 532424 458 493小腿加足高/mm383 413 448342 382 405坐深/mm421 457 494401 433 469人体水平尺寸数据年龄分组项目百分位数/%男（1860岁）女（1860岁）5 50 955 50 95坐姿臀宽/mm295 321 355310 344 382我国成人男女上肢功能尺寸测量项目男（1860岁）女（1860岁）P5 P50 P95P5 P50 P95坐姿双手上举高1249 1339 14261173 1251 1328主要人体尺寸的应用原则人体尺寸应用条件百分数选择注意事项臀部宽度这些数据对于确定座椅内侧尺寸和设计酒吧、柜台和办公座椅有用 由于涉及到间距问题，应使用第95百分位的数据根据具体条件、与两肘之间宽度和肩宽结合使用膝盖高度是确定从地面到书桌、餐桌和柜台底面距离的关键尺寸，尤其适用于使用者需要把大腿部分放到家具下面的场合要保证适当的间距，故应选用第95百分位的数据要同时考虑座椅高度和坐垫的弹性腿弯高度是确定座椅面高度的关键尺寸，尤其对于确定座椅前缘的最大高度更为重要确定座椅高度，应选用第5百分位的数据选用这些数据时必须注意坐垫的弹性臀部至腿弯长度这个长度尺寸用于座椅的设计中，尤其适用于确定腿的位置、确定长凳和靠背椅等前面的垂直面以及确定椅面的长度应该选用第5百分位的数据要考虑椅面的倾斜度坐姿垂直伸手高度主要用于确定头顶上方的控制装置和开关等的位置选用第5百分位的数据要考虑椅面的倾斜度和椅垫的弹性人体尺寸百分位数的选择产品类型产品重要程度百分位数的选择满足度成年男、女通用产品一般工业产品选用男性的P99、P95或P90作为尺寸上限值的依据；选用女性的P1、P5或P10作为尺寸下限值的依据通用正常人着装身材尺寸修正值项目尺寸修正值修正原因坐姿高3裤厚站姿眼高36鞋高坐姿臀宽13衣膝高33臀膝53.2尺寸分析最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量（1）、坐垫宽度（臀部宽度）引用上表数据：令男95%百分位数为上限值X，女5%百分位数为下限值Y, 功能修正值为13，心理修正值为10则X=355+13+10=378mmY=310+13+10=333mm所以最佳功能尺寸在（333378）mm范围内。器材实际尺寸为330mm，偏窄，故修正为360mm。（2）、挡腿架高度（膝盖高度）引用上表数据：令男95%百分位数为上限值X，女5%百分位数为下限值Y, 功能修正值为33，心理修正值为5则X=532+33+5=570mmY=424+33+5=462mm所以最佳功能尺寸在（462570）mm范围内。因为满足度指标无法达到，所以挡腿架设为可调节的。（3）坐垫高（腿弯高度）引用上表数据：令男95%百分位数为上限值X，女5%百分位数为下限值Y, 功能修正值为3+36-5=34，心理修正值为5则X=448+34+5=487mmY=342+34+5=381mm所以最佳功能尺寸在（381487）mm范围内。器材实际尺寸为575mm，过高，故修正为485mm。（4）坐垫长（臀部至腿弯长度）引用上表数据：令男95%百分位数为上限值X，女5%百分位数为下限值Y, 功能修正值为3+5=8，心理修正值为10则X=494+8+10=512mmY=401+8+10=419mm所以最佳功能尺寸在（419512）mm范围内。器材实际尺寸为520mm，过长，故修正为500mm。（5）拉杆高度（坐姿垂直伸手高度）引用上表数据：令男95%百分位数为上限值X，女5%百分位数为下限值Y, 功能修正值为3，心理修正值为5则X=1426+3+5=1434mmY=1173+3+5=1181mm所以最佳功能尺寸在（11811434）mm范围内。因为满足度指标无法达到，所以拉杆高设为可调节的。四、校核计算4.1、高拉杆的校核材料为普通碳素结构钢，牌号为Q235碳素结构钢的机械性能（GB/T700-1988）牌号屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）钢材直径16（16，40）（40，60）（60，100）（100，150）150Q215215205195185175165335410Q235235225215205195185375460Q255255245235225215205410510拉杆的大径D=30mm，根据上表取屈服强度s=225MPa。经分析得零件受弯曲应力，因此考察最大应力Mmax。已知：拉杆长L=420mm，D=30mm，d=28.5，s=225MPa，取安全系数ns=1.5 同时假设人的两只手的力度相同。最大负重m=90KG，g=10N/KG受力分析： GF1 F2解得F1= F2=0.5G=0.5*90*10=450N所以Mmax= F1*0.5L=450*0.5*0.42=94.5N*m经分析得到弯矩图如下： Mmax 有公式： =s/ns W=0.2D3（1-4） = d/D =M max/W则： = 225 / 1.5 =150MPa当 时拉杆满足强度即M max/0.2D3（1-4）150*106 代入得：41-M max/30 D3则0.97所以d0.97*30=29.1mm因为d=28.5mm满足强度要求。五、心得体会随着我最后一张图纸的画完，我的体育器材课程设计也随之结束了。这次课程设计大约持续了一个月，时间感觉很多，可是中间还有英语六级考试和期末考试。所以算一算也就两周半的时间吧，很紧迫，于是我不得不晚上和周末抽时间来做课程设计，时间很紧迫但是很充实！ 作为一名体育装备工程大四的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义的，至少对于我是这样的，因为我以后想从事本专业。它使我了解了我以后所要从事的工作，让我对我们专业有了更深一步的认识。之前的大学三年学习的都是公共基础课和专业基础课。我们在课堂上所掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种体育器材设计？如何把我们所到的公共基础课和专业基础课的理论知识应用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就是为我们提供了良好的实践平台，提供了很好的锻炼机会。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，虽然本次课程设计没有要求用 auto CAD制图或者UGNX,但是在整个过程中我都用到了UGNX 6.0制图软件，因为用它画图形象逼真、方便简洁、易修改、速度快。我的设计，大部分都是在UGNX上设计出来的，然后把立体三维图形转换为二维图形，然后按这个再画在图纸上，这样有了尺寸就能很