關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué);機(jī)械工程;人性化設(shè)計(jì)
0.前言
人機(jī)工程學(xué)是一門運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)理論和方法，正確處理人、機(jī)、環(huán)境之間的關(guān)系，研究人――機(jī)――環(huán)境系統(tǒng)相互作用及最優(yōu)組合的工程技術(shù)科學(xué)。其研究的對(duì)象是人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素;其研究的內(nèi)容是人和機(jī)器及環(huán)境之間的相互作用;其研究的目的是提高工作效率，保證人的健康、安全和舒適性等問題。
機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工程，在設(shè)計(jì)過程中不僅需要設(shè)計(jì)人員考慮機(jī)械的材料、力學(xué)、溫度、工作環(huán)境、工作強(qiáng)度和頻率等因素外，還要求充分考慮人――機(jī)――環(huán)境之間的關(guān)系。因而人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械工程領(lǐng)域，扮演著非常重要的角色。人們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的時(shí)候會(huì)因?yàn)樗O(shè)計(jì)的作業(yè)空間的不同，顏色、溫度、亮度等因素考慮角度的不同，對(duì)人的作業(yè)效能和作業(yè)疲勞等方面考慮的不同，使同一種機(jī)械產(chǎn)品在工作中產(chǎn)生不同的效果。這些效果可能表現(xiàn)在工作效率的不同，工作者安全的保障與否，工作者工作時(shí)間的長(zhǎng)短差異等等。因此，在機(jī)械工程中，我們一定要綜合考慮人、機(jī)、環(huán)境三者之間的關(guān)系，不僅要注重工作效率，還要注重作業(yè)人以及環(huán)境。
1.人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用技術(shù)
人機(jī)工程學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科。它是運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和生物力學(xué)及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段，綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能、心理以及力學(xué)等問題研究的學(xué)科。通過人機(jī)工程學(xué)的研究與應(yīng)用，可為機(jī)械設(shè)計(jì)中考慮“人”的因素提供人體尺寸參數(shù);為機(jī)械設(shè)計(jì)中考慮“物”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù);為機(jī)械設(shè)計(jì)中考慮“環(huán)境”因素提供設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;為進(jìn)行人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
1.1人體尺度在機(jī)械工程中的應(yīng)用
為了使各種與人體尺度有關(guān)的設(shè)計(jì)對(duì)象能符合人的生理特點(diǎn)，讓人在使用時(shí)處于舒適的狀態(tài)和適宜的環(huán)境之中，就必須在設(shè)計(jì)中充分考慮人體的各種尺度。在進(jìn)行各種機(jī)械、設(shè)備、設(shè)施和工具等的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的問題就是如何使它們適合于人的形態(tài)和功能的范圍的限度。例如，所有的作業(yè)動(dòng)作都必須在人的肢體活動(dòng)所能及的范圍之類，其高低位置必須與人體相應(yīng)部位的高度位置相適應(yīng);同時(shí)還要考慮將其布置在人操作方便，反應(yīng)最靈敏的范圍之內(nèi)。其目的是為了提高設(shè)計(jì)對(duì)象的宜人性，讓使用者能夠安全、健康、舒適、高效率的工作，從而有利于減少人體的疲勞和提高人機(jī)系統(tǒng)的效率。
人體不同部位的尺寸在機(jī)械設(shè)計(jì)中扮演著不同的角色，現(xiàn)舉一些人體主要尺寸的應(yīng)用原則：
?。?）肘部高度：對(duì)于確定柜臺(tái)、梳妝臺(tái)、廚房案臺(tái)、工作臺(tái)、以及其他站著使用的工作表面的舒適高度，肘部高度數(shù)據(jù)是必不可少的。通過科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，最舒適的高度是低于人的肘部高度7.6cm。休息平面的高度大約應(yīng)該低于肘部高度的2.5-3.8cm。
?。?）大腿厚度：這是設(shè)計(jì)柜臺(tái)、書桌、會(huì)議桌、課桌、家具及其他一些室內(nèi)設(shè)備和為人們提供座位的設(shè)備的關(guān)鍵尺寸。要是大腿和大腿上方的物體有一定間隙。
?。?）立姿垂直手握高度：可用于確定開關(guān)、控制器、拉桿、把手、書架以及衣帽架等等的高度。
以上只是列舉了一部分。在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮人體的各種尺寸，使設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品讓人用著舒服，并盡量減輕人的疲勞感;同時(shí)還要注重工作效率的提高。
1.2人體機(jī)能的應(yīng)用
人主要有9個(gè)子系統(tǒng)，其中與外界直接發(fā)生聯(lián)系的主要有三個(gè)系統(tǒng)，即感覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。人在人機(jī)系統(tǒng)中作用過程大致，要使系統(tǒng)有效運(yùn)行，要求人體各部位協(xié)調(diào)工作。感覺器官感受外界的信息;大腦理解和決策信息;運(yùn)動(dòng)器官執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
1.2.1感覺系統(tǒng)
不同的感覺通道有不同的適應(yīng)場(chǎng)合。例如視覺通道適合傳遞比較復(fù)雜或抽象的信息，比較長(zhǎng)或需要延遲的信息，與空間方位、空間位置有關(guān)的信息等;聽覺通道傳遞比較復(fù)雜的信息，短的或無需延遲的信息，與時(shí)間無關(guān)的信息，快速響應(yīng)的信息等;觸覺通道適合非常簡(jiǎn)明的、需要快速傳遞的信息，經(jīng)常用受觸摸的機(jī)器或裝置的場(chǎng)合等。
當(dāng)我們的信息用視覺通道傳遞時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)械裝置時(shí)，要綜合考慮人的視角與視力，視野與視距，中央視覺和周圍視覺，色覺與色視野，暗適應(yīng)和明適應(yīng)等各方面的因素。例如眼睛沿水平方向運(yùn)動(dòng)比沿豎直方向運(yùn)動(dòng)快而且不宜疲勞;視線的變化習(xí)慣從左到右，從上到下;顏色對(duì)比與人眼也有一定關(guān)系，所以危險(xiǎn)等信號(hào)標(biāo)志都用紅色。
當(dāng)信息用聽覺通道傳遞時(shí)，要綜合考慮聲音的頻率，動(dòng)態(tài)范圍，人耳的方向敏感度，掩蔽效應(yīng)等。同時(shí)，還要注意考慮人耳的安全。
1.2.2神經(jīng)系統(tǒng)
通過感覺通道傳入的信息，在大腦中樞進(jìn)行復(fù)雜的處理。大腦處理信息的速度以及對(duì)信息的記憶活動(dòng)等都具有很重要的意義。對(duì)于人腦反應(yīng)的速度，我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中不能使之快于人腦的速度。同時(shí)，我們又要充分利用人腦的記憶功能，進(jìn)行復(fù)雜只能活動(dòng)的能力，來合理設(shè)計(jì)，從而提高效率，創(chuàng)造價(jià)值。
1.2.3運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)
運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是人體完成各種動(dòng)作和從事生產(chǎn)勞動(dòng)的器官系統(tǒng)。骨的功能，各種關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍，肌肉的強(qiáng)度與力度等，都是我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)械器件時(shí)應(yīng)該考慮的。例如關(guān)節(jié)必須處在一定的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。對(duì)于肢體的運(yùn)動(dòng)，要考慮肢體的出力范圍，運(yùn)動(dòng)范圍，動(dòng)作速度與頻率等。
因此為了使操作者可以靈活、方便、快捷地執(zhí)行動(dòng)作，我們要考慮被控制對(duì)象的空間與操作者肢體所能及的范圍的關(guān)系，完成工作所需要的力與操作者可以提供的力之間的關(guān)系等。
2.環(huán)境因素的影響
在機(jī)械設(shè)計(jì)中經(jīng)常要考慮的環(huán)境因素很多，如溫度、濕度、照明、噪聲、振動(dòng)、粉塵、風(fēng)力及有毒物質(zhì)等;隨著人類生產(chǎn)活動(dòng)領(lǐng)域的擴(kuò)大，影響因素還有失重、超重、異常氣壓、加速度及電離輻射等。設(shè)計(jì)者必須全面考慮各種條件和要求，將環(huán)境因素和人的因素與機(jī)器的所要達(dá)到的要求結(jié)合起來進(jìn)行綜合分析和決策，求得正確的解決方案。
3.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，現(xiàn)代機(jī)械工程的設(shè)計(jì)階段要充分考慮人機(jī)工程學(xué)原理，進(jìn)行人性化的設(shè)計(jì)。綜合考慮環(huán)境因素，人的因素在設(shè)計(jì)中的影響。在保證工作者舒適、安全、健康、方便、快捷、靈活工作的同時(shí)，保證工作效率，尋求更優(yōu)更高效的方法，找到人――機(jī)――環(huán)境間的最佳組合。
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