基于人體模型的拖拉機駕駛室人機工程學(xué)研究.pdf

1、拖拉機是一種十分重要的農(nóng)業(yè)機械。其作業(yè)項目繁多、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)條件惡劣，使得拖拉機駕駛員的勞動強度非常大。拖拉機駕駛室設(shè)計與布置的不合理往往會給駕駛員帶來很多不必要的生理心理危害。目前，國內(nèi)的人機工程學(xué)研究在拖拉機駕駛室的設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用還比較少。運用人機工程學(xué)理論對拖拉機駕駛室的設(shè)計與布置進行研究，設(shè)計出更舒適、更人性化的拖拉機駕駛室，對于緩解和預(yù)防拖拉機駕駛員的職業(yè)病、提高國產(chǎn)拖拉機的國內(nèi)國際競爭力具有重要的意義。
　　 本

2、文基于樣機“黃海金馬1204”型拖拉機駕駛室的數(shù)據(jù)，對拖拉機駕駛室的人機工程學(xué)設(shè)計與布置進行了研究。
　　 選取了30位拖拉機駕駛員樣本，進行了拖拉機駕駛室舒適性滿意度情況調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，在拖拉機駕駛室內(nèi)部的人機工程布置與設(shè)計方面，樣本對儀表、方向盤和指示燈的滿意度較高，對座椅、踏板、操縱手柄的滿意度較低，“密封性差”和“夏天太熱”已成為影響駕駛室整體微氣候環(huán)境舒適性的首要因素。
　　 分析了樣機駕駛室人機工程設(shè)計與

3、布置的不足，即H點位置、各操縱裝置的尺寸布置不合理。根據(jù)GB/T6235-2004《農(nóng)業(yè)拖拉機駕駛員座位裝置尺寸》和SAE適意H點位置確定法SAEJ1517，對樣機駕駛室的H點、各操縱裝置進行了重新的布置和設(shè)計，在ProE中建立了優(yōu)化設(shè)計后的拖拉機駕駛室三維模型。
　　 根據(jù)GB10000-88《中國成年人人體尺寸》，利用CATIA軟件中的Human Builder模塊，編寫了符合我國人體測量數(shù)據(jù)的中國人群文件程序，建立了我國拖

4、拉機駕駛員的人體模型。
　　 根據(jù)人體坐姿的舒適角度范圍，利用CATIA軟件中的Posture Analysis工具，對優(yōu)化設(shè)計后的樣機駕駛室的坐姿舒適性進行了研究。建立了拖拉機駕駛員人體模型正常坐姿時上臂、前臂、手腕、脊柱、小腿、大腿部位的首選角度范圍，生成了人體模型在拖拉機駕駛室中正常坐姿時各部位和整體的坐姿舒適性分析報告。報告結(jié)果顯示，當人體模型在拖拉機駕駛室中以正常坐姿工作時，其整體的坐姿舒適性評分為76.6分，人體處于

5、次舒適狀態(tài)下。其中，脊柱、前臂、大腿三個部位舒適性分值較高，分為：92分、88.8分、81.7分；手腕、小腿、上臂的舒適性分值較低，分為：57.6分、69.3分、77.8分。利用Find Best Posture工具建立了人體模型在拖拉機駕駛室中正常工作時的最優(yōu)坐姿，該最優(yōu)坐姿各部位關(guān)節(jié)間的角度值可為今后拖拉機駕駛室內(nèi)椅面及椅背傾角的設(shè)計，踏板至H點水平尺寸的布置及方向盤水平尺寸、高度和傾角的設(shè)計提供一定的參考。
　　 利用SA

6、E的眼橢圓法及CATIA軟件中的Vision工具、Compute a Reach Envelop工具對優(yōu)化設(shè)計后的樣機駕駛室的視野性能、手伸及界面進行了快速地仿真研究。研究結(jié)果表明，優(yōu)化設(shè)計后的樣機駕駛室的前方后視鏡、室內(nèi)的儀表裝置、后懸掛農(nóng)具作業(yè)區(qū)域均處于拖拉機前、后方視野范圍內(nèi)；各手操縱裝置的布置均處于第5百分位男性拖拉機駕駛員人體模型正常坐姿時手伸及界面范圍之內(nèi)。
　　 本文在CATIA軟件平臺下，利用人體模型對拖拉機駕駛