2、人机工程
随着社会的发展、科学的进步,人机工程学作为一门新兴学科也随之得到了发展,并在拖拉机设计中获得愈来愈广泛的应用。在操作者-车辆-环境系统中,操作者是人机工程学研究的核心对象。随着车辆种类的增多,其用途日益扩大,车辆操作者的工作越来越繁重复杂。因此改善驾驶员劳动条件,构建、健康、舒适和的操作环境的要求越来越迫切,使得在车辆设计中人机工程学的重要性更为突出。
拖拉机驾驶室是驾驶员的作业场所,在驾驶室的设计中,应用人机工程学,其目的就是使所设计的驾驶室不仅能满足驾驶员的作业要求,而且能使驾驶员操作方便、舒适、,减少身体疲劳和精神负担。国外的研究主要集中在细节方面,例如按钮的大小和形状等。国外另外一个研究方面就是理论的研究,包括与产品设计有关的人的生理学和心理学的研究。拖拉机驾驶室设计的主要内容包括:座椅的设计、仪表盘和操纵装置设计以及降低噪声设计等方面。
2.1驾驶座椅设计
一般来说,座椅可分为工作椅、操作用座椅和驾驶用座椅。驾驶用座椅的基本要求相差较大。驾驶座椅的特点是:作业空间有限,连续作业时间较长,操作频繁,要求精力集中等。为了便于驾驶员操作,驾驶室操纵件与驾驶员身体不能发生干涉。根据人体关节与驾驶室之间的几何关系,推导出舒适角计算公式,以舒适角在舒适范围内和转向盘与身体不发生干涉为约束条件,确定合理的跨点高度、座椅水平调节量、靠背椅调节范围和转向盘位置及倾角,然后利用计算结果绘制驾驶员上下视野极限,进行校正,找到合适点。
2.1.1座椅尺寸设计
2.1.1.1椅面高度。椅面过高会使大腿肌肉受压,椅面过低就会增加
背部肌肉负荷,驾驶座椅的椅面高度应低些。
2.1.1.2椅面宽度。在空间允许的条件下,以宽为好。但对于驾驶座椅来讲,驾驶员坐姿单一,不涉及变换姿势,通常设计应以满足最宽人体需要为准。
2.1.1.3椅面深度。椅面前缘与小腿之间留有适当距离,以保证大腿肌肉不受挤压,腿弯部分不受阻碍。
2.1.1.4靠背高度及宽度。靠背的高度和宽度与坐姿肩高和肩宽有关。
2.1.1.5靠背倾角。靠背倾角是指靠背与椅面水平方向的夹角。
2.1.1.6椅面倾角。主要考虑到为了防止人体臀部向前滑动,此角不易过大,否则会增加大腿下平面与坐垫前缘的压力,从而减少双脚着地的负荷,阻碍血液循环,引起身心疲劳。
1985年,SAE就推出了SAEJ1517标准,用来确定满足一定百分位的驾驶员H点的位置。H点人体模型中的H点是人体身躯与大腿的连接点,即跨点(HipPoint),它是与操作方便性及坐姿舒适性相关的车内尺寸的基准点。在SAEJ1517中推荐了不同百分位的一组适意驾驶位置时H点的位置线,其中每一条曲线都表征了H点位置与定位参考点之间的水平和垂直方向的位置关系。
1993年Jean2Mark等人在其发表的文章中提出了求解H点分布位置的区域法。该方法综合考虑了驾驶员舒适关节角度、踏板、转向盘和前方视野要求对驾驶员座椅位置的影响,可以求得满足要求的H域。此外,还提出了一种坐垫倾角、座椅靠背角和座椅调节轨迹的优化设计方法。
针对SAE适意线法的不足,借鉴了Jean2Mark等人的区域法思想,并经过大量的研究之后,陈明华提出了更加合理的座椅位置布置的多功能区域法,包括以下几部分:
1、舒适性约束法。以驾驶员下肢的关节角度的舒适性作为约束来计算H点分布区域。
2视野约束法。以保证驾驶员足够的前方视野为约束条件计算H点分布区域。根据人体工程学,眼睛舒适度为水平上下15?,头部舒适度为水平上下30?,将选择的H点代入,分别校核出第5百分位女子驾驶员和第95百分位男子驾驶员的视野是否满足要求。为支撑上肢,座椅两边应有扶手,尺寸和角度均应符合人体尺寸要求。具有旋转调节功能,有充足的旋转范围,满足使用者工作的需要。
3顶盖约束法。以保证驾驶员必要的头部空间为约束计算H点分布区域。
4腿部空间约束法。将驾驶员腿部空间的统计范围作为约束计算H点分布区域。
5转向盘约束法。通过约束转向盘轮缘到大腿中心线的最小距离H和到躯干中心线的最小距离来计算驾驶员H点分布区域。
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