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        眼橢圓在工程機械儀表板設(shè)計中的應(yīng)用

        2017-10-16 20:04:12劉美虎
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年29期
        關(guān)鍵詞:工程機械

        劉美虎

        摘 要:文章主要分析了工程機械儀表板設(shè)計中的現(xiàn)存問題,對工程機械儀表板設(shè)計涉及的主要內(nèi)容進(jìn)行闡述,并且探究眼橢圓在工程機械儀表板設(shè)計中的實際應(yīng)用,并為其提供更符合人機工程原理的儀表板設(shè)計方法。

        關(guān)鍵詞:眼橢圓;工程機械;儀表板;應(yīng)用設(shè)計

        中圖分類號:TH-3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-2945(2017)29-0104-02

        工程機械的按鈕以及信息顯示的集中地位在于儀表板,它除了具有較多基礎(chǔ)性功能之外,在設(shè)計時還應(yīng)當(dāng)注重操作人員與機械之間的協(xié)調(diào)性。符合人機工程原理的儀表板設(shè)計,能夠使得操作人員更加舒適。如果在設(shè)計時沒有按照人機工程的相關(guān)原理,那么就會提升駕駛員操作的不適感,易導(dǎo)致安全事故發(fā)生。因此在進(jìn)行工程機械設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)注重儀表板的重要性,本文通過分析目前工程機械儀表板的設(shè)計,結(jié)合人機工程的相關(guān)理論,提出優(yōu)化設(shè)計的策略研究。

        1 儀表板設(shè)計的現(xiàn)存問題

        通過對我國生產(chǎn)的工程機械儀表板的調(diào)查研究,總結(jié)出現(xiàn)階段我國的儀表板設(shè)計存在以下問題:

        (1)大多數(shù)儀表板都是使用鋼板將各種儀表進(jìn)行組裝,具有生硬簡陋的造型,極其不符合駕駛室的整體造型設(shè)計。

        (2)在進(jìn)行方向盤轉(zhuǎn)動時,駕駛員觀察儀表的視線被方向盤的輪輻以及輪轂所阻擋,這樣就使得人機之間的信息傳遞受到影響。

        (3)駕駛員具有較小的儀表觀察視角,這會使駕駛員的判斷受到影響。

        (4)操作按鈕以及儀表的設(shè)計感不強,并具有混亂的分布位置。

        基于以上現(xiàn)狀,為了駕駛員的疲勞感得到緩解,因此在設(shè)計儀表板時需要注重視野性能以及舒適的操作感,布局應(yīng)當(dāng)注重主次分明,儀表板要具有強大的功能,以上設(shè)計元素是現(xiàn)階段工程機械儀表板的未來發(fā)展趨勢。

        2 工程機械儀表板設(shè)計的主要內(nèi)容

        (1)在確定駕駛室的尺寸大小以及整體布局之后,才能進(jìn)行儀表板的布置,設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意較多的參數(shù):首先就是座椅的參考點,眼橢圓的定位,駕駛室寬度的設(shè)計,擋風(fēng)玻璃尺寸的設(shè)計,確定腳踏板的位置以及方向盤的位置,應(yīng)當(dāng)在儀表板上設(shè)計手動開關(guān)以及儀表的位置,最后還要設(shè)計報警裝置的位置。

        (2)確定儀表板的區(qū)域布置,在確定儀表板的高度時,可以通過駕駛室座椅以及駕駛室的寬度來確定;在確定儀表板的長度時,可以通過防風(fēng)玻璃的尺寸在確定。

        (3)顯示儀表的設(shè)計,在確定顯示儀表的位置時,可以通過儀表的使用頻率以及視野性確定。在設(shè)計按鈕的位置時,應(yīng)當(dāng)按照駕駛員的最佳舒適度在設(shè)計。

        (4)應(yīng)當(dāng)在儀表板的下方設(shè)計一定的空間,這樣不僅可以維護(hù)駕駛員的安全,也比較符合人體需要,在設(shè)計時可以按照人體模型來進(jìn)行儀表板的布置。

        3 布置工程機械儀表板

        3.1 進(jìn)行眼橢圓定位

        步驟一:確定座椅的各項參數(shù),座椅前后的移動范圍設(shè)置為L23,靠背傾角L40,坐標(biāo)為H,W9為方向盤直徑。

        步驟二:確定H點與座椅參考點的相對位置。

        步驟三:先確定參考點,之后確定眼橢圓的中心位置。

        步驟四:在進(jìn)行眼橢圓中心位置的確定時可以參考以下公式:

        步驟五:確定眼橢圓的尺寸,在確定眼橢圓的尺寸時可以利用L23進(jìn)行選取,座椅前后的移動范圍設(shè)置為L23,按照相應(yīng)的尺寸數(shù)據(jù)就可以確定眼橢圓的軸,這樣就確定了側(cè)視圖上眼橢圓的中心位置。

        3.2 儀表板的位置設(shè)計

        在操作和運行工程機械時,駕駛員需要時刻注意儀表板的變化情況,并且還想注意報警裝置的警示情況,這樣才能獲得實際工作的情況。所以,在進(jìn)行操作時,駕駛員對儀表板顯示的數(shù)據(jù)信息具有嚴(yán)格的要求。根據(jù)人機工程的相關(guān)理論顯示:人在讀取數(shù)據(jù)時,要想將誤差降到最低,應(yīng)當(dāng)從儀表正對面進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取,如果在讀取數(shù)據(jù)時采用斜看方式,將會提升數(shù)據(jù)讀取的誤差率。在設(shè)計儀表時,需要將其設(shè)計在最顯眼的位置,盡量將儀表盤以及警示燈設(shè)計在駕駛員的正前方,這樣能夠使駕駛員時刻掌握工作情況。有關(guān)調(diào)查研究報告結(jié)果顯示:如果被觀察物體與人體視線保持垂直時,這樣就會降低誤差,因此在設(shè)計儀表板時,應(yīng)當(dāng)將其位置設(shè)計在與駕駛員視線的角度在90°,最小角度也應(yīng)當(dāng)超過60°。在對駕駛室儀表板進(jìn)行設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)相關(guān)尺寸之間的關(guān)系,這樣才能準(zhǔn)確設(shè)定目視距離。駕駛員最易注意的地方應(yīng)當(dāng)是儀表板,這就需要將其設(shè)計在顯眼的位置,但是在設(shè)計時需要注意,儀表板的設(shè)計不能影響駕駛員的前方視野,這就需要控制儀表板的上端位置,應(yīng)當(dāng)?shù)陀谝曇捌矫妗?/p>

        3.3 設(shè)計儀表區(qū)

        (1)確定儀表板的中心,需要測量儀表板的目視距離(眼橢球中心與儀表板中心的距離),根據(jù)有關(guān)資料的數(shù)據(jù)顯示,儀表板最大目視距離可以達(dá)到71厘米,55厘米為最佳視距。

        (2)確定儀表的可視程度。在觀察儀表時,駕駛員的時間可能會受到方向盤的影響。儀表盤上會影印出方向盤的輪廓陰影,就會造成駕駛員視線盲區(qū),這樣就阻礙了人機之間的信息傳遞。所以在設(shè)計時,需要劃定方向盤的盲區(qū)范圍,盡量避免在其范圍之內(nèi)設(shè)計儀表,可從以下幾個方面進(jìn)行:

        首先就是確定單眼盲區(qū):分別使用左眼和右眼進(jìn)行物體觀察,這是因為左眼右眼的盲區(qū)范圍具有一定的誤差。以左眼觀察舉例,在方向盤的班輪元做一系列內(nèi)外切線,儀表板的平面范圍與內(nèi)外切線所形成的區(qū)域,就是左眼的盲區(qū),根據(jù)以上測定方式可以確定右眼的盲區(qū)范圍。

        其次就是特征盲區(qū):使用雙眼進(jìn)行觀察,視線遭受障礙物的阻擋會出現(xiàn)雙眼的盲區(qū)范圍,這種盲區(qū)范圍也成為特征障礙盲區(qū)。

        確定輪轂形成的盲區(qū):在方向盤的輪轂中心向駕駛員兩眼的下端作切線,取兩眼的切點作為眼點,這樣就能確定輪轂形成的盲區(qū)。

        在方向盤的上輪緣找取中心點,作兩眼之間的切線,儀表板的平面區(qū)域與該切線具有較多的交點,這些交點所形成的橢圓線閉合曲線。endprint

        4 操縱以及操縱顯示的設(shè)計

        4.1 確定駕駛員的手伸以及界面

        決定駕駛員操作的簡便性以及安全性的一個重要因素就是操縱性關(guān)系。駕駛員在進(jìn)行操作時,會受到方向盤的限制,也相應(yīng)限制了駕駛員的伸及能力,其次就是駕駛室的內(nèi)部空間也會影響駕駛員的伸及能力。按照相關(guān)資料的研究結(jié)果顯示,限制駕駛員伸及能力的影響因素主要表現(xiàn)在九個方面,在完成駕駛室的總社設(shè)計之后,才能進(jìn)行儀表板的設(shè)計布置,因此影響駕駛員伸及能力的九個方面的設(shè)計布置在儀表板布置之前就已經(jīng)完成。按照國際上對于駕駛室設(shè)定的相關(guān)規(guī)定,制定出標(biāo)準(zhǔn)的駕駛員伸及能力以及界面范圍。

        4.2 設(shè)計顯示以及操縱裝置

        在完成駕駛員伸及能力和界面范圍以及儀表板的中心位置確定后,在設(shè)計顯示以及操縱裝置時,應(yīng)當(dāng)注意以下方面:

        (1)盡量將儀表板上的操作按鈕設(shè)計成模塊樣式,并按照功能進(jìn)行詳細(xì)劃分,以方向盤為中心,區(qū)分不同功能的開關(guān),將其設(shè)計成左右分開樣式,這樣能夠較低操作的誤差。

        (2)在設(shè)計常用開關(guān)時,比如前后燈的設(shè)計,應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計在駕駛員伸及能力和界面范圍內(nèi);在設(shè)計備用開關(guān)時,例如雨刮器的設(shè)計,應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計在觸手可及的位置。

        (3)在設(shè)計儀表板上的各種開關(guān)按鈕時,應(yīng)當(dāng)將其與方向盤的距離控制在50厘米左右的位置。

        (4)在設(shè)計儀表板上的各項操作按鈕時,應(yīng)當(dāng)將其尺寸,按壓力度以及操作方式應(yīng)當(dāng)達(dá)到最佳操作舒適度,務(wù)必要符合人機工程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

        (5)在進(jìn)行儀表的設(shè)計師,應(yīng)當(dāng)按照信息的重要程度進(jìn)行排列分布,這樣能夠使駕駛員在時間規(guī)定范圍內(nèi),完成工作任務(wù)。

        4.3 設(shè)計顯示以及操作

        根據(jù)4.2的分析結(jié)果。在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)要注重報警裝置,操作按鈕以及儀表的布置。設(shè)計儀表板時應(yīng)當(dāng)進(jìn)行區(qū)域的劃分,主要包括傳動系儀表、監(jiān)控報警區(qū)以及發(fā)動機儀表等。

        5 結(jié)束語

        在設(shè)計工程機械駕駛室時,最重要的部分之一就是進(jìn)行儀表板的設(shè)計,在設(shè)計儀表板時,如果遵循人機工程的相關(guān)原理,將會大幅度緩解駕駛員的操作疲勞,能夠使得操作人員更加舒適,提升安全操作。本文主要分析了工程機械儀表板設(shè)計中的現(xiàn)存問題,并且探究眼橢圓在工程機械儀表板設(shè)計中的實際應(yīng)用,并為其提供更符合人機工程原理的儀表板設(shè)計方法,此方式可以普遍運用于其他工程機械儀表板設(shè)計。

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