基于人机工程学的75m~3大型挖掘机驾驶室设计

发布时间：2017-04-08 21:16

  本文关键词：基于人机工程学的75m~3大型挖掘机驾驶室设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在工程机械的早期发展阶段,功能性和实用性是产品设计的核心价值,随着时代的进步,工业产品竞争的不断增强,单纯的功能和实用被工业设计所倡导的人性化和高效性所取代,人机工程学在大型挖掘机驾驶室中的应用不仅有利于整个工程机械行业的发展,更能提高企业的产品附加值。本文以“75m~3大型挖掘机驾驶室”作为研究对象,简要介绍了人机工程学在工程机械行业中的应用背景,利用人机工程学的相关原理对大型挖掘机的驾驶室操作台进行了H点和眼椭圆的求解,优化操作台的尺寸数据,使得驾驶员拥有了良好的操作坐姿;并在研究的基础上对驾驶室的外形和内室进行了重新设计,进行了相应的造型分析。此外,本文对大型挖掘机驾驶室的设计发展进行了展望,初步完成了对某挖掘机生产企业的大型挖掘机设备驾驶室的重新设计。本文的主要研究内容和特色如下:(1)通过对国内外挖掘机驾驶室设计方面的研究,基于人机工程学的基本原理和基础研究,提出了建立人体模型的基本要求和设计驾驶室的基本布置思想,并通过一些具体的数据和研究现状进行了分析和阐述。(2)通过叙述H点和眼椭圆理论在人机工程学中的应用,分析并得出了适合大型挖掘机驾驶室的H点求解原理,提出了H点适意线法与传统H点求解结合的方法,最终确定了适合大型挖掘机驾驶室的H点区域以及眼椭圆。(3)利用CATIA软件中的人机工程学模块对所求解的H点域以及眼椭圆进行了计算机模拟,得到了较高的舒适性评分;并在实际中针对具体的尺寸进行了人体体压测试,所得到的结果均显示了座椅较高的舒适性。(4)利用工业设计方法学,在上述驾驶室人机工程学研究的基础上,对大型挖掘机的驾驶室进行了重新设计,完成了包括驾驶室造型设计、内室的功能区布置在内的优化设计,并将所研究的操作台人机工程数据应用于设计之中,完成了最终的设计结果和输出。综上所述,本文采用人机工程学的基本原理,利用H点适意线法与传统H点求解相结合的方法对挖掘机驾驶室的操作台进行了人机工程方面的改进和设计。并通过工业设计方法对驾驶室的造型和内室布置进行了设计,完成了对75m~3大型挖掘机驾驶室的设计任务,得到了相关企业的认可和应用。对挖掘机操作的舒适性和工作效率的提高具有积极意义。
【关键词】：挖掘机驾驶室 人机工程学 数字化设计 造型设计
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB18;TU621
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 课题提出的背景11-12
• 1.3 国内外挖掘机中人机工程研究与应用现状12-18
• 1.3.1 国外对挖掘机驾驶室设计的研究现状13
• 1.3.2 国内对挖掘机驾驶室设计的研究现状13-14
• 1.3.3 车辆驾驶室人机工程学14-16
• 1.3.4 工程机械的色彩设计16-17
• 1.3.5 驾驶室造型设计17-18
• 1.4 选题的目的和意义18
• 1.5 本课题研究的主要内容18-19
• 1.6 本章小结19-21
• 第二章 人机工程学的原理与基础研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 人机工程学的研究内容与方法21-22
• 2.3 人体测量与数据应用22-24
• 2.3.1 人体构造尺寸测量数据22-23
• 2.3.2 人体功能尺寸测量数据23-24
• 2.3.3 人体测量数据的应用和百分位的选择24
• 2.4 人机工程学的参数标准化24-25
• 2.5 人的运动机能及特征25-27
• 2.5.1 人体主要关节的活动范围25-26
• 2.5.2 肢体出力范围26
• 2.5.3 人体运动的特点26-27
• 2.6 人机界面设计和系统评价27
• 2.7 挖掘机工作环境人机安全分析27-33
• 2.7.1 光照28-29
• 2.7.2 噪声29
• 2.7.3 震动29-33
• 2.8 本章小结33-35
• 第三章 大型挖掘机驾驶室操作台H点及眼椭圆的确定35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 大型挖掘机驾驶室H点概述35-37
• 3.2.1 H点概念与分类36-37
• 3.2.2 大型挖掘机驾驶室中H点的重要性37
• 3.3 大型挖掘机驾驶室H点确定方法37-39
• 3.3.1 SAE二维人体样板设计法37-38
• 3.3.2 H点适意线法38-39
• 3.4 H点域的求解39-43
• 3.4.1 H点域的求解原理39-40
• 3.4.2 H点域的求解40-41
• 3.4.3 H点域约束条件41-43
• 3.5 大型挖掘机驾驶室眼椭圆的确定43-46
• 3.5.1 眼椭圆理论43-45
• 3.5.2 眼椭圆的尺寸和定位45-46
• 3.6 本章小结46-49
• 第四章 驾驶室操作台人机工程学数字化应用49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 驾驶员人体尺寸选取49-52
• 4.2.1 我国成年男性人体尺寸49-51
• 4.2.2 驾驶员人体尺寸选取51-52
• 4.3 驾驶员模型的建立52-54
• 4.4 挖掘机驾驶室的硬点布置54-59
• 4.4.1 驾驶室硬点计算54-56
• 4.4.2 驾驶室的舒适性评价原理56-57
• 4.4.3 驾驶室硬点布置的舒适性仿真评价57-58
• 4.4.4 实例分析58-59
• 4.5 挖掘机操作台座椅的设计及舒适度验证59-63
• 4.5.1 座椅设计59-61
• 4.5.2 驾驶舒适度验证61-63
• 4.6 操作手柄设计63-64
• 4.7 显示系统设计64-68
• 4.7.1 显示系统的设计原则64-65
• 4.7.2 仪表的功能及选择65-67
• 4.7.3 显示装置的综合设计67-68
• 4.8 本章小结68-69
• 第五章 大型挖掘机驾驶室的设计与建模69-81
• 5.1 引言69
• 5.2 产品设计理论69-72
• 5.2.1 造型设计原理69-70
• 5.2.2 色彩分析70-72
• 5.3 调研与分析72-74
• 5.3.1 调研问卷72-73
• 5.3.2 结果分析73-74
• 5.4 驾驶室方案初步设计74-76
• 5.4.1 头脑风暴74-75
• 5.4.2 设计草图构思75-76
• 5.4.3 设计模型输出76
• 5.5 方案评审总结76-77
• 5.6 设计方案详细再设计77-80
• 5.6.1 驾驶室功能区布置77-78
• 5.6.2 驾驶室座椅、操纵装置设计78-79
• 5.6.3 驾驶室通风、采暖与制冷设计79-80
• 5.7 最终结果与输出80
• 5.8 本章小结80-81
• 第六章 结论与展望81-83
• 6.1 课题总结81
• 6.2 课题展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 攻读硕士期间发表论文及成果89

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