人机工程学课程设计学院：汽车与交通学院专业：车辆工程姓名：赵建峰学号：200624283指导老师：仪垂杰撒占友林荣辉周扬民青岛理工大学2008年12月人机工程学课程设计指导书青岛理工大学车辆工程教研室2008年12月1 课程设计的意义人机工程学主要是从安全的角度出发来研究人－机－环境这三个因素，如何相互协调而达到效能最优，可以说其立足点在于保证人在工作过程中既能安全又能舒适地工作。

实践表明在设计中忽视人性化设计而导致作业疲劳引发事故的情况并不少见，而且随着人们对生活质量的进一步要求，各种产品的设计均要考虑到宜人的原则，这些都是人机工程学所要研究的内容。

2 课程设计的目的通过本次课程设计，学生能够运用所学相关课程的理论知识并积极寻找直接或间接资料来解决一些新的问题，既能够加深对理论知识的理解和掌握，又能培养其综合应用所学的理论知识进行分析解决实际问题的能力，还能锻炼其全面考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力，并了解有关人机工程学的设计标准。

3 课程设计的要求（1）要求学生掌握人机工程学的设计方法和步骤，熟悉相关的设计标准；（2）在教师指导下，独立完成课程设计任务指导书规定的全部内容；（3）问题分析全面、数据采集客观、设计方案合理、计算过程正确、文理通顺、表达清晰；（4）按照工程制图标准绘图；（5）设计说明书要求详细说明设计过程，书写规范。

4 课程设计考核方法及成绩评定1、数据采集的客观性，设计方案的合理性，计算过程的准确性，图纸绘制的规范性，说明书撰写情况，学习态度。

2、按以上考核点，给出优、良、中、及格、不及格。

人机工程学课程设计任务书一、设计题目：冲压作业操作台的人机工程学设计二、设计背景：冲压作业单调、重复，容易引起操作者疲劳；噪声和振动使操作意识下降，也是导致事故的重要原因之一。

如果操作者的姿势不正确，会加速疲劳，增加危险性，所以操作位置和姿势，以及周围环境诸因素都应合理设计。

三、设计内容：在压力机的尺寸设计上考虑人体参数，并设置肘托板、高度可调的椅子和脚踏板，以增加操作的舒适性。

其设计流程图如图1-1所示。

四、设计要求：1、人操作时能减轻胳膊疲劳的肘托板设计；2、高度可调节的座椅设计；3、大小、用力合适的脚踏板设计；4、操作台高度设计；5、人与操作台的视角；6、操作台垫板厚度设计。

冲压作业的标准操作尺寸1-肘托板 2-坐椅 3-脚踏板现状分析理论资料收集现有状况收集、分析使用分析功能分析尺寸计测计测项目选择计测人群选择确定新设计方案脚踏板设计操作台设计座椅设计其它结束图1-1目录1.概述： (7)2.现状分析： (7)3.操作台设计： (8)3.1 操作台台面高度设计： (8)3.2 操作台台面宽度设计 (9)3.3 操作台的长度设计： (9)3.4操作台的长度设计： (9)3.5 操作台台面边缘形状设计 (9)3.6 操作台垫板设计 (9)3.7 人与操作台的视角：38度 (9)4.座椅设计 (9)4.1 座面高度设计 (10)4.2 坐深设计 (10)4.3 座宽设计 (11)4.4 座面倾角设计 (11)4.5 靠背的高和宽设计 (11)4.6 靠背与座面夹角设计 (12)4.7 坐垫高度的设计 (12)4.8 扶手高度设计 (12)4.9 座椅旋转角度设定 (12)4.10 座椅与操作台的距离设计 (13)5.脚踏板设计 (13)5.1 脚踏板简介 (13)5.2 脚踏板的相关尺寸设计 (13)5.2.1 宽度设计 (14)5.2.2 两脚踏板的间距的设计 (14)5.2.3 厚度设计 (14)5.2.4 长度设计 (14)5.2.5 倾斜角度设计 (14)5.2.6 脚踏板与座椅轴的距离设计 (14)5.2.7 脚踏板表面设计 (14)5.2.8 其他设计 (15)6.肘托板的设计 (15)6.1 长度设计（依据前臂长设计） (15)6.2宽度设计（依据肩宽和上臂长设计） (15)6.3 厚度设计 (15)6.4 倾斜角设计 (16)6.5其他设计 (16)7. 新方案确定 (16)7.1 操作台 (16)7.2 座椅 (16)7.3 脚踏板 (16)7.4 肘托板 (16)8.总结 (16)参考资料 (17)1.概述随着科学的发展和社会的进步，更多的人性化因素被引入到各种产品的设计制造中，人机工程的应用也越来越广泛。

人机工程学研究人从事不同作业时生理以及心理的变化，并据此确定作业的合理负荷及能量消耗，制定合理的歇息制度，采取正确的操作方法。

以减轻疲劳，保障健康，提高作业的效率。

人机工程学还研究作业分析和经济原则，寻求经济、省力、有效的标准工作方法和标准作业时间，以消除无效劳动，合理利用人力和设备，提高工作效率。

在本次设计中我们利用人机工程学原理设计冲压作业操作台的各个主要部件。

压力加工时机械制造的基础工艺之一，在工业生产中有重要地位。

冲压设备易操作，零配件成型效率较高，因此在各种制造型行业中使用越来越广泛。

所以人机工程在冲压工作中的应用也显得越来越重要。

冲压生产现场一般噪音较大，冲压工作本身又具有简单、重复的特性，而人员在这种作业环境下连续工作几个小时，易产生单调感，从而引起心理、生理上的疲劳，进而造成注意力下降，工作不细心，往往容易产生事故。

所以我们需要根据安全人机学原理设计一个安全舒适的作业环境，以实现机宜人、人适机，达到人机合理结合，为此我们对冲压工作台的各个主要部件中加入了人性化设计。

2.现状分析压力加工工艺亦称为锻压工艺，即利用压力机和模具，使金属及其他材料在局部或整体上产生永久变形。

压力加工涉及的范围很广，包括弯曲、胀形、拉伸等成形加工、挤压、穿孔、锻造和压接等组合加工等。

它是一种少切削或无切削的加工工艺。

由于压力等加工效率高，质量好，成本低，它广泛应用在汽车、电气和航天航空等生产部门。

越来越多的生产企业采用锻压工艺取代机械切削加工工艺，使锻压机械在机床中的比例增大，其中，以曲柄压力机的数量和品种最多。

压力机（包括剪切机）是危险性较大的机械，通常被称为“老虎机”，发生操作者的手指被切断的数字是惊人的。

压力加工的人身安全受到关注，一直是劳动安全工作比较突出并下大力气解决的问题。

（压力加工的人身安全受到关注，一直是劳动安全工作比较突出并下大力气解决的问题）。

压力加工过程是这样的，上模具安装在压力机滑块上并随之运动，被加工材料放于固定在压力机工作台的下模具上，通过上模具相对于下模具作垂直往复直线运动，完成对加工材料冲压。

滑块每上下往复运动一次，实现一个行程，当上行程时，滑块向上移动离开下模，操作者可以伸手进入模口区，进行出料、清理废物、送料、定料等作业；当下行程时，滑块向下行动进行冲压。

经过分析与调查，现有冲压设备一般存在如下问题：工作台：⑴有的工作台台面太高，矮个人高度受限，易累；而高个人员因容膝空间不足，身体不能挺直，长期作业造成脊椎炎等；⑵工作台台面边缘台尖锐，当操作人员起坐时，易滑伤手臂、手等；⑶操作人员与操作台的视角不合理，造成眼睛疲劳。

座椅：⑴座椅高度固定，而人的身高不同，太矮的人双腿悬空，双脚无法平贴于地面，座椅前端压迫大腿，影响血液循环，从而导致小腿麻木，太高的人因骨盘而倾，导致异常的腰部曲线，进而引起腰酸背痛。

因操作人员不能找到合适自己的高度，长期作业易造成生理和心理疲劳。

⑵座椅软硬不适合，太软人体臀部和大腿会深深地凹入座垫内，全身受到座垫和接触压力，不调节坐姿，排除压力的效率也差；太硬则会引起不舒适甚至疲劳感等。

⑶座椅无靠背，操作人员不能得到很快的休息，或是靠背与座椅之间无开口区域，不能配合人体向后突出的骶骨和臀部的需要。

⑷坐背和坐垫的角度设置不合理，造成腰部曲线变形，而且不能得到舒适的休息。

⑸座椅无扶手，休息时，手臂无支撑，易造成身体疲劳。

脚踏板：⑴无脚踏板，工作椅座而过高，人的双脚处于悬空状态。

⑵有脚踏板，但角度设计不合理，长时间工作造成脚踝酸痛、麻木。

肘托板：⑴随工作时间的加长，肘与操作台的长时间接触会导致手臂、肩膀、颈部因工作而引起疲劳酸痛，甚至过度疲劳引发关节炎、肌腱炎。

⑵有肘托板，边缘为矩形，棱角太尖锐，易划伤手臂及手，倾斜角度设计不合理，易造成腰部酸痛、脊椎变形等。

冲压事故的原因分析如下：⑴冲压操作简便，动作单一，单调重复的工作极易使操作者产生厌倦情绪。

⑵作业频率高，操作者需要配合冲压频率，手频繁地进出模操作，每班操作次数可达到上百次甚至上千次，经历和体力都消耗大。

⑶冲压机械噪声和振动大，作业环境恶劣造成对操作者生理和心理的不良影响。

⑷设备问题。

模具结构设备不合理，机械本身故障造成连冲或不能及时停车等。

⑸人的手脚配合不一致，或太多人操作彼此动作不协调。

防止冲压事故时一个复杂、综合性的工作，应从多方面、多层次给予重视。

压力机本质安全和采用安全装置时压力作业安全的基础和前提，使用和管理是安全的保证，包括制定严格的安全操作规程、创造良好环境和舒适的工作条件，采用辅助安全措施等，否则压力机及其安全装置再好，但得不到正确的使用和维护，甚至遭到人为损坏和拆除，事故仍可能发生。

3.操作台设计3.1 操作台台面高度设计：坐姿工作面的高度主要由人体参数和工作性质等因素决定，从人体参数看，一般同坐高加三分之一坐姿高度或坐姿轴高见25mm来确定工作面高度。

从作业性质来看，作业需要的力越大，则工作面高度越低，作业视为要求越强，则工作面得高度就越高。

经分析此次工作面的高度按照坐姿身高的第95百分位数值设计。

此次设计针对的是18~60岁的人群，故查《GB10000—1988中国成年人人体尺寸标准》，在此年龄段的坐姿身高的第95百分位数值为958mm，考虑到在此次设计中加了脚踏板，故设计座面高度为860mm。

3.2 操作台台面宽度设计工作面宽度视作业功能要求而定。

若单供肘靠只用，最小宽度为100mm，最佳宽度为200mm，仅当写字面用，最小宽度为305mm，最佳宽度为405mm；作办公桌用，最佳宽度为910mm；作试验台用，视需要而定。

此次设计宽度为1000mm。

3.3 操作台的长度设计：尺寸与宽度相同（1000mm）3.4操作台的长度设计：查《GB10000—1988中国成年人人体尺寸标准》：在18~60岁年龄段第90的百分位数的坐姿膝高为523mm。

查《正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量值》表的膝高的修正量为33mm。

最小功能尺寸为:523+33=556mm剩余高度为：860-556=304mm为保证容膝空间，工作面板厚度设计为40mm3.5 操作台台面边缘形状设计考虑到操作人员的舒适度以及安全，形状设计为弧面型。

3.6 操作台垫板设计为了配合不同零件的加工以及实现冲压器的不同功能和及时调换损坏的垫板，垫板应设计为课调换的：考虑垫板受力以及经济，厚度设计为40mm，形状有正方形，边长一般为250mm，圆形垫板直径一般设计为300mm。