文档介绍：1 绪论
拖拉机座椅是影响驾驶与乘坐舒适程度的重要设施。舒适而操作方便的驾驶座椅,可以减少驾驶员疲劳程度,降低故障的发生率,拖拉机驾驶员座椅设计优劣与否直接关系到驾驶质量。拖拉机驾驶座椅人机工程学设计目的, 就是使设计出来的座椅能够满足人机工程学标准,这样一来, 所谓拖拉机驾驶座椅人机工程学设计也就转化为针对驾驶员舒适性的设计,当然对于座椅设计来讲, 对其安全性的设计也是不容忽视的。从人机工程学原理出发考虑,一个性能优良的驾驶座椅应当符合的基本要求如下:(1)为驾驶员提供一个舒适而稳定的坐姿, 符合人体舒适坐姿的生理特性; 减轻传给驾驶员身体的机械振动和冲击负荷, 满足振动舒适性评价标准的要求;(2)将驾驶员置于良好视野的位置, 保证他能安全而有效地完成各项操纵作业;为驾驶员提供一个相对于各种操纵机构的合适位置,使他能方便地进行操作;(3)考虑提高驾驶员的人身安全性,当发生翻车或撞车事故时,将驾驶员约束在驾驶座椅上且处于一定的容身空间以内。
驾驶座椅设计的良好与否直接影响着驾乘者的健康。长时间坐在拖拉机座椅中,若是脊椎得不到应有的支持,则腰部就会因弓弯而造成椎骨、椎盘、肌腿的负荷,进而导致慢性肌肉疲劳并产生酸痛;再加上长时间维持相同坐姿,还会造成脊椎压力过大而导致椎间盘突出,若是压迫到神经,容易发生麻痹的想象。然而,在驾乘拖拉机的过程中,脊椎除了不一定保持停滞状态为,也会跟着路况的变化而改变,这些情况下,脊椎的变化也就更加复杂,其所导致坐姿不良的状况,会引起腰酸背疼或慢性的肌肉发炎。由于拖拉机工作环境比较恶劣,对人体健康影响很大。随着科技的进步、社会的发展及对劳动者健康、生命关注的提高,应当从人机工程学的角度对拖拉机进行设计。
1. 2本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状
国外对于座椅的研究比较多,有从整体研究的,也有从座椅的各个侧面作单项研究,各单项包括座高,靠背角,座面倾角,座宽,座深,靠背高度等。有些因家己经制定了相应的标准。国内在标准化研究方面虽然比较晚,但是也推出了不少标准和设计规范。其中主要有:GB10000一88《中国成年人人体尺寸》;GB/T 12552一90《载货拖拉机驾驶员操作位置尺寸》;GB/T 12985一91《在产品设计中应用人体百分位数的通则》;GB/T13055一54一91《客车驾驶区尺寸及术语》;GB/T13055一56一91《客车乘客区尺寸及术语》:GBT/13057~58一91《客车驾驶员座椅尺寸规格和技术条件》:GB/T13059一6任一91《客车乘客座椅尺寸规格和技术条件》; GB/T 14774一93《工作座椅一般人类工效学要求》;GB
/T 59n一86《转向盘尺寸》;GB4094一94《拖拉机澡纵件、指示器及信号装置的标志》;GB15082一94《拖拉机用车速表》等等。这些规范和标准多是通过大量统计和实验得出的,具有很高的实用性和权威性,它的制定为设计人机系统提供了依据,是设计人机界面不可缺少的资料和数据来源。
1 人体坐姿生理特性分析
(1)坐姿时脊柱的形态。人坐着时,身体主要由脊柱、骨盆、腿和脚支承。脊柱位于人体的背部中央,是构***体的中轴。人处于不同的坐姿时,脊柱形态不同,只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态,才会减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷,防止驾驶疲劳发生。
(2) 坐姿体压分布。当座椅上的人处于坐姿状态时,人的身体重量作用于座垫和靠背上的压力分布称作坐姿的体压分布。可见,坐姿体压分布包括座垫上的体压分布和靠背上的体压分布两部分。
(3) 座垫上的体压分布。根据人体组织的解剖学特性可知,坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位,适合于承重,而大腿下靠近表面处因有下肢主动脉分布,故不宜承受重压。据此座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布,即在坐骨处压力最大,向四周逐渐减少,自大腿部位时压力降至最低值,这是座垫设计的压力分布不均匀原则。
(3)靠背上的体压分布。靠背上的体压分布也以不均匀分布,压力相对集中在肩胛骨和腰椎两个部位。从这两个部位向外,压力应逐步降低。
2 环境分析
把驾驶员和座椅组成的系统看作一个典型人机系统,该系统所处的环境对系统中的驾驶员的影响主要体现在振动及温湿度上,具体分析如下:
(1)振动。驾驶员坐在行使中的拖拉机上所承受的振动属于全身振动的范畴。有关研究表明,人体最敏感的频率范围为纵向振动 4-8hz,横向振动1-2hz。当外界振动接近器官的共振频率时,即产生共振,振幅迅速增大,此时引起器官的生理反应最大。振动对驾驶员操作的影响主要表现为视觉作业效率的下降和操作动作准确性变差。当达到一定限度时,皮质细胞的工作强度将减弱,人就会感到疲劳,工作效率明