学海网

硕士学位论文 人机工程学在工程机械驾驶室布置设计的应用研究
本文按照人机工程学的基本理论和人体测量原理，通过分析研究该学科在面对中国人的汽车车身布置设计与工程机械驾驶室布置中的实际应用问题，提出将国外行业设计标准与中国人体相结合、汽车车身布置方法向工程机械驾驶室转化的基本方法和步骤，研究用最少关节自由度建立满足驾驶姿态的棒状人体，并通过工程
机械行业最常用的Pro/Engineer 2001三维设计软件的二次开发功能，建立了应用于工程机械驾驶室设计并满足基本人体百分位的弹性中国人体数字三维模型，最后以新设计、已设计和进口名牌三种轮式装载机驾驶室的实际测量和三维模拟，验证了“以舒适的人体姿态而设计”的基本思想，使该方法可应用于国内工程机械或其他工业产品的设计，扩展了人机工程学的实际应用范围和理论研究。

1
目录
提要
第一章绪论.........................................................................................................1
1.1研究目的和意义..............................................1
1.1.1问题的提出背景.........................................1
1.1.2研究目的和意义.........................................2
1.2国内外工程机械中人机工程研究与应用现状......................3
1.2.1国外学术界对工程机械人机工程的研究.....................3
1.2.2国内学术对工程机械人机工程的研究.......................3
1.2.3国内外人体数字仿真的技术发展...........................6
1.3课题研究的目标、核心内容和需要解决的问题....................8
1.3.1目标：.................................................8
1.3.2核心内容...............................................8
1.3.3关键问题...............................................9
1.4拟采用的研究方法、技术路线..................................9
第二章人机工程的原理与基础研究..................................................................10
2.1人机工程学的基本知识与定义.................................10
2.2人体测量与我国人体尺寸标准.................................11
2.3人体尺度的估算数学方法.....................................12
2.3.1人体测量数据的主要统计函数............................12
2.3.2人体尺度的估算........................................13
2.4人机工程学的参数标准化.....................................15
2.5人的作业环境区域分类.......................................15
2.6人体尺度差异比较...........................................16
2.7人体动态与静态测量研究.....................................18
2.8人机系统设计在机械设计中的地位.............................18
2.9人机界面设计和系统评价.....................................19
第三章人体模型的建立与其仿真研究................................................................20
3.1人体运动与人体骨骼.........................................20
3.1.1人体的运动系统产生人体运动............................20
3.1.2骨的功能与骨杠杆......................................20
3.1.3主要关节的活动范围....................................20
3.2人体骨骼机构化研究.........................................21
3.2.1骨关节的类型..........................................21目录
2
3.2.2关节运动的分类........................................22
3.2.3棒状人................................................23
3.3人体模型的建立.............................................24
3.4人体模型的运动表达研究.....................................26
3.4.1人体运动的简述........................................26
3.4.2人体运动的空间位置数学描述简介........................27
3.5人体模型的正向运动和反向运动...............................27
3.5.1正向运动..............................................27
3.5.2反向运动..............................................27
3.5.3正向运动与反向运动的数学表达简介......................28
3.6以舒适的人体姿态而设计思想的提出...........................28
3.7舒适的人体姿态与操纵.......................................30
3.8人体姿态的舒适度评价对比体系...............................30
第四章汽车人机工程与工程机械人机工程研究.............................................32
4.1汽车车身总布置的设计特点与原则...........................32
4.1.1汽车车身设计的基本内容................................32
4.1.2车身总布置原则........................................33
4.2汽车车身布置方法及H点等重要工具.........................33
4.3工程机械总布置的设计特点与基本要求.......................36
4.4工程机械驾驶室布置方法...................................38
4.5工程机械SIP点的设计与操纵杆系统的布置..................39
4.6汽车车身与工程机械驾驶室布置设计上的异同点..............41
4.6.1异同点对比：..........................................41
4.6.2比较结论..............................................42
4.7本章小结..................................................43
第五章人机工程在工程机械驾驶室设计中的应用.........................................44
5.1 ISO数字人体模型与中国数字人体模型.......................44
5.1.1 ISO人体尺度..........................................44
5.1.2中国人体尺寸与ISO人体尺寸的比较研究..................45
5.1.3建立中国数字模型的人体关节尺寸........................48
5.2基于Pro/Engineer2001建立的数字人体模型.................50
5.2.1 Pro/Engineer三维造型系统的应用依据...................50
5.2.2基于Pro/Engineer2001建立数字人体模型的构想...........51
5.2.3 Program功能概述......................................51
5.2.4建立Pro/Engineer数字人体模型.........................52
5.3工程机械驾驶室布置设计与数字人体模型的结合..............54
5.3.1工程机械驾驶室的布置设计步骤..........................54目录
3
5.3.2影响驾驶室布置的主要因素..............................55
5.4设计应用实例分析与评价...................................56
5.4.1对新设计驾驶室结果验证实例一..........................56
5.4.2对已设计驾驶室结果验证实例二..........................58
5.4.3对国外进口轮式装载机驾驶室结果验证实例三..............59
5.5本章小结...................................................61
第六章总结与工作展望......................................................................................63
6.1论文总结..................................................63
6.2工作展望..................................................64
参考文献................................................................................................................65
致谢…................................................................................................................69
摘要…..................................................................................................................I
ABSTRACT...........................................................................................................III