基于人机工程挖掘机扶手箱设计

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1、基于人机工程挖掘机扶手箱设计摘要：首先对扶手箱在挖掘机中的作用进行了阐述，随后分析了传统扶手箱存在的问题和未来的发展趋势。最后，从人机工程学考虑，运用CAD/CAE/CAPP等计算机辅助技术和仿真技术对挖掘机扶手箱进行了全新设计。对今后扶手箱的设计有良好的借鉴意义。关键词：挖掘机扶手箱分体式金属卡扣人机工程。中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：1674-098X(2013)05(b)-0019-01近十年来，我国挖掘机市场平均年增长率达到30%,“十一五”期间挖掘机行业得到前所未有的高速发

2、展，经济危机后，国家“四万亿”投资更加带动了挖掘机制造企业投资扩产的热情，一部分从未涉足挖掘机行业的企业甚至非制造企业也纷纷进入市场。自2011年以来挖掘机制造企业新增产能近15万台，我国已经成为世界挖掘机用量最大的市场之一，不仅市场销量最大，而且产量也最大，俨然成为世界挖掘机行业制造中心。挖掘机驾驶室不同与其他工程机械，内部无仪表台及传统方向盘控制的转向机构，几乎所用控制部分都放在座椅两侧的扶手箱上，挖机的回转、挖掘、装卸动作都要靠控制扶手箱前侧的先导手柄完成，扶手箱质量的高低直接关系到操纵人员的

3、舒适度及挖机的整体性能。随着挖机的升级换代，传统挖机扶手箱装配困难，不易维修的弊端也显现出来。该文主要从人机工程学的角度出发，充分考虑挖机扶手箱的易维修的基础上，运用CAD/CAE/CAPP等计算机辅助技术对挖掘机扶手箱进行了全新设计。通过扶手箱下壳体采用分体式结构及卡扣的运用，有效的解决了扶手箱壳体更换困难的问题，并实现壳体的多色搭配，提升了挖掘机的档次。1扶手箱构成、作用及存在问题扶手箱总成是挖掘机内饰件设计中结构和制造工艺最复杂的组件之一，车上的点火开关、控制开关、娱乐系统、空调面板通常都安装

4、在其上面，更重要的是操纵挖机回转、挖掘、装卸的先导手柄也布置在扶手箱上。而且，打开车门首先看到的就是扶手箱，其舒适性、造型、质感决定了驾乘人员对内饰的评价程度，因此它是内饰开发的核心部件。扶手箱总成包含很多零件，维修及更换元器件频率相对较高，我们可以看出，扶手箱外壳由为上下两部分组成，上下外壳固定在内部骨架上。这种简单的上下结构给维修造成很多不便，特别是当下壳出现损坏时，更换更加麻烦，必须将先导操纵手柄油管全部拆下，骨架固定螺栓卸掉，才能将下壳拆下更换。并且从色彩上来看，上下壳颜色搭配也显得比较单调

5、。2人机关系及设计过程2.1人机交互关系按照与驾乘人员的人机交互关系扶手箱零部件可分为以下2类。（1）视角交互：娱乐系统（收音机）、指示灯、时钟等；（2）触觉交互界面：空调控制面板、油门旋钮、点火开关、翘板开关、杂物盒、先导切断开关、先导手柄等。2.2扶手箱布置过程驾驶员需要密切关注挖机工作情况，所以指示灯的观察都是在瞬间完成的。这就需要视觉交互界面放置在驾驶员视线最易观察的地方，扶手箱总成除视觉交互界面之外，绝大部分属于触觉交互界面，它们的放置位置与驾驶员的手伸及能力有关，需要确保驾驶员在不必大动

6、躯干的情况下就能方便操纵。根据挖机扶手箱的结构和人际交互关系并结合大多数人的操作习惯，将油门旋钮、点火开关、翘板开关、空调控制面板放置在右扶手箱上，将收音机、备用电源、点烟器、指示灯、杂物盒、先导切断开关放置在左扶手箱上。然后按照操作使用频次的高低及占用空间的大小综合考虑进行位置确定。2.3结构设计扶手箱下壳体拆卸问题是当前扶手箱需要解决的首要问题，也是本文主要探讨的主要问题。在这里我们采用分体式设计，将下壳分为前、后、左、右四部分组合，这样就可以解决检修及下壳更换困难的问题。同时也可以将四部分做成

7、不同颜色，实现多彩搭配。同时本设计借用轿车内饰中用到的金属卡扣连接方式，来实现外壳与骨架的连接，即解决了因螺钉外露的美观问题，也易于拆卸。因壳体的分体式设计的应用，就要求模具制作时更加精确，随着我国注塑工艺近几年快速发展，大多数注塑厂家都可以制作出满足要求的产品。先导手柄控制挖掘机回转及装卸动作，是挖掘机的核心部件，使用最为频繁，使驾驶员以最舒适的方式来控制先导手柄，可以大大减少驾驶员的疲劳感。因此，先导手柄的位置是衡量扶手箱优劣的重要因素。现在，随着3D工具的发展，计算机仿真技术，特别是CAE技术

8、，可以在提高产品质量和建立产品开发能力方面，给我们提供极大帮助。本文以中等身高的人为模型，进行实体建模。首先，对于上臂来说，它的自然形态应该是使尺骨和橈骨接近平行的状态。这种形态下，上臂的主要肌肉和血管不会发生扭曲，所以即便长时间保持这个姿势，也不会出现肌肉疲劳和缺氧情况，根据人体的生理机构来确定先导手柄的位置，从而确定扶手箱的高度、角度等。再根据整车造型风格最终确定扶手箱整体造型。3结语扶手箱设计是一项复杂而细致的工作，也是挖掘机设计的重要组成部分。设计人员必须在设