农业机械设计中的人机工程学研究

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1、农业机械设计中的人机工程学研究　　(呼伦贝尔学院工程技术学院，内蒙古呼伦贝尔021008) 　　摘要：文章结合人机工程学理论综合考虑了人、机、环境三个因素对农机的影响，探讨了农业机械的人性化设计和生产。 　　关键词：人机工程学；农业机械；人体特征；操作环境 　　中图分类号：S817.12+1文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)03—0293—01 　　中国是一个农业大国，有9亿农村人口，农业是中国的根本。随着科技和经济的发展，农业机械化程度大幅提高，改变了传统的种植模式，把农民从繁重的体力劳动中解放出来。随着农

2、业机械化程度的提高，中国农机在普及率、产量上不断提高，但是农机的质量却没有同步增长，而且还存在设计落后、外形不美观、操作不方便、有安全隐患、不符合人体工程学等严重问题。这些问题导致了农机事故频繁发生，很多人因使用农机不当或使用质量不合格、设计不合理的农机而致残或致死。 　　农机安全事故让农民付出了血的代价，铡草机尤为突出，全国每年有多例因使用铡草机而导致铡手的事故。铡草机行业的整体质量不容乐观，从2001～XX年铡草机国家组织的质量安全监督抽查的结果看，5年中的年度抽查合格率最高为69.6%，最低为56%。年度平均合格率只有63.5

3、%。另外，中国农村常用的小型轮式拖拉机，每年产销量多达80万台左右，生产企业140多家，产品除供应国内市场外，还大量远销到亚洲、非洲、拉丁美洲。据XX年年底的统计，全国小轮拖保有量已达824.28万台，但是国家监督抽查样品合格率低于40%。这样的产品，怎么才能让农民放心的使用？现在，农机用户不仅对农业机械的工作效率、结构性能提出要求，还对其安全性、舒适性有了更高要求。 　　人机工程学是一门新兴的应用范围广泛的综合性边缘科学。人机工程学应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究。

4、提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。它是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，研究人、机器与环境系统的交互作用，使人、机、环境三者达到最佳配合，从而获得最高效率和操作者

5、在作业时的安全保障和舒适感。下面我们从人、机、环境3个方面对农机的设计和制造进行研究。 1人的因素 　　人是机器的使用者，机器的高效使用离不开人。农业机械的使用者为农民，有独特的生理和心理特点，因此在设计中要特别重视。中国农民数量多，整体文化程度不高，安全意识薄弱，这些问题要求我们在设计产品的时候要充分进行考虑。为了让农民正确高效的使用产品，在设计时要考虑以下几方面：①农机结构尽量简单，不要太复杂。②对危险部位，参照人体各部位活动范围进行隔离，避免误碰事件的发生。③说明书要写的简单、通俗易懂，现有的农机说明书多使用大量的专业术语和

6、生字词，只适合专业人士看，农民根本看不懂。④采用新的人体尺寸标准进行设计，中国人口整体身高和体重都有增加，采用以前旧标准设计的机械已经不再适用。 2机器的因素 　　良好的机器不但能完成相应的工作，而且还要操作方便和安全。因此在设计机器时要考虑以下几面：①对安全隐患部位要安装安全措施，例如铡草机设计并安装适当的阻挡装置，就可以避免铡手事故。②各部分尺寸要符合人体工程学中人体的出力范围和活动范围，方便施力和受力，尽量使操作在人体能达到和舒适的范围内。③要留出足够的空间，包括生理和心理空间。④要根据机器配置对某些部分进行改进设计。例如皮

7、带式小轮拖拉机的原设计是人工手摇启动，当时的功率只有8.8kW(12马力)，启动力矩不大，摇把反转打手问题能控制，只需在说明书中提醒用户抓紧摇把即可。但目前功率已经发展到18.4kW(25马力)以上，启动力矩加大，有时需两个机手一起摇动，摇把反转打手问题也日益突出。现在，已有企业加装电瓶和启动电机，解决了这个问题，但价格偏高。根据XX年普查中对驾驶员年龄进行了调查，年龄40岁以上的占40.7%，在启动问题上，很多人已经是心有余而力不足了，这既是安全问题，也是人机工程问题，必须尽快解决。⑤农机具的外观设计应增加美感。现有农机具颜色和样式单

8、一，需要进行改进。 3环境的因素 　　环境也是影响农机使用的重要因素。在设计农机时要充分考虑中国农村大多基础设施差，道路崎岖，工作环境恶劣的问题。因此在设计农机时要考虑以下几面：①在设计过程中机械要有