拖拉机驾驶室的人机工程学设计

人机工程学设计是车辆设计的一个重要部分。本文对拖拉机驾驶室设计中所涉及的人机工程学设计包括驾驶座椅设计、仪表盘及操纵装置设计、降噪设计等进行了介绍。从基本原理出发,分析了有关座椅设计、仪表盘设计及操纵装置设计、降噪设计的各种方法及研究进展,并提出了未来拖拉机驾驶室的人机工程学研究方向。     

基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价

为优化拖拉机驾驶室座椅设计,减轻驾驶员作业负担,提高作业效率,解决我国拖拉机在驾驶室座椅舒适性方面技术基础研究不足的问题,提出一种基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法。首先,在对拖拉机座椅舒适性影响因素分析的基础上选取人体坐姿关节角为研究因素,在配备不同座椅的两种拖拉机上利用消费级深度相机Kinect v2进行8组驾驶动作捕捉试验,获得了在不同驾驶动作下精确度为0.01°的关节角信息;然后,将关节角数据导入人体建模仿真分析软件Jack中得到人体模型,根据不同的驾驶动作进行了关节力矩仿真及下背部受力仿真,分析得到人体舒适度结果;最后,基于层次分析法构建了拖拉机座椅舒适度评价指标层次结构模型,确定各指标权重并进行一致性检验,对涉及的所有指标的原始数据进行处理并计算得到座椅舒适度的综合评价结果。仿真结果表明,相比于普通座椅的拖拉机,在配备基于人机工程学座椅的拖拉机上作业时,人体模型动作完成能力增加10个百分点且无关节不适的情况,其腰部关节处的压力在驾驶姿势下可以有效减少80N,在扭转姿势下可以有效减少370N,并且腰部所受的侧向剪力也有所减小,证明了人体模型在此拖拉机座椅上的舒适度更高。通过分析座椅舒适度评价矩阵,可以得到根据人机工程学设计的座椅舒适度优于普通座椅。依据骨骼关节识别方法的评价结果与根据层次分析法分析的结果一致,证明了基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法的可行性与有效性。该评价方法可为拖拉机驾驶室座椅人机工程学研究及准确高效地优化拖拉机座椅设计提供参考依据与指导对策。     

运用有限元仿真的拖拉机座椅舒适性优化方法

旨在针对中国男性人体数据,对拖拉机座椅进行合理的形态设计,优化现有拖拉机座椅的舒适性。重点研究了驾驶人员在正常驾驶姿势下使用的拖拉机座椅的舒适性设计方法,通过建立符合中国男性人体数据的仿真人体模型以及常规拖拉机座椅的简化模型,然后利用Ansys仿真分析得出人体—座椅压力分布图,总结探索出舒适性拖拉机座椅的造型设计方案,并建立出拖拉机座椅优化方案的pro/E的三维模型。该方法为拖拉机驾驶座椅舒适性设计提供了一定的参考。     

人机工程在联合收割机座椅设计中的应用综述

目前联合收割机座椅大多数不符合人机工程学,座椅的不合理直接降低驾驶员的舒适度甚至危害驾驶员的身体健康。综述了国内外人机工程学在座椅设计上的应用现状和前景,简述了国内外人机工程在联合收割机座椅设计应用中存在的主要问题。最后展望人机工程在联合收割机座椅设计中的应用可能趋势。     

农用车辆驾驶座椅悬架系统非线性特性的研究

本文论证了剪式杆件机构支撑的座椅悬架系统具有垂直等效刚度非线性特性,研究了特性的变化与悬架机构的几何参数、滚轮的滚动阻力系数以及线性弹簧刚度之间的关系。在理论分析的基础上,本文提出了一种新的设计思想——座椅悬架垂直等效刚度可控软特性的设计,并在神牛-25拖拉机上实施了这种设计方案。新驾驶座椅样机的试验表明,这是一种结构简单,隔振效果良好,且适用于各种类型拖拉机和农用车辆的驾驶座椅悬架系统。     

基于RAMSIS的拖拉机驾驶室人机工程布置设计与测试

针对目前拖拉机驾驶室设计中人机工程操纵性和舒适性存在的不足,根据GB/T 21935—2008标准对人体各个关节部位角度及长度的定义,结合GB/T 6235—2004对座椅标志点位置的推荐,通过理论计算建立人体各关节的数学模型。基于RAMSIS软件对人体操纵进行仿真分析,提出针对GB/T 21935—2008标准中规定的人机操纵舒适区和可及区优化后的范围,构建驾驶座椅两侧人体操作舒适区三维模型,结合RAMSIS软件对现有的拖拉机驾驶室内部操纵部件进行了校核优化。脚油门踏板面由最初与地板面夹角45°调整为35°,并将脚油门位置整体向外移25mm,制动踏板面宽度减短40mm,同时将主变速杆距离地面265mm处结构向外调整20mm,手制动初始位置抬高45mm。对优化后样机内各部件操纵力和行程进行实际测量及场地试验,验证了提出的人体操作舒适区三维模型的正确性。本研究为拖拉机驾驶室人机工程设计提供了一个操纵部件布置位置舒适区的数学模型,为后续拖拉机驾驶室设计提供参考,拓展了人机工程学在拖拉机设计领域内的应用,并提高拖拉机驾驶的舒适性。     

大功率拖拉机驾驶室振动仿真与试验验证

针对路面不平度引起的拖拉机振动及驾驶员驾驶疲劳等问题，以大功率拖拉机为研究对象，基于车辆动力学理论建立六自由度人-椅-路面拖拉机振动模型，仿真拖拉机动态工况下人椅系统的振动传递过程。为验证模型的准确性，在田间及沥青道路上进行实车试验，测量动态工况下拖拉机座椅及人体头部、腰部、腿部的振动加速度，并与模型仿真结果进行对比；通过加速度响应的时域和频域分析，把加权加速度均方根值作为评价指标，对驾驶员的振动舒适性进行评价分析。结果表明：建立的人椅系统模型与振动试验的结果有很高的一致性，模型具有良好的预测效果，且驾驶员测量部位因振动产生的不舒适感由低到高为头部、腿部、腰部，为拖拉机减振及座椅设计提供了参考。     

拖拉机驾驶室声场分析中的边界元法研究

利用有限元软件ANSYS和边界元分析软件SYSNO ISE对有座椅拖拉机驾驶室进行建模和声场的分析研究;应用ANSYS软件建立有座椅的驾驶室空腔模型,在边界元分析软件SYSNO ISE中实现了用有限元法和间接边界元法的声固耦合;并采用间接边界元法分析计算了有座椅驾驶室的声学特性;对有座椅与没座椅的驾驶室内的声场特性进行比较;分析研究了座椅对驾驶室内的声学贡献。     

铁牛-55型拖拉机驾驶座椅减振性能的改进设计

为了改善拖拉机的乘坐舒适性,本文讨论了拖拉机的简化模型和三个无源隔振座椅模型,用人体承受的总的加权加速度均方根值作为目标函数进行优化计算。并制成分段线性和动态耦合两种座椅样机,同铁牛-55型拖拉机原座椅一起进行道路对比试验,结果表明,两种新设计座椅的乘坐舒适性都得到了明显的改进效果,而且造价增加不多。从而表明,无源隔振座椅仍有其新的发展途径。     

基于Jack的农机驾驶室人机工程学分析及仿真

农机驾驶操作比较复杂,合理的驾驶室设计能有效保证的驾驶的舒适性、安全性、准确性,能有效减少过早疲劳和事故的发生。为此,结合人机工程学原理与人体尺寸数据,用Rhion对农机驾驶室进行虚拟现实建模,并将其导入人机工程学软件JACK,在JACK中创建01%、05%、50%、95%、99%男女数字人模型。通过研究驾驶舒适H点、驾驶员背部受力危险临界值,以及手拉手刹、脚踩离合踏板的静态强度受伤风险值,对座椅及操纵装置进行改进。对驾驶室内部空间布局进行仿真及舒适性、可达域、可视域等模拟并进行评价,从而缩短设计周期,减少试制费用,有效提高农机驾驶室舒适性和安全性。     

基于人机工程理念的智能拖拉机驾驶室研究及设计

<正>随着信息化和智能化的发展,促进了农业机械制造技术的提升,拖拉机从手扶、小马力、中大马力发展到智能拖拉机,升级换代步伐不断加快。在拖拉机智能化时代,不仅是操作功能实现了智能化,机手对驾驶的舒适度、行驶的安全性和外观的美观性等要求,也有了更高的要求。本文从人机工程学角度,分析拖拉机驾驶室设计的现状,并提出改进设计方案。     

基于人机工程学的汽车座椅设计研究

基于人机工程学原理,探讨了汽车座椅设计当中应该考虑的因素。本文结合人机工程学的知识,从人的心理、生理特点出发,并结合汽车振动特性、视野范围以及空间分布,来分析人与座椅的相互关系和相互作用,从而得出能符合人机工程学标准的,并将安全性、舒适性考虑进来的汽车座椅的设计。     

人体工程学在拖拉机驾驶室设计中的应用

对人机工程学的相关要求和在拖拉机驾驶室设计中的应用情况进行了较为详细的介绍,以便于我们正确地设计舒适、高效的拖拉机驾驶室。     

农机驾驶座椅水平调节系统设计

针对地表不平时驾驶座椅倾斜,影响作业安全、危害驾驶人员身体健康等问题,采用机电一体化技术,设计了一种依据农机作业时横向倾斜程度自动调节驾驶座椅的水平调节系统,该系统采用两个倾角传感器分别用以采集座椅和机身的倾角信息,作为调平和报警的依据。试验表明:该系统能够依据农机座椅的横向倾斜度,在2°～13°范围内横向自动调节,使驾驶座椅保持水平。     

拖拉机座椅振动特性研究

基于福田欧豹拖拉机构建了拖拉机,振动测试系统,得到振动特性数据,从定性角度分析了拖拉机座椅振动系统性能,并通过对座椅振动频响曲线的辨识建立数学模型,得到弹性系数、阻尼系数、固有频率等系统振动特性参数,为进一步进行拖拉机座椅的减振研究和设计提供了支撑.     

基于约翰迪尔1204型拖拉机减振座椅的参数选择

为探究拖拉机减振座椅的设计,测试了约翰迪尔1204型拖拉机分别在油菜茬地、莜麦茬地附带播种机械行进和播种作业,以及田间草地、田间土路和翻耕地行进时机体的振动情况,得到在各种作业条件下拖拉机座椅下方机体的垂直振动峰值频率主要集中在2.6~4.1Hz范围内的结论。在此基础上,设计了一种结构简单的减振座椅模型,通过MatLab软件对该座椅的力学模型进行仿真,选择适合该型拖拉机减振要求的减振座椅参数—弹簧刚度和减振器阻尼,结果表明:该座椅模型可以有效隔绝机体传递到座椅的振动,且能够满足不同体重驾驶员的减振适应性。     

基于主客观组合加权法的拖拉机座椅舒适度评价

拖拉机座椅是驾驶室人—机交互的主要界面。座椅是否舒适关系到驾驶员生理、心理以及作业效率等关键问题,因此对拖拉机座椅舒适性进行评价具有重要意义。为准确可靠地实现拖拉机座椅舒适性定量评价,提出一种基于主客观组合加权模型的拖拉机座椅舒适性综合评价方法。首先,通过文献调研和专家问卷,并结合作业中人体不舒适出现频率较多的部位,构建驾驶舒适性评价指标体系。其次,使用组合加权法平衡专家的主观评价和客观信息,得到综合权重。最后引用多级模糊综合评价理论将舒适性评价转换为定量评价,并进行实例分析验证组合加权法的有效性。结果表明：人体各部位对座椅舒适性影响程度不同,依次为臀部(0.355)、上背部(0.263)、下背部(0.199)和腿部(0.183)。验证试验表明使用组合赋权是有效的,该方法充分结合层次分析法与熵权法的优点,在保留专家主观意见的同时,很好地规避权重失衡的现象,对座椅舒适性评价以及优化设计具有重要的指导意义。     

基于人机工程的驾驶室舒适性设计与仿真研究

为提高驾驶室舒适性及安全性,以国产某种收获机械驾驶室为研究载体,对人机工程学理论进行研究,结合中国人体尺寸数据,对驾驶室进行舒适性分析,改进其驾驶舒适跨点、驾驶座椅及驾驶操纵装置,优化各器件间布局配置关系。基于CATIA软件人机工程设计模块,对驾驶员驾驶姿态、操作可达性和视野范围进行模拟仿真,检验驾驶室设计合理性。对改进前后驾驶室舒适性进行主观对比试验,结果表明:随驾驶时间增加,驾驶员对两种驾驶室主观舒适性皆呈下降趋势;在0~20min驾驶时间内,对于两种驾驶室平均舒适性评价一致,在2 0~6 0 min驾驶时间内,改进前驾驶室驾驶员疲劳累积趋势加快;改进后的驾驶室总体布局合理,可满足对驾驶舒适性及安全性需求。该研究证明了人机仿真系统分析驾驶室舒适程度的可行性,为驾驶室的人机设计改进提供了参考依据。     

基于人体模型的拖拉机驾驶室人机工程学研究

基于样机"黄海金马1024"型拖拉机驾驶室的数据,在Pro/E中建立了优化设计后的拖拉机驾驶室三维模型。利用CATIA软件中的Human Builder模块,编写了符合我国人体测量数据的中国人群文件程序,建立了我国拖拉机驾驶员的人体模型。在CATIA软件平台下,利用人体模型对拖拉机驾驶室人机工程学设计进行了研究,可为今后人机工程学在拖拉机驾驶室设计领域的应用研究提供参考依据。     

拖拉机自动驾驶液压转向系统研究

拖拉机自动驾驶技术是拖拉机现代化和智能化的根本要求,其中的自动转向系统是其核心技术之一。本设计中的自动转向系统的液压回路,实现手动转向和自动转向功能;设计了高度集成的转向集成阀块,很好地解决了管路与元件的连接和布置问题。通过仿真实验和样机试验,结果表明,液压回路及转向阀块能够满足拖拉机液压转向要求,能够实现自动驾驶模式与手动驾驶模式的自动切换,易于实现自动化控制。