Ergonomics and Design掘进机人机工程学设计
掘进机设计
机械工程及自动化专业毕业设计指导书（专科）中国矿业大学成人教育学院2010年2月摘要EBZ55型掘进机是一种悬臂式掘进机，主要用于中型煤巷及半煤岩巷的掘进作业。
它结构紧凑、适应性好、机身矮、重心低、操作简单、检修方便。
本设计主要针对掘进机的整机进行方案设计，对截割部进行结构及传动等相关设计。
EBZ55型掘进机截割部驱动动力由截割电机提供，为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷，并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头。
在截割部传动设计中用2K-H行星减速器。
设计中对2K-H型行星减速器进行了优化配齿，采用高度变位，并做了相应的校核。
关键词：悬臂式掘进机；截割部分；行星减速器AbstractThe medium-size EBZ55 type tunnelling road-header is mainly used in tunnelling operations of the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels,.It marks by features of compact construction , good adaptability, a short body and a low center of gravity ,it is also easy to operate and convenient to overhaul. This paper is mainly make a design for the overall machine and something else relevant to the structure and transmission of the cutting unit.The cutting unit driving force of EBZ55 is provided by the cutting motor。
机械工程中的人机工程学设计
机械工程中的人机工程学设计在机械工程领域中，人机工程学设计是一个至关重要的概念。
它涉及到人与机器之间的交互，旨在提高机器的易用性、安全性和效率。
本文将探讨机械工程中的人机工程学设计的重要性以及如何应用于实际项目中。
人机工程学设计的核心目标是使机器与人的交互更加自然和高效。
它考虑到人的生理和心理特征，并将这些特征应用于机器的设计中。
例如，在设计一个机械设备时，人机工程学设计可以考虑到人的身高、体力和反应速度，以确保设备的使用对大多数人来说都是方便和舒适的。
在机械工程中，人机工程学设计可以应用于各个方面。
首先，它可以用于设计人机界面，例如控制面板、按钮和触摸屏等。
这些界面应该易于理解和操作，以便用户能够快速掌握机器的功能。
人机工程学设计还可以用于设计人体工学座椅和手柄，以提供舒适的工作环境和操作手感。
其次，人机工程学设计可以应用于机器的安全性。
在设计机械设备时，我们必须考虑到操作员的安全。
例如，在设计一个大型机械设备时，我们可以使用传感器和自动控制系统来监测和防止意外事故的发生。
此外，人机工程学设计还可以应用于紧急停机按钮和警告系统的设计，以便在紧急情况下能够及时采取措施。
此外，人机工程学设计还可以提高机器的效率。
通过考虑人的工作习惯和需求，我们可以设计出更加高效的机械设备。
例如，在设计一个生产线时，我们可以将不同的工作站安排得更加合理，以减少操作员的移动和等待时间。
此外，人机工程学设计还可以应用于机器的自动化控制系统，以提高生产效率和质量。
在实际项目中，人机工程学设计需要与其他工程学科进行紧密合作。
例如，在设计一个机械设备时，我们需要与工业设计师、电气工程师和材料工程师等合作，以确保机器的整体设计和功能的一致性。
此外，我们还需要进行用户调研和测试，以了解用户的需求和反馈，并根据这些信息进行设计的改进。
总之，人机工程学设计在机械工程中扮演着重要角色。
它可以提高机器的易用性、安全性和效率，从而提高生产效率和质量。
机械设计中的人机工程学考虑
机械设计中的人机工程学考虑人机工程学（Ergonomics）是一门研究人类与工作环境之间相互作用的学科，旨在优化工作环境以提高人类的工作效率、安全性和舒适度。
在机械设计和制造领域，人机工程学的考虑至关重要，它涉及到设计师如何将人的需求和能力纳入到产品的设计和制造过程中。
首先，人机工程学考虑在机械设计中的一个重要方面是人体工学。
人体工学研究人体的结构、功能和运动，以便设计出符合人体工作特点的机械设备。
例如，在设计工作台和座椅时，需要考虑人体的姿势、肌肉疲劳和骨骼压力等因素，以确保工作人员在长时间工作时能够保持舒适和健康的状态。
其次，人机工程学考虑还包括人机界面设计。
人机界面是机械设备与操作人员之间的交互界面，包括按钮、控制面板、显示屏等。
人机界面的设计应该简单直观，易于操作和理解。
合理的标识和指示可以减少误操作和操作错误，提高工作效率和安全性。
此外，人机界面的设计还应该考虑到不同用户的需求和能力，例如老年人、残障人士等，以确保所有人都能够方便地使用机械设备。
另外，人机工程学考虑还包括工作环境的设计。
工作环境是指工作场所的物理环境和氛围，包括光照、温度、噪音等因素。
良好的工作环境可以提高工作人员的工作效率和舒适度。
例如，在制造车间中，需要合理安排机械设备的布局，确保操作人员能够方便地进行操作和移动，避免不必要的体力劳动和工作风险。
此外，人机工程学考虑还包括人的心理因素。
人们的心理状态和情绪会影响他们的工作表现和工作满意度。
因此，在机械设计和制造过程中，需要考虑到工作人员的心理需求和心理负荷。
例如，在设计长时间操作的机械设备时，可以考虑加入一些音乐或者放松的元素，以缓解工作人员的压力和疲劳。
综上所述，人机工程学的考虑在机械设计和制造中起着重要的作用。
通过考虑人体工学、人机界面设计、工作环境和心理因素等方面，可以设计出更加符合人的需求和能力的机械设备，提高工作效率、安全性和舒适度。
在未来的机械设计和制造中，人机工程学的考虑将继续发挥重要的作用，为人类创造更好的工作环境和生活条件。
机械产品的人机工程学设计分析
机械产品的人机工程学设计分析引言：人机工程学是一门以人为中心的学科，致力于研究人与机器之间的交互，旨在设计和改善产品的使用体验。
在机械产品设计中，人机工程学扮演着重要的角色。
本文将探讨机械产品的人机工程学设计分析，从人的角度出发，深入探索机械产品的设计原则和优化方法。
一、人机工程学设计的原则人机工程学设计的目标是提高产品的可用性和效率，让用户能够舒适、方便地使用产品。
以下是人机工程学设计的几个原则：1.人类体力和心理能力的考虑：设计师应该考虑到不同用户的体力和心理能力差异，以确保产品能够被多数人使用。
例如，对于重型机械产品，需要提供符合人体工程学原理的人工协助装置，以减轻用户的劳动强度。
2.人的认知和反应能力：产品的界面设计应该简单明了，符合人的认知习惯。
适当的反馈机制也是必要的，可以通过声音、震动或光线等方式提供用户操作的反馈，以帮助用户准确地使用产品。
3.人机界面的人际交互：产品的设计应该考虑到用户之间的合作和交流。
例如，在多人操作的机械设备上，应提供足够的空间和工具，以确保用户能够高效地协作。
二、人机工程学设计的优化方法除了原则外，人机工程学设计还可以通过以下优化方法进一步提升产品的用户体验：1.用户需求调研：在产品设计之前，进行用户需求调研是非常重要的。
通过问卷调查、用户访谈等方式，了解用户对产品的期望和使用习惯，以便在设计过程中更好地满足用户需求。
2.人机界面设计：人机界面是用户与机械产品交互的关键部分。
在设计人机界面时，需要考虑到用户的认知习惯和使用方式。
清晰的标识、易于理解的按钮和控制杆等都可以提高产品的可用性。
3.操作控制设计：机械产品的操作控制设计应简洁直观。
合理的按钮布局和操作逻辑可以减少用户的操作错误，提高使用效率。
此外，颜色和形状的选用也应符合人的感知规律，以便用户快速找到所需控制。
4.使用者反馈：使用者反馈机制是人机工程学设计中的一个重要环节。
通过声音、震动或屏幕显示等方式，向用户提供操作的反馈，可以增强用户的使用体验，减少错误操作的发生。
机械工程中的人机工程学与设计
机械工程中的人机工程学与设计机械工程作为一门应用科学，经过多年的发展与进步，已经涵盖了众多的学科与领域。
其中人机工程学作为一门重要的学科，对机械工程的设计与应用产生了重大的影响与推动。
人机工程学与设计紧密关联，它的目标是使得机械设备与人类进行更加高效、更加安全、更加舒适的互动。
首先，人机工程学在机械工程设计中起到了重要的指导作用。
通过研究人的工作环境、心理与生理特征，人机工程学为机械工程师提供了宝贵的设计理论和方法。
例如，在设计办公家具时，人机工程学研究员通过对人的坐姿、工作姿势和工作习惯的分析，提出了符合人体工学原理的椅子、桌子等家具设计。
这些设计使得人在工作时更加舒适，减少了因长时间工作而引发的疲劳和不适感，提高了工作效率。
其次，人机工程学对机械设备的界面设计和操作方式提供了重要的指导。
机械设备的界面设计与操作方式直接关系到用户的使用体验和操作效率。
人机工程学通过研究人类的感知、认知和行为特征，为机械工程师提供了关于人类与机械设备交互的设计原则和方法。
例如，智能手机的触摸屏设计，就是在人机工程学的指导下实现的。
通过对人类手指的灵敏度和操作习惯的研究，设计师们将触摸屏的尺寸、按钮的大小和布局进行了优化，使得用户可以更加方便、准确地操作手机。
此外，人机工程学还在机械设备的安全设计中发挥了重要的作用。
机械设备的安全性是设计的首要考虑因素之一。
人机工程学考虑人的工作环境、人机交互过程中的身体活动和行为特征，为设计师提供了关于避免事故和减轻伤害的设计原则和方法。
例如，机械工程师在设计机械设备时，会根据人的身高、体型和运动范围来确定设备的尺寸和位置，以防止意外发生。
此外，人机工程学还给出了关于预警系统和安全护栏的设计原则，帮助设计师在安全设计中合理利用先进的技术手段。
最后，人机工程学在机械工程的创新和发展中发挥了重要的推动作用。
机械工程师在设计过程中，利用人机工程学的原则和方法，能够更好地解决实际问题，提高产品的功能性和竞争力。
工业设计史名词解释
工业设计史名词解释工业设计是与产品开发密切相关的领域，它的发展历程中涌现了许多重要的名词和理论概念。
本文将对一些工业设计史上的重要名词进行解释，帮助读者更好地了解工业设计的发展演变。
一、“形式追随功能”（Form follows function）“形式追随功能”是工业设计中一个重要的原则，提出者为德国建筑师路德维希·密斯·凡德罗。
它强调产品外观的设计应遵循其功能和使用目的，即形式应当根据功能来塑造。
这个理念在20世纪初受到广泛的推崇，对于工业设计的理论和实践产生了深远的影响。
二、“人机工程学”（Ergonomics）人机工程学是研究人类与机器、设备之间的相互作用和适应关系的学科领域。
它涉及到人体工程学、人体力学、心理学等多个学科的知识。
在工业设计中，人机工程学的理论和方法被广泛应用于产品的设计和改进，以提高产品的人性化、舒适性和易用性。
三、“用户体验”（User Experience）用户体验是指用户在使用产品或服务时所感受到的整体感觉和满意度。
在工业设计中，用户体验的概念被广泛应用于产品的设计和开发过程中，以确保产品在外观、功能、操作等方面能够满足用户的需求和期望，从而提升产品的市场竞争力。
四、“可持续设计”（Sustainable Design）可持续设计是指在产品设计和生产过程中，考虑社会、经济和环境因素，追求资源的有效利用和环境保护的设计理念。
在当今社会对环保意识日益增强的背景下，可持续设计成为了工业设计中的一个重要方向，可以帮助减少资源的浪费，降低环境污染。
五、“人类中心设计”（Human-Centered Design）人类中心设计是一种以人为本的设计方法，强调将最终用户的需求和期望置于设计过程的核心地位。
这种设计方法注重了解用户的行为习惯、心理需求和使用环境，以打造更加符合用户期待的产品和服务。
人类中心设计方法在工业设计领域得到广泛应用，为产品的成功设计和用户满意度的提升做出了重要贡献。
基于人体工程学的机械设计人机界面研究
基于人体工程学的机械设计人机界面研究人体工程学（Ergonomics）是研究人与工作环境之间的相互关系，目的是改善人的工作效率、安全性和舒适度的学科。
机械设计中的人机界面是人与机械设备之间进行信息传递和操作的接口，对于提高工作效率和减少操作失误具有重要意义。
本文将探讨基于人体工程学的机械设计人机界面研究，旨在为优化设计提供理论基础和实践指导。
一、人体工程学在机械设计中的重要性人体工程学是一门研究人类进行各种活动时对外界环境的要求和人类特点以及二者之间的相互关系的科学。
它以人为中心，关注人在工作中的需求和能力，并通过优化工作环境和工具来提高工作效率和人的舒适度，减少人为误操作引发的事故。
机械设计中的人机界面是人与机械设备之间进行信息传递和操作的关键环节。
一个合理的人机界面设计能够提高工作效率，降低操作的难度和失误率，减轻人的劳动强度，提高工作质量。
因此，基于人体工程学的机械设计在现代工业生产中起着重要的作用。
二、人机界面设计要考虑的因素1.人体工学特征人的身高、体重、肢体长度等不同的身体尺寸和比例会影响到人机界面的设计。
例如，根据不同的人体工学特征，驾驶座椅需要调整座椅高度、靠背角度等参数，以提供最佳的舒适度和视野。
2.任务需求与操作界面不同任务对机械设备的操作要求各不相同。
机械设计师需要根据具体的任务需求来设计相应的操作界面。
例如，在航空控制器的设计中，必须根据不同的操作步骤和频率，合理布局各个按钮和控制杆的位置，使得操作更加便捷高效。
3.人机交互方式人与机械设备之间的交互方式多种多样，如按钮、触摸屏、语音控制等。
设计人员应考虑操作方式的便利性和适用性，选择合适的交互方式。
例如，在智能手机的设计中，采用触摸屏作为主要的人机交互方式，方便用户进行各种操作。
4.可读性与可理解性机械设备上的显示与指示信息应该具有良好的可读性和可理解性。
设计师需要考虑显示屏的分辨率、字体大小、颜色等因素，以确保用户可以清晰地看到和理解所显示的信息，避免误操作或误解。
机械设计中的人机工程学原理与实践案例
机械设计中的人机工程学原理与实践案例在机械设计领域，人机工程学起着至关重要的作用。
人机工程学（Ergonomics）旨在改善人与机器之间的交互，以提高工作效率、减少错误和事故的发生。
本文将介绍机械设计中的人机工程学原理，并结合实际案例展示其实践应用。
一、人机工程学原理1. 人体工学原理人体工学是人机工程学的基础，研究人体的生理和心理特征以及人与机器之间的相互作用。
在机械设计中，需要考虑人体的尺寸、力量、灵活性和感觉等因素。
设计师应在产品设计时充分考虑不同用户群体的人体工学特征，以确保产品的舒适性和适用性。
2. 操作界面设计操作界面是人与机器之间的桥梁，决定着用户对机器的控制和反馈效果。
在机械设计中，操作界面的设计应基于人体工学原理，以确保用户的操作方便、准确和高效。
例如，在设计一个机械设备的控制面板时，应将常用功能按钮置于易于触及的位置，并采用符合人体工学要求的按钮尺寸和排列方式。
3. 动作分析动作分析是研究人体动作特征和动作过程的科学方法。
通过对人体动作的分析，设计师可以优化机械设备的操作方式，提高工作效率和安全性。
例如，在设计一个手持工具时，要考虑到使用者手部的握持方式和运动轨迹，并制定相应的设计措施，以减少手部疲劳和伤害的风险。
二、实践案例1. 工业机器人的人机工程学设计工业机器人在现代制造业中发挥着重要作用，其人机工程学设计对提高生产效率和工作质量至关重要。
一个成功的案例是ABB公司开发的IRB 2600工业机器人。
该机器人采用了人体工学原理，使得操作员可以直观地进行编程和控制。
此外，机器人的操作界面设计简洁明了，操作按钮和手柄的布局符合人体工学标准，大大提高了操作的便捷性和精确性。
2. 汽车座椅的人机工程学设计汽车座椅是人机交互中的重要环节，对驾驶员和乘客的舒适性和安全性有着重要影响。
举个例子，德国汽车制造商奥迪针对长时间驾驶对颈椎的影响，设计了具有人体工学支撑功能的可调节头枕。
这种头枕能够根据个体的身高和颈椎曲度进行调整，减少颈部受力，提供更好的驾驶体验和乘坐舒适性。
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and environments and systems in order to
Professional Memberships
in regard to human Control Room: Operators not
happy with architect
Time spent leaning forward over desk: ~60%
Selection vs Ergonomics Neck pain from unhealthy neck or from looking
up at 30-40° repetitively over 12 hours
Outcomes: Miner Modifications
Lge Forklift:
- Pedals too far fwd
relative to steering
Shuttle Car & Short Male Fixed pedals
Fixed controls
Poor seat adjustment
Obstacles to vision
Shuttle Car & Tall Male
Key Factors •Dimensions
•Clearances
•Posture stress
•Movement demands
•Forces
•Sight lines
•The above often
combined with vibration/
jolting
Simple (?) example: Dragline
controls
•Drag and hoist levers
•Single plane
•>300mm range
•Light constant
resistance
•Up to 80° shoulder
elevation
•High wrist supports
•No forearm support
Possible Solution
Limited wrist range vs optimal range for
Forearm support takes ~38% of stress off spinal Shoulder movements are less precise than wrist or finger movements especially if friction under
Type of handle •Joystick: requires all
movement to arise from wrist
action and some shoulder
•Cylinder handle: palm inwards
requires all movement via
wrist, shoulder, elbow – some
finger flex/extend;
•Ball-grip: palm down, palm
inwards, finger-tips, finger-
thumb tips – slide through
hand with finger flexing
contributes to range
Musculoskeletal •Functional
anatomy
•Strength data
•Physiology
•Biomechanics
Range of Motion
Posture Stress
•Gravity
•Position
•Static
•Effort
Gravity
Mine Control Room
Shuttle Car Refit
Goals:
Eye height
Seat support
Biomechanical Analysis •Range, frequency,
% of cycle
•Forces applied
•Space vs
anthropometry
Human Tribology Study of friction in
relation to human
locomotion
Includes analysis of
underfoot surfaces
Relates to
biomechanics and
design of accesses
Cont Miner Access Existing Miner:
Access on Miner Numerous incidents
Excessive rises
Incompatible rises and goings
Refurbished Miner 2600 class
1700 class access
Potential issues related to monorail for flexiduct, mesh on top of miner, work heights, cassette access, access/egress, rib bolter controls, roof
Working Height •Intended floor height:
993mm
•Roof ht: 2300mm above
floor of miner
•Relevant to monorail
hanging, pulling flexiduct,
roof bolting
•Possible need to reach roof
for monorail
•Need to reach to 300mm
below roof for resin insertion
Vertical Height of Males with
Shoes and Helmet Worn
1720mm
1835mm
1950mm
Vertical Reach Capacity for
Allow for 500mm forwards of eyes and 2300mm Optimum angle for brief exposures is 40° made
Recommendations:
Monorail attachments weight
Mesh
Ht to top of pack of mesh: 1925mm
% reach capacity at 300mm fwds of shoulders:
5th: 110% 50th: 92% 95th: 75%
Other Recommendations
Design capabilities,
instructions
Ergonomics Design Process Std Design of accesses, auxiliary equipment
Be a resource for assessments and audits
All tasks/exposures to be within human Standards cover design, techniques and。