护栏打桩机驾驶室人机工程仿真及优化设计研究

作     者：魏恺祺 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宗威

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：护栏打桩机 驾驶室设计 人机工程 人机仿真 

摘      要：公路护栏打桩机是一种公路护栏钢管桩施工专用的工程机械,由于制造厂商的成本和技术限制,此类小型工程机械的驾驶室通常缺乏良好的人机工程设计,影响了作业效率和驾驶操纵人员的安全性,存在一定的改进空间。本文利用人机工程学原理对WYDBZ型护栏打桩机驾驶室进行优化设计,解决了驾驶室中存在的相关人机工程问题。本文对H点、眼椭圆等驾驶室设计工具和驾驶室设计相关人机工程学原理进行研究,分析WYDBZ型护栏打桩机的驾驶操纵方式;对现行标准中缺乏时效性的人体尺寸数据进行修正,并在人机仿真软件JACK中对WYDBZ型护栏打桩机驾驶室进行人机仿真分析,发现其中存在的人机问题;利用二维杆状人体模板关节间的几何关系,结合人体尺寸和关节舒适角度范围,在MATLAB中进行编程拟合得到H点定位参考线,根据相关标准和设计规范确定H点在驾驶室中的空间位置,在H点位置的基础上计算并确定眼椭圆的相关参数;参考相关设计标准,以H点和眼椭圆为依据,对驾驶室座椅、仪表台和操纵装置等进行优化设计,并使用三维建模软件Rhino创建出WYDBZ型护栏打桩机驾驶室优化设计方案的模型;应用JACK分析驾驶操纵人员在优化后驾驶室中的驾驶姿势舒适性、可及性和可视性。结果显示,对比现有WYDBZ型护栏打桩机驾驶室,优化设计后的护栏打桩机驾驶室可以满足驾驶操纵人员的可及性和视野需求,也具备更好的舒适性。