温室电动手扶拖拉机人机系统设计研究

【摘要】随着我国农业多样化的不断发展,温室大棚这种设施农业已经逐步成为农业经济的重要组成部分,成为促进农业发展及农民增收的重要手段。针对温室大棚这一特定的作业环境,传统的以内燃机为动力的农业作业机具存在机身庞大、生产不便、污染棚内环境、能源利用率低等缺点,已不能满足温室大棚的作业需求。同时,传统的农业作业机械设计过程中不注重操作者的因素,造成人机不协调、易操作疲劳、危险系数较大等诸多问题,而人机工程学的研究目的在于重视人机环境中各方面的因素,营造更为宜人的作业机械及操作环境,创造更为和谐的人机交互关系,追求人机环境的协调发展,在传统作业机具上应用人机系统学的相关设计方法将有效解决其存在的不和谐因素。因此,人机工程学在农业作业机械上的应用亟需发展。本文主要针对动力蓄电池这一清洁能源为动力源的温室电动手扶拖拉机的设计研究,并主要对设计中的外观和人机系统部分进行研究。在人机系统学的相关设计方法与设计原则的基础上,结合相关人体尺寸标准,充分考虑作业中操作者的使用需求及心理感受,并针对这些要求及原则进行温室电动手扶拖拉机的方案设计。最终利用三维建模软件完成方案的展示。本文的主要研究工作归纳如下：1.对温室电动机械的研究背景及拖拉机人性化设计的必要性进行了分析,对国内外的研究现状进行了分析,并最终确定了本课题的研究目标及研究内容,提出了温室电动手扶拖拉机的设计要求及设计方向。2.提出温室电动手扶拖拉机的研究思路,结合人机系统学的相关理论,注重人、机、环境三个因素的分析,并综合考量在温室电动手扶拖拉机的人机系统设计研究过程中应注意的因素。提出了温室电动手扶拖拉机的设计研究程序及具体的研究内容。3.根据市场对于温室电动手扶拖拉机的产品需求,明确了温室电动拖拉机的设计方向。分别提出了温室电动手扶拖拉机的综合设计定位、人机系统设计定位、形态设计定位、以及色彩研究设计定位。4.对温室电动手扶拖拉机的人机系统设计部分展开了详细的叙述,包括其研究的基础——人体测量,并着重从人机系统的角度分析了在温室电动手扶拖拉机的创新设计中应注意的问题以及遵循的原则：新设计与人体尺寸相配合、与人体形态相配合、与人体力学相配合,并分别举例阐述说明了这些设计的原则。5.对温室电动手扶拖拉机的人机交互系统进行了设计,主要包含了信息显示装置的设计,拖拉机空间布局的设计,以及产品色彩的设计。在信息显示装置的设计中,着重研究了温室电动拖拉机的仪表盘设计,在遵循相关设计原则的基础上,提出了创新性的仪表盘设计方案。在产品色彩的设计研究中,采取了问卷调查研究的方式,采用意向词倾向性数据分析的方法,对回收的调查问卷进行了数据统计及分析,并最终得出相关结论。6.针对所提出的温室电动手扶拖拉机的设计方案进行三维建模,为更直观的展示设计方案,借助三维建模软件Pro/Engineer进行模型的建立。在设计方案的确定的过程中,也采用了调查问卷的数据统计分析方式,从方案中选取最优方案。在三维模型建立后,利用Pro/Engineer软件的Manikin模块进行了人机系统的仿真校验,以分析设计方案在人机系统学研究方面的优劣。
【作者】张钰；
【导师】史庆春；
【作者基本信息】南京农业大学，机械工程，2013，硕士
【关键词】温室；电动手扶拖拉机；人机工程学；人性化设计；

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