基于人机工程的装载机驾驶室布局方法及驾驶室技术

本发明专利技术公开了基于人机工程的装载机驾驶室布局方法及驾驶室，步骤如下，步骤1：确定驾驶室通用化部件外形尺寸；步骤2：确定司机驾驶姿态及设计位置；步骤3：确定方向盘位置及方向盘调节机构的调节范围；步骤4：确定手柄位置、调节机构中心点和调节范围。依据该方法设计成的驾驶室，满足操纵装置科学合理的设计行程和人机操纵舒适性，同时在系列装载机各型号的操纵装置空间紧凑、动态的尺寸、布局需求下，实现操纵装置调节行程科学精准化、相关载体模具通用化。解决了现有技术中包容性差、行程设计过度、操纵部件成型模具通用性差问题。操纵部件成型模具通用性差问题。操纵部件成型模具通用性差问题。

【技术实现步骤摘要】
基于人机工程的装载机驾驶室布局方法及驾驶室


[0001]本专利技术涉及基于人机工程的装载机驾驶室布局方法及驾驶室，属于工程机械


技术介绍

[0002]装载机驾驶室研发投入是一种成本高、收益时间缓慢的工作，如何设计出人机舒适性高、操纵部件操作舒适、通用性强、成本低的驾驶室是设计的重点和难点。装载机驾驶室的操纵装置一般直接市场选型，由于不同身材尺寸的司机所操纵的位置一般不同，因此操纵装置调节行程常常并不能满足不同身材司机的操纵舒适性要求。装载机关于如何科学计算操纵装置调节行程和位置的研究较少，为避免设计行程不够常常在行程量上过度设计导致驾驶室空间浪费严重，对于装载机这种紧凑型驾驶室，影响司机的舒适驾驶体验，相关结构件的设计成本也大大提高。
[0003]同时由于装载机驾驶室一般对成本要求较为敏感、且不同系列驾驶室的主要操纵装置多种多样，如手柄分为落地杆，操纵手柄，其结构分为机械式、电控式，尺寸差异较大；方向盘仪表也随着装载机吨位的升级尺寸也越来越大。因此如何设计出操纵装置模具通用化、尺寸最小化和设计行程做小化、驾驶室空间利用最大化成为当前要解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于人机工程的装载机驾驶室布局方法及驾驶室，解决了现有技术中包容性差、行程设计过度、操纵部件成型模具通用性差问题。
[0005]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，步骤如下：确定驾驶室通用化部件外形尺寸；确定司机驾驶姿态及设计位置；确定方向盘位置及方向盘调节机构的调节范围；确定手柄位置、调节机构中心点和调节范围。
[0006]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，确定驾驶室通用化部件外形尺寸的具体操作如下：根据系列装载机的扶手箱外形尺寸，确定系列装载机的扶手箱外形尺寸范围及按键数量要求，确定各型号装载机的按键模块尺寸；收集系列装载机的手柄模型和操纵杆模型并对其进行编号，选取手柄安装面最大的尺寸以及手柄的最大底座尺寸作为设计输入构造手柄安装面和安装底座尺寸，并考虑装配间隙确定手柄模块的空间尺寸；统计系列装载机内饰的按键数量和按键尺寸，选取目标机型作为驾驶室内饰设计的按键输入，确定驾驶室内按键的排布位置和扶手箱中按键板尺寸大小，结合手柄模块的
空间尺寸需求确定扶手箱设计策略；根据操作杆6、手柄2操作类型及最大按键数量和尺寸，最终确定扶手箱划分模块。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，选取按键占用面积最大的机型作为驾驶室内饰设计的按键输入。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，确定司机驾驶姿态及设计位置的具体操作如下：取5百分位人体模型为：P5=1550mm，50百分位人体模型为：P
50
=1730mm，95百分位人体模型为：P
95
=1910mm，对装载机驾驶室及装载机整机模型进行三维立体建模；输入驾驶室内选型方向盘9尺寸及模型、输入系列显示屏组合仪表10、方向盘抱柱11底座位置作为基础数据约束条件，选取其中尺寸最大的仪表作为设计及校核仪表10；输入选型座椅7的前后行程和上下行程；验证P95人体模型驾驶姿态下其驾驶空间及头部空间是否满足设计要求，在满足视野要求及头部空间的前提下，进入下一步骤，否则调整躯干角参数满足头部包络R3安全间隙要求。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，通过三维软件对装载机驾驶室及装载机整机模型进行三维立体建模。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，确定方向盘位置及方向盘调节机构的调节范围的具体操作如下：在眼椭圆中心点R8至显示仪表的切线与显示屏仪表夹角A1垂直布置的前提下，根据方向盘推荐范围角度调整其倾角A2；提取肩关节R2及肘关节R4的角度范围和位置数据结合腿部空间要求确定不同百分位人的综合手伸及舒适操纵区域8，将方向盘中心点与95百分位手掌中心点R0匹配，调整仪表与方向盘的角度，保证仪表视野不遮挡；确定方向盘位置M1，确定此状态下方向盘的向下调节范围；根据确定的方向盘的三个位置：初始位置M2、设计位置M1、最终位置M3，校核抱柱和小腿R7的安全间隙，确定抱柱的尺寸约束，并将输出造型设计细化。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，确定方向盘位置M1，保证满足方向盘与腿部的安全间隙要求及5百分位人体模型的胃部空间要求，确定此状态下方向盘的向下调节范围。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，确定手柄位置、调节机构中心点和调节范围的具体操作如下：确定手掌中心点R0与手柄贴合的位置K5、K
50
、K
95
；将手柄2做出运动包络，匹配手掌中心点R0与手柄贴合的位置K5、K
50
、K
95
，校核运动包络与方向盘9调节行程中的安全间隙，若满足安全间隙要求，则进入下一步骤，否则调整手柄的Y向位置，满足安全间隙要求；根据K5，K
50
，K
95
的轨迹确定手柄调节机构中心点K0及调节范围A4，根据手柄位置和三个百分位人手部操作的位置，计算出肘托3的X向和Z向调节行程。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，前述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，根据三个百分位人体模型H点位置和躯干角A
40
，确定P
95
、P
50
、P5的肩关节中心点R2位置，结合手
腕R5及肘部R6的舒适关节角度及尺寸，确定手掌中心点R0与手柄贴合的位置K5、K
50
、K
95
；一种驾驶室，采用前述基于人机工程的装载机驾驶室布局方法设计而成。
[0014]本专利技术所达到的有益效果：1. 本专利技术公开的一种基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，逻辑清晰、简便，采用此方法指导设计工作，可以简化设计步骤，减少设计过程中的物料浪费并可缩短设计周期。
[0015]2. 本专利技术公开的驾驶室，在不同身材司机位置动态变化情况下，满足操纵装置科学合理的设计行程和人机操纵舒适性，同时在系列装载机各型号的操纵装置空间紧凑、动态的尺寸、布局需求下，实现操纵装置调节行程科学精准化、相关载体模具通用化，有效降低制造成本、提高人机舒适性，同时提高模具使用率。
附图说明
[0016]图1 是本专利技术所提供的装载机驾驶室人机设计流程图；图2是本专利技术所提供的驾驶室设计方法应用的装载机驾驶室内饰；图3是本专利技术实施例中应用的高配装载机上的手柄式扶手箱；图4是根据本专利技术实施例中应用的低配装载机上的操纵杆式扶手箱；图5是人体简化示意图；图6是本专利技术实施例中仪表方向盘位置关系图；图7是本专利技术实施例中方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，其特征在于，步骤如下：确定驾驶室通用化部件外形尺寸；确定司机驾驶姿态及设计位置；确定方向盘位置及方向盘调节机构的调节范围；确定手柄位置、调节机构中心点和调节范围。2.根据权利要求1所述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，其特征在于，确定驾驶室通用化部件外形尺寸的具体操作如下：根据系列装载机的扶手箱外形尺寸，确定系列装载机的扶手箱外形尺寸范围及按键数量要求，确定各型号装载机的按键模块尺寸；收集系列装载机的手柄模型和操纵杆模型并对其进行编号，选取手柄安装面最大的尺寸以及手柄的最大底座尺寸作为设计输入构造手柄安装面和安装底座尺寸，并考虑装配间隙确定手柄模块的空间尺寸；统计系列装载机内饰的按键数量和按键尺寸，选取目标机型作为驾驶室内饰设计的按键输入，确定驾驶室内按键的排布位置和扶手箱中按键板尺寸大小，结合手柄模块的空间尺寸需求确定扶手箱设计策略；根据操作杆6、手柄2操作类型及最大按键数量和尺寸，最终确定扶手箱划分模块。3.根据权利要求1所述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，其特征在于，选取按键占用面积最大的机型作为驾驶室内饰设计的按键输入。4.根据权利要求1所述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，其特征在于，确定司机驾驶姿态及设计位置的具体操作如下：取5百分位人体模型为：P5=1550mm，50百分位人体模型为：P
50
=1730mm，95百分位人体模型为：P
95
=1910mm，对装载机驾驶室及装载机整机模型进行三维立体建模；输入驾驶室内选型方向盘9尺寸及模型、输入系列显示屏组合仪表10、方向盘抱柱11底座位置作为基础数据约束条件，选取其中尺寸最大的仪表作为设计及校核仪表10；输入选型座椅7的前后行程和上下行程；验证P95人体模型驾驶姿态下其驾驶空间及头部空间是否满足设计要求，在满足视野要求及头部空间的前提下，进入下一步骤，否则调整躯干角参数满足头部包络R3安全间隙要求。5.根据权利要求4所述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，其特征在于，通过三维软件对装载机驾驶室及装载机整机模型进行三维立体建模。6.根据权利要求1所述的基于人机工程的装载机驾驶室布局方法，其特征在于，确定方向盘位置及方向盘调节机构的调节范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小品，王明江，高京玉，于振波，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司，
类型：发明
国别省市：