华北理工大学人因工程学课程论文

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1、华北理工大学人机工程学课程论文姓名班级成绩机械工程学院2016.11华北理工大学人机工程学课程论文成绩总评表学院：机械工稈学院 班级：学生姓名及得分论文题目公交车吊环扶手的改良小组总成绩其中：论文成绩答辩成绩分工情况：答辩：论文：注：论文总成绩=论文成绩（60%）答辩成绩（40%）华北理工大学人机工程学课程论文成绩评分表班级： ;学生姓名：论文题目：评价内容具 体 要 求分值评分ABCDE得分调查论证能独立查阅文献和从事调研；有收集、加工各种 信息及获取新知识的能力。1010987W6分析与解决 问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题； 能正确处理相关数据；能对研究内容进行理论与

2、实践的分析，得出有价值的结论。2020181614W12工作量及 工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较 大；工作努力；工作作风严谨务实。2020181614W12论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分， 结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号 统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整 洁、正确；论文结果有应用价值。4040363228W24创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破， 或有独特见解。1010987W6总分总分X60%公交车吊环扶手改良华北理工大学，机械工程学院，河北，唐山，063009 摘要：通过搜集人体相关数据，结合数理统计中 95%置信度，应

3、用人因工程学原理对现有公交车扶 手进行分析，针对扶手高度不合理，吊环抓握舒适度较差的问题，对公交车扶手进行改良。公交车 扶手的设计应基于 1.不碰头。2.抓握舒适。3.长时间抓握不疲劳。通过分析相关尺寸以及人体最舒 适握姿、站姿，本文提出了对吊环的改进方式可伸缩式吊环设计。关键字：人因工程、扶手设计、可伸缩式吊环1、前言随着经济的快速发展，越来越多的私家车出现在人们的生活中 ,交通越来越拥挤。公交车作为 一种低廉又方便的交通工具，逐渐成为人们出行的首选。但是公交车座位有限，所以公共扶手的数 量、质量、结构以及其舒适程度受到了极大的考验。目前，公交车上的扶手多为单排活动型，在公 交车进站离站时，

4、由于惯性，乘客不好把握重心，容易摇晃，甚至摔倒。并且，对于相当多的乘客 来说，由于扶手过高或过低的原因，在握住公交车扶手后的短时间内，手臂特别容易疲劳。改良公 交扶手对人们的出行有着非常重要的意义，应对公交车扶手进行优化设计，提高乘客的乘车舒适度。2、公交车扶手存在的问题现在公交车扶手的高度单一，目前的横杆高度是1850mm,吊环高度是1750mm,并不能满足处于不同身高区间的乘客的需求，身高相对较低的乘客可能会够不到或者踮起脚才能够到扶手吊环， 这时候会使得重心不稳，扶手吊环又具有一定的不稳定性，一旦有突发情况容易造成事故。同时， 抓握扶手不舒适时，胳膊长时间处于紧绷状态，人就会感到胳膊酸麻

5、。而如果扶手太低又会影响到 身高较高的乘客，使吊环和乘客的头部发生频繁碰撞。针对上述问题，应用人机工程学的思想和方法可以进行改善。由于是站立时的辅助工具，所以对扶手吊环的设计应考虑人体立姿垂直手握高度，侧向手握距离和手臂平伸手握距离。3、对共交扶手的调查通过对现有的公交车扶手吊环的展开调查，抽取1 1 0人作为统计样本进行满意度调查，对目前 吊环比较满意的人占比为52.72%，仍有很大一部分人对扶手吊环的设置不甚满意。同时，对公交扶 手的材质进行调查有 34.55%的乘客青睐于硅胶材质的扶手，占比最大。其次为综合材质和塑料材质 的扶手，占比为 16.36%。因此，针对这些让人不满意的方面，从人

6、体舒适度与人机工程学的角度上， 进行扶手改良设计是相当有必要，这有利于提高人们生活质量，对交通运输等基础设施和公益性会 有很大的提高和改善，对选择的文化、社会秩序、人的素质、休闲、舒适也有一定的影响。4、改进方法4.1华北地区成人男子、女子身高的95百分位数（P9）表1身高、体重、胸围的均值M与方差S项目东北区、华北区西北区东南区均值M标准差S均值M标准差S均值M标准差S体重男648.2607.6597.7女557.7527.1517.2身高男169356.6168453.7168655.2女158651.8157551.9157550.8胸围男88855.588051.586552.0女84

7、866.483755.983159.8表 1 身高、体重、胸围的均值 M 与方差 S项目华中区华南区西南区均值M标准差S均值M标准差S均值M标准差S体重男576.9566.9556.8女506.8496.5506.9身高男169356.6168457.1164756.7女158651.8157549.7154653.9胸围男85349.285148.985548.3女82055.881957.680958.8唐山属于华北地区，故由GB/T 10000-88中国六地区身高、体重、胸围表可知华北地区男子身 高的均值x和方差0为：x=1693, 6 =56.6。人体尺寸的百分数与均值和标准差的换算公

8、式为： Pk=x+K,P=x-K。P：人体尺寸的K百分位数；K：转换系数（表2）。当要求150百分位之间的百 分位数时，去P=x-K；当求5099百分位之间的百分位数时，取P=x+Ko计算得男子 95 百分位数 P95=x+K6 =1693+1.645 X56.6=1786.10mm同理得女子 P95=1586+1.645X51.8=1595mm。表2 由均值和标准差计算百分位数系数表百分位数转换系数K百分位 数转换系数K百分位 数转换系数K百分位 数转换系数K0.52.576200.842700.52497.51.9612.326250.674750.674982.052.51.96300.

9、524800.842992.32651.645400.25851.03699.52.576101.282500901.282151.036600.25951.6454.2华北地区身高差异修正由于上述所求是净身高，没有考虑鞋子的修正量，因此，应将鞋子考虑进去，鞋底厚度大约为10mm,因此取修正值为10,修正后去成人男性P95=1796，女性为P95=1605。4.3 扶手的现状及改善改善对于横杆不碰头，考虑到男性平均身高为1796mm,故高度应处于1796之上范围，目前横杆高 度为1850符合数据要求。扶手舒适抓握公式GWJ10 女+x+z-tG：扶手横杆中心距离车内地板高度；J10女：女子上举

10、功能高的5百分位。x：女子穿鞋修正量，取x=10mmz：人体身高增长量（GB/T 10000-88是20世纪19年代的数据，随着生活水平的改善身高会有 相应的增加）取 x=20mmt：人体上举功能高与人体舒适抓握扶手高度相差量。t取150mm o表 3 双臂功能上举高百分数 性别、1%5%10%50%90%95%99%男1818185918992003210821382203女1696174117661860195219762009代入数据得出GW1621mm。表4 公交车扶手位置及其高度扶手位置高度扶手位置高度中间横杆185左前轮后挡架105前面侧窗扶手164右前轮后挡架77后面侧窗扶手17

11、7后排座椅前挡架110吊环170后门后挡架100座椅106由表3,可知，而目前吊环的高度是固定的1630mm,对于女性来说，抓取扶手时基本处于较不 舒适的状态。因此，应在保证男性不碰头以及抓取吊环舒适的情况下进行改善。4.4 改善方案单一的吊环高度无法满足所有群体。因此，可以将吊环设计成可伸缩式吊环，当女性抓取时可以通过拉长吊环来使其高度降低，达到较为舒适的位置。其工作原理如图1图1吊环可以拉长和缩短，来实现吊环高度的升降。吊环右侧有一个按钮，当使拉环长度增加时，按下按钮，向下拉动吊环，到达期望位置后松开按钮，此时吊环的长度就会固定在当前值，若想使吊环升高，则按下按钮，减少拉力，吊环就会自动回

12、位，到达指定位置后松开按钮。4.5 结构原理 让吊环可以升降是吊环的主要功能，实现这个功能可以使用卷尺原理：内部一个小轮轴，轮轴 上缠绕弹性伸缩带，轮子可以旋转 但是中心靠弹簧拉着，当拉动伸缩带的时候这个轮子会被随着旋 转 这个弹簧也是一次次被压悬。按下左侧按钮，长度就会固定，当按下按钮的时候这个弹簧会拉着 轮子回位.然后吊环也跟着回去了。在保持现有高度的前提下，吊环吊带的长度应为L=1700-1621=79m m,但考虑到特殊情况，在 理论数据的前提下增加21mm至100mm。吊环横向间距去男性95百分位最大肩宽469mm,衣服修正量20mm,心理修正量20mm。L三509mm。4.6 材料

13、选择 从现在的生活中，我们知道如今的公交车多采用塑料扶手吊环。然而塑料扶手抗疲劳能力不高， 使用寿命短，而且抓握舒适程度不够。因此，我们对吊环的材质进行改善。扶手吊环应保证手握的舒适度，车内扶手主要还是供站立的乘客能在车加速、减速和转弯过程 中由惯性引起的身体失衡状态中保持平衡，并且能够建立一个稳定的支撑点。吊环的设计应符合手 型，这样能减少长时间抓握时手的疲劳度。为此，我们进行了关于吊环材料选择与使用上的调查，得出以下表格。选项合计比例不锈钢87.27 %金属1210.91 %塑料1816.36%皮质1614.55%硅胶3834.55 %综合材质（塑料、皮 质、金属1816.36目前公交车多

14、采用喷漆式钢管扶手和塑料扶手。喷漆式钢管扶手强度高，但是寒冷天气时太凉， 使用不方便；塑料扶手 适合冬天使用，但是抗疲劳能力不高，使用寿命短，并且在考虑到成本与工 艺时，产品抓握舒适程度不够。通过上面的数据，我们发现，有较大比例的被调查者倾向于硅胶材质，另外我们也考虑到硅胶 的力学性能和综合性，而且外观美观、轻巧、耐腐蚀，采用硅胶套的形式可以获得和提高最好的舒 适度。4.7 位置选择 综合考虑车厢内部整体分布，在不影响乘客正常乘车状态的前提下设置扶手。下扶手位置应设 置在椅背高度附近，在椅背的靠近走道的侧面、背面设置扶手，既不容易碰到，也便于乘客抓握； 在靠近走道的座椅设置竖杆，根据上述上、中、下扶手的高度在竖杆上设置扶手的位置；中扶手的 位置可设置在车窗一侧。参考文献1陆长德，余隋怀，王小平等。工业工程手册一工业设计篇M.辽宁：东北大学出版社，1999.2肖军，罗卫东，袁森。西南地区公交车扶手的人机工程学设计D，贵州：贵州大学出版社3朱旭涛，王伟涛浅谈公交车扶手设计J.汽车实用技术，2010,4:21-234张云凤谈公交扶手设计J,商用汽车，2012,6； 6970.