眼椭圆在工程机械仪表板设计中的应用

刘美虎

摘 要：文章主要分析了工程机械仪表板设计中的现存问题，对工程机械仪表板设计涉及的主要内容进行阐述，并且探究眼椭圆在工程机械仪表板设计中的实际应用，并为其提供更符合人机工程原理的仪表板设计方法。

关键词：眼椭圆；工程机械；仪表板；应用设计

中图分类号：TH-3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0104-02

工程机械的按钮以及信息显示的集中地位在于仪表板，它除了具有较多基础性功能之外，在设计时还应当注重操作人员与机械之间的协调性。符合人机工程原理的仪表板设计，能够使得操作人员更加舒适。如果在设计时没有按照人机工程的相关原理，那么就会提升驾驶员操作的不适感，易导致安全事故发生。因此在进行工程机械设计时，应当注重仪表板的重要性，本文通过分析目前工程机械仪表板的设计，结合人机工程的相关理论，提出优化设计的策略研究。

1 仪表板设计的现存问题

通过对我国生产的工程机械仪表板的调查研究，总结出现阶段我国的仪表板设计存在以下问题：

（1）大多数仪表板都是使用钢板将各种仪表进行组装，具有生硬简陋的造型，极其不符合驾驶室的整体造型设计。

（2）在进行方向盘转动时，驾驶员观察仪表的视线被方向盘的轮辐以及轮毂所阻挡，这样就使得人机之间的信息传递受到影响。

（3）驾驶员具有较小的仪表观察视角，这会使驾驶员的判断受到影响。

（4）操作按钮以及仪表的设计感不强，并具有混乱的分布位置。

基于以上现状，为了驾驶员的疲劳感得到缓解，因此在设计仪表板时需要注重视野性能以及舒适的操作感，布局应当注重主次分明，仪表板要具有强大的功能，以上设计元素是现阶段工程机械仪表板的未来发展趋势。

2 工程机械仪表板设计的主要内容

（1）在确定驾驶室的尺寸大小以及整体布局之后，才能进行仪表板的布置，设计时应当注意较多的参数：首先就是座椅的参考点，眼椭圆的定位，驾驶室宽度的设计，挡风玻璃尺寸的设计，确定脚踏板的位置以及方向盘的位置，应当在仪表板上设计手动开关以及仪表的位置，最后还要设计报警装置的位置。

（2）确定仪表板的区域布置，在确定仪表板的高度时，可以通过驾驶室座椅以及驾驶室的宽度来确定；在确定仪表板的长度时，可以通过防风玻璃的尺寸在确定。

（3）显示仪表的设计，在确定显示仪表的位置时，可以通过仪表的使用频率以及视野性确定。在设计按钮的位置时，应当按照驾驶员的最佳舒适度在设计。

（4）应当在仪表板的下方设计一定的空间，这样不仅可以维护驾驶员的安全，也比较符合人体需要，在设计时可以按照人体模型来进行仪表板的布置。

3 布置工程机械仪表板

3.1 进行眼椭圆定位

步骤一：确定座椅的各项参数，座椅前后的移动范围设置为L23，靠背倾角L40，坐标为H，W9为方向盘直径。

步骤二：確定H点与座椅参考点的相对位置。

步骤三：先确定参考点，之后确定眼椭圆的中心位置。

步骤四：在进行眼椭圆中心位置的确定时可以参考以下公式：

步骤五：确定眼椭圆的尺寸，在确定眼椭圆的尺寸时可以利用L23进行选取，座椅前后的移动范围设置为L23，按照相应的尺寸数据就可以确定眼椭圆的轴，这样就确定了侧视图上眼椭圆的中心位置。

3.2 仪表板的位置设计

在操作和运行工程机械时，驾驶员需要时刻注意仪表板的变化情况，并且还想注意报警装置的警示情况，这样才能获得实际工作的情况。所以，在进行操作时，驾驶员对仪表板显示的数据信息具有严格的要求。根据人机工程的相关理论显示：人在读取数据时，要想将误差降到最低，应当从仪表正对面进行数据读取，如果在读取数据时采用斜看方式，将会提升数据读取的误差率。在设计仪表时，需要将其设计在最显眼的位置，尽量将仪表盘以及警示灯设计在驾驶员的正前方，这样能够使驾驶员时刻掌握工作情况。有关调查研究报告结果显示：如果被观察物体与人体视线保持垂直时，这样就会降低误差，因此在设计仪表板时，应当将其位置设计在与驾驶员视线的角度在90°，最小角度也应当超过60°。在对驾驶室仪表板进行设计时，应当协调相关尺寸之间的关系，这样才能准确设定目视距离。驾驶员最易注意的地方应当是仪表板，这就需要将其设计在显眼的位置，但是在设计时需要注意，仪表板的设计不能影响驾驶员的前方视野，这就需要控制仪表板的上端位置，应当低于视野平面。

3.3 设计仪表区

（1）确定仪表板的中心，需要测量仪表板的目视距离（眼椭球中心与仪表板中心的距离），根据有关资料的数据显示，仪表板最大目视距离可以达到71厘米，55厘米为最佳视距。

（2）确定仪表的可视程度。在观察仪表时，驾驶员的时间可能会受到方向盘的影响。仪表盘上会影印出方向盘的轮廓阴影，就会造成驾驶员视线盲区，这样就阻碍了人机之间的信息传递。所以在设计时，需要划定方向盘的盲区范围，尽量避免在其范围之内设计仪表，可从以下几个方面进行：

首先就是确定单眼盲区：分别使用左眼和右眼进行物体观察，这是因为左眼右眼的盲区范围具有一定的误差。以左眼观察举例，在方向盘的班轮元做一系列内外切线，仪表板的平面范围与内外切线所形成的区域，就是左眼的盲区，根据以上测定方式可以确定右眼的盲区范围。

其次就是特征盲区：使用双眼进行观察，视线遭受障碍物的阻挡会出现双眼的盲区范围，这种盲区范围也成为特征障碍盲区。

确定轮毂形成的盲区：在方向盘的轮毂中心向驾驶员两眼的下端作切线，取两眼的切点作为眼点，这样就能确定轮毂形成的盲区。

在方向盘的上轮缘找取中心点，作两眼之间的切线，仪表板的平面区域与该切线具有较多的交点，这些交点所形成的椭圆线闭合曲线。endprint

4 操纵以及操纵显示的设计

4.1 确定驾驶员的手伸以及界面

决定驾驶员操作的简便性以及安全性的一个重要因素就是操纵性关系。驾驶员在进行操作时，会受到方向盘的限制，也相应限制了驾驶员的伸及能力，其次就是驾驶室的内部空间也会影响驾驶员的伸及能力。按照相关资料的研究结果显示，限制驾驶员伸及能力的影响因素主要表现在九个方面，在完成驾驶室的总社设计之后，才能进行仪表板的设计布置，因此影响驾驶员伸及能力的九个方面的设计布置在仪表板布置之前就已经完成。按照国际上对于驾驶室设定的相关规定，制定出标准的驾驶员伸及能力以及界面范围。

4.2 设计显示以及操纵装置

在完成驾驶员伸及能力和界面范围以及仪表板的中心位置确定后，在设计显示以及操纵装置时，应当注意以下方面：

（1）尽量将仪表板上的操作按钮设计成模块样式，并按照功能进行详细划分，以方向盘为中心，区分不同功能的开关，将其设计成左右分开样式，这样能够较低操作的误差。

（2）在设计常用开关时，比如前后灯的设计，应当将其设计在驾驶员伸及能力和界面范围内；在设计备用开关时，例如雨刮器的设计，应当将其设计在触手可及的位置。

（3）在设计仪表板上的各种开关按钮时，应当将其与方向盘的距离控制在50厘米左右的位置。

（4）在设计仪表板上的各项操作按钮时，应当将其尺寸，按压力度以及操作方式应当达到最佳操作舒适度，务必要符合人机工程的相关标准。

（5）在进行仪表的设计师，应当按照信息的重要程度进行排列分布，这样能够使驾驶员在时间规定范围内，完成工作任务。

4.3 设计显示以及操作

根据4.2的分析结果。在设计时应当要注重报警装置，操作按钮以及仪表的布置。设计仪表板时应当进行区域的划分，主要包括传动系仪表、监控报警区以及发动机仪表等。

5 结束语

在设计工程机械驾驶室时，最重要的部分之一就是进行仪表板的设计，在设计仪表板时，如果遵循人机工程的相关原理，将会大幅度缓解驾驶员的操作疲劳，能够使得操作人员更加舒适，提升安全操作。本文主要分析了工程机械仪表板设计中的现存问题，并且探究眼椭圆在工程机械仪表板设计中的实际应用，并为其提供更符合人机工程原理的仪表板设计方法，此方式可以普遍运用于其他工程机械仪表板设计。

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