工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)教程革新范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)教程革新參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

設(shè)計(jì)表現(xiàn)方法落后，設(shè)計(jì)構(gòu)思與結(jié)果差別大

在人機(jī)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，大部分學(xué)生采用了提出問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題的方法，應(yīng)用部分以人機(jī)知識(shí)來(lái)展開(kāi)設(shè)計(jì)，但受現(xiàn)有教材限制，學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏創(chuàng)新，即使有創(chuàng)新，受三維建模技術(shù)和設(shè)計(jì)方法的限制及落后，三維建模結(jié)果與設(shè)計(jì)構(gòu)思相差較大，達(dá)不到預(yù)期效果。

主要改革內(nèi)容

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程設(shè)計(jì)已逐步完善，具有以下優(yōu)勢(shì)：在設(shè)計(jì)前期對(duì)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)布局進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)，減少設(shè)計(jì)返工和實(shí)物原型的制作，縮短從設(shè)計(jì)到制造的周期和成本。計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程設(shè)計(jì)的發(fā)展為工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程的教學(xué)提出了新的發(fā)展方向，將計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程內(nèi)容引入到人機(jī)工程學(xué)課堂教學(xué)中，充分利用CreoParametricManikin提供的人機(jī)工程和人體因素分析兩個(gè)模塊功能，針對(duì)全球人群模擬和顯示人機(jī)之間的交互，在一定程度上改進(jìn)了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)表現(xiàn)方法，也避免了專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)驗(yàn)證等問(wèn)題。

1教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法改革

根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的研究?jī)?nèi)容和專業(yè)研究方向，在教材選擇上主要在保持課程內(nèi)容完整的前提下，對(duì)現(xiàn)使用的教材內(nèi)容進(jìn)行了篩選，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人機(jī)工程學(xué)主要教學(xué)內(nèi)容包括：人體尺寸、桌椅設(shè)計(jì)、顯示裝置、操控裝置、環(huán)境設(shè)計(jì)、工作空間與工作崗位設(shè)計(jì)等內(nèi)容。對(duì)與工業(yè)設(shè)計(jì)不是密切相關(guān)的熱環(huán)境和聲環(huán)境等內(nèi)容進(jìn)行了刪減，同時(shí)增加計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程內(nèi)容的講解與操作訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)表現(xiàn)方法上，增加自頂向下設(shè)計(jì)方法的講解，在CreoParametric中應(yīng)用該方法進(jìn)行人機(jī)工程的設(shè)計(jì)與分析。

在理論講授過(guò)程中，擺脫傳統(tǒng)講授方式，結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程操作進(jìn)行直觀演示，以加深理解和應(yīng)用。如在人體尺寸講解過(guò)程中，可充分結(jié)合CreoParametric中人體庫(kù)的知識(shí)，其Manikin全球人群庫(kù)包括中國(guó)、意大利、日本、荷蘭、美國(guó)男女各P5、P50、P95三個(gè)不同的百分位1850年齡組的數(shù)據(jù)，便于人體尺寸分布數(shù)據(jù)狀態(tài)和各部分尺寸的直觀展示；在顯示裝置章節(jié)中結(jié)合manikin的視覺(jué)分析功能，查看最佳視角等效果；在控制裝置中結(jié)合manikin的可觸及分析功能，展示手足的功能尺寸。將傳統(tǒng)比較枯燥的理論知識(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)分析的方式直觀的展示出來(lái)，從應(yīng)用的角度進(jìn)行理論知識(shí)的講解。

2計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程的具體應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程在人機(jī)工程學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用主要有以下3個(gè)方面：CreoParametric（以前稱為Pro/engineer）的基礎(chǔ)操作學(xué)習(xí)、ManikinExtension專門培訓(xùn)、自頂向下設(shè)計(jì)（Top-DownDesign）方法的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。CreoParametric是PTC全新推出的設(shè)計(jì)軟件系列，是3D產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)大部分高校在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)中采用了該軟件，大連大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)一直將該軟件作為計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)課程教學(xué)的必選之一。新版培養(yǎng)方案中該課程與人機(jī)工程學(xué)課程在同一學(xué)期開(kāi)設(shè)，為人機(jī)工程學(xué)課程改革提供了便利條件，在計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)課程中能掌握CreoParametric的基本草繪、實(shí)體及曲面建模、裝配和工程圖等模塊的基本操作，該課程的設(shè)置為計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)設(shè)計(jì)的應(yīng)用提供了軟件操作基礎(chǔ)。

ManikinExtension是完善數(shù)字化人體建模解決方案，為設(shè)計(jì)者在以人為中心的設(shè)計(jì)中打開(kāi)一扇窗，是CreoParametric的新模塊，因操作復(fù)雜，在人機(jī)工程學(xué)教學(xué)中必須增加該部分內(nèi)容的講授。主要講授Manikin全球人群庫(kù)的選擇與替換，標(biāo)準(zhǔn)的3D人體模型的插入、定制和操控精確，宏觀和微觀及自定義人體姿勢(shì)庫(kù)的使用，可觸及包絡(luò)調(diào)整及分析，視野分析，重力分析，人體模型運(yùn)動(dòng)分析以及國(guó)際各類主流人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)如姿態(tài)（RULA）、推拉（SNOOK）、舉放（NIOSH）、能量消耗（GARG）等操作的過(guò)程與方法。通過(guò)該模塊內(nèi)容的講解與具體操作，結(jié)合CreoPara-metric的基礎(chǔ)操作知識(shí)，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)基本理論知識(shí)，為計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程的設(shè)計(jì)提供了軟件操作基礎(chǔ)及人機(jī)工程分析仿真操作基礎(chǔ)，可完成比較完善的人機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不適合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要采用手繪草圖、確定基本尺寸、三維建模仿真、物理樣機(jī)的制作及人機(jī)分析的過(guò)程，花費(fèi)了大量時(shí)間后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有達(dá)到用戶需求或設(shè)計(jì)指標(biāo)，而需要反復(fù)修改。采用CreoParametricManikin可改善此問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的初期將人機(jī)工程學(xué)作為首要考慮的因素，采用三維數(shù)字人體模型進(jìn)行三維數(shù)字化建模仿真，此方法可通過(guò)自頂向下設(shè)計(jì)（Top-DownDesign）方法實(shí)現(xiàn)。在CreoParametric的裝配模塊中利用自頂向下設(shè)計(jì)方法，根據(jù)設(shè)計(jì)要求導(dǎo)入Manikin三維數(shù)字人體模型，進(jìn)行產(chǎn)品三維模型的創(chuàng)建，在創(chuàng)建過(guò)程中充分考慮相關(guān)人機(jī)工程學(xué)要素，并進(jìn)行相關(guān)的分析，可在一定程度上增加實(shí)物模型驗(yàn)證的準(zhǔn)確性。采用自頂向下設(shè)計(jì)的方法，可增強(qiáng)人機(jī)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室人機(jī)設(shè)備不足的問(wèn)題。

人機(jī)工程教學(xué)改革實(shí)踐案例展示

多媒體控制臺(tái)是一款具有站姿、坐姿并綜合手動(dòng)控制裝置和顯示裝置及操作崗位空間的產(chǎn)品適合作為人機(jī)工程學(xué)綜合性設(shè)計(jì)題目。筆者以多媒體控制臺(tái)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)為例，展示Manikin在人機(jī)工程教學(xué)中的應(yīng)用過(guò)程。多媒體控制臺(tái)設(shè)計(jì)主要采用數(shù)字化人體進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，筆者在對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品及使用過(guò)程進(jìn)行調(diào)研后，提出了一款顯示器角度可調(diào)整以滿足站姿和坐姿操作下的最佳視角的要求、在站姿下便于鼠標(biāo)操作的設(shè)計(jì)方案。為了確保設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)初期就在數(shù)字化人體模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先導(dǎo)入P50中等身材的數(shù)字人體模型，調(diào)整站姿下操作多媒體控制體的姿勢(shì)并保存，根據(jù)數(shù)字人體模型中手功能高和最佳視線確定顯示器位置和控制臺(tái)臺(tái)面的高度，另設(shè)計(jì)傾斜的鼠標(biāo)放置平面以避免操作鼠標(biāo)時(shí)手腕背側(cè)曲，長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)致腕部的疾病；將數(shù)字人體模型由站姿調(diào)整為坐姿，并調(diào)整位置，設(shè)計(jì)操作臺(tái)的高度，滿足最佳操作平面的要求，根據(jù)坐姿的眼高來(lái)設(shè)計(jì)顯示器的位置，因站姿下顯示器位置和坐姿下顯示器位置不一致，必須設(shè)計(jì)顯示器調(diào)整裝置，將顯示器調(diào)整為坐姿下的最佳視角，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)座椅的高度及腳踏的位置；然后分別將數(shù)字人體模型替換為女性P5百分位數(shù)字人體和男性P95百分位數(shù)字人體，檢驗(yàn)不同高度操作人群的舒適性等人機(jī)問(wèn)題，并做局部改進(jìn)。

作者：張鐵成單位：大連大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院