基于RULA与QPSO的矿用挖掘机操作界面布局优化研究

目的 现有复杂操作界面的布局对于人体舒适性缺乏量化,本文提出了一种将人体舒适因素定量化的操作界面布局优化设计方法。方法 首先,通过快速上肢评价法（RULA）与视觉注意度评价量化操作界面的舒适性需求,结合待布元件的重要度与使用频率权重建立人体舒适因素的布局优化数学模型;然后,利用量子粒子群算法（QPSO）求解该数学模型,并依据求解结果对操作界面进行布局设计;最后,采用模糊综合评价法对优化前后的操作界面设计方案进行比较。结果 以某型矿用挖掘机操作界面的布局设计为实例进行验证,发现优化后操作界面的舒适性得到了明显改善。结论 该研究可为复杂操作界面提供一种以人体舒适因素为主要目标的布局优化方法。     

基于WSR的塔机驾驶室空间布局优化设计研究

目的 为提高现有塔机驾驶室布局的工作效率和舒适性,提出塔机驾驶室布局优化设计方案。方法 采用WSR方法,从物–事–人三个维度系统梳理各部分要素之间的关联性,在物理层面将驾驶室划分为操作视野区、控制区、生活区,在事理层面将驾驶员的行为流程划分为工作行为和生活行为,在人理层面将驾驶员的需求划分为生理需求和心理需求,剖析每个层面的问题,提出设计要点,建立塔机驾驶室空间布局优化设计方案。最后,采用JACK人机仿真方法,对驾驶视野可视性、驾驶员坐姿上肢可达性、驾驶员的操纵姿势舒适性三方面验证人机因素合理性;使用量表评分调查驾驶室空间布局设计方案的满意度评价。结论 通过物理、事理、人理三个维度详细全面的分析,得出塔机驾驶室布局优化设计要点,对现有塔机驾驶室的空间布局要素合理划分和优化设计,使其空间得到有效利用,进一步提升驾驶员的易操作性、舒适性、流畅性。验证了WSR方法对塔机驾驶室空间布局设计分析是有效的分析方法,为相关设计分析提供一定参考。     

驾驶室声场的响应面仿真模型及应用

吸声材料广泛应用于车辆噪声控制中。本文将响应面法引入敷设有大量吸声材料的整车声场建模中,研究对象为某商用车驾驶室。首先通过面板声学贡献度分析选定了需要的设计变量,进行了试验设计,建立了考虑吸声特性的驾驶室仿真模型,用以进行数值试验得到响应变量,进而构建了驾驶室声场的响应面模型。基于得到的响应面模型,对驾驶室各位置吸声材料的厚度进行优化。结果表明,优化后的方案在减少吸声材料厚度的同时也提高了降噪效果。     

产品操作界面元素布局多目标优化设计

目的针对产品设计中操作界面布局设计时存在的随意性、不确定性大等问题,使用多目标优化设计的方法,寻找界面元素的最优布置,以提升界面的使用舒适性和人机交互效率。方法在分析了工效学准则和界面布局美度评价准则的基础上,确立了层次性、相关性、简洁性和舒适性四个界面布局基本原则,并依据原则构建了界面元素布局多目标优化数学模型,在此模型的基础上采用改进的遗传算法,建立基于遗传算法的界面元素布局多目标优化方法。结果给出产品操作界面布局设计的基本原则,提出一种基于遗传算法的产品操作界面元素布局的多目标优化方法及流程。结论提出的布局原则和优化方法能较好地协助设计师获得满足设计需求的布局方案,实例结果表明了理论模型的合理性与遗传算法对于界面元素布局多目标优化问题求解的有效性。     

驾驶室声场响应面仿真模型的构建及应用

吸声材料广泛应用于车辆噪声控制中。将响应面法引入整车声场建模中,研究对象为敷设有大量吸声材料的某商用车驾驶室。首先通过面板声学贡献度分析选定需要的设计变量,进行试验设计,建立考虑吸声特性的驾驶室仿真模型,用以进行数值试验得到响应变量,进而构建驾驶室声场的响应面模型。应用得到的响应面模型对驾驶室各位置吸声材料的厚度进行优化。结果表明,优化后的方案在减少吸声材料厚度的同时也有效提高降噪效果。     

感性工程学在矿用救生设备设计中的应用与研究

以感性工程学中的调查问卷法、控制论中的帕累托80/20 法则为启示,分析了矿用救生舱的人性化感受评价相关指标,提出了指导矿用救生舱外观、内饰、座椅、操作面板、安全门、标示标贴的设计研究方法,对虚拟产品设计的结果进行评价,初步证明其可行性。     

基于认知特性的信息界面布局美度评价

目的 提出一种基于认知特性的信息界面布局美度评价方法,提高信息界面布局的合理性及评估结果的客观性。方法 根据视觉信息加工过程和视觉注意原理构建信息界面“布局—认知”的映射关系,结合软件工程领域的质量评估模型的构建逻辑,推导度量指标并建立信息界面布局美度评估模型,利用层次分析法计算各度量指标的权重,构建信息界面美度的综合评价方法。结论 以某数控机床的刀具补偿操作界面为例,通过等级排序法验证了该方法能够准确、客观地反映信息界面布局的美度情况。该方法具有较高的通用性,为信息界面布局方案的选择提供了一套客观量化的决策依据,辅助设计师对界面布局的分析与微调,从而避免设计优化上的盲目修改和创新。     

以用户为中心的工程机械驾驶室设计方法研究

目的基于以用户为中心的设计研究,确保产品功能与用户需求之间相互匹配。方法以ISO13407为理论原型,根据不同类型的工程机械产品的驾驶室作业特性,应用了用户研究、设计分析、设计方案的迭代以及评价4个研究步骤。结论在历时20个月的5个项目课题中,设计与开发了适用于工程机械驾驶室的设计研究方法,提出了基于以用户为中心的设计在驾驶员上下车、驾驶室布局、操作和显示装置的设计以及微环境中的综合应用。     

液压挖掘机斗杆结构的拓扑优化设计

为了提高斗杆的刚度并减小其质量,以BD85W型液压挖掘机的斗杆为例,应用变密度拓扑优化方法,以刚度最大为目标,以体积分数为约束,对斗杆结构进行优化设计,得到了液压挖掘机斗杆的新结构.斗杆的新旧结构对比表明:斗杆新结构体积减小18.22%,刚度增大6.58%,达到了预期的刚度要求.拓扑优化方法有利于提高产品的系列化程度和设计水平,能为挖掘机斗杆的结构分析和优化设计提供参考.     

吸引人的现代工具

文主要介绍了型号为CX75CSR和CX80C的长臂挖掘机的挖掘能力、驾驶室设计、液压动力系统、燃油消耗水平等先进设计模块，同时介绍了美国卡特彼勒公司生产的先进挖掘装载机以及日本Komatsu的中型挖掘机的电气设计机发动机配置等先进设计模块，最后简要介绍了柳工新型滑移装载机设计新特点。     

基于熵权和灰关联的老年人信息终端界面布局评价研究

目的 为了优化现有信息终端界面设计,提升老年用户的体验。方法 首先运用基本用例对信息终端的任务过程进行描述;接着以老年人自身需求为出发点,从结构、任务、认知3个层面构建老年人信息终端界面布局评价体系;其次通过设计调研制作出实验样本,邀请老年人进行界面布局评价实验;然后根据评价实验结果,采用熵权法对评价体系中每个评价指标进行权重分配;最后结合灰色关联分析法将实验结果转化为灰色关联度,通过比较灰色关联度的大小,从而确定最优方案。以银行ATM机作为研究案例,结果表明所提出的方法具有较高适用性。结论 通过基于熵权法和灰色关联分析法的信息终端界面布局评价模型,可以量化老年人的用户偏好,有效地对老年人信息终端界面布局进行评价,对界面布局优化有一定指导意义。     

基于模块化功能分解的大型复杂构造产品造型设计方法

目的 提高大型复杂构造产品在概念设计的可控性与创意效率,探索从功能分析到创意的迭代过程。方法 依据产品功能布局与各个部件的相互作用关系,分析进行功能模块化定义的条件与原理,从不同功能层进行功能分解,通过图形化的方式展开功能示意,梳理模块化概念设计的基本过程;以一款平地机产品为例,对其驾驶舱、动力舱、车身、作业模块等功能区分及布列进行规划分析,形成不同的划分组合,提供不同的造型选择,利用工业设计的创意方法,在此基础上展开外观造型创意,利用计算机辅助设计软件进行创意方案的设计表达,最后基于方案的效果进行概念化设计评价。结果 完成该产品的概念设计,验证模块化功能分解的效果。结论 在概念设计阶段,模块化的功能分解方法有效引导了设计团队的创意方向,为大型复杂产品提供了创意设计参考。     

基于AHP的塔式起重机智能驾驶室设计研究

目的 解决塔式起重机驾驶员在工作中的痛点和需求,如驾驶员需长时间待在空间狭小的塔机驾驶室内,而驾驶室内存在无法上厕所、布局不合理、操作不便等问题。基于用户需求和智能性发展趋势为未来塔机驾驶室设计提供有效的指导。方法 通过相关文献研究,运用访谈法调研用户需求,并将其转化为设计点和智能技术结合点,建立塔机智能驾驶室设计需求层次分析模型,通过层次分析法得出各需求要素的权重值,并完成一致性检验,最终得到一个优质的设计方案。结论 总结了塔机驾驶员的痛点及需求,并将其转化为设计点和智能技术结合点,以此提出了塔机智能驾驶室的设计需求层次分析模型,其中一级指标的重要排序为安全性、舒适性、智能性和便捷性。最后基于用户需求和塔机未来发展趋势设计了一款塔机智能驾驶室方案,从智能监控系统、智能交互系统、智能卫生系统、智能玻璃界面等方面进行了设计和应用。     

农用运输车驾驶室人机界面的试验评价

应用机械系统人机界面优化匹配的试验评价方法，对农用运输车驾驶室人机界面进行了试验评价，给出了该人机界面的定量评价结果，指出了其中存在的不合理因素并提出了一些元、部件的合理布置建议。探讨了机械系统人机界面优化匹配试验评价方法在农用运输车驾驶室人机界面评价中的应用。     

人因学的港机驾驶室联动台可用性设计

简述了可用性的定义,并总结了实体用户人机界面设计的原则。以港机驾驶室联动台为实例,分析其现状后,提出其目前存在的可用性问题。采用人机工程学的相关理论与方法,对联动台的安装位置以及面板界面布局上进行了优化设计,对控制元件的颜色选择给出了建议,从整体上提高了联动台的可用性,为提高港机同类产品的竞争力提供了部分参考。     

基于灰色关联分析法的线切割机床模块化设计评价研究

目的 为了客观地评价线切割机床外观设计的设计重点,提升实际操作的满意度、操作效率而展开研究。方法 采用灰色关联分析法（GRA）,通过一系列的设计调研、研究分析线切割机床的设计特点和操作存在的问题,得出机床功能模块区域的评价指标,并对各指标进行灰色关联度的定量计算和排序,从而找出机床外观设计的重点功能区域为人机交互的操控区域,在此基础上对操控区域进行重新规划和设计,同时也对机床的其他功能模块区域进行优化设计。最后利用灰色关联系数求得各评价指标的权重,通过模糊综合评价法（FCE）对最终的设计效果进行满意度评价。结论 采用模块化设计评价方法对机床进行设计,优化和重新设计的功能模块区域,可以提高用户体验的整体满意度,能有效解决在实际操作过程中的问题,为线切割机床的外观设计提供客观的数据支撑与参考。