机械系统设计课程设计说明书人机讲台设计说明书

引言

人机工程学是研究人与环境之间相互作用的学科，通过研究人体各项特性和工作场景以及信息传递装置等来进行人机系统的总体设计。考虑到人运动的同时还要结合运动环境，运动的安全性、舒适性以及持久性等等因素；对产品的设计进行怎样的设计才能满足人的最佳需要。对大学教室用大讲桌而言，首先，要考虑老师讲课时的各项动作姿势，老师上课需要课本还需要其它的讲课用具，设计时要考虑这些用具的摆放情况，怎样摆放它们才能让老师更轻松自然；其次，老师的活动范围大多数时间是在讲桌和黑板之间的区域，这就使得老师要不断在黑板和讲桌之间更换用具，怎样安排这些上课用具才合理也是应该考虑到的人机因素；再有，在确定讲桌尺寸时还要对整个讲台的各项尺寸进行测量分析来确定讲桌的位置关系，还要测量人的尺寸并对教师的身高等各项人体尺寸进行统计分析，最后来设计一款尺寸合理的讲桌等等。设计是要脱离现阶段普通讲桌的束缚，就要从最初的讲桌的作用结合人的活动出发来设计，适当增加讲桌的辅助功能，但又不繁琐，同时考虑到讲桌的应用场合时教室，用不着昂贵的材料和加工，所以要以尽量简单的结构和材料来实现所需要的功能，当然是在结构强度稳定和安全的情况下进行。一个好的讲桌不仅是作为老师讲课的工具，更是可以为老师讲课带来高效率和舒适性，及人机关系良好的讲桌，这才是人机工程设计所要达到的目的。

任务与分析

本设计课题主要是通过对普通讲台的各项数据分析来设计一款符合人机关系的普通讲桌。在对人机关系环境分析后要进行合理的人机结构设计，并且利用这些结构实现所要实现的功能，能够用电脑三维软件表达出讲桌的结构，完成干涉检测和装配；还要完成效果图和前期草图的制作。

根据所要求的任务知，在设计时首先要进行想法的前期创作表达；然后确定产品所要实现的功能，完成功能分析及其可实现性，对现有产品进行足够的市场调查和分析，得出结论后来完善功能。完成前期调查和功能分析后，进行人机分析。对讲桌要实现的人机结构进行零件设计，对零件进行装配组合，还要进行干涉检测，不断修改最后表达出所要设计的普通讲桌。

1.1 现有讲台调查及结果分析

大学用的讲台现在分为普通教室用的普通讲台和多媒体教室用的多媒体讲台。在设计方面，多媒体讲台设计的形式多样而且考虑的人机关系因素也较多，大多数的多媒体讲台设计基本符合人机关系而且功能越来越多。普通讲由于要求的功能不多，所以设计时不像多媒体讲台那样功能多、造型丰富、人机合理；设计元素比较少，很少有考虑到人机关系的设计。经市场调查知,现有的大学所用的普通讲桌的设计一般都没有打破传统的设计路线。大多数的设计都没有考虑的人机关系，造型和功能都很单一。通过实物和问卷调查，现在大学用的普通讲台有以下几点现状：

①造型单一，大多数是长方体的造型。

②有些讲桌就是一个简单的长方体的台面，没有其它的的结构。

③在台面下面增加了一个储物柜，有的在两边有箱子。

④有些讲台现在增加了一些结构，比如在外边缘增加了一块板。

⑤材料单一，绝大多数是用的木材，少数讲桌有用塑料的。

⑥高度和位置都是固定不可调的。

⑦有些讲桌在制造时没有进行足够的倒角和圆角。

⑧很少的讲桌有其他的辅助上课设备。

图1-1 现有大学讲台样式

由以上调查结果分析可知，现有的讲桌存在着很多的不足之处，主要是在人机设计方面欠缺考虑。主要表现在以下几个方面：

①造型上结构简单单一，没什么创意。

②功能单一，没什么辅助功能，不能给人提供其它的有效功能。

③高度不可调，只能适合少数的一部分人使用，对不适合这个高度的老师来说，用起

来就很不方便及不人机。

④对于某些边缘没有足够倒圆和倒角的讲桌，用起来会让人觉得不舒服。

⑤没有其它辅助设备会老师的上课用具都放起一起，不规范，容易造成凌乱，影响效

率上课的效率。

这就是当前普通讲桌的基本情况和调查结果以及分析。

1.2 本设计的简单说明及设计理念

根据现有普通讲台的调差结果分析，本人针对现有普通讲桌的不足设计了一款多功能的普通讲桌。此讲台主要是从人机关系出发设计的一款符合人机工程学的讲台。首先老师上课肯定需要很稳定的讲桌，所以设计了一个主讲桌，它是固定不变的，作为放置主要物品和写字的台面。其次，根据老师上课的活动范围和姿势设计了两个可旋转的辅助桌面，它也是从人机工程学的角度出发的，可旋转是为了老师更方便地在黑板和讲桌之间更换工具。在辅助台上面还设计了弹性卡子和收集废弃粉笔的装置。在主讲桌两边分别设计了一个储物柜，用来装一些常用物品，还有固定作用。具体介绍见后。

本款普通讲桌主要是运用模块化的设计理念对现有的讲桌进行的一系列改良设计。将要实现的功能分解成一个一个的功能单元，然后将这些功能单元用有效的人机结构表达并将其实现，然后再将各个功能单元进行组装和配合，这样在实现各单元功能的同时又可以实现总体的功能。将各个功能单元进行重要性的分析排序，将主要功能附到主要的结构部件上，次要的附加到次要的结构部件上，以实现功能有序，提高效率。在实现这些功能的同时考虑到它们之间的干涉情况，所以将一部分功能单元设计成可以运动的部件以排除这些干涉。

1.3功能分解

以上是主要的功能分析图解，具体功能后面有详细介绍。

1.4初步人机分析

人机系统工作效能的高低首先取决于它的总体设计。而人机配合成功的基本原因是两者都要有自己的特点且要相互适合才行。对于大学讲桌的人机设计而言，首先要考虑到大学老师的上课特点，特别是老师的活动空间，来决定讲桌台面的尺寸。再要对老师的身高和肘高等要素进行统计分析来确定讲桌的高度。这些尺寸的设计直接影响到老师上课的方便性，如果尺寸过大或过小都会使老师用起来不舒适。所以在人机系统中，要充分发挥人与机械各自的特长，互补缩短，以达到人机系统整体的最佳效率与总体功能，这是人机系统设计的基础。

从尺寸既环境分析入手，在尺寸的选择时要充分考虑到人的活动空间和范围，有以下几个方面。

①、老师的身高，这又联系着肘高，肘的高低影响着讲桌的高度。当人处于立姿作业

时，操作台面的高度影响着人的舒适度特别是人手的舒适度，根据立姿作业的姿

势，台面的高度收到肘高的影响如图1-2所示。所以在确定讲桌高度时要统计教

师的肘高。根据人机工程学的作业面高度的确定方法，一般作业面的高度应该在

肘部以下5—10cm，对于特定的作业环境，其作业高度取决于作业性质、个人喜

好、座椅高度、作业厚度等。

图1-2 人站姿操作

②、老师上课是在讲桌台面上的活动范围，包括最大范围和最小范围。这就要求测量人在水平作业面的各项尺寸来确定台面的尺寸如图1-3所示，老师上课主要活动姿势是站立着双手撑着桌子的边缘讲课，当老师坐着时候的操作范围比较大，根据这个人机分析这就可以确定讲桌的长度和宽度。考到作业姿势和环境还要对台面边缘进行一定的圆角处理，这是从安全性的因素考虑。

图1-3人手水平作业面的正常尺寸和最大尺寸

③、大学老师在上课时会在讲桌和黑板之间不断地活动，而这个活动距离是有一点限度的，可以根据这个活动空间来确定辅助功能单元的运动方式和模式。