机工程仿真系统生产工艺中应
摘
机工程学显著特点认真研究机环境三素身特性基础单纯着眼素优良否操物设计物物处环境作系统研究系统中机环境三素间相互作相互存关系决定着系统总体性机系统设计理科学利三素间机联系寻求系统佳参数设计师创造出机环境系统功优化产品出
文描述机工程仿真系统生产工艺中重意义种应实例：汽车座椅牙刷键盘观客观两方面描述该课题具体实例中生产工艺流程等方面序叙述机工程仿真系统生产工艺中应详细方面原理优势创新改进等方面
关键词：机工程仿真系统生产工艺流程产品优化
Application of ergonomics simulation system in production process
The salient feature of ergonomics is that based on a careful study of the characteristics of the three elements of human machine and environment it is not simply to focus on the excellence of individual elements but on the person who manipulates materials and what they design The environment in which objects and people and objects coexist is studied as a system In this system the interaction and interdependence among the three elements of human machine and environment determine the overall performance of the system The manmachine system design theory is to scientifically use the organic links between the three elements to seek the best parameters of the system so that designers can create products with the most optimized humanmachineenvironmental system functions
This article mainly describes the significance of the ergonomics simulation system in the production process as well as several major application examples car seats toothbrushes and keyboards The subject is described longitudinally from both subjective and objective perspectives In specific examples the application aspects principles advantages innovations and improvements of the ergonomics simulation system in the production process are described in sequence from the aspects of the production process flow aspect
Keywords ergonomics simulation system production process product optimization
目意义
着生产工艺技术断发展完善十年前样追求生活中物质日常生活生产生活品着更高追求例：汽车设计线条流畅性座椅坐垫舒适性身体契合程度公场合手扶手考虑否符合体美学
日常生活科研领域机工程仿真系统应十分广泛生产作业环境色彩温度等需该系统知识分析航空领域中项技术更加具重意义
言蔽机工程仿真系统生产工艺中应范围广阔意义非
二 研究现状
现常DELMIA应软件进行分析DELMIA（Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application）款数字化企业互动制造应软件DELMIA需应变（ondemand）准时生产（justintime）制造流程提供完整数字解决方案令制造厂商缩短产品市时间时降低生产成促进创新
DELMIA数字制造解决方案制造部门设计数字化产品全部生产流程部署实际材料机器前进行虚拟演示CATIA设计解决方案ENOVIASMARTEAM数理协工作解决方案紧密结合PLM客户带实实益处结合解决方案DELMIA企业够提高贯穿产品生命周期协重集体创新机会
三 容重点
文描述机工程仿真系统生产工艺中重意义种应实例观客观两方面描述该课题具体实例中生产工艺流程等方面序叙述机工程仿真系统生产工艺中应详细方面原理优势创新改进等方面
文重点生产工艺中实际应分析叙述机工程仿真系统重性先进性实性
四 正文
机工程仿真系统工艺生产中应实例进行列举时会选择汽车座椅设计作实例方面参考研究资料相较
1 座椅设计机工程仿真系统
11 系统结构模型
基础层机工程仿真系统提供运行环境数支持虚拟模型库观测试模块提供坐姿虚拟模型参数化辅助设计模块提供相应体尺寸数CAD模型库包含种座椅数字模型设计员提供实际应中断更新应层指该系统功模块包括观测试体压分布测试视化参数化辅助设计坐姿机工程仿真基础层支持通试员设计员交互实现机工程仿真
12 机工程仿真分析
半实物仿真方法创造出实际座椅环境相相似情境开发成较低环境逼真度较高进行观测试体压分布测试时考虑测试准确性实体模型进行仿真机分析方面出成等种素考虑采软件仿真实现机静态仿真动态仿真虚拟姿势库支持静态仿真虚拟特定坐姿进行模拟采动作捕捉技术基虚拟运动编辑控制技术实现机运动工程模拟软件仿真中机分析包括舒适度范围姿势预测静态受力分析等
13 系统应案例
该系统温州安吉东莞厦门等座椅生产企业中应汽车座椅摩椅办公座椅沙发等产品进行坐姿舒适性测试机仿真分析程：体压分布测试设备布置企业提供测试座椅选择定数量测员观测试模块中完成实验获数化处理保存系统中体压分布设备采集数通视化模块导入系统期观测试数起进行变量耦合分析
2 牙刷设计机工程学分析
21 牙刷需求分析
（1）牙刷刷头适合口腔宜刷毛硬密长（2）少年童老年牙周病患者应选较软牙刷（3）吸烟爱饮浓茶者色素容易沉积牙面应选中等硬度牙刷
22 刷毛 刷头刷柄
（1） 刷毛材料 天然猪鬃：天然毛鬃牙刷较柔软清洁效果吸附牙膏较 怕热水烫干慢尼龙丝刷毛美观时间较短般牙龈易出血宜选刷毛较软牙刷尼龙丝：尼龙丝毛牙刷牙齿清洁作摩作均佳弹性耐磨尼龙牙刷应更加广泛
（2） 刷毛质 刷毛质说硬毛牙刷软毛牙刷中硬混合牙刷 硬毛牙刷牙齿清洁效果较牙齿磨损作牙齿损伤较软毛牙刷进入牙龈边缘邻面间隙菌班较厚菌斑完全中硬混合牙刷硬毛效清洁中性毛摩牙龈
（3） 刷毛排列 目前市场出现牙刷四排毛三排毛二排毛三种刷毛 50束少 14 束般牙齿健康成年选四排毛牙刷宜种牙刷刷毛弹性洁齿力强刷牙时省力童选两排毛童牙刷牙刷丝较软较保护童乳牙发育牙病老年应选择三排毛牙刷种牙刷刷头刷毛较软 时伤牙龈轻巧灵活牙刷刷毛排列相直线形锯齿形波浪形 v 形 排列形式较消牙齿缝隙间食物残渣牙齿较整齐选直线形牙刷牙齿太整齐选 v 形牙刷
23 牙刷操作分析
1手腕部受力特征 腕部形态分挠侧偏尺侧偏背侧屈掌侧屈正中五种形态正中然形态余四种状态均非然形态正中位置手然位置位置手腕部受力状态佳进行牙刷设计时应手处正中状态操牙刷
2刷牙方式分析 手具极灵活性单抓握动作言种方式中三种形式前倾式倾式角度式根手腕部受力特征刷洗牙齿侧尤刷侧半部时
刷柄前倾时手腕部接然位置手腕感觉舒适刷柄顿时手腕处尺(挠)侧偏状态感觉舒适刷洗外侧牙面时牙刷着牙床垂直方移动刷柄倾时手腕部接然位置手腕感觉员舒适
颈部前倾式牙刷刷柄然解决前牙面牙齿表面半部清洁问题齿缝方清洁外表面齿间邻面时刷柄施力刷头阻力间存旋转力矩致手难稳定持握牙刷特狭牙床高度空间频繁枯燥移动动作极易造成腕部臂臂精神疲劳
刷洗外侧牙面咬合面前表面时手腕部法保持直状态腕部受力更加恶化刷头设计成齿缝方电动旋转式克服手动牙刷致命弱点刷头旋转完成牙刷齿缝方相运动达清洁齿间邻面效果样避免狭牙床高度空间频繁移动造成疲劳时提高洁齿效率
24 牙刷设计机工程系统质量评价
241 评价般概念 性质设计中必然存着评价问题谓评价客观事物价值确定
牙刷设计机系统中评价包含两方面容：指设计程中解决设计问题方案进行较评定确定方案优劣便筛选出佳牙刷设计方案二指牙刷产品全产品观念(实质产品 形式产品 延伸产品)遵循定评价项目评价标难评判优劣评价程成系统评价系统评价者评价项目(评价目标)评价标准评价方法四元素组成元素间关系：评价者评价项目 牙刷设计方案进行分析认识然认识结果评价标准相较通相应评价方法变成评价结果
242 设计评价意义：控制设计程便设计阶段筛选出佳方案二握设计方减少设计中盲目性三牙刷设计师制造企业提供判断设计质量
243 牙刷机系统设计中设计评价较典型特点：
1．评价项目样性 评价项目应根评价目评价象客观属性确定 全面反映评价象特征评价项目明确意义
2．评价标准客观性宣觉性统 评价标准应根评价目评价项目确定 评价项目应该相应评价标准评价标准直接影响着评价结果评价标准应定义准确清晰定量化减少观素影响便评价者理解正确运机系统牙刷设计评价项目具样性特点 评价中观素起着定作 建立科学客观评价标准体现机设计特性十分必
3．评价结果相性 评价项目样性评价标准直觉性评价中感性验成分较评价结果具相性牙刷设计评价程中选择适评价者评价方法十分重选取具定学术水丰富验定权威性事牙刷设计机设计专业员作评价者时条件应该邀请牙刷机系统者参加评价
3 键盘机工程仿真系统
31 键盘初步分析
键盘计算机交互手段量信息输入方式设计必须 确保工作效率者健康操作键盘时手臂肩部字姿势基保持变范围移动点击重复动作幅度强度频率相高相关肌肉肌腱始终保持紧张状态容易出现肩膀酸痛手指麻木等症状导致眼睛运动次数增加长时间保持种状态健康利键盘改造显尤重
32 机工程键盘具体布局
(1)键面尺寸设计时考虑键阻尼力较手指敏感值较高般选 12mm×12mm然效控制键盘整体尺寸扩充15mm×15mm空格键Enter键Ctrl键等应般键设计增加手指接触范围提高击键正确率种键抛光处理减少光反射避免手指滑手指良接触键面应略带凹形基准键面设突起点帮助操作者确认手指位置键标字符设计应达易识含义明确耐久
(2)键间空间设计通常取决手指宽度 V形机工程键盘设计键排列方手然运动方基致键键水距离约19mm垂直距离约20mm样提高击键性保证键运动时限制键盘整体
(3)功键机工程键盘中数量宜功应必须统帮助户形成 惯位置应距离基准键位远避免运动路线长
(4)键压力设计保护键盘身应满足操作需设计 4～125 克 力3～5mm 位移加快击键速度减少差错率
(5)普通键盘样机工程键盘应具输入感觉视觉听觉反馈击键位触觉变化伴轻微喀嚓声揭示帮助操作者感输入否成功避免户力形成震动日积月累损伤键
33 新型键盘设计
设计出款新型机工程键盘 键排布采弧线形设计手指摆动路线相致 侧面保持原梯度基础采弧度波浪式造型提供击键反作力回复力掌托设计导凹槽辅助曲面支撑缓减操作程中疲劳分离数字键盘缩键盘整体尺寸户操作提供便利
五 参考文献
[1]高颜值酷灯效 机械师耀系列机械键盘铂晶版[J] 电脑爱者 2017(12)
[2]机工程型键盘[J] 郝玉哲 中国安全科学学报 1995(06)
[3]农业装备驾驶室虚拟机工程学设计评价[J] 仇莹朱忠祥毛恩荣宋正河刘慧徐静李晨程 农业工程学报 2011(03)
[4]产品体验视角汽车造型评价研究[J] 景春晖赵江洪 包装工程 2014(22)
[5]国外办公椅体工学分析[J] 汪洋陈斌李云 硅谷 2013(13)
[6]汽车驾驶座椅机工程学设计[J] 许英朱序璋杨宏刚郭琳 机电产品开发创新 2008(01)
[7]汽车座椅系统动态舒适性研究综述[J] 黄斌蒋祖华严隽琪 汽车科技 2001(06)
[8] Automobile seat comfortoccupant preferences vsanthropometric accommodation Mike Kolich Applied Ergonomics 2003
[9]Finger motion wrist motion and tendon travel as a function of keyboard angles[J] John E NelsonDelia E TreasterWilliam S Marras Clinical Biomechanics 2000 (7)
[10] Kinematics and Workspace Analysis of an Exoskeleton for Thumb and Index Finger Rehabilitation ZHENG Ruoyin IEEE International Conference on Robotics&Biomimetics 2014
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摘
机工程学显著特点认真研究机环境三素身特性基础单纯着眼素优良否操物设计物物处环境作系统研究系统中机环境三素间相互作相互存关系决定着系统总体性机系统设计理科学利三素间机联系寻求系统佳参数设计师创造出机环境系统功优化产品出
文描述机工程仿真系统生产工艺中重意义种应实例：汽车座椅牙刷键盘观客观两方面描述该课题具体实例中生产工艺流程等方面序叙述机工程仿真系统生产工艺中应详细方面原理优势创新改进等方面
关键词：机工程仿真系统生产工艺流程产品优化
Application of ergonomics simulation system in production process
The salient feature of ergonomics is that based on a careful study of the characteristics of the three elements of human machine and environment it is not simply to focus on the excellence of individual elements but on the person who manipulates materials and what they design The environment in which objects and people and objects coexist is studied as a system In this system the interaction and interdependence among the three elements of human machine and environment determine the overall performance of the system The manmachine system design theory is to scientifically use the organic links between the three elements to seek the best parameters of the system so that designers can create products with the most optimized humanmachineenvironmental system functions
This article mainly describes the significance of the ergonomics simulation system in the production process as well as several major application examples car seats toothbrushes and keyboards The subject is described longitudinally from both subjective and objective perspectives In specific examples the application aspects principles advantages innovations and improvements of the ergonomics simulation system in the production process are described in sequence from the aspects of the production process flow aspect
Keywords ergonomics simulation system production process product optimization
目意义
着生产工艺技术断发展完善十年前样追求生活中物质日常生活生产生活品着更高追求例：汽车设计线条流畅性座椅坐垫舒适性身体契合程度公场合手扶手考虑否符合体美学
日常生活科研领域机工程仿真系统应十分广泛生产作业环境色彩温度等需该系统知识分析航空领域中项技术更加具重意义
言蔽机工程仿真系统生产工艺中应范围广阔意义非
二 研究现状
现常DELMIA应软件进行分析DELMIA（Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application）款数字化企业互动制造应软件DELMIA需应变（ondemand）准时生产（justintime）制造流程提供完整数字解决方案令制造厂商缩短产品市时间时降低生产成促进创新
DELMIA数字制造解决方案制造部门设计数字化产品全部生产流程部署实际材料机器前进行虚拟演示CATIA设计解决方案ENOVIASMARTEAM数理协工作解决方案紧密结合PLM客户带实实益处结合解决方案DELMIA企业够提高贯穿产品生命周期协重集体创新机会
三 容重点
文描述机工程仿真系统生产工艺中重意义种应实例观客观两方面描述该课题具体实例中生产工艺流程等方面序叙述机工程仿真系统生产工艺中应详细方面原理优势创新改进等方面
文重点生产工艺中实际应分析叙述机工程仿真系统重性先进性实性
四 正文
机工程仿真系统工艺生产中应实例进行列举时会选择汽车座椅设计作实例方面参考研究资料相较
1 座椅设计机工程仿真系统
11 系统结构模型
基础层机工程仿真系统提供运行环境数支持虚拟模型库观测试模块提供坐姿虚拟模型参数化辅助设计模块提供相应体尺寸数CAD模型库包含种座椅数字模型设计员提供实际应中断更新应层指该系统功模块包括观测试体压分布测试视化参数化辅助设计坐姿机工程仿真基础层支持通试员设计员交互实现机工程仿真
12 机工程仿真分析
半实物仿真方法创造出实际座椅环境相相似情境开发成较低环境逼真度较高进行观测试体压分布测试时考虑测试准确性实体模型进行仿真机分析方面出成等种素考虑采软件仿真实现机静态仿真动态仿真虚拟姿势库支持静态仿真虚拟特定坐姿进行模拟采动作捕捉技术基虚拟运动编辑控制技术实现机运动工程模拟软件仿真中机分析包括舒适度范围姿势预测静态受力分析等
13 系统应案例
该系统温州安吉东莞厦门等座椅生产企业中应汽车座椅摩椅办公座椅沙发等产品进行坐姿舒适性测试机仿真分析程：体压分布测试设备布置企业提供测试座椅选择定数量测员观测试模块中完成实验获数化处理保存系统中体压分布设备采集数通视化模块导入系统期观测试数起进行变量耦合分析
2 牙刷设计机工程学分析
21 牙刷需求分析
（1）牙刷刷头适合口腔宜刷毛硬密长（2）少年童老年牙周病患者应选较软牙刷（3）吸烟爱饮浓茶者色素容易沉积牙面应选中等硬度牙刷
22 刷毛 刷头刷柄
（1） 刷毛材料 天然猪鬃：天然毛鬃牙刷较柔软清洁效果吸附牙膏较 怕热水烫干慢尼龙丝刷毛美观时间较短般牙龈易出血宜选刷毛较软牙刷尼龙丝：尼龙丝毛牙刷牙齿清洁作摩作均佳弹性耐磨尼龙牙刷应更加广泛
（2） 刷毛质 刷毛质说硬毛牙刷软毛牙刷中硬混合牙刷 硬毛牙刷牙齿清洁效果较牙齿磨损作牙齿损伤较软毛牙刷进入牙龈边缘邻面间隙菌班较厚菌斑完全中硬混合牙刷硬毛效清洁中性毛摩牙龈
（3） 刷毛排列 目前市场出现牙刷四排毛三排毛二排毛三种刷毛 50束少 14 束般牙齿健康成年选四排毛牙刷宜种牙刷刷毛弹性洁齿力强刷牙时省力童选两排毛童牙刷牙刷丝较软较保护童乳牙发育牙病老年应选择三排毛牙刷种牙刷刷头刷毛较软 时伤牙龈轻巧灵活牙刷刷毛排列相直线形锯齿形波浪形 v 形 排列形式较消牙齿缝隙间食物残渣牙齿较整齐选直线形牙刷牙齿太整齐选 v 形牙刷
23 牙刷操作分析
1手腕部受力特征 腕部形态分挠侧偏尺侧偏背侧屈掌侧屈正中五种形态正中然形态余四种状态均非然形态正中位置手然位置位置手腕部受力状态佳进行牙刷设计时应手处正中状态操牙刷
2刷牙方式分析 手具极灵活性单抓握动作言种方式中三种形式前倾式倾式角度式根手腕部受力特征刷洗牙齿侧尤刷侧半部时
刷柄前倾时手腕部接然位置手腕感觉舒适刷柄顿时手腕处尺(挠)侧偏状态感觉舒适刷洗外侧牙面时牙刷着牙床垂直方移动刷柄倾时手腕部接然位置手腕感觉员舒适
颈部前倾式牙刷刷柄然解决前牙面牙齿表面半部清洁问题齿缝方清洁外表面齿间邻面时刷柄施力刷头阻力间存旋转力矩致手难稳定持握牙刷特狭牙床高度空间频繁枯燥移动动作极易造成腕部臂臂精神疲劳
刷洗外侧牙面咬合面前表面时手腕部法保持直状态腕部受力更加恶化刷头设计成齿缝方电动旋转式克服手动牙刷致命弱点刷头旋转完成牙刷齿缝方相运动达清洁齿间邻面效果样避免狭牙床高度空间频繁移动造成疲劳时提高洁齿效率
24 牙刷设计机工程系统质量评价
241 评价般概念 性质设计中必然存着评价问题谓评价客观事物价值确定
牙刷设计机系统中评价包含两方面容：指设计程中解决设计问题方案进行较评定确定方案优劣便筛选出佳牙刷设计方案二指牙刷产品全产品观念(实质产品 形式产品 延伸产品)遵循定评价项目评价标难评判优劣评价程成系统评价系统评价者评价项目(评价目标)评价标准评价方法四元素组成元素间关系：评价者评价项目 牙刷设计方案进行分析认识然认识结果评价标准相较通相应评价方法变成评价结果
242 设计评价意义：控制设计程便设计阶段筛选出佳方案二握设计方减少设计中盲目性三牙刷设计师制造企业提供判断设计质量
243 牙刷机系统设计中设计评价较典型特点：
1．评价项目样性 评价项目应根评价目评价象客观属性确定 全面反映评价象特征评价项目明确意义
2．评价标准客观性宣觉性统 评价标准应根评价目评价项目确定 评价项目应该相应评价标准评价标准直接影响着评价结果评价标准应定义准确清晰定量化减少观素影响便评价者理解正确运机系统牙刷设计评价项目具样性特点 评价中观素起着定作 建立科学客观评价标准体现机设计特性十分必
3．评价结果相性 评价项目样性评价标准直觉性评价中感性验成分较评价结果具相性牙刷设计评价程中选择适评价者评价方法十分重选取具定学术水丰富验定权威性事牙刷设计机设计专业员作评价者时条件应该邀请牙刷机系统者参加评价
3 键盘机工程仿真系统
31 键盘初步分析
键盘计算机交互手段量信息输入方式设计必须 确保工作效率者健康操作键盘时手臂肩部字姿势基保持变范围移动点击重复动作幅度强度频率相高相关肌肉肌腱始终保持紧张状态容易出现肩膀酸痛手指麻木等症状导致眼睛运动次数增加长时间保持种状态健康利键盘改造显尤重
32 机工程键盘具体布局
(1)键面尺寸设计时考虑键阻尼力较手指敏感值较高般选 12mm×12mm然效控制键盘整体尺寸扩充15mm×15mm空格键Enter键Ctrl键等应般键设计增加手指接触范围提高击键正确率种键抛光处理减少光反射避免手指滑手指良接触键面应略带凹形基准键面设突起点帮助操作者确认手指位置键标字符设计应达易识含义明确耐久
(2)键间空间设计通常取决手指宽度 V形机工程键盘设计键排列方手然运动方基致键键水距离约19mm垂直距离约20mm样提高击键性保证键运动时限制键盘整体
(3)功键机工程键盘中数量宜功应必须统帮助户形成 惯位置应距离基准键位远避免运动路线长
(4)键压力设计保护键盘身应满足操作需设计 4～125 克 力3～5mm 位移加快击键速度减少差错率
(5)普通键盘样机工程键盘应具输入感觉视觉听觉反馈击键位触觉变化伴轻微喀嚓声揭示帮助操作者感输入否成功避免户力形成震动日积月累损伤键
33 新型键盘设计
设计出款新型机工程键盘 键排布采弧线形设计手指摆动路线相致 侧面保持原梯度基础采弧度波浪式造型提供击键反作力回复力掌托设计导凹槽辅助曲面支撑缓减操作程中疲劳分离数字键盘缩键盘整体尺寸户操作提供便利
五 参考文献
[1]高颜值酷灯效 机械师耀系列机械键盘铂晶版[J] 电脑爱者 2017(12)
[2]机工程型键盘[J] 郝玉哲 中国安全科学学报 1995(06)
[3]农业装备驾驶室虚拟机工程学设计评价[J] 仇莹朱忠祥毛恩荣宋正河刘慧徐静李晨程 农业工程学报 2011(03)
[4]产品体验视角汽车造型评价研究[J] 景春晖赵江洪 包装工程 2014(22)
[5]国外办公椅体工学分析[J] 汪洋陈斌李云 硅谷 2013(13)
[6]汽车驾驶座椅机工程学设计[J] 许英朱序璋杨宏刚郭琳 机电产品开发创新 2008(01)
[7]汽车座椅系统动态舒适性研究综述[J] 黄斌蒋祖华严隽琪 汽车科技 2001(06)
[8] Automobile seat comfortoccupant preferences vsanthropometric accommodation Mike Kolich Applied Ergonomics 2003
[9]Finger motion wrist motion and tendon travel as a function of keyboard angles[J] John E NelsonDelia E TreasterWilliam S Marras Clinical Biomechanics 2000 (7)
[10] Kinematics and Workspace Analysis of an Exoskeleton for Thumb and Index Finger Rehabilitation ZHENG Ruoyin IEEE International Conference on Robotics&Biomimetics 2014
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