(28)-6.4 结构的宜人化及新型结构设计

机械创新设计InnovativeDesignforMachinery结构创新设计4三、结构的宜人化设计设计中考虑操作者的生理和心理特点，不但是进行创新结构设计的原则，同时也可为创新结构设计提供启示。对现有机械设备及工具的宜人化改进设计是创新结构设计的一种有效方法。1．减少疲劳的设计长期使某些肌肉处于紧张的工作状态会对肌肉、肌健、关节及相邻组织造成永久性损害，机械设计应避免使操作者在这样的状态下工作。

表2所示的几种常用工具改进前的形状因为使某些肌肉处于静态施力状态，不适宜长时间使用，改进后使操作者的手更趋于自然状态，减少或消除了肌肉的静态施力状况，使得长时间使用不易疲劳。

（一）适合人的生理特点的结构设计表2图362．容易发力的设计在设计需要人操作的机器时，首先要选择操作者的操作姿势，一般优先选择坐姿，特别是动作频率高、精度高、动作幅度小的操作，或需要手脚并用的操作。当需要施加较大的操纵力，或需要的操作动作范围较大，或因操作空间狭小，无容膝空间时可以选择立姿。操纵力的施加方向应选择人容易发力的方向。施力的方式应避免使操作者长时间保持一种姿势，当操作者必须以不平衡姿势进行操作时应为操作者设置辅助支撑物。

对复杂的机械设备，操作者要根据设备的运行状况随时对其进行调整，操作者对设备工作情况的正确判断是进行正确的调整操作的基本条件之一。1．减少观察错误的设计在人一机系统设计中使操作者能够及时、正确、全面地了解机器的工作状况是非常重要的。

在显示仪表的设计中应使操作者观察方便，观察后容易正确地理解仪表显示的内容，这要通过正确地选择仪表的显示形式、仪表的刻度分布、仪表的摆放位置以及多个仪表的组合实现。

（二）适合人的心理特点的结构设计表3图532．减少操作错误的设计控制器的设计应使操作者在较少视觉帮助或无视觉帮助下能够迅速准确地分辨出所需的控制器，在正确了解机器工作状况的基础上对机器做出适当的调整。通过控制器的大小来分辨不同的控制器也是一种常用的方法。为能准确地分辨出不同的控制器，应使不同的控制器之间的尺寸差别足够明显。

控制器的操作还应有一定的阻力，操作阻力可以为操作过程提供反馈信息，提高操作过程的稳定性和准确性，并可防止因无意碰撞引起的错误操作。

图55图56图57四、

新型结构设计弹性结构设计方法——通过某个零件的弹性变形构成两个零部件或一个零部件的不同部分之间的相对运动。可使机械结构更简单，体积缩小，为机器的制造、安装、调整及维护都带来方便。

（一）弹性结构空气压缩机在气阀设计中由于采用了弹性结构设计方法，省去了凸轮机构和传动齿轮，使得气阀结构非常简单，空气压缩机的气阀结构如图58所示。图58对于需要经常拆卸的零部件结构不但应使联接可靠，还应使拆卸操作尽量方便。为使联接具有一定的使用寿命，应使联接结构在安装和拆卸过程中的磨损尽量小。近年来在设计中越来越多的被采用的快动联接结构较好地满足了这些要求。（二）快动联接结构

快动联接结构通过零件的弹性变形达到联接的目的，结构简单，便于操作。图60所示为螺纹联接结构（图a）和经改进的快动联接结构（图b）对照图。

图60

图61所示快动联接结构。

图61图62所示为另一组可快速装配的联接结构。图62组合结构是指通过合理的结构设计，将多个零件的功能组合到一个零件上，起到减少零件数量，便于装配，降低成本的目的。

图63b所示的螺钉集成结构将螺钉、垫片和弹簧垫圈的功能集成在一个零件上。

（三）组合结构图63图64所示为某包装机中的一个支架构件。图a所示为原设计。图b为改进设计，将所有结构组合在一个零件上。图64按通常的结构设计方法，指甲刀应具有图65a所示的结