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  小型挖掘机座椅结构尺寸的人机设计

  座椅在驾驶室的舒适位置确定之后,能使驾驶员在很大程度上感到舒适性,但是座椅本身的结构尺寸也与驾驶员操作的舒适性紧密相关,有必要按照人体生理学的要求对座椅本身的结构进行设计。座椅结构尺寸的人机设计主要包括以下一些方面。
小型挖掘机座椅结构尺寸的人机设计
  (1)座椅座高设计

  正确的座高应使坐者大腿保持水平,小腿垂直,双腿平放在地面上。这是因为大腿底部的柔软肌肉并不适合承受过度的压力,座垫前端所受的压力常使人感到很不舒适。当腿短的人坐在比他的小腿还高的座面上时,双腿常需悬空,双脚无法平贴于地面,座垫前端压迫大腿底部,妨碍血液循环,导致小腿麻木。建议座垫前端应比人体膝窝高低约5cm,而且使膝窝感受不出压迫感,座垫前端宜有半径2.5~Scm的弧度。但座面太低对腿长的人也不合适,同时因骨盘后倾,致使正常的腰部曲线为之伸直,导致腰酸背痛。对小挖驾驶室座椅而言,人体通常需以较直立式姿势且双脚平放于脚踏板上,其座高宜稍高,且座高须设定为可调整式的,以适应不同人使用。座椅座高宜为35~50cm。

  (2)座椅座宽设计

  座宽的设定必须适合于身材高大者,其相对应的人体测量值是臀宽。这种人体尺寸值受性别的差异影响较大,考虑到具体的工作性质小挖驾驶室用座椅座宽宜采用较高百分位的男性测量值为设计的依据。座椅座宽宜为38~48cm。

  (3)座椅座深设计

  正确的坐姿使坐者人体容易寻求到合适的腰椎支撑。如果座深尺寸值超过身材较小者的大腿长,即臀部至膝窝距离,座面前缘将压迫到膝窝的压力敏感部位,使坐者人体为使躯干达到靠背的支撑面而改变腰部曲线,或向前滑坐,导致骶椎与腰椎无靠背支撑而呈不良坐姿。就小挖驾驶室座椅而言,它的使用者分布很广,其座深可取身材较矮小者人体测量值作为设计依据。身材高大者,其惟一的不利因素在于其双膝略微露出座面前端而已,只要设定的座高使双腿能平放在地面上,就不致于在大腿底部引起压力疲劳。座椅座深宜为30"-'40cm。
小型挖掘机座椅结构尺寸的人机设计
  (4)座椅座面角度设计

  座面角度应以与座垫水平夹角衡量。座垫后倾有两种作用:首先由于重心力,躯干会向靠背后移,使背部有所支撑,降低背部肌肉的静态肌力;其次在长期的坐姿下,座垫后倾以防止臀部逐渐滑出座面。但小挖驾驶室中要求驾驶员以较直立式坐姿以便获得一种使它很容易接近于前方工作区的姿势,后倾的座面使坐者必须以躯干向前的姿势工作,脊柱形成了不正常弯曲。大部分工作需要以人体躯干朝前弯曲的姿势来进行,前倾式的座面符合这种条件。实验结果表明坐在前倾5。的座面比坐在后倾式者有较少的肌肉伸张,而座面压力分布更为均匀。因此座面设为前倾式,但必须设置有弹性座垫,否则前倾式的座面会降低身体稳定性,增加向前滑动的可能。而且在这种情况下,靠背支撑的必需性不太明显,因而人体其他部位的肌肉必须产生较大的作用力,以平衡背部肌肉所减少的负荷。

  (5)座椅靠背座高座宽设计

  座椅的设计必须提供正确的腰部曲度,使脊柱处于自然均衡状态。由于无靠背或不正确的背部以致产生脊柱后凸的姿势,使两椎骨间产生过度的压力,具有正确的腰部支撑形成的脊柱前弯姿势,是一种合乎自然的姿势。这种姿势可由两种座椅设计条件获得:一种是考虑面与背之间的角度,另一是必须正确地支撑腰椎部位。成年人腰部中心位置约在座面上方23"-'-'26cm处,而腰椎的支撑点位置则应稍高一些,以达到支撑人体背部重量的目的。靠背的尺寸与臀部底面到肩部的高度及肩宽有关,其高度尺寸值取自人体坐定受压后的座面。然而靠背的线性尺寸值只是靠背设计问题的一部分,靠背的功能主要足维持一种避免疲劳的松弛式脊柱姿势,因此其形状和角度才是最重要的。每个人的脊柱曲率形态有很大的差异,因而靠背高度和形状之间的关系也就更为复杂。为了配合落座时人体向后突出的骶骨和臀部柔软的需要,同时又要使腰部能峰实地配合在靠背上,在座垫正上方的靠背必须有一开口区域或向后倾斜退缩,其高度空间至少为12.5"-'20cm。但高靠背可能会妨碍到手臂和肩膀的动作,此时则应采用支撑腰部区域的低矮式靠背。结合小型挖掘机的使用场合宜取座椅靠背高为46"--,61cm;靠背宽为35"-"48cm。

  (6)座椅靠背角度设计

  与座垫角度相同,为了防止人体坐姿向前滑动和引导腰弯部位(包括骶椎)依靠在靠背上,设计时必须考虑靠背与座垫之间的角度。从人体脊柱形状而言,靠背角度在115。时较为合适,接近自然的腰部形状。不过也有人主张比直角稍大的95"--100。可使人获得较佳的舒适感。
小型挖掘机座椅结构尺寸的人机设计
  (7)座椅扶手高度设计

  人体活动时扶手可能会妨碍到躯干、肩部和手臂的活动性,因此必须考虑扶手,扶手的主要功能在于使手臂有所依靠,使人体处于较稳定的状态;它也作为改变坐姿和从座椅上站起等动作的支柱,在某些依靠手指的控制操作中,它也常被用作稳定装置的代用品。扶手不可设定太高,太高的扶手使肩膀高耸成圆状,肩部与颈部的肌肉拉伸,产生僵硬痛苦;而太低的扶手则使手肘支撑不良,导致弯腰或使躯干斜向一侧等。一般座椅的扶手高度可定为距离座面上方21'、,22cm。

  (8)座椅椅垫设计

  椅垫具有两种重要功能,首先它有助于将坐骨结节和臀部的体重所产生的压力予以分散,若此种压力无法排除则会引起不舒适甚至疲劳感等:其次它使身体采取一种稳定的姿势,将身体凹陷入椅垫并予以支撑。不过椅垫不可太柔软,坐在柔软椅垫上,在排除压力的同时,很容易使整个身体无法得到应有的支撑,从而产生坐姿不稳定的感觉。因此小挖座椅椅垫宜选择硬度稍大一点的材料。


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