大學機械設計論文發表
近些年來,科學技術不斷髮展,社會生產對機械設計製作的要求也不斷提高。下文是小編為大家整理的關於的範文，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺談機械工廠場地豎向設計
摘要豎向設計是場地設計中一個重要的有機組成部分，它與總平面佈置密切聯絡而不可分割。本文通過作者幾個親身設計的機械工廠例項，總結機械工廠場地豎向設計的一般規律。
關鍵詞機械工廠豎向設計 物流運輸 場地設計標高
一 問題的提出
設計地面是將自然地形加以適當改造，使其滿足設計專案對場地平整程度和高差變化的使用功能要求。根據設計地面整平面之間的連線方法不同，地面的豎向佈置形式分為以下三種：
1.1平坡式
平坡式一般適用於自然地形較為平緩坡度在3%～4%之間的場地;以及建築密度大且鐵路、道路、管線較密集，單個建築佔地較大，建築佈置集中，對場地地面坡度要求較嚴格坡度小於2%的建設專案。
1.2臺階式
臺階式佈置適用於自然坡度較大大於4%、面積較大的場地;或單體建築佔地較小、建築佈置分散，道路交通聯絡簡單、管線不多，以及有大量單向重力運輸要求建築物之間高差在1.5米以上的建設專案。
1.3混合式
混合式又稱重點式豎向佈置，是混合運用上述兩種形式進行的豎向佈置，即根據使用要求和地形特點，把建設用地分為幾個區域，有的區域採用平坦式以利於建築的佈置，而有的區域則採取臺階式以適應自然地形的複雜變化。如丘陵地區，為保證主體建築的建設及交通等要求，可採用平坡式;而輔助部分則可按階梯式佈置。
以上三種豎向佈置形式適用於各類建設專案的豎向設計，但對於機械工廠場地設計來講，採用那種豎向設計形式才能充分利用、合理改造自然地形?如何合理選擇場地設計標高，使之滿足建設專案的使用功能要求?再者對機械工廠的場地豎向設計有沒有規律可循呢?
二 策略與措施
2.1平原地區的機械工廠豎向設計
廠區豎向設計之前，首先應考慮滿足生產工藝及物料運輸的要求，脫離物流運輸這個重要環節的豎向設計往往是不成熟的。機械工廠外部運輸方式一般為汽車運輸，廠內運輸方式主要採用叉車、平板車、電瓶車等。
瀋陽機床廠新建廠區位於瀋陽市鐵西經濟技術開發區。廠區原始地貌屬東北平原地區,場地自然標高標高在31.97～33.25之間。工廠對外運輸為無軌方式，原材料及成品運輸方式主要靠汽車運輸。根據豎向設計的基本原理，可以確定本廠區的場地豎向佈置方式應該為平坡式。
場地四周城市道路交叉口設計標高在32.20米～32.60米。根據機械工廠場地設計的一般原則，設計時首先進行了土方計算，考慮基礎及道路路槽開挖的餘土，最後得出場地設計標高為32.80米。
2.2山區、丘陵地區的機械工廠豎向設計
2.2.1專案一：重慶機床廠
重慶機床廠新徵地塊屬於典型的山區丘陵地帶，土方平整之前地勢山谷交錯，跌蕩起伏。原始自然標高最高點256米，最低點185米。新廠區平整後的場地內最高點標高與地塊周邊道路標高高差也盡20米。
下面以甲、乙兩家設計院出現的不同設計方案進行比較說明。
甲設計院注重生產的生產工藝流程，將各個生產聯合廠房用平板軌道連線起來，佈置在用地的中央位置，各聯合廠房的佈置基本佔據了地塊的3/4，如果建築物有引入軌道的，軌道標高宜與建築物地面標高相同。則各生產廠房室內設計標高應該在一個標高段上。豎向設計時根據工廠出標高情況推算出生產廠房的室內設計標高在223.30米。由於地塊四周城市道路設計標高均明顯低於地塊內場地標高。故解決高差的方式只有在邊坡進行處理，邊坡處理的方式有護坡和擋土牆兩種形式。以上可以看出甲設計院的這種豎向佈置方式還是平坡式佈置。這樣佈置的優缺點如下：
1生產區處於一個標高，便於佈置各生產廠房的相對位置，廠房之間物流聯絡方便。
2廠內運輸長期運營費用低。
3土方工程量相對較大，一次性建設投資大。
4由於廠區邊界處邊坡較陡，不便於廠區對外聯絡，廠外運輸困難。
再看乙設計院的設計方案，乙設計院共佈置有兩個方案，按總平面思路佈置的不同豎向臺階均分為三個臺階，廠區北部作為一個臺階，南部自東向西分為兩個臺階。臺階高度差最小為0.50米，最大為4.8米。因機械工廠各聯合廠房之間物流聯絡緊密，為便於運輸，一般在兩個聯合廠房之間設定平板車。引入建築物的鐵路軌頂標高，宜與建築物地面標高相同。乙設計院在處理廠房之間高差時採用如下圖所示方案。
可以看出，乙設計院豎向設計方案的優點：
1因地制宜，按照廠區自然地勢佈置各生產廠房、辦公建築。
2節省土石方工程量和建設資金。
缺點是：
1廠區內部各臺階之間用擋土牆連線，汽車運輸不便。
2廠房室內地坪之間存在高差，不便於零部件的週轉。
可以看出，乙設計院相對甲設計院豎向設計方案要合理一些，但如果採用乙設計院的方案會讓業主將來的運營費用增加，這也是業主在最終選擇方案時採用了甲設計院的方案。
2.2.2專案二：大重大起旅順基地建設專案
大重大起旅順基地建設專案建設場地位於旅順經濟開發區，場地地勢起伏較大，總體上為東北高、西南低，最高處與最低處相差二十幾米。建設場地南北長約750米，平均坡度約3%。東西寬約650米，寬度不算很大，按地面豎向佈置形式應該採用平坡式豎向佈置，在設計時根據生產設施之間的相互密切程度和物流強度，考慮到建設進度要求緊急，再者就是場地基岩多為堅硬岩石，為減少人工平整場地的土方工程量，而選擇了臺階式佈置形式。如A-A剖面圖所示：將場地基本分為三個標高段，北部生產區域標高為28.00米，南部生產區域標高為16.00米，而位於中部的辦公生活區域標高則定為20.00米。利用位於廠區中部的南北向道路作為三個標高段的連線通道。道路縱向放坡段位於場地中部，按道路設計規範要求，設計時縱向坡度小於8%坡度要求。
上述豎向佈置形式實際上也是混合式的佈置，比如位於場地南北的生產區域，其本身內部又劃分了幾個生產單元，各生產單元的豎向佈置形式為平坡式。
三 結論
機械工廠多數為機械加工為主的生產企業，為企業贏得經濟利益的因素除了工廠管理、生產裝置外，更多的是靠工廠內部的物流運輸，而工廠豎向設計的優劣將直接影響工廠運輸的成敗，所以一個好的總平面設計方案也應該是一個合理的豎向設計方案，二者密不可分。
機械工廠的豎向設計方案必須與建設成本掛鉤。在確定場地豎向設計標高時一定要與業主有充分的交流與溝通。多瞭解當地的習慣做法，因地制宜的同時也要考慮入鄉隨俗。
參考文獻：
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廖祖裔. 工業建築總平面設計. 北京:中國建築工業出版社,1988
篇2
淺談機械設計中的人機工程學
摘要：隨著社會的發展與科技的進步，人機工程學得到了廣泛的應用。人機工程學所體現的是產品的“方便、舒適、可靠、價值、安全和效率”等人性化設計，通過對“人—機—環境”的研究，將生理學、心理學等相關知識充分融入到設計當中，結合人與機器條件和特點對人與機器所承擔的操作職能進行合理的分配，以滿足人對舒適性、安全性的要求，提高工作效率。將人機工程學應用於機械設計中也是充分運用了這一原理，來實現“人—機—環境”的有機結合，創造出優質的機械產品。
關鍵詞：機械;人機工程學;應用;設計
1 前言
在進行機械設計進應當對操作人員的心理以及生理特點予以充分考慮，以此為操作人員構建一種高效、健康、安全以及舒適的工作環境，這樣能夠使操作變得更為簡捷與方便，進而充分將人機效能予以發揮，對系統的效率予以提高。這也正是對機械設計中人機工程學研究的重點內容。
2人機工程學在機械設計中的應用
機械設計是一項極其複雜的過程，在設計過程中除了應考慮機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等因素外，還要求充分考慮人—機—環境之間的關係，堅持“以人為本”的核心理念。要求在設計機械產品時充分考慮如何適應人的要求，以保證人在操作過程中簡便省力、迅速準確、安全舒適，使人機系統整體效率達到最大值。機械產品設計，就是科學地利用人—機—環境三要素間的有機聯絡來尋求系統的最佳引數。
2.1人機匹配與人機系統總體設計
人機匹配是指人的特性與機器的特性進行恰當合理的分配。在人機系統中，人是系統的主體，機器是人創造出來的，為人服務，所以機器應當適應人的特點。相對於機械而言，人的體能是有限的，但是，體現在機器設計中的人類智慧卻永遠超過先進的機器裝置本身。所以在設計機器或裝置時，應儘可能考慮人體的機能和人的心理生理特徵，例如，人體形態特徵引數、人的感知特性、人的反應特性以及人在勞動中的心理特徵和人為差錯等，力求在人操縱機器時所接觸的部位儘量符合人體的要求，須使人體骨架結構能夠適應它，肌肉組織能夠操縱它，精神系統能夠控制它。其目的是為減少人在使用過程中的差錯，發揮人和機器各自的特點，以提高機械產品的可靠性，為操作者或使用者創造安全、舒適、健康、高效的工作條件。
在人機系統設計中，首先要按照科學的觀點來分析人和機器各自的特點，以便研究人與機器的功能分配，從而揚長避短，各盡所長，充分發揮人與機器的各自優點。在設計中儘量防止產生人的不安全行為和機器的不安全狀態，做到安全生產。
人體的功能動作具有對稱性及協調性，因此在設計操作動作時除考慮人的形體和最佳用力範圍外，還應使操作簡便、連貫、協調。人機系統中，操作空間的設計應同人機介面設計結合起來，操作空間主要應根據人們的習慣和人體外形尺寸來考慮工作空間、工作姿勢、座椅形式、工作臺面、照明以及工具安放位置的設計;人機介面的設計應適應人的視覺、聽覺和觸覺的特性，一般要求控制裝置集中方便、儀器顯示明顯、人機資訊交換迅速及時等。
2.2人與機器間資訊傳遞裝置和工作場所的設計
資訊傳遞裝置包括顯示裝置和操作裝置。據統計，人有80%以上的資訊是靠視覺獲得的，因此視覺顯示裝置在人機介面的設計中尤為重要。一般人的眼睛習慣自左向右、自上而下、順時針方向圓周運動掃視，人眼的觀察效率依次由左上方、右上方、左下方、右下方遞減，所以儘量採用水平式顯示，儀表排列順序也應遵循這一原則。
研究表明，人的正常操作視距為38cm～76cm，最佳視距為50cm～55cm。雙眼視區大約在左右60°以內的區域，字的辨別視角為10°～20°，字母的辨別視角為5°～30°，對於特定顏色的辨別，視角為30°～60°。人最敏銳的視力是在標準視線每側1°的範圍內。
人對視野最佳範圍內的目標，認讀迅速而準確，且不易引起視覺疲勞。因此，重要的顯示儀表應佈置在最佳視野範圍內，而視野最大範圍以外不應佈置顯示儀表，或只佈置不經常認讀的儀表。工作場所的設計一般包括工作空間設計、作業場所的總體佈置、工作臺或操縱檯的設計以及座位設計等。其設計符合人體尺度的特點，而人體尺度又因為年齡、性別、種族、地區等不同而具有明顯的差異性。合理的工作場所設計可保證操作者安全、舒適、高效地完成工作，且操作者感到舒適和不易產生疲勞。
2.3環境控制和人身安全裝置的設計
安全生產在機械作業中是最重要的。機械產品在長期使用後會出現故障，操作人員在長時間的工作中也會出現差錯而導致事故的發生。因此為了確保安全，不僅要研究產生不安全的因素，並採取預防措施，而且要探索不安全的潛在危險，尋求減小人為差錯的途徑，力爭把事故消滅在設計階段。
人機工程學對環境控制的重點就是減少環境對操作者的消極影響，從而提高生產效率。環境對人的影響主要有溫度、溼度、噪聲、粉塵、照明、輻射以及有毒氣體等因素。例如人在低溫環境下長時間工作，不僅肢體易麻木，而且靈活性也會降低。研究表明，夏季的溫度在18℃～24℃、冬季的溫度在17℃～22℃是最適宜的，人的精力與體能最旺盛，工作效率最高。
如果室內溫度長時間過高，會影響人的體溫調節功能，使人精神疲憊、四肢乏力、頭暈腦漲、思維遲鈍，甚至記憶力變差。工作環境的溼度對人的工作效率也有一定的影響，長期工作在潮溼的車間裡會出現四肢乏力，全身關節疼痛，影響操作者對加工零件尺寸精度的把握，且潮溼的環境極易腐蝕裝置，誘發事故。一般來說最適合的溼度範圍為40%～60%，過於乾燥，將會使人心情煩躁不安。此外，噪聲也同樣會影響人的工作效率，人長時間的工作在噪聲很大的車間裡，其聽力會逐漸下降，注意力和記憶力也會受到一定程度的影響，且操作者易燥易怒，不能高效地完成作業。
最後，光照和色彩對人的工作效率影響也是不容忽視的，如機床上照明條件不好又恰逢陰雨天氣或者黑天，就會嚴重影響操作者的視線範圍，極易產生誤操作，輕則產品報廢，重則危及操作者的人生安全。而色彩對人們的心理影響也是非常微妙的，明快的色彩使人心情愉悅，而厚重的色彩使人壓抑，易產生孤獨感，嚴重影響生產效率的提高。環境的好壞，直接影響人們的身心健康，影響產品的質量，惡劣的環境會腐蝕損壞裝置，誘發事故，因此對作業環境應定期檢測，及時治理，排除隱患。
在設計中還應考慮安全防護問題。安全防護主要包括兩方面的內容：一是採取有效措施避免錯誤的操作，對機器進行防護;二是對操作者人生安全的防護。除要求裝置具有設計合理、安裝可靠和不影響操作的防護裝置如防護罩、防護檔板、防護欄外，還要求安裝保險裝置如超負荷安全保護裝置、行程保險裝置、制動保險裝置、順序動作聯鎖裝置和意外事故聯鎖裝置等，同時還應對操作者進行安全生產輔導。
3結束語
科學技術日新月異的發展，使人類駕馭、控制和改造自然的能力有了巨大的提高。現代化的技術裝備正是新科技和上述能力的具體體現。目前，企業已越來越多地將人機工程學的設計理念即人性化設計應用於新產品的開發和設計中，給操作者或使用者構建一個安全、舒適、健康、高效的工作環境，從而充分發揮人機效能，提高系統效率，增強產品的市場競爭力，進而實現人與產品的完美和諧統一。
參考文獻：
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