Человеческий фактор. Том 5 - Крёмер К.
ISBN 5-03-001817-4
Скачать (прямая ссылка):
296 Глава 8
шую зону взаимодействия, что приводит к увеличению стати^ ческих и динамических моментов прилагаемых усилий.
Сенсомоторные задачи управления с низким сопротивлением должны выполняться при захвате органа управления пятью пальцами. Взаимодействие кончиков пальцев с органами управления необходимо при решении точностных задач, поскольку кожа на кончиках пальцев обладает -наивысшей тактильной чувствительностью. Передняя и задняя стороны органа управления не используются как зоны взаимодействия. При диапазоне диаметров от 50 до 125 мм наиболее удобным является орган управления в форме цилиндрического диска толщиной 20.. .25 мм. Органы управления меньших размеров регулируются в основном пальцами.
16-
1V
12-
10-
г в-
* 6 ?
г-
3 4 5 6 7 Орган управления (Cj - Су )
Рис. 8.5. Максимальные изометрические моменты усилий М, прилагаемых к различным органам управления в условиях загрязнения (заштрихованные фигуры) и в нормальных условиях (фигуры без штриховки).
Проектирование формы цельных маховиков, перемещаемых с помощью одной и двух рук, составляет определенную проблему. С точки зрения безопасности цельные маховики должны иметь жесткую фиксацию. Взаимоотношения между максимальным изометрическим моментом и диаметром обода были относительно точно вычислены на основе экспериментов с применением регрессионной функции второй степени для различных типов размещений органов управлейия (Ах — сагиттальногоризонтальная ось; Ау — горизонтально-фронтальная ось; 1гк, Ize, Us — соответственно расположение на уровне колена, локтя и промежности) [15]. Регрессионная функция позволяет вывести значение диаметра обода, равное приблизительно 45 мм
Проектирование органов управления
297
80-
70'
60
50
40
_—---С jl~
\ ^ \ V;
ч*
< 1 * Х^2?^
1
25
35
45
55
(dMldd—0->-dom) ? Результаты показаны на рис. 8.6. В связи с необходимостью уменьшения массы вычисленный диаметр обода использоваться не может. Подбор соответствующих параметров, позволяющих использовать опору органа управления в качестве зоны взаимодействия (форма органа управления на рис. 8.7), позволяет достичь значительной сбережения материала и уменьшения массы. При проектировании для всех возможных позиций и размещений следует
учитывать, что форма органа управления должна удовлетворять критериям эргономики и безопасности. На рис. 8.7 показано, что форма органа управления удовлетворяет эргономическим критериям при перемещении органа управления двумя руками по сагитталь-но-горизонтальной оси и при перемещении его одной рукой по горизонтально-фронтальной оси; иначе говоря, большая область взаимодействия гарантирует минимальное напряжение руки во всех положениях.
При фрикционном взаимодействии конечности с органом управления усилие передается посредством сил трения. Величину силы трения Ff можно вычислить с помощью закона трения Fp—iiFff, где ц — коэффициент трения, Fn — нормальная сила. При фрикционном взаимодействии нормальная сила формируется
Диаметр d, мм
-0200 -
Vs
у
Ось Поло- же- ние Нонстанта {М ~ a* b-d * c dl) М паке* Н и ^ОПТ’ МП
а Ь С
^ZK 36,85092 1,64992 0,01890 72,85 43,6
Lze 9,89322 1,92908 0,01153 53,10 8
*г 1г $ 31.02859 1,25693 0,01299 61 м 48,4
Lzc 34,66092 1,41146 0,01709 63,80 41,3
Рис. 8.6. Максимальные изометрические моменты усилий М, прилагаемых к маховикам (типа дисков) с различными диаметрами ободов [15].
при воздействии руки или пальцев. Коэффициент трения определяется, с одной стороны, анатомо-физиологическими параметрами, т. е. размером зоны взаимодействия, структурой поверхности и степенью влажности кожи, а с другой стороны, характеристиками материала, например его шероховатостью. В противополож-
298 Глава 8
ность случаю прямого силового воздействия на орган управления при фрикционном взаимодействии материал должен подбираться в зависимости от существующих фрикционных взаимоотношений между рукой(пальцами) и органом управления. Причина такого специального внимания к подбору материала состоит в том, что неподходящие материалы и структуры поверхностей органов управления очень быстро приводят к высокой напряженности и разрушению верхних слоев кожи. На рис. 8.8 представлены коэффициенты трения для 29 распространенных материалов, используемых при контактах с рукой [6]. Для определения коэффициентов трения материалов их образцы перемещались вытянутой рукой с нормальной силой 40 Н. В верхней части рис. 8.8 представлены коэффициенты статического трения и трения скольжения (ць цг). В нижней части рис. 8.8 показана деформация кожи до начала действия
Рис. 8.7. Форма маховиков (типа дисков) и условии взаимодействия прн различных типах размещения маховиков [15].
трения скольжения. Прослеживается высокая корреляция для гладких поверхностей между неровностью поверхности и коэффициентом трения. Когда элементы управления взаимодействуют с пальцами, сила трения помимо всего прочего зависит от направления. Если фрикционная сила передается вдоль пальцев, то коэффициенты трения будут меньше, чем в тех случаях, когда силовая передача осуществляется под прямым углом к пальцам. В поступательных органах управления усилие будет передаваться в продольном и поперечном направлениях, а во вращательных органах управления — в основном под прямыми углами к пальцам.
