人體工程學(xué)分析范文

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篇1

1．授課空間

授課空間是指老師上課時(shí)活動(dòng)的空間，包括在此空間中教師所使用的操作臺(tái)、座椅、多媒體設(shè)備。

第一，操作臺(tái)。鄭州大學(xué)多媒體教室使用的操作臺(tái)是電腦與講桌分離的，存在著突出的人機(jī)工程學(xué)問(wèn)題，給老師上課帶來(lái)了極大的不便。存在的問(wèn)題主要是電腦臺(tái)距講臺(tái)距離太遠(yuǎn)、老師需要不停地來(lái)回走動(dòng)才能既板書又可點(diǎn)擊電腦課件。

多媒體教室中教師大多數(shù)時(shí)間是站或坐在操作臺(tái)前使用電腦授課的，所以要求操作臺(tái)具有合理的形狀和尺寸，以滿足舒適性要求。但通過(guò)實(shí)地分析發(fā)現(xiàn)我校操作臺(tái)存在以下問(wèn)題：一是操作臺(tái)平面過(guò)低，僅有60cm左右，對(duì)使用電腦及書寫造成不便；二是下部容膝空間小，操作臺(tái)下部為電腦機(jī)箱，雖然設(shè)計(jì)預(yù)留了容膝空間，但該空間過(guò)于狹小，坐姿下腿部無(wú)法伸進(jìn)去。由于缺乏容膝空間，教師在使用操作臺(tái)時(shí)必須與操作臺(tái)保持很大的距離，在使用操作臺(tái)書寫或看清電腦屏幕時(shí)必須俯身，很不方便。

第二，座椅。與操作臺(tái)配套的座椅不配套，違背了人機(jī)工程學(xué)的原則。椅子為鐵制，高度不可調(diào)節(jié)。椅子面為圓形，無(wú)靠背，而且椅座較小。出于防盜考慮，椅子是用鐵鏈固定在地板上的，這樣椅子只能在電腦臺(tái)前的地方移動(dòng)，無(wú)法搬到講臺(tái)上，不能最大限度地利用。

椅子與操作臺(tái)搭配也不合理，經(jīng)測(cè)量，椅子高度為60cm，與操作臺(tái)基本平齊，考慮上文分析的操作臺(tái)下部空間不足的缺陷，會(huì)加劇使用者的不舒適感。

第三，鼠標(biāo)及鍵盤。使用電腦要長(zhǎng)時(shí)間操作鼠標(biāo)及鍵盤，前文提及操作臺(tái)平面過(guò)低會(huì)造成使用不便，這一點(diǎn)在使用鼠標(biāo)鍵盤時(shí)尤為明顯。使用鍵盤時(shí)手掌要彎曲很大的角度，易使人疲勞，身高較高的教師使用尤感不適。另外，由于操作臺(tái)要放置電腦顯示器，留下的空間寬度狹小，無(wú)法調(diào)節(jié)鍵盤位置，不能滿足體型不同的教師使用舒適度。

2．聽課空間

聽課空間，即學(xué)生聽課區(qū)域，最主要的是課桌椅，要解決的問(wèn)題包括桌椅的高度、寬度、課桌前后排的間距、桌面長(zhǎng)度、椅面深度等一系列問(wèn)題。

第一，課桌椅。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3976－2002（學(xué)校課桌椅功能尺寸）的規(guī)定，高校階梯教室固定桌椅只有一種尺寸，即應(yīng)滿足桌面高73±10cm，座椅面高410±10cm。經(jīng)測(cè)量，鄭州大學(xué)階梯教室課桌高度74cm，課椅高度39cm，各數(shù)據(jù)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

第二，聽課空間布局。實(shí)驗(yàn)證明，多媒體教室的空間布局會(huì)對(duì)教學(xué)效果造成影響，編排座位時(shí)應(yīng)遵循下列原則：（1）教室中間的過(guò)道寬度應(yīng)不小于0.9m，靠墻的兩側(cè)都應(yīng)留出不小于0.5m的過(guò)道，且過(guò)道總數(shù)不應(yīng)小于3個(gè)（4個(gè)最佳）；（2）大型多媒體教室（座位數(shù)在200個(gè)以上），對(duì)視線要求較高，第一排觀眾距屏幕應(yīng)為3.6m，每排座位的距離為0.85m。

鄭州大學(xué)核心教學(xué)區(qū)的階梯教室可容納人數(shù)在200～300人左右，教室前方的空間位置布置較為合理，第一排距黑板的距離符合上述要求，教室中間的過(guò)道寬度普遍在1米以上，但多數(shù)教室只能使用中間的2條過(guò)道，靠墻的過(guò)道過(guò)于狹窄，學(xué)生難以通過(guò)。在上下課時(shí)學(xué)生都使用中間過(guò)道出入，十分擁擠。

3．教室視覺顯示

視覺顯示界面主要包括電腦顯示屏、投影屏幕以及黑板三大部分。

第一，電腦顯示屏。顯示屏位于操作臺(tái)上，與操作臺(tái)平面成一定角度傾斜安放，其設(shè)計(jì)目的是方便使用者觀看。按照人機(jī)工程學(xué)原理，顯示屏最佳位置應(yīng)與使用者視線垂直。但由于上文提及的操作臺(tái)存在的容膝空間小操作臺(tái)平面低等缺點(diǎn)，導(dǎo)致顯示屏安裝角度和高度明顯偏低。由于座椅等設(shè)施尺寸無(wú)法調(diào)節(jié)，影響了使用顯示屏?xí)r的舒適度。

第二，黑板。黑板是教室的主要固定教具，其設(shè)計(jì)要求應(yīng)滿足：書寫流暢、易擦拭、構(gòu)造簡(jiǎn)單。滿足不同身高教師的書寫，其在墻壁的安裝位置應(yīng)滿足教室后排學(xué)生觀看不受前排學(xué)生的遮擋。

黑板尺寸：根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理和人體生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，黑板下邊緣距地面高度以1.1～1.2m為宜。黑板上緣距地面高度以2～2.1m為宜。經(jīng)測(cè)量階梯教室內(nèi)單塊黑板下邊緣距地尺寸95cm，上邊緣距地尺寸200cm，下邊緣略低，但考慮到黑板書寫一般從上到下，下部空間利用率并不大。所以黑板的尺寸基本較合理。

第三，投影設(shè)施。在多媒體教學(xué)已普及的情況下，投影屏幕是學(xué)生在上課時(shí)獲取信息的重要工具。鄭州大學(xué)教室中的投影幕布尺寸基本合理，學(xué)生基本可以在教室最大距離（最后一排）上看清投影。但投影還存在以下問(wèn)題：（1）出于保證盡可能少地遮擋黑板的要求，投影幕布安裝位置偏右，這種布局使投影幕布離門口太近，階梯教室大門帶有玻璃窗，即使在關(guān)門情況下，外面的光線也會(huì)干擾投影的質(zhì)量。（2）投影使用時(shí)間較長(zhǎng)后，由于設(shè)備問(wèn)題畫面會(huì)出現(xiàn)不同程度的模糊和色彩失真，影響學(xué)生觀看。考慮到多媒體教學(xué)設(shè)備的使用頻率較高，對(duì)設(shè)備的耐用性必須加以重視。

二 對(duì)多媒體階梯教室人機(jī)工程問(wèn)題的改進(jìn)建議

從人機(jī)工程學(xué)角度分析，鄭州大學(xué)多媒體階梯教室的設(shè)計(jì)基本合理，但仍存在一些問(wèn)題，部分設(shè)施如操作臺(tái)等無(wú)法更改，但其他問(wèn)題還是可以解決的。現(xiàn)簡(jiǎn)要提出幾點(diǎn)改進(jìn)意見：（1）配置帶有靠背并可調(diào)節(jié)高度的座椅，使教師使用舒適。（2）操作臺(tái)配備無(wú)線設(shè)備，使教師方便在講課時(shí)操作電腦。（3）過(guò)道不足3個(gè)以上的教室，盡量安排學(xué)生較少的課程，減少人數(shù)，保證學(xué)生安全。（4）對(duì)投影設(shè)施應(yīng)經(jīng)常檢查維護(hù)，教室前門玻璃窗最好配置拉簾遮擋光線，以免影響投影效果。

參考文獻(xiàn)

［1］丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)（第4版）［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2011

篇2

關(guān)鍵詞：汽車座椅；抗疲勞；舒適

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.187

1 駕駛疲勞的成因

汽車駕駛是一項(xiàng)考驗(yàn)?zāi)X力和體力的勞動(dòng)。在汽車駕駛過(guò)程中，駕駛員不但需要大量的體力勞動(dòng)來(lái)保持汽車的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和行駛，同時(shí)還需要保持足夠清醒的頭腦和集中的注意力，以應(yīng)對(duì)駕駛過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種情況。長(zhǎng)時(shí)間處于這種狀態(tài)下，神經(jīng)系統(tǒng)高度緊張，身體姿勢(shì)長(zhǎng)期保持，駕駛員很容易產(chǎn)生一定的疲勞感，從而造成疲勞駕駛。在疲勞駕駛狀態(tài)下，駕駛員的注意力容易被分散，意志也會(huì)被削弱，反應(yīng)速度隨之減慢，對(duì)外界信息的接收能力下降。這種情況下，駕駛員極易產(chǎn)生操作上的失誤，導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

2 汽車座椅的人體工程學(xué)分析

2.1 人體坐姿生理特性

不理想的坐姿，會(huì)形成駕駛員不合理的脊柱形態(tài)，在這種狀態(tài)下長(zhǎng)期駕駛，容易造成腰椎負(fù)荷和肌肉負(fù)荷的加大，從而使駕駛員產(chǎn)生疲勞感。探索研究合適的座椅結(jié)構(gòu)并進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，能使駕駛員保持合理的脊柱形態(tài)，有效緩解疲勞感。

駕駛員處于坐姿狀態(tài)下，其身體重量所產(chǎn)生的壓力由坐墊和靠背分擔(dān)。如果體壓分布不合理，集中對(duì)肩胛骨和腰椎部位施以壓力，就會(huì)導(dǎo)致駕駛員背部不適，同樣會(huì)產(chǎn)生較大的疲勞感。

2.2 環(huán)境分析

振動(dòng)會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生較大影響。振動(dòng)所造成的影響主要體現(xiàn)為局部的生物動(dòng)力學(xué)反應(yīng)、生理反應(yīng)以及人體機(jī)能的減退等，這對(duì)于駕駛員而言是非常嚴(yán)重的。如果外界所產(chǎn)生的振動(dòng)接近器官的共振頻率，振幅就會(huì)迅速增大，此時(shí)駕駛員自身的器官生理反應(yīng)將會(huì)達(dá)到最大，極易出F視覺作業(yè)效率下降和動(dòng)作準(zhǔn)確度下降等現(xiàn)象。

此外，溫濕度也會(huì)對(duì)駕駛員疲勞感造成一定影響。人體處于高溫、高濕環(huán)境中時(shí)，會(huì)感受到不適，具體表現(xiàn)為四肢乏力、精力不集中等。在駕駛過(guò)程中，如果座椅無(wú)法提供舒適的溫度和濕度環(huán)境，那么人體可能會(huì)產(chǎn)生不適感，從而加劇疲勞。

3 汽車座椅抗疲勞設(shè)計(jì)思路及方法

3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

汽車座椅的結(jié)構(gòu)參數(shù)，需要從振動(dòng)、坐姿、操作舒適度等幾個(gè)方面分析：首先，汽車座椅尺寸，決定了駕駛員的坐姿和操作舒適度。汽車座椅的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括椅面高度、寬度、深度等。椅面的高度定義為椅面前緣到駕駛員踵點(diǎn)的垂直距離。從駕駛員的駕駛姿勢(shì)來(lái)看，設(shè)計(jì)中必須要考慮座椅角度對(duì)腿部肌肉的影響。在座椅寬度方面，一般認(rèn)為在車內(nèi)空間允許的情況下，座椅應(yīng)該越寬越好，這樣更有利于駕駛員調(diào)整和變換姿勢(shì)。椅面深度，是指椅面前緣到靠背前面的水平距離。座椅深度決定了人體腰部所受到的靠背支撐度，以及腿部的彎曲舒適度。靠背高度和寬度，與駕駛員的坐姿肩高和肩寬有關(guān)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該綜合考慮駕駛員的個(gè)體差異，并盡量采取高靠背的設(shè)計(jì)。

3.2 靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)

座椅靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)需要堅(jiān)持以下幾個(gè)原則：

（1）座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸與其功用有關(guān)；（2）座椅的尺寸必須參照人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)；（3）座椅可適當(dāng)調(diào)節(jié)，以滿足駕駛坐姿的調(diào)整；（4）座椅所應(yīng)用的材料應(yīng)該滿足人體舒適度需求；（5）座椅的位置要與其駕駛空間相匹配。

在座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)行生物坐姿力學(xué)分析，研究表明，坐姿時(shí)將臀部稍離靠背往前移，使上體向后微微傾斜是最為舒適的姿勢(shì)。同時(shí)，軀體的大腿、小腿和腳掌也應(yīng)保持一定的角度。（如圖1所示）

與此同時(shí)，座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮駕駛者的心理空間感，一般來(lái)說(shuō)，駕駛者希望有較大的空間感，狹窄的空間會(huì)使駕駛者產(chǎn)生回避反應(yīng)，加快心理疲勞，故通常座椅空間要大于操作空間。最后，座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)還要考慮溫濕度、材質(zhì)。例如使用透氣性較好的材料，增強(qiáng)座椅透氣性；使用主動(dòng)通風(fēng)式座椅，消除駕駛者產(chǎn)生的熱量，減輕駕駛疲勞。

3.3 動(dòng)態(tài)舒適性設(shè)計(jì)

在駕駛過(guò)程中，駕駛員主要受到橫向、縱向及垂直方向的振動(dòng)力，這些振動(dòng)通過(guò)座椅傳遞給駕駛員，引起其全身性振動(dòng)，因此，汽車座椅的動(dòng)態(tài)舒適性設(shè)計(jì)必須減輕駕駛者受到的振動(dòng)。在設(shè)計(jì)中，主要可以采取以下措施：

（1）降低座椅共振頻率，尤其是降低對(duì)人體影響最大的高頻區(qū)；

（2）降低共振的傳遞率，主要是彈簧以下的共振，以及來(lái)自靠背的振動(dòng)；（3）將路面―輪胎、懸架、座椅―駕駛者看作一個(gè)整體力學(xué)系統(tǒng)，在協(xié)調(diào)各方的情況下使駕駛員不易感受到疲勞。最后，汽車座椅要與汽車其他減振系統(tǒng)相匹配，使駕駛員處于最合適的減振環(huán)境中，從而減少駕駛員的疲勞感。

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車座椅的舒適性是關(guān)系到駕駛員駕駛體驗(yàn)的關(guān)鍵因素，也是汽車產(chǎn)品人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的重要方面，在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要熟練應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)理論和生物力學(xué)理論，最大化地提高汽車座椅的舒適性與安全性，提高設(shè)計(jì)水平，創(chuàng)造出更適合人類使用的汽車，將座椅的人機(jī)效能發(fā)揮到最高水平。

參考文獻(xiàn)：

篇3

摘要：

在生產(chǎn)線上實(shí)行員工崗位輪轉(zhuǎn)是預(yù)防職業(yè)疾病和損傷的一種重要手段．針對(duì)生產(chǎn)線員工崗位輪轉(zhuǎn)問(wèn)題，采用在歐洲自動(dòng)化工業(yè)中廣泛使用的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)定方法EWAS，模糊測(cè)定相應(yīng)崗位的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)值；其次，以生產(chǎn)線所有員工最大風(fēng)險(xiǎn)值中的最小值為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建了崗位輪轉(zhuǎn)調(diào)度模型和求解方法，并運(yùn)用啟發(fā)式算法對(duì)模型求解進(jìn)行優(yōu)化，最終得出崗位輪轉(zhuǎn)的最佳方案．

關(guān)鍵詞：

崗位輪轉(zhuǎn)；汽車生產(chǎn)線；人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)；EWAS

崗位輪轉(zhuǎn)是在保證組織工作正常開展的情況下，讓員工從一個(gè)崗位流動(dòng)到另外一個(gè)崗位上工作，以改進(jìn)人力資源管理的活動(dòng)［1－2］．崗位輪轉(zhuǎn)是一個(gè)組織策略，有益于組織內(nèi)管理工作的展開和生產(chǎn)線員工的工作，在生產(chǎn)制造系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用．崗位輪轉(zhuǎn)可避免因在某崗位上工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)個(gè)人資源壟斷對(duì)企業(yè)發(fā)展造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，工業(yè)裝配線高靈活性的特點(diǎn)也要求每個(gè)操作者能夠勝任任何一個(gè)崗位，即員工不能只滿足于掌握單項(xiàng)專長(zhǎng)，必須是多面手、全能復(fù)合人才［3］；通過(guò)崗位輪轉(zhuǎn)可以提高員工的全面操作能力、激活組織活力、促進(jìn)人力資源的優(yōu)化配置、提升企業(yè)業(yè)績(jī)．

崗位輪轉(zhuǎn)對(duì)生產(chǎn)線操作工也尤為重要．長(zhǎng)期工作在同一崗位，易使得操作工面臨較大的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)．人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)是指不合理的工作環(huán)境、工作方式、工具和物料，使得作業(yè)者身體和心理出現(xiàn)不好結(jié)果（如壓力、煩躁、職業(yè)疾病和損傷等）的可能性．在生產(chǎn)線上，較高的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)不僅會(huì)傷害操作工的身體、降低其生活質(zhì)量，還會(huì)使得其工作效率低下，不合格產(chǎn)品數(shù)量增加，進(jìn)而損害企業(yè)和消費(fèi)者的利益，因此，應(yīng)盡可能降低操作工所面臨的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)．人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)不僅取決于工作崗位的設(shè)計(jì)和條件，還受到工作內(nèi)容、特定任務(wù)的重復(fù)性和工作姿態(tài)的影響［1，4］，而崗位輪轉(zhuǎn)可以通過(guò)不斷調(diào)整工作內(nèi)容和工作姿態(tài)，減少工作重復(fù)次數(shù)，有效地減小或避免可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，使得一線員工處于健康的工作狀態(tài)［5］．

國(guó)外企業(yè)實(shí)踐崗位輪轉(zhuǎn)起步較早，國(guó)內(nèi)也逐漸意識(shí)到崗位輪轉(zhuǎn)帶來(lái)的改變．馬勇［6］從崗位輪換目的出發(fā)，結(jié)合管理實(shí)踐，將崗位輪換分為培訓(xùn)新人、晉升提拔、認(rèn)識(shí)風(fēng)險(xiǎn)防范和工作豐富化4種類型．楊從杰［7］針對(duì)崗位輪換中出現(xiàn)的問(wèn)題，引入工作崗位分享制，并分析了具體的實(shí)施模式與步驟．Viteles［8］通過(guò)工作設(shè)計(jì)研究提出了崗位輪換制度，即在不改變工作流程和工作崗位職責(zé)的情況下，讓員工在性質(zhì)類似、要求相近的不同崗位間相互輪換，以減少員工長(zhǎng)期從事單一工作的厭煩與不滿，抑制由工作專業(yè)化衍生出來(lái)的工作勞損率、疲倦感的上升和工作動(dòng)力及生產(chǎn)效率的下降．Costa和Miralles［9］具體將崗位輪轉(zhuǎn)計(jì)劃集成于裝配線平衡問(wèn)題．Keir［10］通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明崗位輪轉(zhuǎn)可以減少員工面臨的風(fēng)險(xiǎn)，且提出目前觀察到的崗位輪轉(zhuǎn)效果取決于工作所涉及的肌肉群．

現(xiàn)有研究以崗位輪轉(zhuǎn)方法為主，但卻未從降低人機(jī)工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的角度研究崗位輪轉(zhuǎn)方法，且缺乏對(duì)生產(chǎn)線操作工崗位輪轉(zhuǎn)的深入研究．運(yùn)用歐洲議會(huì)工作表方法測(cè)定崗位的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)，在體現(xiàn)生產(chǎn)線崗位輪轉(zhuǎn)安排計(jì)劃的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的崗位輪轉(zhuǎn)調(diào)度模型，并運(yùn)用啟發(fā)式算法求解模型以得出最佳方案．

1人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)定方法

在歐洲，測(cè)量工作場(chǎng)所的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于制造企業(yè)來(lái)說(shuō)不僅是一種常規(guī)工作，也是法律要求．EAWS［9，11］是一種非常廣泛的評(píng)估人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的方法，該方法假設(shè)在一次轉(zhuǎn)變中，同樣的工人從事另一個(gè)工種的條件下該崗位的工效學(xué)分值．作為歐洲廣泛應(yīng)用的方法，EWAS是大眾和菲亞特等汽車制造商以人體工程學(xué)為工具產(chǎn)生的一種有效的風(fēng)險(xiǎn)測(cè)定方法，且與其他制造業(yè)評(píng)估方法有相似的結(jié)構(gòu)．EAWS的測(cè)量結(jié)果有兩個(gè)總風(fēng)險(xiǎn)值：整個(gè)身體的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和上肢的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)．風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)越高，操作者患上肌肉群疾病的風(fēng)險(xiǎn)也越高．EWAS方法建議使用3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域來(lái)解釋：0～25為低風(fēng)險(xiǎn)綠色區(qū)域；26～50為可行黃色區(qū)域；高于50則為高風(fēng)險(xiǎn)紅色區(qū)域．整個(gè)身體風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)（RP）由4個(gè)部分組成：RP＝PI＋MMHI＋FI＋EP．式中，PI表示姿勢(shì)指數(shù)、特殊姿勢(shì)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的總和；MMHI表示人工物料搬運(yùn)指數(shù)；FI表示動(dòng)作力量指數(shù)；EP表示其他未考慮的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)．

2基于人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的崗位輪轉(zhuǎn)模型

崗位輪轉(zhuǎn)方案為：生產(chǎn)線上的員工依據(jù)崗位設(shè)置以合適的時(shí)間間隔依次輪轉(zhuǎn)，測(cè)定出員工在每個(gè)崗位可能面臨的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)值，綜合某個(gè)工人在3次輪轉(zhuǎn)中面臨的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)值所在的范圍判定此時(shí)的崗位安排是否合適．同時(shí)，適宜的崗位輪轉(zhuǎn)方案應(yīng)使3次輪轉(zhuǎn)中每個(gè)工人的綜合人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)值在可行域內(nèi)且較為平均．要得到可行且均衡的方案，需要不斷調(diào)整每個(gè)工人所在的崗位，使得每個(gè)工人最終都處于身心最佳狀態(tài)，減少員工患上各種生理、心理疾病的可能．如何在短時(shí)間內(nèi)找出綜合風(fēng)險(xiǎn)值最小、且使所有員工人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)均衡的輪轉(zhuǎn)方案是所要討論的問(wèn)題．

3基于案例的模型求解及分析

對(duì)蕪湖奇瑞汽車生產(chǎn)線安裝尾燈和天窗的工作崗位輪轉(zhuǎn)情況進(jìn)行跟蹤分析，采用EWAS方法對(duì)員工的實(shí)際人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行測(cè)定，構(gòu)建崗位輪轉(zhuǎn)調(diào)度模型并求解，以獲得最佳崗位輪轉(zhuǎn)方案．

3．1現(xiàn)有崗位安排方式及人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)定

汽車生產(chǎn)線上有3個(gè)崗位可安排輪崗，分別為a1、a2、a3，將8小時(shí)的工作時(shí)間分為3個(gè)區(qū)間，在每個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，每個(gè)工人被安排從事一項(xiàng)工作，具體如表1所示．同時(shí)根據(jù)EWAS方法，測(cè)得各崗位的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)及每次崗位輪轉(zhuǎn)的總風(fēng)險(xiǎn)值如表2～表5所示．

3．2啟發(fā)式解決方案程序

基于人體工程學(xué)的崗位輪轉(zhuǎn)調(diào)度問(wèn)題復(fù)雜，而啟發(fā)式算法則可以很好地求解此類復(fù)雜的調(diào)度問(wèn)題［12］．啟發(fā)式算法解決問(wèn)題分為兩個(gè)部分，即改進(jìn)算法和平滑啟發(fā)式，改進(jìn)算法是平滑啟發(fā)式的前提，其得到的方案作為平滑啟發(fā)式的初始解．在改進(jìn)算法的基礎(chǔ)上對(duì)輪轉(zhuǎn)方案進(jìn)一步優(yōu)化，直至達(dá)到最優(yōu)解．

（1）改進(jìn)算法．假設(shè)每個(gè)工人依據(jù)崗位依次輪轉(zhuǎn)，即可得到最簡(jiǎn)單的輪轉(zhuǎn)方案：如果某個(gè)工人在上個(gè)階段內(nèi)從事最高人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的崗位，那么在接下來(lái)的期間內(nèi)該工人就會(huì)被分配到人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)值最低的崗位．同時(shí)，如果在8h內(nèi)崗位a1測(cè)得的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)值為16，那么在第一個(gè)輪轉(zhuǎn)階段的2h內(nèi)崗位a1的EP值為2．具體形式如下：在階段1中，可以任意分配工人的工作，例如工人i分配到崗位i，即πt（i）＝i，根據(jù)以上原則再次分配工人到各崗位．本例中，在階段1時(shí)，將工人1分配到崗位1，工人2分配到崗位2，工人3分配到崗位3；在階段2時(shí)，將最簡(jiǎn)單的工作1分配給目前人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)值最高的工人3，工作3分配給工人2，工作2則分配給工人1．目前的EP值分別為20、36、28，因此，在階段3時(shí)，工作1分配給工人2，工作2分配給工人1，工作3則分配給工人3．工人的分配安排可表示為｛a1，a2，a3｝，｛a2，a3，a1｝，｛a3，a1，a3｝，相應(yīng)的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)總值為40、40和53，初始優(yōu)化方案如表7所示．由表7可知，工人在崗所面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)值為E＝53，因此，輪轉(zhuǎn)方案S1明顯優(yōu)于初始安排．

（2）平滑啟發(fā)式．在改進(jìn)算法中得到了初始可行解，將初始可行解作為當(dāng)前解，循環(huán)運(yùn)用改進(jìn)算法中平衡風(fēng)險(xiǎn)的方法以尋求改進(jìn)．如果目標(biāo)函數(shù)值變小，則當(dāng)前的輪轉(zhuǎn)方案記為新的當(dāng)前解．重復(fù)以上步驟直至滿足停止的條件，最后的當(dāng)前方案則為最佳方案，停止的條件為：①如果在改進(jìn)操作時(shí)輪轉(zhuǎn)方案沒(méi)有任何的改變，則終止程序，因?yàn)榻酉聛?lái)的優(yōu)化改進(jìn)也不會(huì)改變結(jié)果；②為了避免發(fā)生重復(fù)循環(huán)，設(shè)定在目標(biāo)函數(shù)值沒(méi)有改變時(shí)最多進(jìn)行連續(xù)10次的改進(jìn)步驟．在本例中，初始解即為在第一個(gè)程序中得到的方案S1．在不考慮階段1的情況下，工人所面臨的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)總值分別為35、24、33．采用第一步中平衡的方法在階段1分配工作，將工作1分配給工人1，工作2分配給工人3，工作3分配給工人2，這樣即可得到新的輪轉(zhuǎn)方案S2，具體工作分配為｛a1，a2，a2｝，｛a3，a3，a1｝，｛a2，a1，a3｝，其優(yōu)化方案如表8所示．由表8可知，此時(shí)的最大風(fēng)險(xiǎn)值E＝49，因此，輪轉(zhuǎn)方案S2可行且優(yōu)于方案S1

4結(jié)論

以安裝汽車尾燈和天窗的生產(chǎn)線為對(duì)象，詳細(xì)分析了汽車生產(chǎn)線員工在各自崗位上不斷重復(fù)操作時(shí)可能面臨的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)．利用EWAS對(duì)人體工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行測(cè)定；依據(jù)所有員工人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)最大值最小的目標(biāo)，構(gòu)建了員工崗位輪轉(zhuǎn)調(diào)度模型，并采用平滑啟發(fā)式算法優(yōu)化了員工的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)最大值，以解決不同階段員工與崗位的組合優(yōu)化問(wèn)題．研究表明，崗位輪轉(zhuǎn)可以作為一種有效的工具來(lái)降低操作工的人體工程學(xué)風(fēng)險(xiǎn)，減緩員工的職業(yè)損失；崗位輪轉(zhuǎn)問(wèn)題的求解難度隨員工數(shù)量的增多而大幅增加，啟發(fā)式算法能夠有效解決該問(wèn)題．

參考文獻(xiàn)：

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篇4

計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程分析軟件目前正成為設(shè)計(jì)師手中的利器。三維虛擬人體模型正是這些軟件的科學(xué)基礎(chǔ)。本文主要介紹了構(gòu)建人體模型的科學(xué)依據(jù)、建立方法及應(yīng)用現(xiàn)狀，以期能對(duì)其進(jìn)行科學(xué)地選用、維護(hù)和再開發(fā)，不斷推進(jìn)人機(jī)工程學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用研究。

一、前言

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)分析模塊成為了各種軟件的熱門開發(fā)方向。設(shè)計(jì)師可以方便地使用軟件中提供的人體模型庫(kù)、姿勢(shì)庫(kù)等對(duì)產(chǎn)品的人機(jī)效應(yīng)進(jìn)行直觀驗(yàn)證，大大提高了設(shè)計(jì)效率。三維人體模型在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮著巨大的作用，了解這些模型的構(gòu)建原理與應(yīng)用現(xiàn)狀，有助于設(shè)計(jì)師對(duì)其進(jìn)行科學(xué)地選用、維護(hù)和再開發(fā)，不斷推進(jìn)人機(jī)工程學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用研究。

二、構(gòu)建三維虛擬人體模型的科學(xué)依據(jù)

三維虛擬人體模型的構(gòu)建必需基于經(jīng)過(guò)科學(xué)采集并處理的數(shù)據(jù)以及人體結(jié)構(gòu)原理。這樣的人體模型才能對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行明確有效的指導(dǎo)。

1. 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的采集與統(tǒng)計(jì)

（1）人體測(cè)量數(shù)據(jù)的采集。

人體的數(shù)據(jù)受來(lái)源不同的影響，有很大的差異性，主要影響因素包括地區(qū)、年齡、性別、民族、工作以及氣候等。建立人體模型首先要找準(zhǔn)特定的目標(biāo)部族，有的放矢地測(cè)量和整理人體數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中尋找線索，幫助設(shè)計(jì)師開展科學(xué)的設(shè)計(jì)。

人體測(cè)量數(shù)據(jù)大體可分為四類：靜態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)區(qū)域數(shù)據(jù)、生理數(shù)據(jù)和力學(xué)數(shù)據(jù)。其中靜態(tài)數(shù)據(jù)是指人在靜止不動(dòng)的狀態(tài)下測(cè)量獲得的形態(tài)數(shù)據(jù)，其主要內(nèi)容是人體規(guī)格（體型、身高和體積等），可采用站立、靜坐、跪下和躺臥四種姿態(tài)；運(yùn)動(dòng)區(qū)域數(shù)據(jù)是指人在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)四肢的有效作用范圍，主要分析兩種：一種是肢體的活動(dòng)角度范圍，一種是肢體所能達(dá)到的距離范圍；生理數(shù)據(jù)是指人體的主要生理指標(biāo)，主要內(nèi)容有：皮膚面積、各器官體積、耗氧量、心率、疲勞度和反應(yīng)度等；力學(xué)數(shù)據(jù)主要考量人體的主要力學(xué)指標(biāo)。如人體的重量與重心位置、各轉(zhuǎn)動(dòng)器官的慣量、受力與出力等。

（2）人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

人體測(cè)量所針對(duì)的是一個(gè)群體而非個(gè)人。基于人與人之間差異性的考量，個(gè)別或少數(shù)的人體測(cè)量數(shù)據(jù)不能作為建立三維虛擬人體模型的依據(jù)。比較科學(xué)高效的做法是，首先測(cè)量群體中少量、部分的個(gè)體樣本，這些數(shù)據(jù)是離散的隨機(jī)變量，再根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，從而獲得所需特定群體的數(shù)據(jù)。常用的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)有平均數(shù)、方差和百分比等。

（3）我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸。

我國(guó)人體的尺寸參數(shù)受地域、民族的影響與其他國(guó)家差異較大，針對(duì)我國(guó)的人體測(cè)量數(shù)據(jù)，建立符合國(guó)情的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)并指導(dǎo)開展人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用是必然的要求。我國(guó)成年人人體尺寸的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10000-88 于1998 年7 月開始實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)給出了我國(guó)成年人身體尺度的通用數(shù)據(jù)，可以運(yùn)用在各類產(chǎn)品、建筑裝修和軍工裝備等各個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。該標(biāo)準(zhǔn)列明了47 項(xiàng)人體尺寸通用數(shù)據(jù)，共分為18 ～ 25 歲（男、女），26 ～ 35（男、女），36 ～ 60（男）、55（女）三個(gè)年齡層次。

2. 人體測(cè)量數(shù)據(jù)與人機(jī)分析的聯(lián)系

基于科學(xué)數(shù)據(jù)建立的人體模型常被用于視野分析、觸及范圍分析及疲勞分析等。以做視野分析時(shí)所依據(jù)的數(shù)據(jù)模型“眼橢圓”為例。

不同身高的操作人員以正常的姿態(tài)使用產(chǎn)品時(shí)，他們的眼睛位置在產(chǎn)品坐標(biāo)系中的統(tǒng)計(jì)分布圖形呈橢圓形。“眼橢圓”是研究產(chǎn)品視野范圍性能的重要基準(zhǔn)，能比較準(zhǔn)確地代表幾乎所有人群的特點(diǎn)，圖1 為眼橢圓的三維示意圖。

由于眼橢圓代表了大部分使用者在正常使用時(shí)眼睛在產(chǎn)品坐標(biāo)系中的分布。因此，眼橢圓是指導(dǎo)和評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)視野范圍是否符合人機(jī)工程學(xué)要求的關(guān)鍵要素。在CAID軟件中，眼橢圓樣板庫(kù)可以通過(guò)二次開發(fā)得到，如圖2 所示為樣板庫(kù)中生成的眼橢圓模型。這些模型在進(jìn)行定位后可以精確直觀的進(jìn)行視野分析。

三、三維虛擬人體模型的構(gòu)建方法

被肌肉和表皮覆蓋的骨架構(gòu)成了外觀上的人體模型。在對(duì)人體進(jìn)行三維虛擬建模的時(shí)候，需要綜合考慮骨架模型和外表模型的關(guān)系。

1. 骨架模型

骨架模型可以描述人體軀干與各個(gè)主次肢體間的位置聯(lián)絡(luò)與運(yùn)動(dòng)聯(lián)系，可以表達(dá)人體肢體段的數(shù)目、肢體的長(zhǎng)度和聯(lián)接關(guān)系，在三維軟件中更可以進(jìn)一步對(duì)各聯(lián)接關(guān)節(jié)的自由度和活動(dòng)范圍進(jìn)行設(shè)定。頭、軀干、上肢和下肢是外型上人體的四大組成結(jié)構(gòu)，每部分結(jié)構(gòu)又可以再做進(jìn)一步的細(xì)分，如上肢還包括上臂、下臂和手等。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，三維虛擬人體的骨架應(yīng)忠實(shí)于實(shí)際情況以保障不丟失重要分析數(shù)據(jù)，又應(yīng)同時(shí)考慮適當(dāng)簡(jiǎn)化不必要的部分以減少使用難度。以Creo 軟件為例，其提供的人體模型骨架一共被簡(jiǎn)化為14 個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)都使用了正確的約束，如腰關(guān)節(jié)為了模擬真實(shí)的腰部運(yùn)動(dòng)定義了球面副和移動(dòng)副的組合約束關(guān)系，而轉(zhuǎn)動(dòng)副則被用于膝關(guān)節(jié)的約束。人體模型一共設(shè)置了33 個(gè)自由度，如圖3 所示。

2. 外表模型

外表模型表述了皮膚、毛發(fā)和穿著等外在因素，精確的外表模型可以提高人體模型的真實(shí)性。隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展，人體模型的曲面精度和質(zhì)量以及渲染效果都在不斷提升，越來(lái)越精致的人體模型開始被應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，如圖4 所示為Creo 軟件所提供的人體模型。

四、三維虛擬人體模型的人機(jī)應(yīng)用

三維虛擬人體模型已被各大軟件廠商付諸實(shí)踐，形成了各具特色的計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)分析模塊，以美國(guó)PTC 公司產(chǎn)品Creo 所附帶的Manikin 模塊為例。

Manikin 允許設(shè)計(jì)人員將虛擬人體模型添到產(chǎn)品的裝配場(chǎng)景中，同時(shí)定義該模塊提供的精確人體特征和力學(xué)特征，例如體態(tài)、視野、運(yùn)動(dòng)類型、力和舒適度等。可以針對(duì)一定性別和人種的基本數(shù)據(jù)對(duì)模特進(jìn)行自由定義與操縱，幫助設(shè)計(jì)人員更好地了解產(chǎn)品與人（包括用戶、銷售者、安裝者和維修者等）之間的關(guān)系。

Manikin 共包含人體模型放置、運(yùn)動(dòng)、視效、人機(jī)分析和任務(wù)分析五大功能模塊，均與三維虛擬人體模型有著直接的聯(lián)系，如圖5 所示。

（1）人體模型放置：該功能可以將虛擬人體模型插入裝配環(huán)境中，并根據(jù)人體庫(kù)的數(shù)據(jù)定義性別、種族、體型及其他關(guān)聯(lián)可變因素。根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，Manikin 提供了人體模型庫(kù)供設(shè)計(jì)師調(diào)取使用，從而簡(jiǎn)化了人機(jī)功率設(shè)計(jì)的步驟，提高了設(shè)計(jì)效率。如圖6 所示。

（2）運(yùn)動(dòng)：允許設(shè)計(jì)者定制人體模型的附件和姿勢(shì)，可以深入地調(diào)整模型身體骨節(jié)的位置和角度，并提供了包括2D 拖動(dòng)、體節(jié)拖動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等直觀的操作方式，用于幫助生成真實(shí)的人體方案。同時(shí)也可以快速訪問(wèn)包含標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)（站立、蹲坐和下跪等）和手型（握拳、指向和并緊等）的全套姿態(tài)庫(kù)，便捷設(shè)置體態(tài)姿勢(shì)。而其中的包絡(luò)工具可幫助確定模特的有效作業(yè)區(qū)域。

（3）視覺：通過(guò)生成視野窗口，模擬仿真用戶能夠“看到”對(duì)象的范圍，這一范圍的主要表現(xiàn)形式是視野圓錐，它可幫助設(shè)計(jì)人員了解該尺度的人能看到的外圍、雙眼視野以及最佳視野等。

（4）人機(jī)工程學(xué)分析：允許從性質(zhì)和體量?jī)蓚€(gè)維度分析人的多樣化姿態(tài)。校驗(yàn)分析的結(jié)果通過(guò)與舒適性數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較, 得出舒適度分析結(jié)論。這一功能可以幫助設(shè)計(jì)者快速發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的區(qū)域，重新做出設(shè)計(jì)調(diào)整。

（5）任務(wù)分析：可以模擬、傳遞和優(yōu)化常見的手工處理任務(wù)，例如舉起、放低、推、拉和攜帶。

篇5

［關(guān)鍵詞］祥云火炬；形式美；工藝美；材料美

［中圖分類號(hào)］J50 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1005-6432（2011）36-0042-02

1 引 言

北京2008年奧運(yùn)會(huì)火炬“祥云”,是全球化時(shí)代由中國(guó)企業(yè)主導(dǎo)的,跨文化背景、多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的一個(gè)成功范例。這種成功的設(shè)計(jì)范例,對(duì)于如何從綿延千年的華夏文化中汲取創(chuàng)新靈感,從中國(guó)制造走向中國(guó)創(chuàng)造也具有重要的借鑒意義。本論文從形式美、工藝美、材料美三個(gè)方面對(duì)北京奧運(yùn)會(huì)的祥云火炬進(jìn)行了美學(xué)分析。

2 祥云火炬的美學(xué)分析

2.1 祥云火炬的形式美

形式美基本原理和法則是對(duì)自然美加以分析、組織、利用并形態(tài)化了的反映。從本質(zhì)上講就是變化與統(tǒng)一的協(xié)調(diào)。它是一切視覺藝術(shù)都應(yīng)遵循的美學(xué)法則,貫穿于眾多藝術(shù)形式之中。祥云火炬整體造型線條流暢,以銀紅兩色為主色,上部以銀色為主,下部以紅色為主,形體優(yōu)美修長(zhǎng)而略顯彎曲。其設(shè)計(jì)主要通過(guò)以下四個(gè)方面?zhèn)鬟_(dá)其基本理念：云紋、漆紅、人本、科技。云紋是華夏文化的符號(hào)特征；漆紅是千年的中國(guó)印象；人本是細(xì)致的人文關(guān)懷；科技是藝術(shù)與技術(shù)的完美結(jié)合。

祥云的文化概念在中國(guó)具有上千年的時(shí)間跨度,其所代表的“淵源共生,和諧共融”的意象是具有代表性的中國(guó)文化符號(hào)。它是輕盈飄逸、神秘,又能夠穿透人心弦的線狀形象,是一種不同于西方體量感的藝術(shù)元素,富含東方韻味。富有中國(guó)文化特色的漆紅色的、預(yù)示著“祥云升騰”的云紋銘文被雕刻在火炬上半部分銀色的鋁合金表面上。這些云紋不僅作為千年華夏文明被抽象出來(lái)的符號(hào),使整個(gè)火炬凝練了厚重的中國(guó)文化特色,而且給整個(gè)奧運(yùn)火炬注入了幾分輕盈和靈性。

火炬上下按比例均勻分割,祥云圖案和立體浮雕式的工藝設(shè)計(jì)使整個(gè)火炬高雅華麗、內(nèi)涵厚重。它采用了類似紙卷和畫軸這一極其富有中國(guó)特色的別致造型,將中國(guó)古代四大發(fā)明之一的紙融入到奧運(yùn)火炬設(shè)計(jì)中。靈動(dòng)別致的紙卷造型的奧運(yùn)火炬背后蘊(yùn)涵著千年華夏文化的內(nèi)涵和對(duì)奧林匹克精神的詮釋,它既是中國(guó)的,也是世界的,巧妙地表達(dá)了借奧運(yùn)火炬向世界傳遞中國(guó)文明的美好心愿,也完美地契合了追求和平、文明、進(jìn)步的奧林匹克精神,突出了設(shè)計(jì)的人文主義關(guān)懷,傳達(dá)了一種真實(shí)而感人的意愿。

2.2 火炬的工藝美

祥云火炬長(zhǎng)72厘米,重985克,燃燒時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15分鐘,在燃燒穩(wěn)定性與外界環(huán)境適應(yīng)性方面達(dá)到了新的技術(shù)高度,能在每小時(shí)65公里的強(qiáng)風(fēng)和每小時(shí)50毫米雨量的情況下保持燃燒,真可謂是工藝先進(jìn)、設(shè)計(jì)巧奪天工,是我國(guó)高科技的濃縮。其工藝美主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,即加工過(guò)程中的精確度、安全性和符合人體工程學(xué)。

火炬分為上下兩部分外殼、燃燒器和燃料罐幾個(gè)部分。從正面看是云形,從截面看卻是一個(gè)心形。這在工藝上是極其微妙復(fù)雜的,要求極高的精確度。火炬采用鋁合金切削加工薄壁整體內(nèi)外表面成型,在切削時(shí)不允許出差錯(cuò),如果稍有偏差,缺口就無(wú)法彌補(bǔ)。其二是云紋加工程序。設(shè)計(jì)人員對(duì)于云紋加工程序提出了很高的要求,要求加工表面沒(méi)有雜色和污點(diǎn),圖案腐蝕前的遮蔽工藝不能有問(wèn)題,否則紋樣就會(huì)走樣、變形。加工好圖案后要對(duì)圖案進(jìn)行酸堿處理,其后是模具蝕紋工藝。

在20世紀(jì)初,英國(guó)人泰羅設(shè)計(jì)了一套研究工人操作的方法。研究怎樣操作才能省力,高效,并訂出相應(yīng)的操作制度,人稱泰羅制,這是人體工程學(xué)的始祖。現(xiàn)代,人體工程學(xué)在設(shè)計(jì)過(guò)程中已成為設(shè)計(jì)師自覺考慮的一個(gè)重要因素。這種方法更具科學(xué)性,更重視與舒適感相關(guān)的各種心理和生理問(wèn)題。設(shè)計(jì)可以從人們?nèi)粘５闹X感受、認(rèn)知感受、情緒感受出發(fā),分析各種審美需要。

祥云火炬設(shè)計(jì)中很多地方考慮到了火炬?zhèn)鬟f者不同的情感需求。通過(guò)火炬上的圖案、色彩、材料的不同搭配,使得他們產(chǎn)生心理共鳴。因?yàn)橐獫M足和適合人體的要求,在祥云火炬設(shè)計(jì)中充分考慮到了人的因素,首先是尺寸合適、高低合適、方便使用,設(shè)計(jì)和制作更考慮到安全、效率。例如這個(gè)奧運(yùn)火炬重約985克,而這個(gè)重量對(duì)火炬手來(lái)說(shuō)是比較適合的,這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)師對(duì)它的重量有過(guò)深入的分析,不能太輕,拿在手里沒(méi)有分量,但也不能太重,否則火炬?zhèn)鬟f者容易感到疲勞。火炬內(nèi)壁設(shè)有隔熱層而外面金屬表面則噴涂了高觸感橡膠漆。經(jīng)過(guò)人機(jī)工程學(xué)考慮的握柄,使舉握舒適的火炬在每一設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中訴求著東方文化的特征――細(xì)致的人文關(guān)懷。再如祥云火炬由于燃料罐里面的燃料是液體,變成氣體需要吸收大量的熱,使自身溫度降低,很容易結(jié)冰,甚至凍傷火炬手的手。所以設(shè)計(jì)了導(dǎo)熱棒,把火炬上端火焰產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)下來(lái),防止燃料罐過(guò)冷,這是由于火炬在燃燒時(shí)使上熱下冷而溫差懸殊。

2.3 祥云火炬的材料美

近年來(lái)隨著地球環(huán)境的逐步惡化,人們面臨越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī),綠色設(shè)計(jì)理念逐漸深入人心。綠色設(shè)計(jì)是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的一股國(guó)際設(shè)計(jì)潮流。在20世紀(jì)60年代末由著名的工業(yè)設(shè)計(jì)師及教育家維可多•佩帕尼克提出。其觀點(diǎn)是我們周圍的事物都是由設(shè)計(jì)師創(chuàng)造的,設(shè)計(jì)師在滿足客戶和用戶要求時(shí)不能夠僅僅停留于美化作用,更應(yīng)肩挑起培養(yǎng)和引導(dǎo)人們社會(huì)倫理價(jià)值及道德的重?fù)?dān)。每一個(gè)有良知的設(shè)計(jì)工作者都應(yīng)該在自己的設(shè)計(jì)中融入綠色設(shè)計(jì)的理念,用自己的作品向全人類宣傳綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念,引導(dǎo)大眾理性消費(fèi),讓環(huán)保的理念深入人心。而祥云火炬的設(shè)計(jì)在這一方面無(wú)疑是一個(gè)成功的典范。

祥云火炬外采用鋁合金,通體采用高品質(zhì)鋁合金自由曲面延展成型,這種材質(zhì)延展性強(qiáng)、重量輕而且光澤度好,經(jīng)濟(jì)而又不失現(xiàn)代感。火炬外部表面噴涂了橡膠漆,這種材料多用于日常生活用品,用于火炬尚屬首次。火炬的燃料為丙烷,這是一種價(jià)格低廉的常用燃料,其主要成分是碳和氫,燃燒后只有二氧化碳和水。以上兩種材料都是綠色環(huán)保的材料,不會(huì)造成污染。它們充分體現(xiàn)了維可多•佩帕尼克提出的綠色設(shè)計(jì)的理念,表明了我國(guó)政府對(duì)待奧運(yùn)會(huì)認(rèn)真辦事、節(jié)儉籌備的指導(dǎo)思想,體現(xiàn)了綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)的主題。

3 結(jié) 論

篇6

引言：西部的四川是一個(gè)家具廠集中家具企業(yè)匯集的地方。比如成都有專門的家具產(chǎn)業(yè)園區(qū)，在新都，在綿陽(yáng)等環(huán)成都周圍也有不少的家具企業(yè)聚集。家具產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值非常的大，長(zhǎng)期以來(lái)，本地區(qū)家具設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)較為落后，大量家具廠的產(chǎn)品多以加工為主，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)常在國(guó)外或沿海地區(qū)，甚至抄襲。隨著地方政府的重視和政策引導(dǎo)，設(shè)計(jì)企業(yè)逐漸進(jìn)入西部，家具廠商也越來(lái)也意識(shí)到了設(shè)計(jì)的重要性，而本地高校中家具設(shè)計(jì)專業(yè)普遍起步較晚，大量的家具設(shè)計(jì)師需求促使本地高校需要為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)大量的家具設(shè)計(jì)人才。

家具設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)

本課程的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)主要分為知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)，和家具設(shè)計(jì)師的職業(yè)道德修養(yǎng)的培養(yǎng)。1.讓學(xué)生熟悉家具設(shè)計(jì)的技術(shù)和相關(guān)的理論知識(shí)；2.熟悉家具的基本類型，掌握家具設(shè)計(jì)的程序和方法，然后根據(jù)此設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行家具設(shè)計(jì)，并且能夠完整清楚的表達(dá)出設(shè)計(jì)方案。通常從家具設(shè)計(jì)的理念和風(fēng)格，結(jié)構(gòu)與功能，形狀與色彩，裝飾與成本及市場(chǎng)等多個(gè)方面來(lái)進(jìn)行教學(xué)分析。主要分為三大塊來(lái)講解，即：板式家具和實(shí)木家具及軟體家具。3. 學(xué)生需要掌握：手繪草圖，效果圖，電腦CAD工程制圖，3DMAX等計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)也需要掌握家具設(shè)計(jì)的常見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。4.思想目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生作為家具設(shè)計(jì)師的職業(yè)道德，勤于觀察，思考，實(shí)踐，求知探索的創(chuàng)新精神。及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和與人交流的能力。此外還需要學(xué)生了解知識(shí)產(chǎn)權(quán)等專利法規(guī)，以學(xué)生為中心全面培養(yǎng)學(xué)生的理論和實(shí)踐能力。

課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

家具設(shè)計(jì)主要分三個(gè)大的階段：階段一為家具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)階段，階段二為專業(yè)提升階段，階段三為畢業(yè)設(shè)計(jì)階段即綜合應(yīng)用階段，每一個(gè)階段分別設(shè)立學(xué)分，初選階段二個(gè)學(xué)分，深入階段六個(gè)學(xué)分，畢業(yè)設(shè)計(jì)階段八個(gè)學(xué)分。常遇到的教學(xué)環(huán)節(jié)如下：

市場(chǎng)調(diào)查：我們主要調(diào)查了3個(gè)大的市場(chǎng)和幾個(gè)小的家具市場(chǎng)，分為高，中，低市場(chǎng)類別，如：成都宜家家具市場(chǎng)，（為中端市場(chǎng)）綿陽(yáng)拱橋家具市場(chǎng)（為高端市場(chǎng)）綿陽(yáng)花園家具廣場(chǎng)（為低端市場(chǎng)）。

成都家具設(shè)計(jì)展參觀：成都家具展即成都國(guó)際家具工業(yè)展覽會(huì)（INTERNATIONAL FURNITURE FAIR CHENGDU，）該展會(huì)是成都市政府大力培育的本土重點(diǎn)展會(huì)，每年的參展家具廠家超過(guò)一千家，展會(huì)為本地家具設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生創(chuàng)造了良好的現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)環(huán)境。

聯(lián)合教學(xué)：合作教學(xué)單位為綿陽(yáng)格美家私公司：格美家私是一家集設(shè)計(jì)，研發(fā)，生產(chǎn)為一體的專業(yè)家具制造企業(yè)，擁有成熟的家具設(shè)計(jì)師和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的木工，油漆工，手工雕刻師，及相關(guān)的先進(jìn)機(jī)器設(shè)備，地點(diǎn)離學(xué)校也近，便于學(xué)生學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)：分為三個(gè)階段，一學(xué)校工作室實(shí)訓(xùn)階段，二西南石油大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心實(shí)訓(xùn)階段，三家具公司實(shí)訓(xùn)階段。工作室階段：遵循設(shè)計(jì)流程，在設(shè)計(jì)教室，把學(xué)生按小組搭配，每個(gè)學(xué)生分別提交構(gòu)思方案，通過(guò)頭腦風(fēng)暴后確定最佳的方案，然后進(jìn)行材料的篩選，最后確定材料和加工制作方法，最后動(dòng)手制作。通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)查，提出方案，繪制草圖，設(shè)計(jì)效果圖，工程圖，材料工藝圖等設(shè)計(jì)過(guò)程，培養(yǎng)同學(xué)們的綜合設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，在實(shí)際的企業(yè)設(shè)計(jì)中，一個(gè)產(chǎn)品往往是多人合作共同完成的，這樣可以調(diào)動(dòng)每一個(gè)人的積極性，會(huì)提品開發(fā)的綜合能力。

設(shè)計(jì)實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：畢業(yè)設(shè)計(jì)在學(xué)生的大學(xué)學(xué)習(xí)階段是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是學(xué)生在大學(xué)的最后一次綜合演練，也是學(xué)生走向社會(huì)實(shí)際工作崗位的一次預(yù)演。學(xué)生需要運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，專業(yè)知識(shí)，動(dòng)手能力等調(diào)動(dòng)各方面因素，積極，主動(dòng)的來(lái)完成。通常分為導(dǎo)師組，每個(gè)導(dǎo)師組都是不同的方向，學(xué)生可以和就業(yè)單位的實(shí)際項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)做畢業(yè)設(shè)計(jì)，也可以和導(dǎo)師的科研課題掛鉤來(lái)選做畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)選題，實(shí)際設(shè)計(jì)，畢業(yè)答辯，作品展示等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來(lái)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

教學(xué)及訓(xùn)練體系

教學(xué)訓(xùn)練體系是人才培養(yǎng)非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，平常我們主要通過(guò)以下方式來(lái)培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的相關(guān)能力。

1.參加設(shè)計(jì)比賽

在設(shè)計(jì)專業(yè)領(lǐng)域，每一年都有不少的設(shè)計(jì)比賽，參加設(shè)計(jì)比賽可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和求學(xué)的興趣，讓學(xué)生有成就感。是一種不錯(cuò)的鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)能力的途徑。每一次設(shè)計(jì)比賽，學(xué)生都全力以赴，從市場(chǎng)調(diào)研，思維導(dǎo)圖，電腦效果圖等根據(jù)參賽的要求來(lái)制作，有時(shí)是單個(gè)同學(xué)參賽，有時(shí)是以團(tuán)隊(duì)的形式參賽。當(dāng)然，這種比賽不僅僅限定于家具設(shè)計(jì)方面，比如產(chǎn)品類設(shè)計(jì)比賽也可以參加，甚至一些廣告類比賽，也可以鍛煉同學(xué)的思維和做事能力等，這些比賽呢可以從小漸大，通常同學(xué)一開始參加的時(shí)候都沒(méi)有自信，在一次次的比賽中同學(xué)能取得成績(jī)，這樣同學(xué)就獲得了信心進(jìn)而更樂(lè)意參加更高級(jí)別的比賽了。我們可以從校級(jí)比賽開始，然后到市一級(jí)的比賽，然后到省級(jí)比賽，最后全國(guó)比賽，甚至國(guó)際比賽等。比如在四川省政府組織的每一年的“太陽(yáng)神鳥天府寶島杯產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽”四川大學(xué)生旅游紀(jì)念品設(shè)計(jì)大賽，這些都是很好鍛煉學(xué)生的比賽平臺(tái)，同時(shí)也讓學(xué)生和老師了解省內(nèi)其他高校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和人才培養(yǎng)情況。

2.導(dǎo)師制與選課制

導(dǎo)師制在研究生階段比較常見，同學(xué)在進(jìn)入研究生階段時(shí)候通常就開始選擇導(dǎo)師。通常，在本科的畢業(yè)設(shè)計(jì)階段呢也是出現(xiàn)導(dǎo)師制。學(xué)生大一進(jìn)校后就開始篩選導(dǎo)師，實(shí)行雙向選擇，導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)進(jìn)展和方向進(jìn)行引導(dǎo)，如學(xué)生在開學(xué)前通過(guò)電腦系統(tǒng)選課，選定導(dǎo)師，或者本學(xué)期選定下學(xué)期的課程，導(dǎo)師的教育背景通常不同，即“學(xué)緣”廣泛，每個(gè)導(dǎo)師都有各自的特點(diǎn)，對(duì)課程的實(shí)際執(zhí)行也各自有側(cè)重點(diǎn)，而同一個(gè)課程，比如家具設(shè)計(jì)，分為導(dǎo)師組，即把家具設(shè)計(jì)的學(xué)生按導(dǎo)師來(lái)分區(qū)，分成各自的導(dǎo)師組教學(xué)區(qū)，在中途進(jìn)行大比拼，所有家具設(shè)計(jì)的學(xué)生和導(dǎo)師進(jìn)行交流，在課程結(jié)束，由各位導(dǎo)師集體評(píng)分，這樣從而形成良性的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。

3.校企合作

學(xué)校企業(yè)是學(xué)校工作室的升級(jí)版。校工作室分為金屬加工工作室，木材加工工作室，塑料模型成型室，特種工藝綜合材料工作室。這是學(xué)校的基本工作室，此外，受綿陽(yáng)市經(jīng)開區(qū)的政策引導(dǎo)，學(xué)校有個(gè)孵化園，里面有各位專業(yè)老師開的公司，該些公司都是以專業(yè)背景而開的專業(yè)公司，即學(xué)校企業(yè)，規(guī)模不大但“五臟”齊全，常介于學(xué)校和社會(huì)之間，是一種很好的項(xiàng)目模式教學(xué)基地，同學(xué)進(jìn)入工作室的課程可以算一定的學(xué)分，比如：為家具公司設(shè)計(jì)的方案，同學(xué)即可以按家具廠及設(shè)計(jì)公司的要求來(lái)進(jìn)行全方位鍛煉，以設(shè)計(jì)師的身份來(lái)提交設(shè)計(jì)方案。此外就是和學(xué)校聯(lián)合教學(xué)的校外企業(yè)，他們有大量的實(shí)際項(xiàng)目可用來(lái)鍛煉學(xué)生。

4. 科研課題項(xiàng)目教學(xué)

科研項(xiàng)目教學(xué)又是本校的一大特色，教師的組成通常是助教搭配副教授，講師可以獨(dú)立帶學(xué)生，每個(gè)老師，每個(gè)導(dǎo)師組，都有自己的科研項(xiàng)目，如：學(xué)校項(xiàng)目，市級(jí)項(xiàng)目，省廳項(xiàng)目等。比如：國(guó)家社科基金漢羌山地村寨課題，在家具設(shè)計(jì)課程中就被導(dǎo)入教學(xué)，同學(xué)分組從不同的角度結(jié)合本課題來(lái)進(jìn)行家具設(shè)計(jì)：由于北川離綿陽(yáng)市區(qū)不遠(yuǎn)，又是唯一的一個(gè)羌族自治縣城，同學(xué)們可以非常方便的到北川進(jìn)行田野考察，當(dāng)然，一般進(jìn)入下級(jí)的村寨，通常是老師帶隊(duì)，如：雷鼓鎮(zhèn)考察，蘿卜寨考察等。羌族的轉(zhuǎn)山會(huì)，羌?xì)v年等都是考察的重點(diǎn)，還有羌繡，羌族服裝等，從各方面讓同學(xué)感受和理解羌族，從而設(shè)計(jì)出羌族特色的家具產(chǎn)品。

教學(xué)主要內(nèi)容

1.家具概論

家具設(shè)計(jì)構(gòu)成基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝飾設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)預(yù)算，家具市場(chǎng)調(diào)研與分析，家具設(shè)計(jì)實(shí)踐。如：家具概論：從中外家具發(fā)展史的角度出發(fā)，分別講解：古典風(fēng)格家具，傳統(tǒng)英國(guó)家具，法國(guó)路易十四式家具，古典意大利家具，美國(guó)家具，西班牙和地中海風(fēng)格的家具，中國(guó)明式家具，現(xiàn)代風(fēng)格家具，如米蘭家具展等各大展會(huì)的新潮家具，北歐風(fēng)格的家具和后現(xiàn)代家具等。

2.家具設(shè)計(jì)美學(xué)基礎(chǔ)

造型與色彩美學(xué)，掌握家具造型構(gòu)圖法則和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)里的三大構(gòu)成：平面構(gòu)成、立體構(gòu)成、色彩構(gòu)成的相關(guān)知識(shí)及三大構(gòu)成在家具設(shè)計(jì)（造型與色彩）中的應(yīng)用。比如：掌握基本的設(shè)計(jì)美學(xué)原則，如：統(tǒng)一與對(duì)比，對(duì)稱與平衡，黃金分割原理等及色彩的和諧統(tǒng)一等。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工

家具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)家具設(shè)計(jì)中一直都是重點(diǎn)，藝術(shù)院校的學(xué)生往往忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的鍛煉。課程需要學(xué)生掌握家具的各種常見的接合方式和基本的結(jié)構(gòu)，同時(shí)學(xué)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的分析，以便培養(yǎng)出根據(jù)家具設(shè)計(jì)的實(shí)際需要?jiǎng)?chuàng)造新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。如：掌握板式家具結(jié)構(gòu)的拆卸與安裝，及相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案表達(dá)等。

常見的家具接合方式有：榫接合，膠接合，釘接合（鋼釘和木釘），各種連接件接合。我們會(huì)要求學(xué)生分析實(shí)木家具、板式家具、軟體家具的結(jié)構(gòu)，從實(shí)際的樣品中讓學(xué)生拆卸和安裝，畫出這些樣品家具的結(jié)構(gòu)裝配圖和零件爆炸圖等。如：實(shí)木家具結(jié)構(gòu)分析，板式家具結(jié)構(gòu)和軟體家具結(jié)構(gòu)。常見結(jié)構(gòu)有：框架結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)，腳架支撐結(jié)構(gòu)，彎曲結(jié)構(gòu)，特別要說(shuō)明下板式家具的32mm系統(tǒng)。同時(shí)，課堂上以經(jīng)典的明式家具結(jié)構(gòu)為例來(lái)分析。

4.家具設(shè)計(jì)的人體工程學(xué)

所有的家具都是給人使用的，人的一生有大部分的時(shí)間是和家具在一起的，故此研究家具設(shè)計(jì)中的人體工程學(xué)非常的必要。家具的功能尺寸設(shè)計(jì)就是以人體工程學(xué)為依托的。在此學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生了解人體工程學(xué)概念及人體測(cè)量數(shù)據(jù)在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，此外學(xué)會(huì)計(jì)算與確定各種家具功能尺寸，了解家具尺寸的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及使用。比如常見的椅子，桌，柜，床等家具的功能尺寸設(shè)計(jì)。同時(shí)需學(xué)會(huì)在家具設(shè)計(jì)中計(jì)算與確定各種家具的功能尺寸。此訓(xùn)練的時(shí)候以教室的座椅及班上的同學(xué)為使用群體來(lái)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，以課桌椅的功能尺寸來(lái)計(jì)算并以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)。

5.家具裝飾設(shè)計(jì)

讓學(xué)生了解家具裝飾的概念，相關(guān)的裝飾理論知識(shí)，和了解家具裝飾的常見類型，學(xué)會(huì)運(yùn)用裝飾要素來(lái)進(jìn)行家具設(shè)計(jì)。比如：常見的裝飾要素有：線的造型與線邊裝飾，頂部與兩側(cè)的裝飾，床頭裝飾等。讓學(xué)生對(duì)通過(guò)調(diào)查所收集的家具，進(jìn)行家具裝飾要素專項(xiàng)設(shè)計(jì)練習(xí)，描述所觀察到的家具裝飾的類型，特點(diǎn)和感受等。

加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)及教學(xué)管理建設(shè)

合理的過(guò)硬的一支高水平教師隊(duì)伍，直接決定了家具設(shè)計(jì)教學(xué)的高度與水平。目前，大部分教師都是從高校畢業(yè)后直接進(jìn)入高校任教，缺少企業(yè)一線的實(shí)踐設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在本家具設(shè)計(jì)課程中，應(yīng)該推行“雙師”型教師隊(duì)伍建設(shè)。一方面有計(jì)劃的把老師派往家具設(shè)計(jì)企業(yè)掛職鍛煉，比如在寒暑假，或者在平時(shí)，讓教師直接進(jìn)入校企合作的企業(yè)里面，對(duì)企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行跟單，提高教師的實(shí)踐教學(xué)能力。另一方面，實(shí)行請(qǐng)進(jìn)來(lái)的思路，把企業(yè)一線的高級(jí)技工，一線的家具設(shè)計(jì)師定期請(qǐng)進(jìn)課堂，進(jìn)入學(xué)校的家具工作室，直接對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，讓學(xué)生對(duì)家具設(shè)計(jì)實(shí)際過(guò)程中遇到的問(wèn)題能得到最直接，最有經(jīng)驗(yàn)的解答。同時(shí)，由于本課程實(shí)行的導(dǎo)師制，各位導(dǎo)師和導(dǎo)師組可以利用各自老師的專業(yè)特長(zhǎng)，對(duì)學(xué)生在手繪，電腦效果圖，家具實(shí)物制作等多個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步的跟蹤指導(dǎo)。

設(shè)計(jì)實(shí)踐

根據(jù)導(dǎo)師制的科研課題或者與學(xué)校合作的企業(yè)里的實(shí)際項(xiàng)目，由企業(yè)提供相關(guān)的技術(shù)和工藝保障，按企業(yè)的要求設(shè)計(jì)開發(fā)一套完整的家具，嚴(yán)格按照家具設(shè)計(jì)流程和步驟循序漸進(jìn)的進(jìn)行，如：市場(chǎng)調(diào)查，思維導(dǎo)圖，方案草圖，方案效果圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，零件裝配圖，材料工藝圖，CAD工程圖等，圖紙配以設(shè)計(jì)說(shuō)明，產(chǎn)品說(shuō)明，制作過(guò)程，家具實(shí)物模型展示，設(shè)計(jì)展示海報(bào)，宣傳海報(bào)等內(nèi)容裝訂成冊(cè)。尤其是畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)跨度時(shí)間長(zhǎng)，學(xué)生有積極性，充足的時(shí)間和耐心，是訓(xùn)練演示家具設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)能力的一個(gè)重要方式。

結(jié)語(yǔ)

家具設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的成效明顯。通過(guò)對(duì)2012.2013.2014三屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐效果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，創(chuàng)新能力，動(dòng)手實(shí)踐能力都有了明顯的提高，學(xué)生在各類設(shè)計(jì)比賽中都取得了不錯(cuò)的成績(jī)，也參與了不少家具實(shí)際項(xiàng)目得到家具企業(yè)的好評(píng)，特別是最近兩屆的家具類學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)水平，無(wú)論其設(shè)計(jì)，還是制作和展出效果都有了明顯的上升。在這個(gè)過(guò)程中，也培養(yǎng)了教師的進(jìn)步，同時(shí)初步建立起了適合本校教學(xué)和家具人才培養(yǎng)的體系。

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關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；數(shù)控機(jī)床；設(shè)計(jì)

1.數(shù)控機(jī)床的基本概念

數(shù)控機(jī)床是一種用數(shù)字和符號(hào)構(gòu)成的數(shù)值信息控制的自動(dòng)化機(jī)床數(shù)控機(jī)床具有以下主要特點(diǎn)：①提高加工零件的精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。②能完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜零件加工。③生產(chǎn)率高。④對(duì)產(chǎn)品改型設(shè)計(jì)的適應(yīng)性強(qiáng)。⑤有利于制造技術(shù)向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。⑥減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件。⑦數(shù)控機(jī)床具有屏幕顯示功能。2.數(shù)控機(jī)床的造型與人機(jī)工程的關(guān)系

2.1人機(jī)問(wèn)題

高科技是我們認(rèn)識(shí)世界和改造世界的一種手段，高科技產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，人機(jī)分析是其中必不可少的也是最重要的環(huán)節(jié)，其目的是把一切可能給使用者造成危險(xiǎn)或者不便的因素消滅在設(shè)計(jì)過(guò)程中，使系統(tǒng)安全高效地運(yùn)作。人機(jī)問(wèn)題要放入整個(gè)系統(tǒng)中加以權(quán)衡、考慮，不可片面地強(qiáng)調(diào)一方面忽視其他方面。

2.2 人機(jī)關(guān)系

數(shù)控機(jī)床作為一種高科技產(chǎn)品，一種人類進(jìn)行生產(chǎn)加工的重要工具，人機(jī)因素在整個(gè)系統(tǒng)中占有重要地位。設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，在不斷完善功能的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師越來(lái)越多的目光集中到了人機(jī)問(wèn)題中，設(shè)計(jì)過(guò)程著重研究“機(jī)”與“人”之間的關(guān)系。人機(jī)關(guān)系在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中的作用如圖2-1所示。

圖2-1 人機(jī)關(guān)系在數(shù)控加工中的作用

2.3 人機(jī)造型

數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境發(fā)生了變化。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，生產(chǎn)環(huán)境整齊干凈、有條理，人對(duì)機(jī)床的直接操作非常少，主要是控制面板上的操作，因此機(jī)床的造型應(yīng)該與環(huán)境和諧。造型清新優(yōu)美和人性化，給人以心理上的鼓勵(lì)。下圖2-2為德瑪吉的數(shù)控機(jī)床，給人以高雅、清新的感覺。

圖2-2 德瑪吉公司的數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)、操作面板等是供人觀察、操作用的，它們的尺寸、位置、高度等均應(yīng)符合“平均人”的尺寸。操作面板是人機(jī)交互的主要界面，人在上面進(jìn)行細(xì)致的信息化控制操作，它的位置、傾斜角度及它上面的顯示、控制裝置的大小、位置等，都應(yīng)使人在觀察和操作時(shí)處于舒適、準(zhǔn)確和高效的工作狀態(tài)。操作面板的位置形狀可多種多樣，它與床身的相對(duì)位置有貼合式、懸掛式、下伸式、分離式。操作面板的定位應(yīng)根據(jù)機(jī)床的造型和操作要求來(lái)決定。

2.4 人機(jī)安全

數(shù)控機(jī)床的安全感對(duì)于使用有重要意義。安全感體現(xiàn)在使用者的心里和生理兩個(gè)方面。通過(guò)造型語(yǔ)言，例如渾然飽滿的整體造型、精細(xì)的制作工藝、沉穩(wěn)的著色處理給人以心里上的安全感；通過(guò)人機(jī)工程設(shè)計(jì)，例如合理的尺寸、設(shè)計(jì)能夠避免無(wú)意間觸動(dòng)的按鈕開關(guān)等，給人以生理上的安全感。

3.數(shù)控機(jī)床造型和人機(jī)工程的應(yīng)用

3.1外觀造型設(shè)計(jì)思路及特點(diǎn)

（1）數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)的方法采用模塊設(shè)計(jì)，首先將整體劃分為機(jī)身和控制面板，機(jī)身又分為機(jī)座、機(jī)架、機(jī)窗等。采用弧線形流線設(shè)計(jì)是流行的趨勢(shì)。采用弧線型機(jī)窗，美觀大方。

（2）機(jī)座色彩選擇穩(wěn)重的黑色，機(jī)身部分采用純凈的白色。

（3）現(xiàn)代機(jī)床的流行趨勢(shì)之一是透明化，直觀化，機(jī)窗設(shè)計(jì)采用寬敞的玻璃視窗，給操作者操作時(shí)提供大面積的可觀察范圍，便于監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，同時(shí)清楚地顯示了這是工作處理區(qū)。

（4）數(shù)控機(jī)床的繪制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)完成要通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用SOLIDWORKS軟件設(shè)計(jì)，此款軟件功能強(qiáng)大，具有直觀、精細(xì)等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 機(jī)床門的造型設(shè)計(jì)

機(jī)床門在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到與機(jī)床操作人員接觸過(guò)多的問(wèn)題，尺寸、結(jié)構(gòu)是否能有利于操作者是在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重要因素，門的寬度和高度也會(huì)對(duì)外觀造成影響，門若太窄，工件放不進(jìn)去，門若太寬，增加了制造成本。此外門的高度也應(yīng)引起設(shè)計(jì)者的重視。大型的加工中心，由于體積大，重量大，門的高度一定要比普通機(jī)床高，以方便工件進(jìn)出。所以，掌握好門的尺寸與比例，要重復(fù)需要符合人機(jī)工程學(xué)原理。

3.3 觀察窗的造型設(shè)計(jì)

觀察窗是操作者在工作時(shí)，對(duì)內(nèi)部工作過(guò)程的監(jiān)測(cè)與反饋。觀察窗的高度應(yīng)按照五十百分位的人體的視高尺寸來(lái)設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同身高的人群。人的視線一般是水平的，最佳的視野范圍是視線上下10度。觀察窗的高度和大小要把人的最佳視野區(qū)域包括在內(nèi)，以保證操作者觀察的方便。

3.4 把手的人機(jī)造型設(shè)計(jì)

把手的長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)中需要重視，現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床把手造型多采用長(zhǎng)把手設(shè)計(jì)，一方面是為了造型的需要，另一方面也可以適合不同身高的人群抓握。但也有不少機(jī)床采用短把手，短把手的設(shè)計(jì)就要考慮把手長(zhǎng)度對(duì)人體抓握的影響。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的操縱器一般人類工程學(xué)要求手掌把手的長(zhǎng)度尺寸應(yīng)大于75mm。因此，短把手的設(shè)計(jì)需要考慮把手長(zhǎng)度，要與人手尺寸相符合，使得操作者抓握舒適。把手的設(shè)計(jì)除了要考慮造型尺寸，還要考慮機(jī)床上的安裝位置。

4.小結(jié)

數(shù)控機(jī)床外觀造型進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)分析中，從整體與局部的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的造型風(fēng)格和形態(tài)進(jìn)行深入的研究。針對(duì)數(shù)控機(jī)床人機(jī)界面和產(chǎn)品外型在使用過(guò)程中闡述了生理、心理等方面的影響。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮舒適、便捷、安全和高效性，希望可以促進(jìn)人機(jī)交互的應(yīng)用與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁曉東.從人機(jī)工程角度談機(jī)械產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究和應(yīng)用，2000，13（3），52―54

[2]石金濤，顧琴軒.安全人機(jī)工程[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1998

篇8

關(guān)鍵詞：車身設(shè)計(jì)；多媒體教育；教學(xué)；效果

Study on automobile specialty body design multimedia education in colleges and universities

Song Yu

Anhui agricultural university， Hefei， 230036， China

Abstract： This paper expounded the importance of multimedia education software development and application by means of analyzing the vehicle body design course teaching characteristics in colleges and universities， and putted forward the reform objectives and research approach. On this basis， designed the vehicle body design multimedia courseware. The teaching practice showed that the vehicle body design multimedia courseware meets the current body design teaching development characteristics， the courseware is an effective classroom teaching tool， the classroom teaching efficiency is obviously improved， the teachers and students reflect good.

Key words： vehicle body design； multimedia education； teaching； effect

高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量對(duì)其生存與發(fā)展起著決定性作用，而現(xiàn)代信息技術(shù)為推動(dòng)高等教育的現(xiàn)代化進(jìn)程提供了有效手段，也促進(jìn)了多媒體教學(xué)方式在高校課堂教學(xué)中的廣泛運(yùn)用和發(fā)展[1]。多媒體教學(xué)方式可綜合運(yùn)用多項(xiàng)信息，極大地改進(jìn)了黑板加粉筆傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足[2]，改善教學(xué)效果，提高學(xué)習(xí)興趣，營(yíng)造輕松學(xué)習(xí)氛圍，具有傳統(tǒng)教學(xué)模式難以替代的積極作用。

在高校汽車專業(yè)開設(shè)的眾多課程中，車身設(shè)計(jì)課程以其與眾不同的行業(yè)背景和教學(xué)特點(diǎn)越來(lái)越受到高校師生的重視。目前，國(guó)內(nèi)汽車車身設(shè)計(jì)整體實(shí)力較弱，與發(fā)達(dá)國(guó)家差距明顯，而車身在汽車行業(yè)中經(jīng)濟(jì)效益最高，可挖掘潛力很大，行業(yè)現(xiàn)實(shí)和勢(shì)在必行的發(fā)展趨勢(shì)突出了高校車身設(shè)計(jì)課程的重要性；另一方面，車身技術(shù)涉及面廣，與國(guó)家歷史文化特色緊密交織，與發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤技術(shù)相比獨(dú)具特點(diǎn)，甚至大相徑庭，教學(xué)難度更高，也對(duì)高校車身設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量提出了更高要求；同時(shí)，車身技術(shù)對(duì)帶動(dòng)和促進(jìn)我國(guó)汽車工業(yè)，乃至整個(gè)工業(yè)水平發(fā)展和提高的龍頭作用，也決定了其在專業(yè)課程體系中處于十分重要的地位。

1 車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件的要求

車身技術(shù)在汽車領(lǐng)域中是相對(duì)年輕而又發(fā)展迅速的分支，作為一門發(fā)展中的科學(xué)，在車身設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中，更應(yīng)特別注意傳統(tǒng)基本理論與現(xiàn)代車身技術(shù)相結(jié)合，課堂學(xué)習(xí)與自學(xué)相結(jié)合的原則，針對(duì)車身技術(shù)的特點(diǎn)，提倡加強(qiáng)課外閱讀，了解現(xiàn)代車身技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與特點(diǎn)，這就對(duì)車身設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的啟發(fā)性提出了更高的要求。

同時(shí)，在車身設(shè)計(jì)課程的教學(xué)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外有關(guān)車身的教材及系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)參考資料普遍較少。目前，車身技術(shù)主要是通過(guò)企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)的方式進(jìn)行傳承與學(xué)習(xí)，且車身技術(shù)涉及面廣，部分內(nèi)容非常抽象，傳統(tǒng)教學(xué)方式對(duì)車身設(shè)計(jì)過(guò)程難以表達(dá)清楚，學(xué)生感性認(rèn)識(shí)較為缺乏，也導(dǎo)致單純依靠教材和掛圖很難講解清楚，而高校因?yàn)樽陨項(xiàng)l件的限制，雖然明知實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)重要，但往往由于多種原因不能或不便安排，因而車身設(shè)計(jì)課堂教學(xué)難度很大，這就對(duì)車身設(shè)計(jì)課堂教學(xué)的生動(dòng)性提出了更高要求。

另一方面，車身技術(shù)的迅速發(fā)展與教材的相對(duì)滯后矛盾突出，這就要求車身設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)不能唯教材是從，需要對(duì)已有教材的部分內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)取舍和擴(kuò)充，課堂教學(xué)內(nèi)容應(yīng)力求緊跟車身技術(shù)的發(fā)展前沿。

眾所周知，多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于圖、文、聲、像、動(dòng)畫、視頻的有機(jī)結(jié)合，可以著力表現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)手段不易表達(dá)的內(nèi)容，展示現(xiàn)場(chǎng)觀察不清楚的細(xì)節(jié)，將抽象的概念轉(zhuǎn)化為生動(dòng)活潑的畫面，使課堂教學(xué)直觀易懂，易于接受和理解，加快課堂教學(xué)進(jìn)度，增加教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效率也得到提高。因而，在車身設(shè)計(jì)課程中采用多媒體教育軟件可以有效地適應(yīng)上述要求，彌補(bǔ)目前條件下車身設(shè)計(jì)教學(xué)條件的不足。

多年以來(lái)，我們一直致力于提高車身設(shè)計(jì)課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果，努力將抽象難懂的理論通過(guò)生動(dòng)活潑的形式表達(dá)出來(lái)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生易于理解和接受，先后采用了多種輔助教學(xué)手段，從最初的課堂板書繪圖、掛圖，到使用光學(xué)投影儀放映自制的幻燈片，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期努力，目前已經(jīng)使用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，多媒體課件的內(nèi)容尤其針對(duì)上述要求進(jìn)行制作，取得了良好的教學(xué)效果。

2 車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件制作

2.1 制作要求和課程改革目標(biāo)

由于車身設(shè)計(jì)課程涉及機(jī)械工程學(xué)、人體工程學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、造型藝術(shù)及美學(xué)、用戶心理學(xué)等多種學(xué)科領(lǐng)域，而目前高校汽車專業(yè)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)基本都是工科專業(yè)范疇，學(xué)生單一學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)同車身設(shè)計(jì)多學(xué)科融合教學(xué)特點(diǎn)的矛盾十分突出，同時(shí)，與其相關(guān)的課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)、課外講座等配套教學(xué)手段由于各種原因嚴(yán)重不足，進(jìn)一步導(dǎo)致車身設(shè)計(jì)課程在傳統(tǒng)教學(xué)手段下無(wú)法滿足目前車身設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展對(duì)教學(xué)質(zhì)量提出的更高要求。特別是在人體工程學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、造型藝術(shù)及美學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，需要進(jìn)一步拓展教學(xué)手段，擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，盡可能地挖掘多媒體教學(xué)手段的潛力以彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足。因而，車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件研究應(yīng)同課程的教學(xué)特點(diǎn)相適應(yīng)，按上述要求，不斷深入課程教學(xué)改革，發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)特長(zhǎng)，努力彌補(bǔ)汽車專業(yè)單一知識(shí)背景下車身設(shè)計(jì)課程教學(xué)的不足，改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，特別是在相關(guān)的課程設(shè)計(jì)、課程實(shí)習(xí)、課外講座不能開展的情況下，能夠在多媒體軟件上有所體現(xiàn)。

2.2 制作工具選擇

多媒體課件作為輔助教學(xué)工具，應(yīng)具備豐富的表現(xiàn)力，良好的交互性和極大的共享性。在眾多的多媒體課件制作工具中，微軟Office系列組件之一的PPT編輯多媒體的功能比較強(qiáng)大，內(nèi)置了豐富的動(dòng)畫、過(guò)渡效果和多種聲音效果，可以充分體現(xiàn)教師的授課意圖，展現(xiàn)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，易于表現(xiàn)教師的授課風(fēng)格，其強(qiáng)大的超級(jí)鏈接功能，可以直接調(diào)用多種格式的外部文件，且支持IE瀏覽器，優(yōu)點(diǎn)顯而易見，能夠滿足車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件的制作要求。同時(shí)，由于Office軟件具有一定的普遍性，所以使用PPT制作的課件在使用時(shí)一般也不需要進(jìn)行打包等處理，具有良好的通用性。從制作角度考慮也易于掌握與使用，便于制作者集中精力精選課件內(nèi)容，挖掘課件內(nèi)涵。因此，采用PPT軟件進(jìn)行車身設(shè)計(jì)多媒體課件制作是可行的。

2.3 制作內(nèi)容及步驟

車身設(shè)計(jì)課程涉及的主要教學(xué)內(nèi)容包括：車身概論、車身設(shè)計(jì)方法、車身總布置設(shè)計(jì)、人體工程學(xué)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、車身造型設(shè)計(jì)、汽車的空氣動(dòng)力性能、車身表面及空間曲梁繪制、車體結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)、車身部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

根據(jù)上述內(nèi)容的不同特點(diǎn)，對(duì)車身概論、車身設(shè)計(jì)方法、車身總布置設(shè)計(jì)等章節(jié)內(nèi)容。由于相對(duì)枯燥，且學(xué)生對(duì)車身總布置、車身油泥模型制作、樣車試制與實(shí)驗(yàn)、車身主模型制造過(guò)程沒(méi)有任何的感性認(rèn)識(shí)，在講授這些知識(shí)時(shí)，如果單純依靠教師在課堂上講解教材很難達(dá)到良好的教學(xué)效果，在深入生產(chǎn)企業(yè)參觀實(shí)習(xí)的條件不具備時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)視頻和圖片的搜集整理，特別是汽車生產(chǎn)企業(yè)的介紹視頻，來(lái)自生產(chǎn)一線的工程師講座視頻，應(yīng)增加數(shù)量，注重素材的整合美化，力求生動(dòng)，使課程內(nèi)容易于理解，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

人體工程學(xué)在車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、汽車空氣動(dòng)力性能等章節(jié)涉及人體工程學(xué)與空氣動(dòng)力學(xué)兩個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域，與一般高校汽車專業(yè)學(xué)生熟知的機(jī)械工程學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)差異較大，因而汽車專業(yè)學(xué)生此類基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，課件制作時(shí)的重點(diǎn)工作應(yīng)以相關(guān)知識(shí)體系的補(bǔ)充完善為主。

而車身造型設(shè)計(jì)涉及科學(xué)和藝術(shù)兩大方面，需要有多方面的基礎(chǔ)知識(shí)，包括車身結(jié)構(gòu)、制造工藝要求、空氣動(dòng)力學(xué)、人體工程學(xué)、工程材料學(xué)、機(jī)械制圖學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)知識(shí)，還需要有高雅的藝術(shù)品位和豐富的藝術(shù)知識(shí)，如造型的視覺規(guī)律原理、繪畫、雕塑、圖案學(xué)、色彩學(xué)，汽車作為一種商品，還要考慮成本和顧客的心理需求，等等。由于所涉及知識(shí)面很廣，與一般高校汽車專業(yè)的大多數(shù)課程內(nèi)容缺乏聯(lián)系，汽車專業(yè)學(xué)生這一類的基礎(chǔ)知識(shí)普遍較為缺乏，因而課件制作時(shí)的重點(diǎn)工作是搜集整理相關(guān)的藝術(shù)素材，加強(qiáng)學(xué)生的藝術(shù)修養(yǎng)。

車身表面及空間曲梁繪制、車體結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)、車身部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等章節(jié)內(nèi)容，工作重點(diǎn)是使教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步拓展和完善，特別是同計(jì)算機(jī)的應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，啟發(fā)學(xué)生用計(jì)算機(jī)進(jìn)行汽車造型、空氣動(dòng)力學(xué)分析，以及用計(jì)算機(jī)對(duì)車身進(jìn)行有限元分析，使其實(shí)際動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力得到鍛煉。

在確定了車身設(shè)計(jì)課程主要教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將課件的制作工作細(xì)分為4個(gè)模塊，可分別進(jìn)行，即總體方案設(shè)計(jì)，教學(xué)內(nèi)容提煉，素材的收集與再加工，課件表達(dá)形式設(shè)計(jì)[3]。

其中總體方案設(shè)計(jì)主要是流程設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)，封面制作、目錄制作和正文制作，車身設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的選擇，要圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行，并采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式和教學(xué)策略，安排好目錄主題的顯示方式，建立信息間的層次結(jié)構(gòu)和瀏覽順序，確定信息間的交叉鏈接關(guān)系，著重體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容在車身設(shè)計(jì)一般流程中的位置和作用。

教學(xué)內(nèi)容提煉時(shí)，不僅要將教材的教學(xué)內(nèi)容以提綱的形式提取出來(lái)，還需要注重突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，基礎(chǔ)知識(shí)要條理清晰，重點(diǎn)和難點(diǎn)要進(jìn)一步細(xì)化且要有足夠的篇幅，以期在教學(xué)上做到基本概念認(rèn)真教，重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)教，難點(diǎn)內(nèi)容輕松教，著重克服和改善車輛工程專業(yè)教師授課時(shí)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)的不足。

素材的收集與再加工，要利用網(wǎng)絡(luò)、光盤等渠道獲取素材，根據(jù)教學(xué)要求和教學(xué)內(nèi)容對(duì)素材進(jìn)行取舍和整理，使用相應(yīng)的制作處理工具對(duì)素材進(jìn)行分析和處理，素材既要注重表現(xiàn)必要的基本內(nèi)容，又要根據(jù)汽車專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)加強(qiáng)部分薄弱內(nèi)容，課件在滿足教學(xué)基本要求的基礎(chǔ)上，考慮課程內(nèi)容的特點(diǎn)，加強(qiáng)素材的啟發(fā)性，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，注重彌補(bǔ)車身設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)，特別是人體工程學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、技術(shù)美學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。

課件表達(dá)形式在設(shè)計(jì)上要力求生動(dòng)活潑，注重提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。可以采用多種表達(dá)形式，如在文字上添加動(dòng)作，設(shè)置圖片出現(xiàn)的先后次序，展示圖片出現(xiàn)的動(dòng)畫效果，并可隨時(shí)調(diào)用相應(yīng)的Flas以達(dá)到最佳的表現(xiàn)效果，對(duì)于講座視頻素材最好能進(jìn)行剪輯處理，分段加標(biāo)題，以突出主題。課件表達(dá)形式設(shè)計(jì)最終目的是實(shí)現(xiàn)生動(dòng)活潑的教學(xué)，因而片面追求課件的外觀，過(guò)多使用偏離主題的視頻、音頻材料，對(duì)課件界面作過(guò)分的渲染，都會(huì)喧賓奪主，分散學(xué)生的注意力[4]。

最后一步是對(duì)課件的細(xì)致測(cè)試，特別是教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用測(cè)試，考慮到不同多媒體教室的軟硬件教學(xué)環(huán)境不同，應(yīng)將課件拿到各多媒體教室進(jìn)行細(xì)致完整的測(cè)試，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)制作中存在的問(wèn)題，修改使之最終趨于完善。

車身設(shè)計(jì)多媒體課件按上述步驟進(jìn)行制作，依據(jù)課程改革目標(biāo)改進(jìn)提高，經(jīng)過(guò)努力，可以通過(guò)車身設(shè)計(jì)多媒體課件的應(yīng)用，提高課程教學(xué)質(zhì)量，使車身設(shè)計(jì)課堂教學(xué)直觀易懂，易于接受和理解，彌補(bǔ)目前車身設(shè)計(jì)相關(guān)課程設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)習(xí)、課外講座的不足，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)車身設(shè)計(jì)的興趣，更好地適應(yīng)車身設(shè)計(jì)多學(xué)科融合的特點(diǎn)，使教學(xué)效果得到進(jìn)一步的提高。

3 車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件使用效果

車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件研究項(xiàng)目的預(yù)期成果是制作完成車身設(shè)計(jì)多媒體課件，在教學(xué)中投入使用以改善教學(xué)效果，主要用于我校汽車專業(yè)教學(xué)，還可應(yīng)用于機(jī)械制造、自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化等專業(yè)選修課的教學(xué)，受益面不僅包含我校一本、二本的本科教學(xué)，還可涵蓋三本相關(guān)專業(yè)及課程的教學(xué)，覆蓋面較廣。

本課件在車身設(shè)計(jì)教學(xué)中的使用獲得了良好效果，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）同傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，可以充分利用學(xué)生的聽覺和視覺來(lái)提高教學(xué)效率，增加了教學(xué)信息量。

（2）內(nèi)容豐富，表現(xiàn)力強(qiáng)，對(duì)教材上很多重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的表達(dá)更加形象、清晰、準(zhǔn)確，并能夠預(yù)先根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)，結(jié)合教師的講解，有利于學(xué)生更好地理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。

（3）直觀易懂、圖文并茂的表現(xiàn)方式使課堂教學(xué)更加輕松，學(xué)生的注意力更加集中，教學(xué)效果得到改善，教學(xué)質(zhì)量得到提高。

（4）教材內(nèi)容的補(bǔ)充著重體現(xiàn)了現(xiàn)代汽車車身技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)，開闊了學(xué)生的視野，彌補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的不足。

4 車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件特色與創(chuàng)新

車身設(shè)計(jì)多媒體教育軟件研究項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在如下方面：

（1）以多元化的技術(shù)方法與手段較好地解決了車身設(shè)計(jì)涉及知識(shí)面廣，需要多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)的特點(diǎn)，拓寬了學(xué)生知識(shí)面，多學(xué)科融合的教學(xué)特點(diǎn)體現(xiàn)充分。

（2）以圖、文、聲的有機(jī)結(jié)合，使教學(xué)活動(dòng)圖文并茂、生動(dòng)有趣，較好地解決了車身設(shè)計(jì)部分內(nèi)容非常抽象，傳統(tǒng)教學(xué)方式難以表達(dá)清楚的問(wèn)題，更能增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望。

（3）不拘泥于課件制作的一般形式，注重內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際，以視頻、音頻素材一定程度上彌補(bǔ)了高校因自身?xiàng)l件限制，不能或不便安排車身設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題。

（4）針對(duì)汽車車身行業(yè)發(fā)展較快，課程涉及知識(shí)面廣，部分章節(jié)篇幅不足，內(nèi)容與普通工學(xué)專業(yè)的大多數(shù)課程差異較大等特點(diǎn)，擴(kuò)充并修改完善了教材的原有內(nèi)容。

（5）課件操作簡(jiǎn)便，層次清晰，重點(diǎn)突出，課程內(nèi)容的表現(xiàn)力豐富。

5 結(jié)束語(yǔ)

汽車車身技術(shù)是汽車技術(shù)中年輕而又發(fā)展迅速的一個(gè)分支，具有多學(xué)科融合的教學(xué)特點(diǎn)，部分內(nèi)容非常抽象，教學(xué)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)十分必要，而一些高校因自身?xiàng)l件限制不能或不便安排，在進(jìn)行多媒體教育軟件研制時(shí)，著重考慮了上述因素。在車身設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)多媒體課件的使用提高教學(xué)效率、豐富教學(xué)內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課件與教師講解的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生對(duì)車身設(shè)計(jì)相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)有更好的了解，通過(guò)多媒體課件圖、文、聲的有機(jī)結(jié)合彌補(bǔ)了感性認(rèn)識(shí)的不足，有效避免了車身設(shè)計(jì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的枯燥和呆板，有利于使學(xué)生更加有效地掌握課程內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

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篇9

1.1人機(jī)工程學(xué)的分析

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10000-88《中國(guó)成年人人體尺寸》數(shù)據(jù)，我們可以分析低身位電動(dòng)摩托車的人機(jī)尺寸：

（1）根據(jù)人體手臂的均值就可以設(shè)計(jì)出適合駕駛員駕乘過(guò)程中，身體與車把手之間的適合手臂運(yùn)動(dòng)的距離。

（2）人力推電動(dòng)摩托車前進(jìn)時(shí)，一般都是從手功能高到肘高的尺度范圍內(nèi)進(jìn)行活動(dòng)的，我們?cè)谠O(shè)計(jì)車把手的時(shí)候，要根據(jù)手功能高這個(gè)均值，設(shè)計(jì)出適合人在推電動(dòng)車時(shí)，車把手距離地面之間的垂直距離高度。

（3）設(shè)計(jì)車座椅時(shí)要根據(jù)坐姿肩高的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出靠背的高度。

（4）設(shè)計(jì)車座椅時(shí)要根據(jù)人的大腿和小腿長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)出座椅距地面的高度和長(zhǎng)度。

（5）根據(jù)人的肩寬比例圖，能設(shè)計(jì)出適合車兩個(gè)把手之間的最佳距離。

1.2確定低身位電動(dòng)摩托車人機(jī)尺寸

（1）研究中國(guó)六個(gè)區(qū)域人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差中國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)間人體尺寸差異較大，故按人體測(cè)量尺寸資料將全國(guó)分為六個(gè)區(qū)域，各區(qū)域的名稱人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差如下：（如圖-1所示）各個(gè)城市身高體重的平均數(shù)據(jù)都不同，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，我們既要設(shè)計(jì)出符合大眾又可以符合偏離均值比較多的某城市。針對(duì)這一現(xiàn)象有一個(gè)設(shè)計(jì)思路，電動(dòng)摩托車可以像人的衣服一樣，分款式和大小兩個(gè)型號(hào)，大號(hào)適合百分位比較高的群體，小號(hào)則適合百分位比較低的群體，這樣的設(shè)計(jì)更加符合人機(jī)工程學(xué)當(dāng)中“以人為本”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）人體參數(shù)計(jì)算方法根據(jù)人體參數(shù)計(jì)算方法，人體體積和表面積雖然因?yàn)槿说捏w形和胖瘦的不同而不同，但作為社會(huì)人群來(lái)考慮，可以以體重、身高為基本依據(jù)，用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)這些人的體積來(lái)設(shè)計(jì)出適合低身位電動(dòng)車的空間大小。

（3）確定低身位座椅高度根據(jù)我國(guó)男性平均身高定，并經(jīng)過(guò)測(cè)量得出男裝摩托車座包到地面的高度為700mm，當(dāng)人坐在車上時(shí)兩腿微微分開其下陰到地面也就是座包到地面的高度700mm。由于我們所設(shè)計(jì)的屬于低身位的車型，那么座椅及其人的身位都將要比其他普通電動(dòng)摩托車的數(shù)據(jù)要低，所以座椅距離地面高度大概在400mm至500mm之間，這樣才能既符合人機(jī)尺寸，又能突出低身位的設(shè)計(jì)理念。

（4）整個(gè)車身比例根據(jù)調(diào)查顯示，電動(dòng)摩托車的外形尺寸一般是：長(zhǎng)是1840mm，寬是460mm,高是1100mm左右，我們要根據(jù)這個(gè)尺寸來(lái)設(shè)計(jì)低身位的電動(dòng)摩托車的外形尺寸，這款電動(dòng)摩托車的外形是大小兩個(gè)型號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)，根據(jù)我國(guó)成年人人體尺寸的數(shù)據(jù)把電動(dòng)車設(shè)計(jì)成兩個(gè)大小的型號(hào),①長(zhǎng)是1750mm，寬是400mm，高是900mm②長(zhǎng)是1900mm，寬是500mm，高是1150mm

2低身位電動(dòng)摩托車的功能需求和造型設(shè)計(jì)分析

在功能上，加入了以下設(shè)計(jì)：①座椅可拉伸調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，適合大多數(shù)人駕乘。座椅的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有前后、高度、角度等調(diào)節(jié)，前后調(diào)節(jié)采用滑軌機(jī)構(gòu)。②把手兩端下方增設(shè)置物箱，方便擱置車鑰匙或者貴重物品。由于此款電動(dòng)摩托車是一種不同于傳統(tǒng)摩托車的全新駕乘姿態(tài)，該車架乘身位較低，前部有較大的設(shè)計(jì)空間，可將置物箱放在前部把手下方的。③車尾增加一個(gè)體積較大的置物箱，較好地利用座椅后面的容量。④前后輪的距離與車身的比例完美，整體功能分區(qū)造型的形式和尺寸應(yīng)該適應(yīng)人的習(xí)慣和需要，從而增加整體造型的流線型和曲線美。⑤良好的減震特性，增強(qiáng)了低身位的舒適感和安全感。如圖-3的電動(dòng)摩托車在設(shè)計(jì)上符合人機(jī)工程學(xué)的概念，良好地利用了車尾面積，增加了大面積的后置置物柜；在前擋風(fēng)的造型上，突破了以往的設(shè)計(jì)理念，增強(qiáng)了低身位電動(dòng)摩托車減震特性，唯一的缺點(diǎn)就是在設(shè)計(jì)外形上應(yīng)增強(qiáng)流線型特點(diǎn)，給人以更加舒適的曲線美感。

3低身位電動(dòng)車摩托的設(shè)計(jì)方法

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的本質(zhì)來(lái)說(shuō)，追求人性化的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)符合技術(shù)和審美要求的低身位流線型概念，應(yīng)遵從以下設(shè)計(jì)方法：

（1）在造型上，將原先復(fù)雜的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔化，盡量避免銳利僵硬的細(xì)節(jié)，采用流暢的線條，低身位的結(jié)構(gòu)。

（2）在顏色上，應(yīng)該具有城市氣息的時(shí)尚感和與眾不同的個(gè)性特點(diǎn)，適合年輕人熱情奔放的活力，色彩基本趨于暖色調(diào)為主。

（3）使用人群：設(shè)計(jì)出的兩款不同尺寸的低身位電動(dòng)摩托車，一款適合嬌小的女性或者身材矮小的群體，一款適合身材龐大的群體，使其更加貼合人性化設(shè)計(jì)和人機(jī)需求。

（4）風(fēng)格定位：低身位的簡(jiǎn)約風(fēng)格，設(shè)計(jì)中以低身位流線型為主要設(shè)計(jì)元素，內(nèi)置空間設(shè)計(jì)和外形設(shè)計(jì)都要遵循“形式追隨功能”的設(shè)計(jì)理念。

4低身位電動(dòng)摩托車的造型設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

4.1安全準(zhǔn)則

（1）安全措施：現(xiàn)如今安全成為人們?cè)隈{駛交通工具時(shí)最重視的問(wèn)題，人們?cè)隈{乘汽車出事故時(shí)，因系安全帶保住了駕駛者的生命高達(dá)70%，因此低身位電動(dòng)車設(shè)計(jì)安裝了安全帶，在駕乘中人們應(yīng)提高佩戴安全帶的意識(shí)，加強(qiáng)在行進(jìn)中的自我防范的安全措施。如圖-4為C1-E2009年電動(dòng)概念摩托車，此款電動(dòng)摩托車在設(shè)計(jì)上加入了安全帶措施，增強(qiáng)了駕駛者在駕乘中的安全保障。

（2）安全顏色：據(jù)統(tǒng)計(jì)，在霧天、雨天或每天清晨、傍晚時(shí)分，黃色汽車和淺綠色駕乘車時(shí)最容易被人發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)的距離比發(fā)現(xiàn)一般深色汽車要遠(yuǎn)3倍左右。淺淡且顏色鮮艷不僅使低身位電動(dòng)摩托車的外形輪廓看上去增大了，使駕乘者有較好的可視性，而且使反向開來(lái)的駕駛員精神振奮，精力集中，有利于行車安全。因此，低身位電動(dòng)摩托車在設(shè)計(jì)上采用明亮醒目的顏色。

（3）功能安全：很多人都認(rèn)為四輪的車身是最穩(wěn)定的，事實(shí)上這不是絕對(duì)的。初中的時(shí)候我們學(xué)到，三角形的結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定的，但三個(gè)輪子的車身也是存在安全問(wèn)題，在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候搖擺動(dòng)作更大，因此我們?cè)谝裱亲罘€(wěn)定原理的基礎(chǔ)上，總結(jié)適合低身位電動(dòng)摩托車車輪的位置。

4.2造型準(zhǔn)則

（1）電動(dòng)摩托車的上下造型面的輕重關(guān)系，反映出它的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性有基本條件，重心越低，越靠近地面，其穩(wěn)定性就越高。在造型設(shè)計(jì)上多用正方形和梯形，顏色上多采用漸變的色彩，給人以輕巧靈動(dòng)的美感。

（2）由于此款車身位較低，尺寸較小巧，要將尾部與中部結(jié)合起來(lái)。車尾向后延伸，后排座位可疊起來(lái)以便放置較多或較長(zhǎng)的物品。因?yàn)檫@種車型的尾部造型較呆板，所以在置物箱的設(shè)計(jì)上要新穎大膽。

（3）根據(jù)流線型的設(shè)計(jì)，車前端應(yīng)盡量低矮，尾部需要加厚加高且斜度趨于平緩，腰線前低后高，形成所謂的“半斜背式”形狀。

4.3結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則

（1）低身位電動(dòng)摩托車的車身前、中、后結(jié)構(gòu)三段比例設(shè)計(jì)中，整體車身的高與寬的比例應(yīng)為1:3左右。在處理局部結(jié)構(gòu)時(shí)，往往利用對(duì)比去襯托主要的成分為主，從而達(dá)到造型主調(diào)所需要的效果。

（2）設(shè)計(jì)中三角形的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定，在車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，以三角結(jié)構(gòu)拼接為主，利用多個(gè)三腳結(jié)構(gòu)理念堆積出一個(gè)最穩(wěn)定的車身結(jié)構(gòu)。

（3）低車位電動(dòng)摩托車的設(shè)計(jì)中駕乘者的整體身位降低，這要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)車外形結(jié)構(gòu)時(shí)要掌控好適合低身位的各個(gè)角度，加強(qiáng)駕乘者駕駛的舒適度。據(jù)測(cè)定，膝部伸展角度在130°至150°之間腳的蹬力最大且最為舒適，實(shí)際設(shè)計(jì)中是我們要根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)研究與改造。

4.4人機(jī)準(zhǔn)則

（1）在設(shè)計(jì)中要以改善駕駛員的舒適性為核心，以人的安全、健康、舒適為目標(biāo)，力求使整個(gè)電動(dòng)摩托車的總體造型和結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)。對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、體表面積等參數(shù)，根據(jù)特征殘數(shù)的均值來(lái)設(shè)計(jì)出最適合駕駛員乘坐的低身位電動(dòng)摩托車。

（2）對(duì)于低身位車座椅的設(shè)計(jì)，采用桶形設(shè)計(jì)，對(duì)人體進(jìn)行全方位有效的支撐，可以調(diào)節(jié)來(lái)以適應(yīng)不同人群。座椅采用近似弧面設(shè)計(jì)，當(dāng)人坐下時(shí)對(duì)全身進(jìn)行有效支撐，尤其是大腿及身體兩側(cè)，頭枕設(shè)計(jì)確保頸椎自然，防止長(zhǎng)時(shí)間駕駛帶來(lái)頸部不適。電動(dòng)摩托車的低身位設(shè)計(jì)可以減少靜態(tài)疲勞，有利于身體健康和工作質(zhì)量和勞動(dòng)效率的提高。此款低身位電動(dòng)摩托車在裝飾效果上才用了多顏色的設(shè)計(jì)，在造型上以流線型為主，座椅重心較低并采用人機(jī)的弧面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)新穎大膽。但其在顏色設(shè)計(jì)上多采用黑白灰等顏色，其顏色選擇不夠鮮艷醒目，不能增強(qiáng)駕駛者、反向開來(lái)的駕駛員和行人的視覺效果力和注意力；在座椅設(shè)計(jì)上未采用靠背式造型，未在設(shè)計(jì)上增加安全帶的裝置，大大提高了駕駛員在駕乘中的危險(xiǎn)系數(shù)。

5結(jié)論

篇10

一、研究背景

行走是人體運(yùn)動(dòng)功能的主要構(gòu)成部分，因此作為研究下肢運(yùn)動(dòng)和受力情況的步態(tài)分析在康復(fù)和康復(fù)評(píng)定中占有了重要的位置。通過(guò)步態(tài)分析可以對(duì)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病因進(jìn)行分析和診斷并對(duì)功能、療效進(jìn)行評(píng)定，還可以用于指導(dǎo)骨、關(guān)節(jié)假體與假肢的設(shè)計(jì)以及對(duì)截癱患者的行走功能進(jìn)行重建，同時(shí)對(duì)于體育學(xué)和航天學(xué)也有重要的價(jià)值。目前在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。步態(tài)分析已經(jīng)成為康復(fù)醫(yī)學(xué)評(píng)定的一個(gè)很重要的組成部分，有力地輔助了臨床運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定，思維能力評(píng)定等主流康復(fù)醫(yī)學(xué)評(píng)定方法。步態(tài)分析方法也在綜合了臨床分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、肌電圖分析等方法之后有了更長(zhǎng)足的發(fā)展。通過(guò)長(zhǎng)期的臨床經(jīng)驗(yàn)，很多病理步態(tài)有了充分的實(shí)踐依據(jù)。

二、正常步態(tài)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)研究

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c對(duì)象

自然步態(tài)(或正常步態(tài))是指健康人用自我感覺最自然、最舒適的姿態(tài)行進(jìn)時(shí)的步態(tài)，是周期性的，具有協(xié)調(diào)和均衡的特點(diǎn)。研究正常人的步態(tài)特征。建立正常步態(tài)的協(xié)調(diào)控制模式，不僅能給康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的診斷疾病、確定康復(fù)治療方案提供重要依據(jù)，而且對(duì)擬人機(jī)器人和智能假肢的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)控制均有重要意義。

特別是在擺動(dòng)期，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知，在擺動(dòng)期初期有一個(gè)明顯的膝屈動(dòng)作，該動(dòng)作對(duì)產(chǎn)生擺動(dòng)過(guò)程最低點(diǎn)的腳尖與地面間隙尤為重要。Winter指出，正常擺動(dòng)期的平均腳尖與地面間隙僅為1.29cm。而且該間隙對(duì)膝關(guān)節(jié)的角度變化非常敏感。如果沒(méi)有足夠的膝屈。擺動(dòng)過(guò)程中腳尖就會(huì)觸地，為了完成擺動(dòng)期，必須有額外的提髖或大腿外擺動(dòng)作，增加了步態(tài)周期的能量消耗，也使步態(tài)顯得笨拙難看。可以看出。在擺動(dòng)期要求整個(gè)下肢三關(guān)節(jié)、多肌肉之間的協(xié)同動(dòng)作，本節(jié)將以此為對(duì)象對(duì)其協(xié)調(diào)控制機(jī)理加以研究。

關(guān)于在擺動(dòng)期中肌肉的參與情況和肌肉力對(duì)擺動(dòng)的作用已有一些研究，但是研究者的結(jié)論也不盡一致，Yamaguichi(1990)1通過(guò)減少或增加某塊肌肉的神經(jīng)激發(fā)信號(hào)，研究了擺動(dòng)期中肌肉對(duì)屈膝的影響，認(rèn)為肌肉力或者肌肉活性很小，Moehon(1980)和Collins(1995)通過(guò)優(yōu)化分析和實(shí)驗(yàn)研究。認(rèn)為在擺動(dòng)期確有較強(qiáng)肌肉活動(dòng)存在，王人成等人選用6種最優(yōu)化準(zhǔn)則并考慮關(guān)節(jié)被動(dòng)力矩求解了下肢擺動(dòng)期冗余肌肉力的分布，認(rèn)為適當(dāng)?shù)募×?duì)于完成有效、低能耗、自然的步行仍然起著重要的作用。還有一些學(xué)者通過(guò)建模仿真預(yù)測(cè)肌肉激勵(lì)的協(xié)同性問(wèn)題。

但是，人體采用何種方式控制邁步，在單腿支撐時(shí)神經(jīng)系統(tǒng)如何調(diào)節(jié)保持身體的肌肉協(xié)調(diào)動(dòng)作。利用什么樣的性能指標(biāo)函數(shù)來(lái)表示人腦協(xié)調(diào)控制所追求的目標(biāo)等問(wèn)題仍不清楚。本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模型分析相結(jié)合重點(diǎn)研究擺動(dòng)期的肌肉力協(xié)調(diào)和動(dòng)力學(xué)協(xié)調(diào)控制模式。

2.實(shí)驗(yàn)方法

(1)實(shí)驗(yàn)任務(wù)和受試者

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求受試者在平地路況下正常行走。在數(shù)據(jù)采集前每個(gè)受試者，均行走3～5遍，充分適應(yīng)設(shè)備和熟悉行走要求。實(shí)驗(yàn)開始后，為了保證受試者姿態(tài)自然、速度穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集在不知會(huì)受試者的情況下開始。實(shí)驗(yàn)要求每個(gè)樣本進(jìn)行8次自然行走。

本實(shí)驗(yàn)共有53名志愿者參加，其中包括黑龍江工程學(xué)院田徑隊(duì)、籃球隊(duì)。由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中部分受試者動(dòng)作變形較大(運(yùn)動(dòng)員有傷)，我們從中選取了19名有代表性的運(yùn)動(dòng)員，男14名女5名，進(jìn)行正常步態(tài)行走實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析。其中田徑運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)分別為三級(jí)跳和5 000米長(zhǎng)跑，有一名男子三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員為運(yùn)動(dòng)健將，其他人為一級(jí)運(yùn)動(dòng)員，健康狀況良好。

實(shí)驗(yàn)中受試者下身穿緊身運(yùn)動(dòng)短褲，以保證肌電信號(hào)電極不受影響和明確標(biāo)示運(yùn)動(dòng)中肢體的位置。受試者相關(guān)生理參數(shù)如表1―1所示。

通過(guò)最優(yōu)控制計(jì)算，可以了解實(shí)現(xiàn)正常步態(tài)擺動(dòng)期各肌肉的協(xié)同關(guān)系和控制模式。

圖1-1是模型計(jì)算的肌肉活性與樣本測(cè)量的EMG模式比較，可見理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是基本相符的。上述肌肉模式分析結(jié)果也表明。模型采用能量消耗最少為優(yōu)化目標(biāo)求解符合人體正常步態(tài)擺動(dòng)期的控制模式。

三、步態(tài)參數(shù)模型的應(yīng)用

步態(tài)分析采用的方法眾多，涉及的參數(shù)也有很多種，如何從這些參數(shù)中提取出穩(wěn)定可靠的參數(shù)對(duì)分析也是至關(guān)重要的，有人對(duì)此進(jìn)行了專門的研究。R.White等人認(rèn)為為了確保數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性每種數(shù)據(jù)應(yīng)該重復(fù)測(cè)量35525次，在他們的實(shí)驗(yàn)中測(cè)量分三天進(jìn)行，每天測(cè)量三次。他們引入了變化率的概念

他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的足地垂直方向的力具有相當(dāng)好的可重復(fù)性，前后方向力的可重復(fù)性稍差，左右方向力的可重復(fù)性最差。因而要想對(duì)整個(gè)力一時(shí)間曲線進(jìn)行分析需要有更先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，在分析過(guò)程中對(duì)參數(shù)的選擇也要慎重考慮。

對(duì)于不同目的的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要求和數(shù)據(jù)的選取原則也是不同的。例如AlanCrowe等人在研究人體質(zhì)心運(yùn)動(dòng)時(shí)提出的有效實(shí)驗(yàn)選取原則。

1.足應(yīng)落于特定區(qū)域。

2.為滿足對(duì)z方向運(yùn)動(dòng)的要求。剔除一次實(shí)驗(yàn)中左右側(cè)z方向峰值的平均值與體重的差異超過(guò)1.5％的實(shí)驗(yàn)。

3.為了確保步速的一致性，需剔除兩次實(shí)驗(yàn)中時(shí)間周期差異超過(guò)揚(yáng)的實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)論