张莹莹
哈尔滨市农业科学院
摘要：在农业经济的迅速发展下，全球农机技术竞争日渐激烈，农民对农机产品也提出了越来越高要求。再加上产品人性化理念的进一步深入，使得人机工程学在农机设计中的应用得到了广泛重视。人机工程学作为一门新兴学科，给农业机械设计提供了充分的理论基础，为此这就应该在分析其实际应用的基础上，探究高校教学中对于该课程的合理化设计，以培养出更多高素质人才。
关键词：人机工程学；农业机械设计；应用；教学
引言：
人机工程学主要是通过分析人、机器和环境之间的相互关系，以解决机器设计如何有效适应人生理和心理特点的具体问题，营造出舒适、安全和高效化的工作环境。常见的农业机械包含了拖拉机、收割机等，其整体工作项目众多，作业环境复杂且恶劣，这就需要操作人员付出极大劳动强度。而这种大强度的劳力投入则会导致操作者出现身体疲劳，从而引起操作失误，由此引起事故。针对于此，极有必要将人机工程学合理应用在农业机械设计中。
一、应用分析
（一）安全性方面
农机产品的安全性直接影响到了操作者的使用。对于农业机械来说，其中的多项因素都可能会造成严重的人身伤害，比如高速转动的齿轮高压电线锐利部件等等，因此在实际设计中则需要充分利用人机工程学原理，它能有效分析产品的安全性，减少操作者误操作引起的不良后果。比如可以在锐利部件处设置自动关闭式的透明防护罩，从而在观察机器运行情况的基础上，避免人员受到伤害。此外，在一些危险部分还应该设置有专门的安全警示标识。
（二）舒适性方面
对于农业机械的舒适性设计来说，应该从噪音、振动两方面着手[1]。
在噪声方面可以直接选用润滑、减震以及摩擦声音较小的零部件，以降低运行过程中的噪音污染；或者直接对设备进行充分改进，降低生源的声音强度。同时还可以在声音传播过程中采取相应的隔离措施，比如使用隔音棉层或者使用罩子等方式将噪音源封闭起来。比如目前的拖拉机、联合收割机这类机械都设计有封闭式的驾驶室，这就给操作者带来了极为舒适的工作环境。
振动通常会导致操作者出现视觉模糊，难以正确判读仪表和实现精细化操作；同时人机界面和操作者手脚之间也难以协调，极易引起操作误差；如果振动强烈还可能会给人脑中枢技能水平带来一定影响，导致注意力被分散，极易出现疲劳，从而给操作人员造成一定身体和心理上的损害[2]。比如拖拉机的座椅悬架系统其整体舒适性就较差，振动频率和人内脏器官的固有频率范围大致相同，极易产生共振，可能会导致驾驶员出现胃下垂、肾炎、腰椎间盘突出等情况。因此，在座椅设计师时，则要依据人机工程学要求开展，对座椅的靠背、座高、左座面、座深和减震等实施综合设计，以满足大多数人的生理需求，保证驾驶姿势的舒适性。
（三）便捷性方面
在操作器方面，当下的基本趋势为电子技术和自动化技术，以减少手部动作，减少操作程序和复杂性。比如可以借鉴现代汽车方向盘实现多功能设计，同时将转向灯、雨刮等功能总额和进去。
在显示方面，农业机械中主要的一项内容就是仪表。常规的仪表刻度显示形状主要包含了垂直、水平、圆形、半圆、开窗形等。在这之中，开窗形整体指针保持不动，刻度数字变动，容易读取，因此误读率低，而半圆和圆则要找寻指针位置，极易被误读。水平与垂直因为找寻指针的时间较长，因此如果提示时间比较短，则易产生误读。
总之,设计时信号与显示器的类型、数量以及信息特征都要统一化，特别是在危险信号，需要对显示的大小、形状、颜色等进行充分考虑[3]。对于显示器类型和数量比较多的情况，为保证及时有效辨别信息，则需注重空间的合理配置。
二、教学研究
（一）课程总设计
对于应用在农业机械设计中的人机工程学课程来说，其整体设计思路需要将理论和实践结合起来，进一步强化人机交互性。如可以设计出三项主要内容：①基本理论；②虚拟设计方法；③人机交互。在基本理论当中，重点对人体科学进行讲解，主要让学生充分掌握人的基本心理及生理特性，从而有效界定人的相关能力，充分挖掘人的潜能，尽可能保护人体健康。虚拟设计方法则重点对现代化的设计方法进行讲解，更注重实践教学。人机交互则主要是在前两项课程的基础上开展，让学生通过已经学习和掌握的所有知识实施自主设计，也更侧重实践教学。这种从理论到离石结合的教学方式，具有从传递进的特征，实现了对传统教学手段和体系的改革及创新，能让学生充分掌握人际工程学的具体理论和实际应用，进一步培养学生的创新实践能力。
（二）课程内容设计
该课程内容的在设计时，需要在必要理论知识的基础上，将农业机械设计所需要的内容体现出来，充分展现出“人的因素”，同时再适当将“机的因素”展现出来，实现理实结合。
在理论内容方面，该课程基本主要包含了人体的相关几何尺寸数据、工作范围、工作座椅尺寸等，整体较为老旧，且和当下农业机械人机设计存在一定差距，因此则应将其适当剔除，把农业机械学结合进来，通过两者的充分融合，使学生能实现充分应用。针对其内容再讲解时可以从原来的以理论讲解为核心转为理论联系案例的方式，以此在激发学生兴趣的基础上，进一步强化其关于农业机械人机设计的知识内容，使学生学以致用，强化学习效果[4]。另外案例讲解的形式还能提升学生的参与度，比如在教授人体几何尺寸时就可以让学生详细量一量自己的几何尺寸，再与国家标准进行比对，并分析其差异所在，以保证所有学生都能充分理解课程内容，并参与到课堂教学过程中。理论知识讲授完毕后还可以安排学生开展实践设计，重要将实验和仿真作为核心。
（三）虚拟设计教学
现阶段对于人机工程设计的教学方法，很多教材依然以观察、实测、实验和调研等为核心，整体思想更注重先设计再评价，然后以评价结果对设计方案实施优化，最后进行尝试制作。然而，该方式整体较为老旧，并未将虚拟设计方法融入到教学过程中。因此，在课程教学设计时，则应适当引入虚拟设计法，通过虚拟数字人体模型实施农业机械人机设计的仿真优化和探索。
三、结束语
在农业机械设计教学当中将人机工程学引入进来，确保其机械产品可以达到安全、舒适、便捷的效果，实现人性化使用目标，是完全基于人本原则开展。在这之中，通过科学设计，协调人与机器，甚至人和环境之间的关系，能最大程度上保证生产效率。在当前的市场形势下，人性化的农机产品设计则是基于人对于机械设备的多元化需求，因此教学设计时也应以此为核心，从理论内容、虚拟设计、人机交互等多方面着手加以规划，以培养出更多高层次的设计人才。
参考文献：
[1]孙万山.试论人机工程学在机械制造设计中的应用[J].同行,2016,000(012):P.40-.
[2]杜宇,梁君,姚春利.论人机工程学在工程机械设计中的应用[J].科学与信息化,2018,000(021):82-82.
[3]席志强.人机工程学在机械设计、制造中应用的必然性[J].科技创新与应用,2017(3):124-124.
[4]张锐,吉巧丽,张强.农业机械化及其自动化专业中人机工程学教学内容与实验方案改革[J].当代教育实践与教学研究,2015(9):120-120.
张莹莹(1986)女，汉，黑龙江哈尔滨，硕士研究生，哈尔滨市农业科学院，工程师，农机工程