摘要：木工机械中的人性化设计对保证人身安全，提高生产效率，满足经济发展需求等方面起到了很大的作用。本文主要介绍了人体工程学在木工机械中的人性化设计。通过分析木工机械的具体尺寸设计和机械上电机、开关的位置设计，分析人体与机械接触位置对人体使用安全性和使用感受的舒适程度的关系。以探究合理的尺寸设计、合适的操作平台对提高木工机械的工作效率、安全性起到的作用。
关键词：人体工程学；木工机械；人性化设计
人机工程研究和解决人-机-环境协调，形成有机联系，使机器与设备适合人的生理和心理需求以及其他因素，从而达到工作环境舒适安全，操作准确，省力简便，减轻操作疲劳和提高工作效率的目的[1]。但申利明[2]徐云杰[3]等人研究根据国家相关工伤事故调查资料，调查获得1990年至1999年，工伤事故总数为132起。而且最近几年在木工机械（木工圆锯、木工平刨、木工铣床等）使用过程中仍发生了诸多的安全事故。在倡导绿色制造的今天，机械的人性化设计在增强机械安全系数，提高产品加工效率方面扮演了很重要的角色。本文排除木工机械操作员的操作程序的错误情况，研究人体工程学尺寸等人性化设计对木工机械安全性的影响。
1.人体特点分析
人体作为人机系统中的有机体，其构造特点与功能动作对机械的人性化设计起着重要的作
用。通过人机结合的合理性设计，才能有效地提高人机系统效率[4]。
1.1.视觉特点
图（1）为用视野计测得的正常人两眼的水平视野和垂直视野，由于工作空间与一般空间不同，工作空间要求操作者离木工机械相对较近。要求能看得见仪表指数及开关位置等。所以处于工作状态安全考虑，操作者必须在静态尺寸的水平位置有广泛的视野（单眼视野界限94°～104°，左右眼视野界限62°），因此才可以保证处于工作状态的木工机械完全处于操作者的视野范围内。又因为视觉在水平上的反应速度比垂直要快，所以机械设计的形状为水平方向上的长方形。
图（2）中人的色视野是指颜色对眼的刺激能引起感觉的范围。色视野的作用主要体现在对色彩的辨识程度上，以及色彩范围的识别程度等。因此，木工机械的色彩设计要确定产品主色调，产品功能、所处的工作环境及使用者的实际需求等[5]。
木工机械就其工作地点、加工产品、操作对象等几部分来说可以施以不同的颜色，以使操作者的感觉舒适，使机械高效率的运作。
就木工机械的工作地点来看，室内与室外的工作环境是不一样的。所以，室内的机械一般要选择比较显眼的亮色（如黄色），这样不会使操作者在较暗的空间里产生工作疲劳感，在一定程度上也是保证了操作者的安全。室外的机械就可以采用淡一点的颜色，不影响对机械的识别和正常使用即可。
由于木工机械的加工用途，可以在机械的主体部分选择较木材有区别的颜色，可以选择较为亮一点的颜色。木工机械的底部支撑部分可选择较深的颜色，主要目的在于增加机械的稳重感，让操作者心理上产生安全感，工作状态时不用担心机械的安全性。
防护罩、框架等其它辅助结构宜采用浅色调为主，但是不要和开关等操控部分的颜色重合或相似，防止操作者的操作失误和产生视觉疲劳。
1.2. 动作特点
由图（4）人体上部及各部分的活动范围看出，必须要求操作者在一定的空间内与木工机械有良好的接触。并且保证操作者与工作速度及准确度有一定的规律性，即：操作者用手完成工作运动所需的时间与路程的长度有关，开始和终止运动所需的时间是固定的，与路程的长短无关；操作者用手沿曲线轨迹平滑运动时，比沿直线或折线轨迹运动的速度要快；操作者用手向前或者向后的运动速度，比向侧面运动的为快；在操作者正前方60°角的范围内，用一只手完成的动作，最为准确而迅速；操作者手的水平运动比上下运动更为迅速而准确[6]。
我国人体的平均尺寸在一定程度上决定了机械设计的基本形态。由图（5），坐姿时的工作姿态动作范围小，上肢体活动要求灵活度要高，而一般人的右手较左手的灵活度和反应速度高。所以，坐姿时操作员应该被安排在离操控机构比较近的、上肢活动范围较大的地方（离身体中心偏右位置400mm～750mm），能够比较容易分辨仪表及各个按键、开关的颜色。并且应该离操作台出料和工作部分较远，且不能直接面对进料通道。避免加工废屑和残余物对操作员造成伤害。立姿时由于身体有更大的活动范围，此时完成的动作除了控制操纵台以外，还要注意进料的速度和时间以及进料的力度。进料的速度、时间和力度都会影响工作能否顺利进行。所以，必须加防护罩，使得在一定程度上保证人体安全。可见，木工机械的各部分参数设计在一定程度上受到了人体尺寸的影响。
2.木工机械分析
2.1.木工机械尺寸分析
木工机械的机械总长度下限为52cm，上限为220cm。操作台长度下限为52cm，上限为264cm，可以看出木工机械在长度设计的选择上考虑到了人体视觉的舒适感，操作时不会产生视觉上的压迫感。以及站立时动、静状态（-100cm～+100cm）水平活动的最大最小的范围。从产品功能尺寸设计（最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量，最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量）上来说，此设计符合一般人体尺寸。操作台的长度视加工试件的不同而有所调整。
木工机械的总宽度下限为51cm，上限为132cm。操作台宽度下限为45cm，上限为200cm。由于操作者依试件幅面大小所按压的力度和机械的震动幅度不同，要考虑操作者的最适操作台宽度。同时，为了不影响操作者的工作视线，木工机械在设计时往往将仪表和操纵台的高度设计的要比操作台的高度要高，使得水平位置上操纵台与操作者在操作台的两侧，且操纵台的高度与操作者的操作习惯相适宜。
木工机械的总高度下限为72cm，上限为160cm。操作台高度下限为70cm，上限为100cm。操作台的高度选择首先依据加工试件的质量和种类等确定，以使操作员易于搬动和加工，另操作台高度也考虑到了操作者坐姿和立姿时手的功能高度，是针对大小试件的质量及加工难易程度确定的。由图（8）看出，每台机器的总高度普遍比操作台高度要高，这是因为操作台的工作部分或电机等都被隐藏在机器内部，或外加防护罩，从而降低了因刀具暴露在外而造成人体伤害的概率。
由分析可以看出，就木工机械的设计尺寸对人体的安全性与舒适性而言，相对合理的木工机械总的长度约为70cm～200cm，宽度约为50cm～130cm，高度约为70cm～160cm；操作台的长度约为50cm～260cm，宽度约为45cm～200cm，高度约为70cm～100cm；安全距离和操纵台高度的位置设计应最好在相对操作者在操作台的另一侧，操作台应较人体位置视线水平或靠上，且不影响操作台的正常工作为宜。电机与刀具的距离人体应位于机器中与操作者呈对角线的地方，若有其它情况必须靠近操作者时，有必要在其表面加防护罩。
2.2.木工机械的人机协同性分析
按标准[7]人体尺寸来看，健壮的成年人相比其他年龄层的人来说，木工机械中的事故发生率低，安全系数高。因为危险事故的发生除了机械的设计问题，还关系到人的主体因素[8]。所以人与机械的交互也是保证安全的主要因素，机械的设计是否符合操作者的操作习惯和舒适性也在很大程度上决定了危险事故的发生几率和木材的加工效率。
3.结论与建议：
木工机械的设计应视加工件的尺寸，尽量不要超过一般机械的最高尺寸、最长尺寸、最宽尺寸。
操作员应定期检查机械的零件等部分是否有松动或断裂的情况。如砂光机的砂轮部分的零件、铣床铣削部分的零件、刨床刨削部分的零件等工作频度大、容易松动的地方的零件需要定期检查。
需要对会发生危险事故的木工机械（像带锯机等）安装紧急制动装置。避免发生事故时损坏机械和危及操作者的安全。
参考文献：
[1]丁晓东. 从人机工程角度谈机械产品的造型设计[J].机械研究与应用，2000，13（3）
[2]申利明. 木材加工机械工伤事故的重点及防治[J]. 南京林业大学学报（自然科学版），2001，25（6）
[3]徐云杰.木材加工作业工伤事故的工效学分析[J].林业机械与木工设备，2010，38（11）
[4] 何春俐，张连军.基于人机工程学的机械产品设计[J].机械管理开发，2010，25（2）：38-40
[5]中国木机商贸网.木工机械设备色彩配搭方案[DB/OL].http：///News/7738.htm，2012-10-20
[6]李平，刘长生. 人机工程学在机械设计、安装与生产中的应用[J].
[7] 中华人民共和国国家标准《中国成年人人体尺寸GB-10000-88》[S].
[8] 丁玉兰. 人机工程学（第三版）[M]. 北京：北京理工大学出版社，2009：67.