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150730_人机界面

2015-12-25  EasyBot

考验自己一下,可认得上图是什么?上图不是养宠物用的笼子,也不是料理用的烤炉,而是适用于理工学院实验室、研究单位、工厂企业等作金相分析、金属热处理以及玻璃烧制等用途的箱式电阻炉。该电阻炉的加热组件为硅碳棒,最高操作温度为1500℃上下,因此,当打开炉门时,除了会有一股热浪从炉内扑面而来以外,炉门内侧朝炉内面也是热烫得很,非常危险完全不得触碰,所以,为了提高操作安全,在设计人机界面环节里必须优先考虑安全因素。其实产品会说话,当静下心来分析使用者操作时的每一个动作,仔细观察不难发现,那些动作本身就是在诉说着这款产品的设备机制应该怎样做才更人性化,才是最佳方案。当无法满足客户的特殊要求时,就必须按其实际需要进行改良研制。不是说搞设计的一定要会车床、铣床,或者会烧电焊才可以,但是要知道这些作业特点,在设计时加以充分考虑,多看书,多请教,而旦一定要经常深入生产第一线,而且要注意的很多细节。原因是如果操作者用起来痛苦或危险,这表示设备机制设计没有到位。所以,工厂设备的技术改造首先是考虑人的因素,除了机构设计本身的精简化,也改善了人机之间的关系。前述箱式电阻炉的炉门启闭机构设计,就是个设计人机界面的典型应用上图照片里左边是炉门,而且炉门内侧朝炉内热烫面还是背着使用着,因此这是个很安全的操作环境,然而这炉门启闭机构设计是运用什么机构样式来设计的呢?这在本博文后续还会加以讨论,但会调整使用要求。

炉门启闭机构设计与箱式电阻炉示意图

在箱式电阻炉的炉门启闭机构设计里,由于炉门有冷热两面要作不同的考虑,一来当打开时炉门热面一定要朝下,以免烫伤人,这种客户导向就是人机界面的重要设计理念;二来炉门沉重,须四个铰链分担支撑较为妥当,而一般侧开式设计只需两个铰链,其支撑炉门重量分担较吃重;另外,还要能充当临时置物台面,方便用户快速取出炉内作品并将其暂放此处,等取件批次完成后,再批次转移到工作台面。这些是客户的需求,是不同于上图照片里所介绍的款式,因此需要重新设计。这里先介绍设计结果是什么,正如右图所示的炉门启闭机构设计那样,样子跟右上方得箱式电阻炉示意图有些像但又不是。至于如何设计有关这款炉门启闭机构的细节,就留到本次博文末段文再加以补述有关事宜。本次新款机构动力车可说是改良了【精简化设计】博文里车款的人机界面版本,同时也是缩放绘图机】博文里车款的第二改良版,特能突显技术改造首先是考虑人的因素,除了机构设计本身的精简化,也改善了人机之间的关系。现在回过头来,以相同的人机界面客户导向设计理念,看看前一篇本系列博文精简化设计文里的车款,由于其底部触发连杆布置过低,这就产生了使用者不易操作的问题。如何解决这个问题,最简单的做法就是仍然维持原连杆骨架,只需要将上下倒反过来布置,就能让触发连杆变成处在车顶上头,这样人机界面就大为改善。

就让人机界面客户导向设计理念引领我们,顺着中国高铁的引进消化吸收再创新的心法,共同一起动手操作积木。首先,从零开始思考,新款机构动力车在车轮、平台、动力三方面,由于有着相同平台化的底盘骨架,除了轮子不用重新发明,底盘骨架平台也不用再重新发明,就只剩下动力单方面着眼进行设计,这样就可以快速有效地把前面所述机构设计安装在新款车的框架里,这也是机构动力车集团军能够经济有效创新智造的奥秘,当然还要经过多番的尝试与犯错,以下就是创新智造出来具有前面所述机构特色的新款机构动力车,但又把车剖成两半,并把有关前面所述机构在动力车内的实际设计内容,完全暴露出来,这样会比较理解前面所述机构的设计特征。这里和前一篇所用机构设计完全是一模一样的,但布置方式则是上下倒反过来,将触发连杆放在上头,利好人机界面操作。

保有人机界面特色处于待命状态的新款机构动力车实际剖面图 

上图是运用人机界面客户导向理念设计而成的新款机构动力车的半剖面机构,这和前一篇所用机构设计完全是一样的,但布置方式则是上下倒反过来,将触发滑杆放置在上头,而且是贴近中框架,并另设导架便于触发滑杆支撑与滑动之用,原先在上头朝车尾多伸长出来的连杆,还是保持不变,是当棘爪连杆之用,而这台车的动力灰色中齿轮是安排在后轮轴上,因此这是一台后轮驱动车。由于此时原外侧连杆的末端棘爪卡住了后轮轴上的中齿轮,这样就形成处于待命状态的情况。当我们在车后头碰撞触发滑杆,这滑杆触发会起得推送作用,将拉起棘爪连杆,使得棘爪顺势上提起,这就松开了尾端棘爪,实际情况就如下图所示。此时棘爪脱离了后轮轴上灰色中齿轮的齿牙,进而抛开束缚。

保有人机界面特色已触发启动的新款机构动力车实际剖面图

生产实践中对平面连杆机构所提出的作业要求,需要根据工作的需要选择合适的机构类型,再按照所给定的运动要求和其他附加要求确定机构运动的尺寸参数。连杆机构运动设计的方法有解析法、几何作图法和实验法。作图法直观,解析法精确,实验法常需试凑。本博文末尾将通过炉门启闭机构设计案例阐述图解法设计平面四杆机构,当然会导入人机界面客户导向设计理念,并以前头炉门启闭机构设计示意图为探讨对象。这里用铰链四杆机构作箱式电阻炉炉门的启闭机构,若已知炉门其两活动铰链中心B、C的位置及炉门的相对位置尺寸(如前头图示),而前头也提过生产在线的三个作业要求,若能先行在炉壁上选定y垂线方向将安置一个固定铰链D的位置(如前头图示),就好办多了。图解法如下陈述:先给四个注记辅助标号,如前头图示,由上面闭门到下面开门分别为两活动铰链中心标记为B1、C1、B2、C2,接着连接 C1C2, B1B2 当成两条辅助直线,并为这两条辅助直线个别做其中垂线,让它能够与y垂线及B2C2水平射线分别交于两点D和A,则连接AB,CD两连杆,而A,D则为机架。AB,AD,CD,即为所求的四杆机构。长度可以根据比例尺直接测量后得到。这里会用到死点位置,当作业员紧靠炉门侧边往炉内取件时,由于炉门BC与杆件AB成一直线(有必要在节点设卡榫更安全),因此炉门不会突然翻转而造成人员伤害,这是额外帮客户想到的安全措施,这点会让客户感受到设计者的用心,生意就是这样用心用力做出口碑的,相信未来会有更大更好的合作空间。

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