基于人体力学油锯手立式伐木作业合理姿势的研究

论文摘要

运用人机工程学原理系统研究油锯伐木作业中的作业安全、效率问题已成为森工技术领域的一个重要方面。本文首先系统总结了国内外对油锯伐木人机工程学方面的研究成果,在分析大量文献资料的基础上,归纳出了人体各关节伐木作业合理活动范围和受力情况。然后通过对林区调研成果的比较分析,在二十多种伐木姿势方案中总结出6种现阶段林区伐木最具有代表性的姿势,并用层次分析法,对6种姿势进行了综合评价,筛选出最优的姿势方案。为系统分析力学效应对油锯伐木作业姿势的影响,本文引入有限元技术。通过对油锯伐木作业姿势的受力分析,构建了伐木作业姿势三维空间杆系力学模型,并通过模型计算得出了不同切割力条件下人体各关节点的受力情况,为合理规范切割用力提供理论依据。同时本文应用计算机仿真技术构建了人体空间运动仿真模型,总结出了在不同油锯伐木切割力作用下,人体各关节点活动角度的变化幅度,结合有限元人体力学模型得出立式伐木作业合理切割力的使用值,并针对其姿势特点提出了避免疲劳损伤的若干意见。本文将人机工程学原理与森工采运技术相结合,运用人体力学理论系统研究了油锯伐木作业姿势特点,应用层次分析、有限元力学分析、计算机仿真等技术,系统分析了不同切割力条件下作业姿势的变化情况,提出了合理切割用力的值,对改善油锯手作业疲劳损伤状况,提高锯切效率、保障伐木安全作业具有较大的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 人体生物力学
• 1.2.1 生物力学概述
• 1.2.2 人体力学概述
• 1.2.3 油锯伐木作业姿势中人体力学问题
• 1.3 基于人体力学油锯伐木作业姿势中研究概述
• 1.3.1 研究的目的、意义
• 1.3.2 研究的思路
• 2 影响油锯伐木作业姿势因素分析
• 2.1 引言
• 2.2 油锯伐木作业概述
• 2.3 作业姿势合理性
• 2.4 作业疲劳和累积损伤
• 2.4.1 作业疲劳
• 2.4.2 累积损伤
• 2.5 基于人机工程学的油锯伐木作业姿势影响因素概述
• 2.6 人体力学因素对油锯伐木作业姿势合理性的影响
• 2.7 本章小结
• 3 油锯伐木姿势合理性多目标评价模型
• 3.1 引言
• 3.2 油锯伐木作业姿势合理性
• 3.3 作业姿势合理性评价指标分析
• 3.4 层次分析法概述
• 3.4.1 层次分析法基本思想
• 3.4.2 层次分析法概述
• 3.5 作业姿势方案优选
• 3.6 多目标评价模型构建
• 3.6.1 构造层次分析比较矩阵
• 3.6.2 计算权向量并做一致性检验
• 3.6.3 计算组合权向量并做组合一致性检验
• 3.7 合理姿势方案优选
• 3.8 本章小结
• 4 油锯伐木作业姿势三维空间模型生物力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 合理作业用力分析
• 4.3 研究方法和实验过程
• 4.3.1 实验原理
• 4.3.2 实验设计
• 4.3.3 实验过程
• 4.4 有限元技术在油锯伐木作业姿势人体生物力学研究中的应用
• 4.4.1 有限元技术简介
• 4.4.2 有限元法在人体运动生物力学中的应用进展
• 4.4.3 人体生物力学参数分析
• 4.4.4 人体三维力学模型构建
• 4.4.5 不同切割力条件下人体生物力学模型分析
• 4.5 油锯伐木作业姿势计算机模拟仿真研究
• 4.5.1 仿真模型构建求解
• 4.5.2 不同油锯切割力条件下人体仿真模型分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢