【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)需要充分體現(xiàn)以人為本的實(shí)用性特點(diǎn)，所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的本身需要涉及到在具體使用過(guò)程中的人體舒適 度，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行梯子結(jié)構(gòu)的相應(yīng)設(shè)計(jì)： 研制機(jī)器和工具的各種技術(shù)措施都不完善，除非能適應(yīng)人的因素，包括人體尺寸，常規(guī)的人體姿勢(shì)、動(dòng)作和行為。因此符合人機(jī)工程的要求是安全工作場(chǎng)所的首要條件。 行為研究是必要的，特別對(duì)哪些幾乎是無(wú)意識(shí)的習(xí)慣動(dòng)作的研究。多動(dòng)因子 7 的動(dòng)作和作業(yè)的試驗(yàn)，有助于對(duì)工作場(chǎng)所或某種器具的各個(gè)組成部分進(jìn)行評(píng)價(jià)和優(yōu)化。為此，進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)，研究標(biāo)準(zhǔn)輕便直梯放置角度不同對(duì)攀登者上下梯子動(dòng)作的影響。 試驗(yàn)的主要目的主要是：研究安全的爬梯子的常規(guī)動(dòng)作，確定適合于人體度量和生 物力學(xué)因素的條件，如身體尺寸、動(dòng)作和各種力學(xué)。這些條件應(yīng)保證人以自然動(dòng)作爬梯子時(shí)發(fā)生事故的危險(xiǎn)性減至最小。 上下梯子所需時(shí)間 從圖 1 可以得出一個(gè)重要結(jié)論，當(dāng)梯子傾角為 70176。時(shí)，移動(dòng)單位高度所需的時(shí)間最短，因此可以說(shuō)它是最佳角度。這證實(shí)了 Lehmann 的結(jié)論，說(shuō)明梯子傾角為 70176。時(shí)，移動(dòng)單位高度所小號(hào)的能量最少。如果工作人員的能力和工作效率保持不變，梯子傾角為 70176。時(shí)，人所受到的干擾以及不良因素較少，完成某一動(dòng)作所需要的時(shí)間也越短。 三點(diǎn)接觸比例 三點(diǎn)接觸規(guī)律，即在上下梯子的過(guò)程中 ，人至少要用三個(gè)肢體同時(shí)分別接觸 8 梯子的橫檔和扶手。因此我們研究了梯子的傾角對(duì)總時(shí)間中三點(diǎn)接觸周期所占比例的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，梯子的傾角為 60176。時(shí)，這種比例最小， 50176。時(shí)稍大， 90176。時(shí)比例最大（見(jiàn)圖 2 和圖 3）。 很明顯，這說(shuō)明人在上梯子時(shí)應(yīng)快速抓扶以保持身體的平衡，梯子傾角為60176。時(shí)，生物力學(xué)條件最佳。 9 據(jù)相關(guān)資料顯示，梯子的最佳受力角度是 75176。，在 60176。 ~80176。內(nèi)為可豎立范圍。 梯子架材料的選用 制作梯子，首先需要考慮梯子可以承載人體的重量，即梯子的材料以及尺寸選擇。經(jīng)過(guò)查詢和對(duì)比 ，梯子的材料選擇鋁合金。鋁合金在現(xiàn)代機(jī)械制造中的應(yīng)用占有很大的比例，是制作此類產(chǎn)品的最佳選擇。以下是目前市場(chǎng)常用鋁合金材料的一些相關(guān)信息： 圖 4 鋁合金的分類與性能特征 10 圖 5 鋁及鋁合金管材的品種和規(guī)格范圍 根據(jù)這些信息，在本設(shè)計(jì)中，鋁合金材料我選擇 7A04：超硬鋁合金。選擇理由是這種材料室溫強(qiáng)度最高，很常用，各項(xiàng)性能優(yōu)越。管材我選擇 厚壁圓管。選擇理由是其性能指標(biāo)剛好適合本設(shè)計(jì)使用。 梯子踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 作為梯子使用安全問(wèn)題的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，梯子形態(tài)的腳踏板必須充分體現(xiàn)安全設(shè)計(jì)理念。根據(jù)建筑 學(xué)樓梯設(shè)計(jì)理論，舒適的樓梯，臺(tái)階高度以 15cm 為宜，若超過(guò) 18cm，登樓梯時(shí)就會(huì)感覺(jué)累了，臺(tái)階深度以 2730cm 為宜。然而梯子和 11 樓梯不同，因此考慮到本設(shè)計(jì)具體情況，臺(tái)階數(shù)訂為 3，最上面的臺(tái)階由于是站立平臺(tái)，因此要比下面兩個(gè)臺(tái)階深度要大， 3 個(gè)臺(tái)階排列情況如圖 6 所示： 圖 6 臺(tái)階安全措施 臺(tái)階要解決的安全隱患主要有兩點(diǎn)： 1 防滑； 2 防碰傷刮傷 防滑： 登梯子或走樓梯時(shí)滑到是件很危險(xiǎn)的事情，所以防滑設(shè)計(jì)必須做到，下面提供幾種防滑措施圖片： 12 圖 7 圖 8 圖 9 圖 10 在生活中，室內(nèi)外樓梯如果沒(méi)有本身的防滑結(jié)構(gòu)，一般會(huì)附加如防滑貼、金屬防滑條等來(lái)進(jìn)行防滑。經(jīng)過(guò)分析，我選擇采用凸起橫紋，這樣不但防滑，而且可以避免凹陷橫紋帶來(lái)的不便于清理污垢的問(wèn)題； 防碰傷刮傷 ：帶有棱角的邊緣容易讓使用者受傷，因此臺(tái)階部件應(yīng)光滑、圓潤(rùn)，無(wú)突出尖銳部分，以免碰傷刮傷，但是又不能過(guò)于圓潤(rùn)，防止踩滑。 13 臺(tái)階的材料 臺(tái)階的材料我選用塑料，以下是常用塑料名稱與應(yīng)用表： 品種 材料 典型應(yīng) 用范圍 ABS 丙烯腈 丁二烯苯乙烯共聚物 汽車(chē)（儀表板，工具艙門(mén)，車(chē)輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱，大強(qiáng)度工具（頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，食品加工機(jī)，割草機(jī)等），電話機(jī)殼體，打字機(jī)鍵盤(pán)，娛樂(lè)用車(chē)輛如高爾夫球手推車(chē)以及噴氣式雪撬車(chē)等。 PA12 聚酰胺 12 或尼龍 12 水量表和其他商業(yè)設(shè)備，電纜套，機(jī)械凸輪，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)以及軸承等。 PA6 聚酰胺 6 或尼龍 6 由于有很好的機(jī)械強(qiáng)度和剛度被廣泛用于結(jié)構(gòu)部件。由于有很好的耐磨損特性，還用于制造軸承。 PA66 聚酰胺 66 或尼龍 66 同 PA6 相比， PA66 更廣泛應(yīng)用于汽 車(chē)工業(yè)、儀器殼體以及其它需要有抗沖擊性和高強(qiáng)度要求的產(chǎn)品。 PBT 聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯 家用器具（食品加工刀片、真空吸塵器元件、電風(fēng)扇、頭發(fā)干燥機(jī)殼體、咖啡器皿等），電器元件（開(kāi)關(guān)、電機(jī)殼、保險(xiǎn)絲盒、計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)按鍵等），汽車(chē)工業(yè)（散熱器格窗、車(chē)身嵌板、車(chē)輪蓋、門(mén)窗部件等）。 PC 聚碳酸酯 電氣和商業(yè)設(shè)備（計(jì)算機(jī)元件、連接器等），器具（食品加工機(jī)、電冰箱抽屜等），交通運(yùn)輸行業(yè) （車(chē)輛的前后燈、儀表板等）。 PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物和混合物 計(jì)算機(jī)和商業(yè)機(jī)器的殼體、電器設(shè)備 、草坪和園藝機(jī)器、汽車(chē)零件（儀表板、內(nèi)部裝修以及車(chē)輪蓋）。 PC/PBT 聚碳酸酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯的混合物 齒輪箱、汽車(chē)保險(xiǎn)杠以及要求具有抗化學(xué)反應(yīng)和耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性、抗沖擊性以及幾何穩(wěn)定性的產(chǎn)品。 PEHD 高密度聚乙烯 電冰箱容器、存儲(chǔ)容器、家用廚具、密封蓋等。 PEI 聚乙醚 汽車(chē)工業(yè)（發(fā)動(dòng)機(jī)配件如溫度傳感器、燃料和空氣處理器等），電器及電子設(shè)備（電氣聯(lián)結(jié)器、印刷電路板、芯片外殼、防爆盒等），產(chǎn)品包裝，飛機(jī)內(nèi)部設(shè)備，醫(yī)藥行業(yè)（外科器械、工具殼體、非植入器械）。 PET 聚對(duì)苯二甲酸乙 二醇酯 汽車(chē)工業(yè)（結(jié)構(gòu)器件如反光鏡盒，電氣部件如車(chē)頭燈反光鏡等），電器元件（馬達(dá)殼體、電氣聯(lián)結(jié)器、繼電器、開(kāi)關(guān)、微波爐內(nèi)部器件等）。工業(yè)應(yīng)用（泵殼體、手工器械等）。 14 PETG 乙二醇改性 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 醫(yī)藥設(shè)備（試管、試劑瓶等），玩具，顯示器，光源外罩，防護(hù)面罩，冰箱保鮮盤(pán)等。 POM 聚甲醛 POM 具有很低的摩擦系數(shù)和很好的幾何穩(wěn)定性，特別適合于制作齒輪和軸承。由于它還具有耐高溫特性，因此還用于管道器件（管道閥門(mén)、泵殼體），草坪設(shè)備等 。 PP 聚丙烯 汽車(chē)工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的 PP： 擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等），器械（洗碗機(jī)門(mén)襯墊、干燥機(jī)通風(fēng)管、洗衣機(jī)框架及機(jī)蓋、冰箱門(mén)襯墊等），日用消費(fèi)品 （草坪和園藝設(shè)備如剪草機(jī)和噴水器等）。 PPE 聚丙乙烯 家庭用品（洗碗機(jī)、洗衣機(jī)等），電氣設(shè)備如控制器殼體、光纖聯(lián)接器等。 PS 聚苯乙烯 產(chǎn)品包裝，家庭用品（餐具、托盤(pán)等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等） PVC 聚氯乙烯 供水管道，家用管道，房屋墻板，商用機(jī)器殼體，電子產(chǎn)品包裝，醫(yī)療器械，食品包裝等。