1.地下特种车辆外观设计

(1)地下特种车辆外观设计约束

产品造型设计是设计师对各种约束进行综合分析和推理，以达到最佳解决方案的过程。地下特种车辆造型设计方法相同，不同之处在于约束类型和各种约束之间的重要性不同。经分析研究，地下特种车辆外观设计约束

①功能约束产品外观设计中最重要的作用是能够完成其功能。地下特种车辆的主要外观部件包括车身结构部件、覆盖部件、进气格栅、驾驶室屋顶等。每个部件都有自己的特定功能。如覆盖具有保护功能、开启维护功能方便、发动机进气散热功能等。在特种车辆外观设计过程前，必须满足所有设计约束；

②美学法则限制了地下特种车的外观，需要符合形式美学法则，让人审美愉悦。主要包括比例、尺度、对称、平衡、对比、和谐、节奏、变化、统一等审美规律。在满足审美规律的过程中，地下特种车受到功能和工艺制造的极大限制。因此，地下特种车主要以整车的清洁度和统一性为审美规律，在此基础上体现了产品造型的审美因素；

③在工艺制造约束设计的形式过程中，应考虑加工工艺的可行性和方便性。地下特种车辆企业的工艺制造水平直接影响产品的外观和造型水平。一些工艺制造水平可以实现复杂的造型设计，而一些工艺制造水平只能完成简单的几何加工。因此，地下特种车辆的造型设计应与工艺制造相匹配；

④在品牌形象约束产品设计的过程中，通过应用统一的企业标志、统一的色彩、统一的造型来传达企业形象。地下特种车辆还需要根据企业形态识别和产品特点设计产品识别系统，以提高产品识别。

(2)外观造型设计工艺流程

地下特种车辆属于工程机械，功能和结构设计是特种车辆的核心设计内容，外观设计只是特种车辆整个研发周期的一部分。因此，地下特种车辆的外观设计具有研发团队小、研发周期短的特点。通过分析这些特点和研发周期中的数据转换，选择外观设计软件，构建地下特种车辆的设计过程。选择Rhino+Keyshot+Solidworks软件组合有许多优点：

①强大的造型能力和参数化设计功能；

②Keyshot操作简单快捷，并能快速渲染出高质量的效果图；

③产品模型数据量小，交换方便；

④开发周期短。

(3)外观造型实例

以40T支架搬运车为例进行外观设计。通过对40T外观设计约束的分析，根据上述工艺进行设计，

2.井下特种车辆人机设计

(1)人机设计内容

人机工程学是解剖学、生理学和心理学的各种因素，研究人与机器和环境的相互作用，统一考虑工作效率、人类健康、安全和舒适。人机工程在地下特种车辆的安全性、操作舒适性、操作效率等方面具有重要意义。人机设计主要包括：操作空间、视觉区域分析、操作动作分析、手动控制器尺寸适宜性分析。人机设计软件系统主要有BOEMANN、COMBI-MAN、SAMMIE、JACK、SAFEWORK、RAMSIS、CATIA计算机辅助人机设计评价系统。本文以CATIA为人机评价工具，对地下特种车辆人机系统进行了分析。CATIA软件包括人机工程学设计与分析模块，包括Humanmeasurementseditor、HumanActivityAnalysis、HumanBuilder、HumanPostureanlysis4部分。地下特种车辆可利用CATIA四个模块对特种车辆的驾驶室和其他操作部件进行人机分析。

(2)人机设计方法

CATIA人机分析软件的应用可以分析地下特种车辆的空间布局和人体姿势。图4显示了地下特种车辆的人机分析过程。

①根据地下特种车辆需要分析的尺寸，构建人体模型，确定人体尺寸的百分位数和各种修正量，确定人体尺寸。CATIA人体模型库包括美国人、加拿大人、法国人、日本人、韩国人和台湾人，而不包括中国人。因此，地下特种车辆人机分析的人体尺寸需要按照GB1万-88中国男性的标准逐一确定。在分析过程中设置修正量，需要考虑煤矿井下工人的特殊性。以驾驶室顶高设计为例，构建人体模型。地下煤矿工人都是男性，在地下工作时戴着矿灯安全帽。根据GB1万-88，中国男性P95坐高为958mm，在心理修正的基础上，煤矿工人通常在地下佩戴矿灯安全帽。因此，最终驾驶室顶高为1240mm；

②根据人机分析设置人体姿势，设计人体姿势。以驾驶室姿势为例，调整人体头部、颈部、胸部、腰部、骶骨和四肢的角度，调整到人体舒适的部位；

③人机分析评价应用HumanPosturealysis模块对人机系统进行分析。打开HumanPosturealysis模块，可以通过分数和颜色直观地显示人体各部位的舒适性。如果舒适性不符合要求，可以通过调整某个部位的位置和角度来提高舒适性。可以打开人体的可达域和视野，可以直观地看到人体的操作舒适区和视觉可达域。

(3)人机设计实例

以40T支架搬运车驾驶室的人机分析为例，分析了驾驶室的舒适性。根据以上流程，分析了人体在地下特种车辆驾驶室的视野和可达域，便于确定操作手柄的位置。3结论本文提出了地下特种车辆快速敏捷的外观设计和人机设计方法，通过实例验证了该方法的有效性和可行性。CATIA的应用虽然在地下特种车辆的人机分析中起着重要的辅助作用，但不能完全作为设计标准进行分析。首先，由于缺乏CATIA的人机分析功能，如生物力学分析、噪声分析等。；其次，近30年来，国家标准没有更新，人体尺寸发生了很大变化，地下工人的人体尺寸空缺。因此，人机分析在地下特种车辆中的完美应用还需要研究和分析。