【摘 要】
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长期从事手传振动工作的人,会引起手臂系统和身体的相关疾病—“振动病”,它是危害工人健康的重要因素。然而,手臂振动疾病尚无有效药物和治疗方法,因此,应通过搭建标准手传振动试验平台,研究手臂振动的响应特性,并通过手臂系统模型仿真预测其响应特性,合理有效地设计动力工具和减振装置,实现对手臂振动疾病的有效预防,进而降低手传振动对于人体的损害。文章根据国际标准ISO 5349-1搭建了测试手传振动响应特性的
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长期从事手传振动工作的人,会引起手臂系统和身体的相关疾病—“振动病”,它是危害工人健康的重要因素。然而,手臂振动疾病尚无有效药物和治疗方法,因此,应通过搭建标准手传振动试验平台,研究手臂振动的响应特性,并通过手臂系统模型仿真预测其响应特性,合理有效地设计动力工具和减振装置,实现对手臂振动疾病的有效预防,进而降低手传振动对于人体的损害。文章根据国际标准ISO 5349-1搭建了测试手传振动响应特性的试验平台,研究工效学因素,如手部握持手柄的握力和推力、操作手柄的手臂姿势等对手传振动响应特性的影响,在随机振动5~1600Hz的激励下,完成了15名受试者的手传振动测试,并对测试结果进行处理与分析,研究受试者手传振动的响应特性曲线,分析手部力量和手臂姿势等差异对于手传振动响应特性的影响,并且将测试结果与国外其他学者的测试结果相对比,以研究不同人种(中国人与欧美人)作为受试者时对于手传振动响应特性的差异性与一致性。以标准手传振动受试者的手臂作为研究对象,建立了弯曲手臂姿势(肘部90°)和伸直手臂姿势(肘部180°)下的手臂动力学模型,推导出运动微分方程。基于标准振动试验得到的数据,利用最小二乘法进行参数辨识,识别出弯臂模型的未知参数,将试验数据与模型预测数据相比较,验证模型的准确度。结果表明,握力、推力及手臂姿势力对振动传递率都有显著影响;振动传递率也随着握力的增加而增大;且共振频率随着握力的增大而相应增加,这一规律在直臂姿势下较为显著;推力的影响与握力类似;在前臂部位,弯臂姿势比直臂姿势下的振动传递率更大;在上臂部位,直臂姿势比弯臂姿势下的振动传递率更大;弯臂姿势下的共振频率总要高于直臂姿势下的共振频率。在前臂处,中国人的振动传递率要大于欧美人的,但在肩部处这一规律相反,而在手臂的所有测试部位,中国人的共振频率都要高于欧美人的,这可能是由于人种之间身体结构的差异。参数辨识后得到的手臂系统模型具有较好的准确性,可以用于预测手传振动的响应特性,对动力工具和隔振方式进行预测和评估,提供减振防护的理论依据,并且对手臂振动病进行有效的预防。
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