目前农机装备虽然在农田劳作功能方面比较完善,但在驾驶室的舒适性方面并不能很好地满足大众的需求。相对舒适性更优的轿车而言,农机驾驶室不舒适的原因主要为:驾驶室内各操纵装置的设计未能完全遵循人机工程学的理论,如座椅、方向盘等与驾驶者之间的人机交互规律研究较少。因此,本研究针对农机驾驶室操纵装置的舒适性研究现状,基于人机工程学理论,在一台座椅、方向盘、脚踏板及操纵杆均可调节的多自由度农机驾驶室试验平台上开展优化试验,以确定操纵装置位置参数的舒适性范围与最优组合解,并对舒适性影响规律进行探究。本研究的相关结论可为农机驾驶室操纵装置的舒适性分析评价及优化设计提供一定的参考。主要的研究内容及结果如下:(1)针对国家标准GB10000-88《中国成年人人体尺寸》与当前中国成年人人体尺寸存在一定差异的问题,本研究参照国际标准ISO 3411《土方机械-驾驶员的身材尺寸与最小活动空间》的第二版,以及第四版中人体各个部位的尺寸,计算二者相同部位尺寸间每一年的增长率,将其近似作为1988年至2019年人体各个部位尺寸每一年的增长率,对GB10000-88《中国成年人人体尺寸》进行了适当地修正,得到了更加贴近当前中国成年人人体的尺寸数据,为操作人员体型特征的选择及3D人体模型的建立提供了基础尺寸数据。(2)座椅、方向盘、脚踏板及操纵杆四个操纵装置均包含各自的位置参数,本研究从坐姿舒适性与操纵舒适性两个角度提取评价指标,并运用变异系数法对各因素和指标赋予权重。同时,考虑到评价方法的多样性,本研究在分析多种评价方法的优缺点及适应场合后,选取了主成分分析法对多维度的评价指标进行降维。通过构建农机驾驶室的舒适性评价模型,在多自由度农机驾驶室试验平台上进行了舒适性分析与评价,并在[0,1]区间上对舒适性综合评分进行了数字化描述。(3)通过评价模型对可调节试验平台开展单因素试验探究后,基于响应面二阶回归模型,分别对座椅、方向盘、脚踏板及操纵杆的位置参数进行BBD(Box-Behnken design)或CCD(Central composit design)设计,继而开展响应面分析与试验优化,完成了农机驾驶室操纵装置舒适性影响规律的可视化研究。其中,座椅舒适性的最佳位置参数组合:H点(胯点)相对踏点的前后距离为701.26mm、上下高度为431.18mm、靠背倾角为111.67°;方向盘舒适性的最佳位置参数组合:盘面倾角为32.29°,W点(盘心点)相对H点的前后距离为400.85mm、上下高度为293.18mm;脚踏板舒适性的最佳位置参数组合:踏板平面倾角为33.27°,踏点相对H点的左右距离为211.55mm;操纵杆舒适性的最佳位置参数组合:手柄球心相对H点的前后距离为297.65mm、左右距离为350.78mm、上下高度为11.13mm。验证试验中座椅、方向盘、脚踏板及操纵杆舒适性的平均相对误差分别为5.19%、4.18%、3.64%及3.71%,说明位置参数优化结果的可靠性较强。基于试验中舒适性综合评分结果与人机交互中负荷的变化特征,本研究深入分析了各位置参数对农机驾驶室操纵装置舒适性影响的机制,并提出相应的舒适性改进建议。(4)在座椅、方向盘、脚踏板及操纵杆各自位置参数水平的正交组合中,基于改进的第50百分位人体尺寸建立3D人体模型,并将其导入到CATIA软件的人机工程模块进行人体姿态仿真分析和快速上肢分析(RULA)。结果表明:试验与仿真的舒适性评分结果具有较好的一致性,说明农机操纵装置位置参数的优化结果具有较强的可靠性,可为农机驾驶室人机系统的舒适性理论研究提供一定的参考。(5)为验证主观舒适性评价与试验优化结果的一致性,本研究以5台具有一定代表性的农业拖拉机为研究对象,采用多级模糊综合评判与层次分析法相结合的方法完成了主观评价;同时,将前文试验结果应用于客观评价实验中,结合改进的理想解法与熵权法,对5台农机的驾驶室进行了客观舒适性评价。结果表明:主观与客观的舒适性排序结果分别为1-3-4-5-2与1-3-5-4-2,说明主客观对比实验结果的一致性较高,所建立的评价模型是可靠的,因而在一定程度上增强了验证实验结果的可靠性。不仅如此,主客观实验结果还为农机驾驶室的优化设计提供了一种新思路,即:首先基于客观舒适性试验确定操纵装置的参数范围,之后,通过主客观对比实验验证参数的合理性,以确保设计的产品既符合客观舒适性理论,又能满足使用者的主观舒适性需求,从而提高农机产品设计制造的经济性和效益性。