拖拉機(jī)方向盤手傳振動評價與駕駛員手臂振動傳遞特性

尚昱君，王啟超，張文杰，徐紅梅，徐正

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游農(nóng)業(yè)裝備重點實驗室，武漢 430070

拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)作業(yè)中的關(guān)鍵動力來源，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)作業(yè)過程中的各個環(huán)節(jié)。由于受到傳動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)、自身結(jié)構(gòu)特點以及農(nóng)田不平度等影響，拖拉機(jī)在作業(yè)過程中會不可避免地產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動，通過機(jī)體傳遞到駕駛員的振動會顯著影響駕駛員的操縱舒適性，嚴(yán)重情況下還可能威脅到駕駛員的人身安全。通過方向盤傳遞到人體手臂系統(tǒng)的振動被稱作手傳振動，長期接觸手傳振動會引起末梢循環(huán)、末神經(jīng)和骨關(guān)節(jié)肌肉系統(tǒng)的障礙，嚴(yán)重情況還會發(fā)展為國家法定職業(yè)病手臂振動病[1］。拖拉機(jī)駕駛員在進(jìn)行農(nóng)業(yè)作業(yè)時需要長期操縱方向盤，劇烈的振動由機(jī)體傳遞到方向盤，會使駕駛員承受大量的手傳振動，嚴(yán)重影響駕駛員的作業(yè)效率和疲勞程度。為了降低手傳振動對駕駛員的危害，必須對機(jī)體傳遞到駕駛員手臂系統(tǒng)的振動進(jìn)行科學(xué)評價與有效控制。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對手傳振動相關(guān)問題進(jìn)行了大量的研究，包括了手傳振動的評價方法、傳遞規(guī)律以及防護(hù)手段等。經(jīng)過多年的發(fā)展，手傳振動主要形成了2種評價體系，分別是吸收功率法與ISO 5349評價體系。吸收功率法的評價指標(biāo)是人體吸收機(jī)械功率的大小，即振動能量沿人體全身衰減傳遞過程中振動能量隨時間的變化率[2］。由于吸收功率法計算的是人體各個方向的吸收功率總和，其計算步驟較為繁瑣，而且不能對具體軸向的振動進(jìn)行評價。ISO 5349 評價體系是以頻率計權(quán)加速度均方根值為基本參量，以日振動暴露量為評價指標(biāo)的手傳振動評價體系，由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1979年頒布，現(xiàn)行的ISO 5349-1—2001《Mechanical vibration-Measure?ment and evaluation of human exposure to hand-trans?mitted vibration：Part1：General requirements》明 確規(guī)定了手傳振動的測量與評價方法。根據(jù)國家的實際生產(chǎn)情況，我國先后于2009 年和2014 年依據(jù)ISO 5349 評價體系頒布了適合國家實際情況的新國標(biāo)GB/T 14790.1—2009《機(jī)械振動人體暴露于手傳振動的測量與評價第一部分：一般要求》和GB/T 14790.2—2014《機(jī)械振動人體暴露于手傳振動的測量與評價第二部分：工作場所測量實用指南》。與吸收功率法相比，ISO 5349 評價體系以日振動暴露量為評價指標(biāo)，計算更便捷，評價體系更完善。Maeda等[3］通過試驗驗證了ISO 5349 評價體系的有效性；Sabu 等[4］建立了人體彎曲手臂系統(tǒng)的生物力學(xué)模型，預(yù)測穿戴不同減振手套的手臂振動傳遞特性。Wang 等[5］開發(fā)了一種混合手臂模型，用來模擬內(nèi)燃叉車操作過程中駕駛員手臂的振動傳遞；馬文凱等[6］建立了五自由度手傳振動生物力學(xué)模型，預(yù)測便攜式風(fēng)力發(fā)動機(jī)作業(yè)給人體手臂帶來的振動影響；吳明忠等[7］根據(jù)ISO 5349 評價體系對割草機(jī)和綠籬機(jī)的手臂進(jìn)行手傳振動評價，給出了作業(yè)人員每日接振時間的建議；Zhang 等[8］利用振動手柄對不同握力狀態(tài)下的手臂振動傳遞特性進(jìn)行測試分析，發(fā)現(xiàn)握力的增加將導(dǎo)致振動能量更有效的傳輸?shù)绞直巯到y(tǒng)。雖然國內(nèi)外研究人員對手傳振動相關(guān)問題進(jìn)行了大量研究，但目前有關(guān)手傳振動發(fā)病機(jī)制尚不明確；國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對手傳振動危害的重視程度不夠，有關(guān)拖拉機(jī)手傳振動問題以及不同百分位人體手臂振動傳遞特性的研究鮮見報道。

本研究以拖拉機(jī)方向盤與駕駛員手臂系統(tǒng)為研究對象，基于ISO 5349 評價體系對拖拉機(jī)方向盤手傳振動進(jìn)行評價，同時對不同百分位駕駛員手臂系統(tǒng)的振動傳遞特性進(jìn)行測試分析，探究手傳振動傳遞規(guī)律，旨在為減少拖拉機(jī)駕駛員手傳振動暴露量以及預(yù)防手臂振動病發(fā)生提供指導(dǎo)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 手傳振動評價方法

比較吸收功率法與ISO 5349 評價體系2 種評價方法，ISO 5349 評價體系以頻率計權(quán)振動加速度均方根值為評價指標(biāo)計算更為便捷，評價體系更為完善。因此，本研究采用ISO 5349 評價體系作為拖拉機(jī)的手傳振動測量與評價標(biāo)準(zhǔn)。

1）ISO 5349 評價體系簡介。ISO 5349 評價體系在對手傳振動進(jìn)行評價時主要是基于3 個軸向的振動總值進(jìn)行評價[9］。因為綜合考慮了各個軸向的振動，故更適合對具有多軸振動激勵的方向盤進(jìn)行評價。首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定坐標(biāo)系測量計算方向盤各軸向的振動加速度均方根值ahi，之后依據(jù)1/3倍頻程計權(quán)因子Whi計算各軸向的頻率計權(quán)加速度均方根值ahw，最后根據(jù)3 個軸向的頻率計權(quán)加速度均方根值計算手傳振動的振動總值，計算出振動總值之后就可以計算振動暴露量，根據(jù)ISO5349 評價體系，振動暴露量取決于振動的幅值與暴露時間，而日暴露量A（8）就是在一個工作日內(nèi)手傳振動的暴露量。計算公式為：

式（1）中，T為振動ahv的日暴露時間；T0為參考時間8 h（28 800 s）；日振動暴露量A（8）的單位為m/s2?？紤]到在1 個工作日內(nèi)振動裝置可能由幾種不同振動幅值的作業(yè)狀態(tài)組成，ISO 5349 評價體系給出了不同作業(yè)狀態(tài)下的日振動暴露量A（8）的計算公式為：

式（2）中，ahvi為第i個作業(yè)狀態(tài)的振動總值；n為作業(yè)狀態(tài)的個數(shù)；Ti為第i個作業(yè)狀態(tài)的作業(yè)時間。對于拖拉機(jī)方向盤來說，主要的作業(yè)狀態(tài)在于行進(jìn)路面的不同，分別有中速擋位瀝青路面行進(jìn)和低速檔位田地行進(jìn)2 種情況[10］，考慮到實際使用情況與測量數(shù)據(jù)結(jié)果，設(shè)定在1個工作日內(nèi)路面行進(jìn)狀態(tài)的時間為0.5 h，田地行進(jìn)狀態(tài)的時間為7.5 h。

2）手傳振動限值計算。計算出的日振動暴露量即可用于手傳振動的評價，但I(xiàn)SO 5349 評價體系并未規(guī)定具體的安全振動暴露限值，只給出了具有參考價值的報告以及手臂振動病患病率的預(yù)測函數(shù)，認(rèn)為日振動暴露量小于2 m/s2的手傳振動很少會引起手臂振動病發(fā)生，而日振動暴露量小于1 m/s2的手傳振動未引起過手臂振動病的發(fā)生。歐盟指令2002/44/EC《On the minimum health and safety re?quirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agent（vibration）》與美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI S2.70—2006《Guide for the measure?ment and evaluation of human exposure to vibration transmitted to the hand》中對日振動暴露量限值進(jìn)行了規(guī)定，其中日振動暴露量安全限值為5 m/s2，作用值為2.5 m/s2。我國的指導(dǎo)性國標(biāo)GB Z 2.2—2007《作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2 部分：物理因素》針對我國實際情況對手傳振動4 h 等能量頻率計權(quán)振動總值ahv（eq，4h）進(jìn)行了職業(yè)接觸限值的規(guī)定，為5 m/s2。為了便于比較不同作業(yè)時間的日振動暴露量和適應(yīng)ISO 5349評價體系，需要將4 h等能量頻率計權(quán)振動總值A(chǔ)（4）轉(zhuǎn)化為8 h 等能量頻率計權(quán)振動總值A(chǔ)（8），轉(zhuǎn)換公式為：

式（3）中，T代表振動總值A(chǔ)（4）的暴露時間，即4 h；T0為參考時間8 h。換算之后的8 h 等能量頻率計權(quán)振動總值A(chǔ)（8）的日暴露量限值為3.5 m/s2。

1.2 試驗儀器與設(shè)備

試驗所用拖拉機(jī)為東方紅LX804 型輪式拖拉機(jī)，長、寬、高分別為4 350、2 170、2 740 mm，整機(jī)質(zhì)量3 675 kg，發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2 300 r/min。振動測量儀器為波蘭Svantek SV106 手傳振動分析儀和SV105A 手臂振動加速度傳感器（圖1），此傳感器為三軸加速度傳感器，可同時記錄X、Y、Z3 個軸向的時域信號，適用于手傳振動的測量。其測量范圍為0.2~2 000 m/s2，靈敏度為6.61 mV/g，測量頻率范圍為1~1 500 Hz，具有符合ISO 5349 評價體系的計權(quán)濾波器與相應(yīng)的頻帶限制濾波器，儀器設(shè)備均經(jīng)過校準(zhǔn)調(diào)試。

圖1 試驗所用儀器與設(shè)備Fig.1 Sensor and equipment of test

1.3 試驗方法

晴天，試驗地點分別選擇在瀝青路面與收割過的耕地上，其中瀝青路面與耕地的路面不平度分別是D 級和F 級[11］。拖拉機(jī)在瀝青路面上以中二檔位行進(jìn)，在耕地上以低二檔行進(jìn)。受試者為9名健康男性，分別代表第五百分位、第五十百分位、第九十五百分位駕駛員，其身高分別為（162±2）、（170.0±2.5）、（180±1）cm，體質(zhì)量分別為（45±3）、（61±2）、（90±3）kg，小 臂 長 分 別 為（22.0±0.5）、（24.5±2.0）、（27±1）cm，大臂長分別為（29±1）、（31.0±1.5）、（32±1）cm，手長分別為（16.5±1.0）、（19.5±1.0）、（20.5±2.0）cm，手寬分別為（7.5±0.5）、（9±1）、（10.0±0.5）cm。每種百分位受試者各3 人，其中，第五百分位代表矮小體型；第五十百分位代表中等體型；第九十五百分位代表高大體型。測試前所有受試者均簽署了知情同意書。根據(jù)ISO 5349評價體系，在方向盤測點位置安裝三軸加速度傳感器，同時分別以手背中點、小臂中點、大臂中點作為手臂振動響應(yīng)的測點，各測點位置如圖2 和圖3 所示。其中，手臂各測點加速度傳感器的X、Y、Z軸分別代表了各測點處垂直于手臂向內(nèi)、垂直于手臂向上和沿手臂向上3 個方向。此外，在手傳振動評價試驗中，駕駛員手部握在加速度傳感器上，而在手臂振動傳遞特性試驗中，為了模擬實際駕駛姿勢，駕駛員手部握在方向盤凸起部位。

圖2 方向盤測點布置Fig.2 Arrangement of steering measuring point

圖3 手臂測點布置Fig.3 Arrangement of arm measuring points

所有受試者均可熟練地操控拖拉機(jī)，且在進(jìn)行試驗前24 h 內(nèi)未經(jīng)歷劇烈運動。試驗前對拖拉機(jī)與測量裝置進(jìn)行檢查調(diào)試，確定拖拉機(jī)無故障且工作狀態(tài)良好，同時保證測量裝置電量充足，按照ISO 5349 評價體系對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。試驗時要求駕駛員以正常握力握緊方向盤，測試過程中保證測試手臂不離開方向盤。此外，不同百分位駕駛員試驗前對拖拉機(jī)座椅進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證座椅處于舒適位置。試驗需要分別測量拖拉機(jī)在瀝青路面上以中二檔位行進(jìn)與在耕地上以低二檔位行進(jìn)時的振動數(shù)據(jù)，待拖拉機(jī)的發(fā)動機(jī)運行穩(wěn)定且分析儀上各軸向振動的幅值已趨于平穩(wěn)時，采集拖拉機(jī)方向盤以及手臂各測點的振動數(shù)據(jù)。每個測點測3次，每次用時為1 min（圖4）。

圖4 測試現(xiàn)場圖Fig.4 Test scene diagram

2 結(jié)果與分析

2.1 拖拉機(jī)手傳振動評價

通過振動測試系統(tǒng)的后處理軟件Supervisor對2種路況下的方向盤測點數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，并根據(jù)ISO 5349 評價體系計算6.3~1 250 Hz頻率范圍內(nèi)方向盤的各軸向1/3倍頻程加速度均方根值，且所有樣本的振動幅值都采用線性平均進(jìn)行均方根平均，結(jié)果如圖5 所示。分析2 種路況下方向盤3 個軸向1/3倍頻程譜發(fā)現(xiàn)，在2 種路況下X軸和Z軸的峰值都出現(xiàn)在250 Hz，Y軸峰值出現(xiàn)在50 Hz，其中瀝青路況行進(jìn)時方向盤的X、Y、Z3 軸的振幅峰值分別是6.245、8.408、4.018 m/s2；耕地路況行進(jìn)時方向盤的X、Y、Z3 軸的振幅峰值分別是5.806、11.558、4.352 m/s2。2種路況下Y軸的峰值都要明顯大于X、Z軸，原因可能是振動由發(fā)動機(jī)通過轉(zhuǎn)向軸傳遞到方向盤的過程中，發(fā)動機(jī)安裝以及轉(zhuǎn)向軸的軸向約束不足造成[12］。分別對比2 種路況下的方向盤各軸向1/3倍頻程譜發(fā)現(xiàn)，在耕地路況行進(jìn)時方向盤X、Z軸的高頻振動（200~1 250 Hz）強(qiáng)度要小于在瀝青路行進(jìn)，而中低頻段振動強(qiáng)度較大，其原因可能是耕地土質(zhì)相較于瀝青路面更為松軟，對方向盤切向和徑向的高頻振動有一定的吸收[13］。耕地路況行進(jìn)時Y軸的振動強(qiáng)度明顯大于瀝青路行進(jìn)，可能是由于耕地的路面不平度增加而加大了拖拉機(jī)在垂直方向的振動[14］。

圖5 2種路況行進(jìn)時方向盤處1/3倍頻程振動加速度均方根值Fig.5 RMS value of 1/3 octave vibration acceleration at steering wheel on two road conditions

根據(jù)拖拉機(jī)在2 種路況行進(jìn)時各軸向的1/3 倍頻程譜，計算各軸向的加速度均方根值、振動總值以及8 h 等能量頻率計權(quán)振動總值即日暴露量A（8），如表1 所示。通過計算可知，拖拉機(jī)每天在7.5 h 的耕地行駛和0.5 h的瀝青路行駛的情況下，8 h等能量頻率計權(quán)振動總值為4.257 m/s2，已經(jīng)超過了我國指導(dǎo)性國標(biāo)GB Z 2.2—2007 轉(zhuǎn)換的日振動暴露量限值3.5 m/s2，具有較高引發(fā)手臂振動病的風(fēng)險。

表1 8 h等能量頻率計權(quán)振動總值Table 1 8 h equal energy frequency weighted total value of vibration

2.2 手臂各測點振動響應(yīng)

由于拖拉機(jī)在瀝青路路況行進(jìn)時方向盤振動比較穩(wěn)定且駕駛員操縱比較平順，其振動響應(yīng)趨勢較為明顯，故選用對瀝青路路況行進(jìn)時的駕駛員手臂系統(tǒng)進(jìn)行振動傳遞特性分析。利用Supervisor 對瀝青路路況行進(jìn)時駕駛員手臂各測點數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，可得到不同百分位駕駛員手臂各測點的振動響應(yīng)，如圖6~8所示。分析3個不同百分位駕駛員手臂各測點振動響應(yīng)圖發(fā)現(xiàn)，振動傳遞到手背與大臂時，Y軸的振動強(qiáng)度最大，傳遞到小臂時Z軸的振動強(qiáng)度最大。當(dāng)振動從手背傳遞到小臂測點時，X軸出現(xiàn)了迅速衰減，其原因可能是手腕有徑向（X軸）的活動度，徑向的振動從手背經(jīng)過手腕傳遞到小臂時被大量吸收；而當(dāng)振動從小臂傳遞到大臂時，Z軸出現(xiàn)了迅速衰減，同樣是因為肘關(guān)節(jié)彎曲狀態(tài)具有切向（Z軸）的活動度，切向的振動從小臂經(jīng)過肘關(guān)節(jié)傳遞到大臂時被大量吸收[15］。3 個不同百分位駕駛員的手背測點的X、Y、Z3 軸的振動峰值都出現(xiàn)在50 Hz，

圖6 第五百分位駕駛員手臂各測點處1/3倍頻程振動加速度均方根值Fig.6 RMS value of 1/3 octave vibration acceleration at each measuring point of the fifth percentile driver’s arm

圖7 第五十百分位駕駛員手臂各測點處1/3倍頻程振動加速度均方根值

圖8 第九十五百分位駕駛員手臂各測點處1/3倍頻程振動加速度均方根值Fig.8 RMS value of 1/3 octave vibration acceleration at each measuring point of the 95th percentile driver’s arm

Fig.7 RMS value of 1/3 octave vibration acceleration at each measuring point of the 50th percentile driver’s arm小臂測點的X、Y、Z 3 軸的振動峰值依次出現(xiàn)在50、10、50 Hz，大臂測點的X、Y、Z 3 軸的振動峰值都出現(xiàn)在10 Hz，說明隨著振動在手臂上的傳遞，高頻振動衰減迅速，因此振動主要集中在低頻范圍。此外，不同百分位駕駛員雖然各測點的各軸向振動強(qiáng)度不同，但振動峰值的出現(xiàn)頻率以及振動沿手臂的衰減趨勢大致相同。

2.3 手臂振動傳遞特性

振動傳遞率（vibration transmissibility，TR）是研究振動傳遞特性的典型評價指標(biāo)，廣泛應(yīng)用于分析接振系統(tǒng)的振動傳遞與耗散規(guī)律。人體對振動的吸收與耗散是造成手臂振動病的關(guān)鍵因素，通過分析人體手臂各關(guān)鍵節(jié)點處的振動傳遞率可以清晰地看出振動在手臂系統(tǒng)中的耗散情況。振動傳遞率的定義為在頻率范圍內(nèi)接振系統(tǒng)某點位的振動響應(yīng)與振源處的振動激勵之比[16-17］，公式為：

式（4）中，TR 為接振系統(tǒng)某點位的振動傳遞率；ɑout為接振系統(tǒng)某點位的振動響應(yīng)；ɑin為振源處的振動激勵。本研究中，振動從方向盤傳入人體手臂系統(tǒng)，方向盤處的振動是激勵振動，手背中點、小臂中點、大臂中點為手臂系統(tǒng)的測點。

根據(jù)公式（4）可計算出不同百分位駕駛員各測點3個方向的振動傳遞率，其中垂直于手臂向上的方向由于手臂呈彎曲狀態(tài)，各測點的這個方向在空間中不在同一位置且會形成夾角，相互對比意義不大。故僅對垂直于手臂向內(nèi)和沿手臂向上2 個方向進(jìn)行分析比較，如圖9 所示。由圖9 可知，各百分位以及各方向的振動傳遞率沿手背、小臂、大臂基本呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，振動在手臂上的傳遞整體呈現(xiàn)衰減趨勢。其中，較高頻率（100 Hz 以后）的振動傳遞率在各方向上衰減都最為強(qiáng)烈，說明高頻振動在從方向盤傳遞到手背的過程中就被大量吸收耗散掉。研究表明，作用于手指和手掌的機(jī)械振動會通過皮膚表面、皮下組織、肌肉組織和骨骼組織傳遞到人體，且肌肉組織與皮下組織之間的聯(lián)結(jié)作用較弱，100 Hz以上的振動會解除肌肉組織與皮下組織之間的聯(lián)結(jié)作用，進(jìn)而引發(fā)振動性白手指癥狀[18］。此外，較低頻率（10 Hz 以下）的振動傳遞率基本都有所增大，說明方向盤的低頻振動傳遞到手背的時候被放大，由于人體手臂的固有頻率就在5 Hz 左右，且手臂系統(tǒng)對8~16 Hz 的頻率最為敏感[19?20］，所以有可能是低頻振動引起手背共振造成的振動傳遞率增大。

圖9 各百分位駕駛員手臂測點振動傳遞率Fig.9 Vibration transmission rate of each percentile driver arm measuring point

觀察垂直于手臂向內(nèi)和沿手臂向上2 個方向發(fā)現(xiàn)。8 Hz 的振動從小臂傳到大臂處時有明顯的下降趨勢，說明8 Hz 的振動從小臂經(jīng)過肘部傳向大臂的過程中在左右（垂直于手臂向內(nèi)）和前后（沿手臂向上）方向被大量耗散，而63 Hz 的振動從手背傳到小臂時有明顯的下降趨勢，說明腕部在左右（垂直于手臂向內(nèi)）和前后（沿手臂向上）方向吸收耗散了大量63 Hz 的振動。此外，在沿手臂向上方向中，16 Hz 的振動從小臂傳向大臂時也被大量吸收耗散掉，說明16 Hz 的振動從小臂經(jīng)過肘部傳向大臂的過程中在前后（沿手臂向上）方向也被大量耗散掉。

此外，分析不同百分位駕駛員的手臂振動傳遞率，對于不同百分位駕駛員的各軸向和測點的振動傳遞率整體趨勢是一致的，但各軸向的手背測點的振動傳遞率隨著駕駛員體型變大而減少，說明體型越小的駕駛員對方向盤振動的放大效應(yīng)越強(qiáng)。不僅如此，小體型駕駛員在各頻率段的手背振動傳遞率>小臂振動傳遞率>大臂振動傳遞率，說明振動沿手臂整地呈現(xiàn)衰減趨勢，而隨著體型的增大，在低頻范圍（20 Hz 以下）的振動從手背傳遞到小臂過程中有明顯的增大，說明體型越大的駕駛員在低頻振動由手背經(jīng)過腕部傳遞到小臂過程中具有更強(qiáng)的放大效應(yīng)。因此，在工程實際中，小體型駕駛員要注意手掌的振動防護(hù)，而大體型駕駛員更應(yīng)注重手腕部分的振動防護(hù)。

3 討 論

本研究基于ISO 5349評價體系對拖拉機(jī)的手傳振動進(jìn)行復(fù)合評價，并對駕駛員的手臂系統(tǒng)進(jìn)行了振動測試，運用振動強(qiáng)度、振動傳遞率等方法分析了不同百分位駕駛員手臂各測點的振動傳遞特性。

研究結(jié)果顯示，拖拉機(jī)在1 個工作日以L2 擋位在耕地行駛7.5 h，以M2 擋位在瀝青路面行駛0.5 h，其日振動暴露量為4.257 m/s2，超過了我國指導(dǎo)性國標(biāo)GB Z 2.2—2007《作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2 部分：物理因素》規(guī)定的日振動暴露量限值3.5 m/s2，具有較高引發(fā)手臂振動病的風(fēng)險。根據(jù)患手臂振動病的振動暴露時間預(yù)測可知，當(dāng)拖拉機(jī)以L2 擋位在耕地上行駛時，患手臂振動病的暴露年限較短，其工作條件最為危險。此外，對方向盤與駕駛員手臂各測點振動響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，方向盤軸向振動是引發(fā)手臂振動病的主要因素，應(yīng)加強(qiáng)對拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)與方向盤轉(zhuǎn)向軸垂直方向的約束。在工程實際中，應(yīng)加強(qiáng)駕駛員手腕的徑向防護(hù)，而對肘關(guān)節(jié)則應(yīng)加強(qiáng)其切向的防護(hù)，同時對于小體型駕駛員應(yīng)注重手掌的振動防護(hù)，而大體型駕駛員則應(yīng)注重手腕部分的振動防護(hù)。本研究中對于方向盤、駕駛員手臂系統(tǒng)的振動分析都是在頻域中進(jìn)行分析，得出了方向盤與不同百分位駕駛員手臂系統(tǒng)振動響應(yīng)的頻域峰值與范圍，后續(xù)研究可依據(jù)駕駛員手臂振動響應(yīng)的頻率峰值對拖拉機(jī)方向盤進(jìn)行優(yōu)化，避免方向盤與駕駛員手臂系統(tǒng)產(chǎn)生共振，降低駕駛員患手傳振動病的風(fēng)險。