人机工程学 第5章
人机工程学-王版第5章操纵装置设计201410-student
• 脚操纵器主要有两种形式：脚踏板和脚踏钮。脚踏板的形 式又有直动式、摆动式和迥转式(包括单曲柄和双曲柄)
• 脚踏板能施加较大的操纵力，且操作也较方便，因而在无法用 手操作的场合，脚踏板得到了广泛的应用-汽车上高效利用。
– 按钮的尺寸主要按成人手指端的尺寸和操作要求而定。 一般
圆弧形按钮直径以8～18mm为宜， 矩形按钮以10X10、10X15或15X20mm为宜， 按钮应高出盘面5～12mm，行程为3—6mm，按钮间 距一般为12.5～25mm，最小不得小于6mm。
二、按键
• 节省空间、便于操作，便于记忆，使用熟练后，不用视觉也能迅速操 作。
–操纵器采用大小编码时，一般说来，大操纵 器的尺寸要比小操纵器的大20％以上，才有 准确操纵的把握，而这一点是较难保证的， 所以，大小编码形式的使用是有限的。
Size coding of controls is not as useful for coding purposes as shape, but there may be some instances where it is appropriate. When such coding is used, the different sizes should, of course, be discriminable one from the others.
和减少操作的复杂性
§4 按压式操纵器设计
• 按外形和使用情况，分为两类：按钮和 按键。
• 一般只有两种工作状态，如 “接通”、 “断开”。
• 操作方便、效率高
一、按钮
• 外形:圆形和矩形，有的还带有信号灯。用作系统的启动和关停。
–工作状态有单工位和双工位，单工位按钮是手按下按 钮后，它处于工作状态，手指一离开按钮就自动脱离 工作状态，回复原位；双工位按钮是一经手指按下就 一直处于工作状态，当手指再按一下时，它才回复到 原位。
第5章：人机信息界面(操纵装置设计)
三.操纵装置的特征编码与识别
形 状 编 码
在(a)、(b)、(c) 三 类旋纽之间不易混 淆，而同一类之间 容易混淆；(a)和 (b) 类旋纽适合作360 度以上旋转操作； (c) 类旋纽适合360 度以内旋转操作； (d)类适合作定位指 示调节。
旋纽的形状编码
操纵装置的类型及特征分析
三.操纵装置的特征编码与识别
在控制器上标以不同的文字或图形符号以区别不同的控制器。这种编 码的优点是，可以用示意性符号对每个控制器的作用给以直观性指示，不 需要事先去记忆每个控制器的功能和用途，减少了大脑译码的过程，因此 效率和准确度都较高。在设计符号时，这些符号应力求简单、达意、明显、
符 颜 号 色 编 码
按压式操纵器
按钮的设计 1.外形：常为圆形和矩形，有的还带 有信号灯。作用：系统的启动和关停。 分类：单工位和双工位。
按 钮 的 形 体 设 计
单工位按纽是手按后，它处于工作状 态，手指一离开按纽就自动脱离工作 状态，回复原位； 双工位的按纽 是一经手指按下就一直处于工作状态， 当手指在按一下时，它才回复原位2. 按纽的尺寸主要按成人手指端的尺寸 和操作要求而定。圆弧形按纽直径： 8—18mm ，矩形按纽10*10、10*15或 15*20，按纽应高出盘面5—12mm，行 程为3—6mm,按纽间距一般为12.5— 25mm,最小不得小于6mm。
旋转式操纵器
手轮—汽车方向盘—设计 ③高级轿车在方向盘中设置了一个空气袋，平时折合在立柱 顶端的一个圆盆中，一旦汽车发生碰撞使汽车骤然停止时气 袋就会自动充气，以保护司机的面部和胸部。同时还应保证 快速排气，及时排气，以免造成司机窒息。
旋转式操纵器
手柄的设计
手 柄 的 形 体 设 计
第5章+安全人机工程设计原则
例如某款切纸机的操作要求两只手同时按住两个
按钮，这样操作起来似乎比较麻烦，但是正是由 于这一设计，让切纸过程中不会出现手被切刀切 伤的事件。
图5-23
白动切纸机人机设计
(如图5-23) 秘密的门和橱柜，以及保险箱。
你绝对不想让一般人知道这些东西的位置
5.2.5 利用自然和人为的限制有些东西是故意设计得很难用， 但这样的设计却是合情合理。
仔细想想，你就会惊奇地发现，在我们的生活中
有很多这样的例子：
不允许人们随便进出的门； 仅供特定人士使用的安全系统； 严格控制使用范围的危险设备； 可能会带来生命危险的操作行为。
硬件
人机交互面 辅助工作
任 务 说 明书
选择与训练
图5-9
系统设计的决策过程
简化任务的结构:
第一、不改变任务的结构，提供心理辅助
手段 第二、建立合理的反馈机制 第三、自动化，但不改变任务的性质 第四、改变操作的性质
图5-11 刺粘鞋带的改进
3） 随时接受用户的反馈意见
（1）用户反馈意见的作用
图5-20
微软Microsoft Office Word关闭时的操作提示
例：在一次空战中，一架A国飞机侵入B国领土，B国派 两架飞机起飞迎击。发射两发导弹未中，转用机炮攻击， 发射炮弹155发未中， A国飞机逃出B国。 事后，B国检查机炮未中的原因，发现：从发射导弹 转成机炮射击，要求飞行员必须把武器选择开关由“导弹” 转成“航炮”，并把瞄准方式转换成“活动环”位置。 这两个操作在平时一般不会出错，但在这次战斗中， 先发导弹未中，飞行员精神已高度紧张，时间又非常短促， 致使只顾瞄准就发射，忘了扳动瞄准器光环转换开关，造 成所有炮弹均未击中。
《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 活动代谢 活动代谢亦称劳动代谢、 作业代谢或工作代谢。 它是人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。 体 力劳动是使能量代谢量亢进的最主要的原因。 因为在 实际活动中所测得的能量代谢率(用AR表示)， 不仅包 括活动代谢率， 也包括基础代谢率与安静代谢率， 所 以活动代谢率(用MR表示)应为
三种产能过程可概括于图5 - 1中， 其一般特性列 于表5 - 1。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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•图5 - 1 肌肉活动时能量的来源示意图
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
• 表5 - 1 三种产能过程的一般特性
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
在肝、 肾内部又合成为糖原。 在食物营养充足地合理
条件下， 经过休息， 可以较快的合成为糖原。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
虽然糖酸解时1g分子葡萄糖只能合成2g分子ATP， 但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快32倍， 所以是 高速提供能量的重要途径。 乳酸系列需耗用大量葡萄 糖才能合成少量的ATP， 在体内糖原含量有限的条件 下， 这种产能方式不经济。 此外， 目前还认为乳酸是 一种致疲劳性物质， 所以乳酸系列提供能量的过程不 可能持续较长时间。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 乳酸系列
在大强度劳动时， 能量需求速度较快， 相应ATP 的分解也必须加快， 但受到供氧能力的限制。 此时，
则靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量， 故称为乳
酸系列：
教学课件 人机工程学(第三版)--丁玉兰
1.5 人机工程学与工业设计
1.5.1 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度 参数
1.5.2 为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科 学依据
1.5.3 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则 1.5.4 为进行人－机－环境系统设计提供理论依据 1.5.5 为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程
2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究 如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以 舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。
3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发， 如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健 康不受影响，事故危险性最小。如本书9、10章的内容。
4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低 主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体 相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交 流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。如本书第11 章的内容。
变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量 数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统 计规律和特征参数。
1. 均值
x
1 n
n i 1
xi
2.方差 3.标准差
s2
1n
n 1 i1
2
xi x
1 n 1
n i 1
xi 2
欢迎使用
人机工程学（第三版）
多媒体教学课件
课件目录
第1章 人机工程学概论 第2章 人体测量与数据应用 第3章 人体感知与运动系统 第4章 人的心理与行为特征 第5章 人机的信息界面设计 第6章 工作台椅与工具设计 第7章 作业姿势与动作设计 第8章 作业岗位与空间设计 第9章 人与环境的界面设计 第10章 事故控制与安全设计 第11章 人机系统总体设计 第12章 人机工程发展趋势
人机工程学第5章 人的作业能力与疲劳
(5 - 3)
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
第5章 人的作业能力与疲劳
5. 影响能量代谢的因素
影响人体作业时能量代谢的因素很多， 如作业类
型、 作业方法、 作业姿势、
。
由表5 - 3和表5 - 4可看出， 不同类型的作业对能 量代谢的影响。 图5 - 3给出了不同作业的能量消耗值， 其范围从1.6～16.2kCal/min。
动强度和作业时间。 劳动强度越大， 持续时间越长， 需氧量也越多。
从事体力作业的过程中， 需氧量随着劳动强度的 加大而增加， 但人的摄氧能力却有一定的限度。 因此， 当需氧量超过最大摄氧量时， 人体能量的供应依赖于 能源物质的无氧糖酵解， 造成体内的氧亏负， 这种状 态称为氧债。 氧债与劳动负荷的关系， 如图5 - 2所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 5 三种营养物质氧化时的数据
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 6 非蛋白呼吸商和氧热价的关系
第5章 人的作业能力与疲劳
实际应用中， 经常采用省略尿氮测定的简便方法， 即根据受试者在同一时间内吸入的O2量和CO2产生量 求出呼吸商(混合呼吸商)， 而不考虑蛋白质代谢部分， 实践证明， 采用简便方法得到的结果不会有显著误差。
RMRMR ARRR （5 - 2） BR BR
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
MR＝AR－RR （5 - 1）
人机工程学第五章人的可靠性与安全生产
• ⑴ 人没有实现某一个必要的功能任务 • ⑵ 实现了某一不应该实现的任务 • ⑶ 对某一任务作出了不适当的决策 • ⑷ 对某一意外事故的反应迟钝 • ⑸ 没有察觉到某一危险情况
西安工程大学
人机工程学
第二节 人为失误与安全事故
• 二、事故的主要原因
西安工程大学
人机工程学
第三节 人体生理节律分析
• 三、PSI周期节律
• 德国医生佛里斯和奥地利心理学家瓦波达经过长期临床观察， 提出了体力(Physical)强弱周期为23天，情绪(Sensitive)好坏 周期为28天。 奥地利泰尔其尔教授在研究智商的基础上，发 现智力(intellectual)高低周期为33天。
• 其后，科学家经过研究进一步提出，每个人自出生之日起直 至生命终结，都存在着以23、28、33天为周期的体力、情绪 和智力的盛衰循环性变化规律。这一变化规律按照高潮期— 临界日—低潮期的顺序周而复始，人们把这三位科学家发现 的三个生物节奏总结为“人体生物三节律”，因为这三个节 律象钟表一样循环往复，又被人们称作“人体生物钟”，外 国人叫做“PSI周期”。
道路交通 石油化工
57%完全由人因引起，90%包含人因的贡 献
60%以上
Human
Error
in
Road
Accidents.Green M.,John W.Senders
日本，1991
核电 矿山
60%以上 85％
Hollnagel E.CREAM.2-3.Elsevier Science Ltd.1998
• ⑵ 等级Ⅰ状态
• 大脑活动水平低下，反应迟钝，易于发生人为失误或 差错，可靠度在0.9以下。
人机工程学讲义第五章NEW
人操纵机器时所需要的活动空间ERGONOMICS操作顺序ERGONOMICSYuan Quan人机工程学二、人体尺度人体尺寸的约束条件男子95百分位女子Æ男性的0.9346倍 常用的姿势坐姿、立姿、坐－立姿 人体测量的数据类型静态数据、动态数据充分反映使用者的群体特征 基于功能尺寸做出设计考虑身体各部位的关联与影响ERGONOMICSYuan Quan人机工程学二、人体尺度（续） 人体测量的步骤要点(1) 确定人体尺度如座椅设计中，人的坐高、大腿长等(2) 确定设计对象的使用者群体决定必须考虑的尺度范围。
(3) 确定数据运用准则个体设计准则按群体某特征的最大/最小值设计。
可调设计准则使群体的大多数能舒适操作或使用。
平均设计原则某些设计要素按群体特征的平均值考虑。
ERGONOMICS性质。
人机工程学ERGONOMICSERGONOMICSYuan Quan人机工程学三、作业空间范围（续）（一）近身作业范围¾正常作业范围¾最大作业范围¾舒适作业范围 ¾直臂作业区域的决定因素：肩关节转轴高度该转轴到手心（抓握）或指尖的距离¾以肩关节为圆心的直臂抓握半径: 男性650mm，女性580mm。
第5百分位的人体坐姿抓握尺度范围ERGONOMICSYuan Quan人机工程学实际上的水平面作业范围：脚的作业范围：以脚可能移动的距离来确定。
脚的操作力大，但精确度差、活动范围小，限于踏板类操作。
ERGONOMICSYuan Quan人机工程学三、作业空间范围（一）近身作业范围（续） 最优作业范围¾正常的脚作业空间范围身体前侧、座高以下的区域舒适的作业范围取决于——身体尺寸与动作性质¾坐姿男子手和脚在垂直平面内的最优作业范围ERGONOMICSYuan Quan人机工程学三、作业空间范围（一）近身作业范围（续） 最优作业范围坐姿操作时手的空间作业范围¾圆弧实线——正常作业范围¾圆弧虚线——最大作业范围¾阴影——右手的最优作业范围ERGONOMICSYuan Quan人机工程学第二节作业空间设计一、作业空间的布置是指在作业空间限定之后，确定合适的作业面及显示、操纵装置的位置。
《人机工程学》课件
《人机工程学》课件一、教学内容本节课的教学内容来自于人机工程学教材的第五章，主要讲述了人机交互的基本原理和方法。
具体内容包括：人机交互的定义、人机交互系统的组成、交互方式的选择、交互界面的设计以及交互过程中的心理因素等。
二、教学目标1. 让学生了解人机交互的基本原理和方法，理解人机交互系统的组成。
2. 培养学生选择合适的交互方式，设计美观、易用的交互界面的能力。
3. 引导学生关注交互过程中的心理因素，提高交互效果。
三、教学难点与重点重点：人机交互的基本原理、人机交互系统的组成、交互方式的选择、交互界面的设计。
难点：交互过程中的心理因素分析。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 实践情景引入：以日常生活中常见的手机交互界面为例，让学生观察并分析手机交互界面的设计，引出本节课的主题——人机工程学中的人机交互。
2. 教材讲解：（1）人机交互的定义：人机交互是指人与计算机之间的信息交流和相互作用。
（2）人机交互系统的组成：输入设备、输出设备、处理器、人机界面。
（3）交互方式的选择：根据任务需求、用户特点等因素选择合适的交互方式。
（4）交互界面的设计：界面布局、色彩搭配、图标设计等。
（5）交互过程中的心理因素：用户需求、用户体验、用户满意度等。
3. 例题讲解：以一款手机应用的交互界面设计为例，分析其界面布局、色彩搭配、图标设计等方面，引导学生运用所学知识进行分析。
4. 随堂练习：让学生以小组为单位，选取一款日常生活中的软件，分析其交互方式、界面设计等，并给出改进意见。
5. 板书设计：人机交互基本原理人机交互定义：人与计算机之间的信息交流和相互作用。
人机交互系统组成：输入设备、输出设备、处理器、人机界面。
交互方式选择：根据任务需求、用户特点等因素选择合适的交互方式。
交互界面设计：界面布局、色彩搭配、图标设计等。
交互过程中的心理因素：用户需求、用户体验、用户满意度等。
室内设计原理课件-第五章-人体工程学
2) 卧具的基本要求
床的使用功能务必注重考虑与人体的关系，着重于床的 尺度与弹性结构的综合设计。不能把人的仰卧看作为站立的 横倒。应该以脊椎自然形态的仰卧姿势，使腰部与臀部压陷 略有差异，差距以大于30毫米为宜。
4. 人体工程学的应用
凡是涉及与人有关系的事和物，就会涉及到人体 工程学的问题。如研究工业产品、装潢设计，便产生了技术
美学；研究机械产品设计，产生了人机工效学；研究医疗器械， 产生了医学工效学；研究人事管理，产生了人际关系学；研究交 通管理，产生安全工效学；研究建筑设计，产生建筑工效学等。
二、人体尺度 1. 人体工程学研究方法
床是否能消除疲劳，除了合理的尺度以外，主要取决于 床的硬软度能否使人体卧姿处于最佳状态。
同时，床垫的硬软度又与体压分布有关，不同弹性的床面， 其体压分布情况也有显著差别。
为了使体压得到合理分布，需精心设计好床垫的弹性材料， 可以采用不同材料搭配成三层结构较合适：
与人体接触的面层采用柔软材料；中层采用硬一些的材料， 有利于身体保持良好的姿态；最下层是承受压力的部分，用稍软的 弹性材料起缓冲作用。
应该留多大的距离才不会影响在厨房里做家务？ 1200mm
为了能方便地打开两边家具的柜门，就一定要保证至少留出 1200mm，1500mm就可以保证在两边柜门都打开的情况下，中间再 站一个人。
3.要想舒服地坐在早餐桌的周围，凳子的合适高度？ 800mm
对于一张高1100mm的餐桌来说，这是摆在它周围凳子的理想 高度。因为在桌面和凳子之间还需要300mm的空间来容下双腿。
中等人体地区
《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
(5 - 3)
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
•表5 - 4 相对能量代谢率RMR的推算值
• 图5 - 3 各种作业类型相对应的能耗(kCal/min)
作业方法不同， 能量消耗也不同。 S.R德塔 (S.R.Datta)等人对搬运重物的七种方式进行了研究， 测得相应的氧耗量， 如图5 - 4所示。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
《人机工程学》第5章人 的作业能力与疲劳
2020年5月30日星期六
5.1 人体作业时的能量代谢
5.1.1 人体能量的产生机理 由于骨骼肌约占人体重的40骼肌活动的能量来自细胞中的贮能元 ——三磷酸腺苷(ATP)。 肌肉活动时， 肌细胞中的三 磷酸腺苷与水结合， 生成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根 (Pi)， 同时释放出29.3kJ的能量， 即
MR＝AR－RR （5 - 1）
4. 相对能量代谢率 体力劳动强度不同， 所消耗的能量不同。 由于劳 动者性别、 年龄、 体力与体质存在差异， 即使从事同 等强度的体力劳动， 消耗的能量亦不同。 为了消除劳 动者个体之间差异因素， 常用活动代谢率与基础代谢 率之比即相对能量代谢率来衡量劳动强度的大小。 相 对能量代谢率RMR为
1. 基础代谢 人体代谢的速率， 随人所处的条件不同而异。 生 理学将人清醒、 静卧、 空腹(食后10 h以上)、 室温在 20 ℃左右这一条件定为基础条件。 人体在基础条件下 的能量代谢称为基础代谢。 单位时间内的基础代谢量 称为基础代谢率， 用BR表示。 它反映单位时间内人 体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量， 通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量来表示。
人机工程学课后习题
第一章人机工程学概论(习题)1、简述人机工程学的定义2、举出我们日常生活中与人机工程学相关的例子3、说出人机工程学科常见的名称4、简要地说明现代人机工程学研究的内容和方法？5、讲述人机工程学发展的4个阶段6、人机工程学与工业设计的关系？7、随机列举数种产品，初步分析其中存在的人机问题并提出解决方案第二章人体测量与数据应用(习题)1、什么是人体测量学？人体测量中的主要统计函数？2、常用的人体测量仪器有哪些？3、人体测量立姿要求？4、人体尺寸数据的特征有哪些？5、人体尺寸分布状况的描述方法？6、学会查人体尺寸表。
成年男子坐姿两肘间宽大于473mm的人所占百分位数是多少？7、求华南地区男子（18－55）胸围的P98百分位数8、人体测量数据应用的原则？9、产品人体尺寸设计的方法与步骤？10、人体尺寸修正量的意义及构成。
11、举例说明实际中需要心理修正量的设计实例。
12、公共汽车顶棚的扶手横杆高度应属于哪一型产品尺寸设计？13、请确定火车卧铺铺长的最小功能尺寸和最佳功能尺寸？第二章人的感知与运动特征(习题)1、什么叫视野及视野的分类？2、什么叫视觉的暗适应与明适应？3、造成眩光的主要因素有哪些？4、视觉的特征有哪些？5、听觉的特征？6、什么叫听觉的掩蔽效应？7、触觉的特征？8、如何提高人的信息处理能力？9、什么是操纵力？手与脚的操纵力有哪些特点？10、什么是反应时间？如何缩短反应时间？11、肢体的运动输出特性主要有那些方面？12、影响运动准确性的因素有那些？13、操作运动准确性要求主要包括哪几个方面？第三章人的心理与行为特征(习题)1、什么是感觉、知觉？2、感觉与知觉的关系？3、感觉的基本特征有哪些？4、什么是感觉阈限？有哪几种？5、知觉有哪几种？主要特征？6、视错觉的种类及其在在设计中的作用？7、注意、记忆、创造性思维的特征？8、人对产品的知觉、记忆、注意的特征？第四章人机的信息界面设计(习题)1、什么是人机的信息界面，信息界面模型？2、在人机系统中，信息显示的方式及特征？3、简述显示器的设计原则。
人机工程学--第五章PPT课件
李维立 曹祥哲 编著
2021
1
• 使用者在使用产品的过程中，离不开产品的操纵装置，也可称作产品操纵设置，使用 者通过对其控制，可完成对产品的使用。工业产品设计中的操纵装置的类型有很多种， 其设计也要遵照科学的设计原则，才能科学安全的实现人机操作的过程
• 产品操纵装置的类型及特点 • 1 产品操纵装置的类型 • （1）旋转式操纵器
按压式操纵器设计 按压式操纵器主要有两大类：按钮和按键。它们一般有多 种工作状态：接通和断开以及控制参数等功能。这种操纵 器因操作方便、灵活小巧、结构紧凑、效率高并成本低廉， 因而应用范围很广泛。
2021
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按钮
按键 按键的用途极为广泛，如电脑键盘、打字机、传真机、电话机、家用电器等，都大 量使用了按键。它具有节省空间，便于操作，便于记忆等特点。按键的形状与尺寸应按 人手指的尺寸和指端弧度进行设计，方能操作舒适。
2021
11
2021
2
移动式操纵器 移动式操纵器包括操纵杆、手柄、拨动开关等，可用来把系统的一个工作状态转换到另一个 工作状态或紧急制动之用。具有操纵灵活、动作可靠的特点。
2021
3
• 按压式操纵器： • 按压式操纵器主要有各种按钮、按键、键盘、钢丝脱扣器等，具有占空间小，方便灵活的
特征 。一般只有两个工作位置，接通和断开，其特点是面积小，排列紧凑。
2021
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触摸控制操纵 1触控屏形式及特点 触控屏又称为触控面板，是可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了 屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装 置，可用以取代机械式的按钮面板，并凭借液晶显示画面制造出生动的影音效果。它 是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备。很多使用触摸屏的系统设计师，都十分 钟爱使用此种操纵形式。
人机工程学第五章 操纵装置
12
3．立姿的手臂操纵力
a）前后方向的推拉 b）左右方向的推拉
图5-5 立姿屈臂操纵力的分布 图5-6 立姿、前臂水平方向上的推拉力
4．握力
男子优势手的握力约为自身体重的47﹪～58﹪； 女子约为自身体重的40﹪～48﹪。 所有肌力均随施力持续时间加长而逐渐减小。 例如某些肌力持续4分钟，会衰减到1/4左右； 肌力衰减到1/2所持续时间，对多数人是基本相同 的。
4
表5-3 男子、女子手部控制部位尺寸的回归方程（单位：mm）
5
例 试求：1、女子5百分位数的掌厚， 2、男子95百分位数的掌厚， 3、男子95百分位数的掌围。
解 1、由表5-3，女子掌厚的回归方程为 Y ＝9.23＋0.21X2 ，
式中 自变量 X2——女子手宽 由表5-1：女子5百分位数的手宽为 X2 ＝70mm， 代入上式，即得到女子5百分位数的掌厚为
第五章 操纵装置
1
图5-33 手柄的形状及其解剖学分析
• 第一节 手足尺寸与人体关节活动
一、人体手足尺寸 （GB/T 10000—1988）
图5-1 人体手部尺寸 表5-2 人体足部尺寸
图5-2 人体足部尺寸 （单位：mm）
表5-1 人体手部尺寸
（单位：mm）
2、手部控制部位的尺寸 除手长、手宽外的其他手部尺寸称为手部控制部位尺寸。 GB/T 16252—1996《成年人手部号型》中，以手长和手宽两个 参数回归方程的形式，给出了20个手部控制部位尺寸的计算公式。 其中长度类尺寸均以手长为回归方程的自变量； 宽度、围度类尺寸均以手宽为回归方程的自变量。
13
人机工程学_第5章汽车人机工程设计辅助工具
和参考线，包括H点、D点、K点、躯干线、腿线、 座垫线等；同时，车身布置的一些重要基准点也 需要借助H点装置来定义
5.1.3 H点装置上的基准点
1）H点 • 是H点装置上躯干与大腿的铰接点；在不同场合，
•大腿长度为456mm，小腿长度为459mm
•完成HPD定位之后，其上的基准点、参考线和相
关硬点尺寸就确定了
24
5.2 驾驶员H点位置线
5.2.1 A类车SAE H点位置曲线
• A类车（乘用车）的H点位置曲线模型为
x97.5 936.6 0.613879z 0.00186247 x95 913.7 0.672316z 0.00195530z
H 30
CM
2
CF
sin
t为变速类型，当有离合踏板时t=1，否则，t=0 CM、CF分别为男子和女子眼睛位置分布的上、下1-P分位点
36
5.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆
2. 眼椭圆的定位
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5.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆
3. 适合某些国家驾驶员群体的眼椭圆 • 截至2002年，SAE给出了美国、日本和荷兰的眼椭
1
1
P
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5.3.2 A类车、行程可调节座椅眼椭圆
2. 眼椭圆的定位
• 椭圆倾角的计算
18.6 A19 （一般在12°）
• 椭圆中心
X
c
664mm
0.587L6
0.176H 30
12.5t
CM
CF 2
cos
Ycl Ycr
W W
20 20
第五章人机工程学知识
第五章⼈机⼯程学知识第五章⼈机⼯程学知识第⼀节⼈机⼯程学概论⼀、关于⼈机⼯程学器物要和与⼈(使⽤者)相关的各种因素相适宜。
这是现代⼈机⼯程学基本理论的通俗表述。
这⾥所讨论的基本概念，就是希望⼯业设计所设计出来的各类产品，能够让使⽤者使⽤时更加舒适，所设计出来的各种⼯具能够更加轻松地达到⽬的⽽且还更省⼒。
所谓“与⼈相关的因素”，包括⼈体尺⼨、体能、肢体⼒量等⼈体⽣理⽅⾯的因素，还涉及到⼈的感知、认知、情感、精神、⼼理、社会等更多与我们⽣存的环境相关的⽅⾯。
在⼯业设计的所有领域——产品设计、视觉传达设计、环境设计中都很重要，⽽且在⼯业⼯程、管理⼯程中也很重要。
国际⼈机⼯程学学会对⼈机⼯程学所下的定义如下：⼈机⼯程学是研究⼈在某种⼯作环境中的解剖学、⽣理学和⼼理学等⽅⾯的因素；研究⼈和机器及环境的相互作⽤；研究在⼯作中、家庭⽣活中与闲暇时怎样考虑⼈的健康，安全、舒适和⼯作效率的学科。
定义的第⼀句话指出，⼈机⼯程学的研究对象是⼯作环境中的解剖学、⽣理学、⼼理学等⽅⾯的因素。
第⼆句话指出，⼈机⼯程学的研究内容是⼈—机—环境的最佳匹配、⼈—机—环境系统的优化。
第三句话指出，⼈机⼯程学的研究⽬的是设计⼀切器物都要随时考虑⼈们⽣活、⼯作的安全、舒适、⾼效。
⼈机⼯程学设计要求的“安全、舒适、⾼效”是重要的，但也要受到其他条件的约束、其他⽬标的制衡，不是惟⼀的，也未必总是优先的。
实际设计中，应该是在限定条件下提⾼安全、舒适、⾼效的程度。
⼈机⼯程学⾥所说的“机”或“机器”是⼴义的，泛指⼀切⼈造器物：⼤到飞机、轮船、⽕车、⽣产设备，⼩到⼀把钳⼦、⼀⽀笔、⼀个⽔杯；也包括室内外⼈⼯建筑、环境及其中的各种设施等等。
⼆、⼈机⼯程学的研究内容与⽅法（⼀）⼈机⼯程设计的内涵和⽬的什么是“⼈机⼯程设计”?⼈机⼯程设计与其他设计有什么区别?这是学习本节中⾸先应该明确的问题。
简要地说，⼈机⼯程设计的对象是⼈机界⾯，涉及解剖学、⽣理学、⼼理学等⼈的因素，要达到的⽬标是⽣活、⼯作的舒适、安全、⾼效。
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①读数用仪表。其刻度指示各种状态参数的具体数值，供操作者
读取数值之用。如高度表、时速表、煤气表等。 ②检查用仪表。使用时一般不是为了获取正确数值，而是检查仪
表的指示是否偏离正常位置，
当偏离时要及时调节。警戒用仪表也属于检查
③追踪用仪表。
追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一，目的是通
数量信息 质量信息 调节性能 监控性能 一般性能
中：指针无变化有利监控，但 指针与调节监控活动的关系不 明显 中：占用面积小，仪表需局部 照明，只在很小一段范围内认 读，认读性好
差：不便按变化的趋势进行监 控 好：占用面积小，照明面积也 是最小，表盘的大小只受字符 的限制
精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用 显示易跳动或失效 干扰因素多 需内附或外附电源 元件或焊件存在失效问题
作业环境因素
◦ 人的感管、运动器官和大脑思维的敏锐程度都会受到作业 环境（温度、湿度、强光、噪声、振动以及有毒气体的影 响。因此，在设计和选择显示仪表时，应考虑显示信号的 强度、形式、数值大小、信噪比等，使其突出与其它视觉 或听觉背景，以利于操作者正确理解、接受和判断及反应。
准确性
简单性 一致性 排列性
(2)按照仪表指示方式分类
①指针刻度式仪表。它是用模拟量显示机器有关参数和状 态。其特点是显示的信息直观、形象，使人对模拟量在全量 程范围内所处的位置一目了然，并能明显显示出偏差量，特 别适合于监控作业。这类仪表又可分为指针运动式和指针固 定式两种，后者也称刻度移动式仪表。它在用于检查、追踪、 调节方面不如前者。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压 力表。
综合性能
可靠性高 稳定性好 易于显示信号的变化趋向 易于判断信号值与额定值之差
显示速度较慢 易受冲击和振动的影响 环境因素影响较大 过载能力差 质量控制困难
局限性 发展趋势
提高精度与速度 采用模拟与数字混合型显示仪表
提高可靠性 采用智能化显示仪表
返回
人接受信息的特性
1）人的视觉水平运动比垂直运动快，且眼睛沿垂直方向运动比沿水 平方向运动容易引起疲劳。所以尽量采用水平式显示效率高差错率低。 2) 人们的视线习惯从左到右或从上到下运动，顺时针方向，所以各 种形式的显示仪表和多个仪表的排列顺序，一般应遵循这一特点进行 设计。 3)在偏离视觉中心相同情况下，人眼对左上角的观察效率优于右上角， 其次左下、右下。这是显示仪表板面合理布局的依据。 4）人对视野最佳范围内的目标，认读迅速而准确；对视野有效范围 内的目标，不易引起视觉疲劳、因此，重要的显示仪表应布置在最佳 视野范围内，而视野最大范围内不应布置显示仪表，或只布置不经常 认读的仪表。 5）在特殊条件下，人的视觉特性会发生变化。如在过分摇晃或振动 严重的情况下，人的视觉能力会受到损害，影响视觉显示信号的认读； 又如在缺氧的条件下，人的视觉机能减弱。所以，在设计时要考虑环 境对视觉机能的影响。
①长刻度线高度 L／90mm L／5000mm ②中刻度线高度 L／125mm L／600mm ③短刻度线高度 L／200mm P L／50mm
④刻度线宽度
⑤短刻度线间距 ⑥长刻度线间距
汽车驾驶仪表距离 大约700mm ①长刻度线高度 L／90mm 700/90=8 ②中刻度线高度 ③短刻度线高度 ④刻度线宽度 L／125mm L／200mm 6.5 3.5
过手动控制，使机器系统按照人所要求的动态过程或者按照客观
环境的某种动态过程去工作。如追踪和瞄准运动中的目标就是一 种追踪工作。追踪用仪表应当显示追踪的目标和实际状态与目标
之间的差距及变化趋势。
④调节用仪表。
主要用于指示操纵调节的量值，而不是指示机器系统的状态。 如收音机上的调频显示装置就是这类仪表。
传统：主要是指生产过程中显示信息的各种仪表。 现代：显示器是指任何把信息由机器或环境传递给人的 媒介。 包括：各种工业仪表是显示器，各种交通符号是显示 器，各种警报也是显示器，日常生活中的报纸、电视、 收音机等都是显示器，产品的说明书也是显示器，都是 以不同方式把信息传递给人的。
按照接受感觉器官的不同：可分为视觉显示器、听觉 显示器和触觉显示器等。 其中以视觉显示器最为普遍。
表2 刻度标数进级法
数字递增方向的一般原则是：
①顺时针方向为增加；②从左向右的方向为增加；③从下向上的 方向为增加。
刻度盘上两个最小刻度标记（刻度线）间的距离和 刻度标记统称为刻度。认读速度和认读准确性与刻 度间距、刻度标记、刻度标数有关。
(1)刻度线间距
指两个最小刻度标记的间隔距离，它与人眼睛的分辩能力和距离 大小有关。仪表认读效率随刻度间距的增大而提高。在达到临界 值后，认读效率下降。临界间距一般在视角为10分（弧度）附近
仪表显示的类型
◦ 按显示功能分类
读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表 调节用仪表
◦ 按显示形式分类
数字式显示仪表 模拟式显示仪表 屏幕式显示
仪表是一种应用最广的信息显示装置， 它在生产过程中起着重 要作用， 仪表显示的好坏直接影响工作效率。
1．仪表的种类
数字显示仪表
中：指针活动时读数困难 好：易判定指针位置，不需读 出数值和刻度就能迅速发现指 针的变动趋势 好：指针运动与调节活动有简 单而直接的关系，便于调节和 控制 好：能很快确定指针位置,并进 行监控，指针与调节监控制活 动关系最简单
中：占用面积大，照明可设在控制台 上，刻度的长短有限，尤其在使用多 指针显示时认读性差
人的信息传递能力
◦ 人的视觉通道信息的传递率一般在3～10比特/s之间
仪表显示与人的反应相协调
◦ 对于一般仪表的显示，口头读数时的反应比手动动作时的 反应（按开关）要快；对于不同空间位置的信号灯作定位 反应，则手动作反应（按下对应位置的按钮）比口头报告 方式要快；对于连续变化的信号作追踪反应（如汽车驾驶 员）以采用操纵杆和足蹬等连续操作为最佳。显示－反应 通道协调性好的系统，其操作效率高，人为差错率低。如： 显示仪表的指针运动方向与操纵器运动方向一致，可以减 少人对信息加工的复杂处理。
刻度线分为长刻度线、中刻度线和短刻度线，其高度与视距有关。 伍德森提出的视距与刻度线高度的关系如表所示。
表1 视距与刻度线最佳高度
长刻度线宽度应在0.89mm以上，中刻度线宽度 应在0.76mm以上，短刻度线宽度在0.64mm以 上。短刻度线宽度至少为刻度间距的25％。
假设最大视距为L(mm)时，各刻度线的最小尺寸可 由下列各式求出。
刻度盘的形状
◦ ◦ ◦ ◦ 开窗式 圆形（半圆形） 水平直线式 垂直直线式
仪表刻度盘的大小对仪表的认读速度和准确性有很 大影响，并直接影响认读效果。它与刻度盘上刻度 标记的数量和观察距离有密切关系。 当刻度盘的直径在25～35mm时，认读效果随直 径增大而提高；当刻度盘直径为35～70mm时， 认读效果趋于稳定；当刻度盘直径超过70mm时， 认读效果反而下降。直径小于17.5mm时，无错认 读速度大为下降。 在空间受限制时，为了保证仪表具有良好的可读性， 必须按刻度盘上的刻度标记的数量和观察距离来选 择刻度盘的最小直径。
比较项目
指针活动式 指针固定式 中：刻度移动时读数困难
差：未读出数值和刻度时，难 以确定变化方向和大小 中：调节运动方向不明显，指 针的变动难控制，快速调节时 不易读数 好：能读出精确数值，速度快、 差错少 差：必须读出数字，否则难以 得知变化的方向和大小
好：数字调节的监测结果精确，数 字调节与调节运动无直接关系，快 速调节时难以读数
L／5000mm 0.14
⑤短刻度线间距
L／600mm
1.1 14
⑥长刻度线间距P L／50mm
(3)刻度标数进级和递增方向
刻度盘的数字进级方法和递增方向，对提高判读效率、减少误读 有重要作用。数字进级方法可参考美国海军研究结果，如表2所示。 一般应采用表中“优”的进级法，在不得已的情况下才使用“可”， 绝对禁止使用“差”的进级法。
伍德森建议：各刻度线的间距应在1.143mm以上。 在视距为750mm时，大体上相当于刻度间距1～2.5mm。所以 刻度间距最小尺寸一般在1～2.5之间选取。在观察时间很短（如 当采用放大镜时间距可取1/Xmm(X为放大倍数)
0.5～0.25s）的情况下，可选取2.3～3.8mm间距，而不接用数码来显示
有关参数或工作状态的显示装置。常用的 有数码显示屏、数字计数器、数码管及液 晶数码显示器等。其特点是简单、准确， 便于认读，不易产生视觉疲劳。
适用于需要计 数或读取数值 的信息显示， 如里程表、 电表等。
表5—1 显示仪表的功能特点
模拟显示仪表