人机工程学 第四章 显示控制
人机工程学
中国地质大学安全工程系
1.9.5.1
三种视野
人机工程学
视野 在人的三种视野中，注视范围最小，动视野范围 在人的三种视野中，注视范围最小， 最大。 最大。 动视野最佳值=静视野最佳值 眼球可轻松偏转 动视野最佳值 静视野最佳值+眼球可轻松偏转 静视野最佳值 的角度(头部不动 的角度 头部不动) 头部不动 注视野最佳值=动视野最佳值 头部可轻松偏转 注视野最佳值 动视野最佳值+头部可轻松偏转 动视野最佳值 的角度(躯干不动 的角度 躯干不动) 躯干不动
中国地质大学安全工程系
1.6.1
感受性和感觉阈限
人机工程学
同时有多种视觉信息或多种听觉信息， 同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与 听觉信息同时输入时， 听觉信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽 视其它信鼬果同时输入的是两个强度相同的听觉信息， 视其它信鼬果同时输入的是两个强度相同的听觉信息， 则对要听的那个信息的辨别能力将下降50%，并且只 ， 则对要听的那个信息的辨别能力将下降 能辨别最先输入的或是强度校大的信息。 能辨别最先输入的或是强度校大的信息。 感觉器官经过连续刺激一段时间后， 感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降 低，产生适应现象。 产生适应现象。
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本章重难点介绍
人机工程学
本章重点在于了解掌握显示仪表设计的基本知识、 本章重点在于了解掌握显示仪表设计的基本知识、 基本原则，以及简单的显示仪表设计。 基本原则，以及简单的显示仪表设计。 其中，以下内容是要求掌握的重点： 其中，以下内容是要求掌握的重点：人的感觉知 觉特性、显示装置的类型与设计、图形符号设计。 觉特性、显示装置的类型与设计、图形符号设计。 其余的几部分，显示仪表的设计、 其余的几部分，显示仪表的设计、 信号显示设 计、听觉传示设计由于涉及过深，对于高起专而言只 听觉传示设计由于涉及过深， 要求了解。 要求了解。
人机工程学第四章显示控制
西安工程大学
人机工程学
第二节
• ② 刻度标记(线) • 为了方便认读 和记忆,刻度标 记一般分三级， 即长刻度标记、 中刻度标记和 短刻度标记。
仪表显示设计
视距(mm) 300以下 300-900 900-1800 1800-3600 3600-6000
刻度高(mm) 大刻度 中刻度 小刻度 5.6 10.2 19.8 40.0 66.8 4.1 7.1 14.3 28.4 47.5 2.3 4.3 8.7 17.3 28.8
西安工程大学
人机工程学
第二节
仪表显示设计
• 数字的增量应有规律性, 最好以1为增值。
良好 1,2,3,4,5, 5,10,15,20,25 10,20,300,40,50 不佳 2,4,6,8,10 20,40,60,80,100 应避免 3,6,9,12 4,8,12,16 0,2.5,5,7.5
西安工程大学
人机工程学
第二节
• • • • • • • • • •
仪表显示设计
另外有如下要求： 大刻度与大刻度之间不能有超过8条小刻度线。 刻度的尺寸(Baker所推荐的值) a. 刻度的高与宽之比 大刻度: 6:1 中刻度: 5:1 小刻度: 4:1 b. 刻度的高之比 大刻度: 中刻度: 小刻度=100:73:45 c. 小刻度的宽与小刻度间距之比=1:1.8
西安工程大学
人机工程学
第一节
• • • •
• • • •
显示器的基本概念
2、显示器设计的基本原则 仪表显示必须保证三个基本要求，即能见性、清晰性和可识性。 ⑴ 能见性 a、显示器的尺寸大小及安装位置；b、目标与背景的良好对比关 系；c、良好的环境照明条件。 ⑵ 清晰性 a、显示精度适宜；b、刻度及刻度线设计合理；c、标记要简单 清晰。 ⑶ 可识性 a、显示维数及代码数量不宜过多；b、意义明确，即显示格式应 简单明了；c、形象直观。
人机工程学教案
人体系统
基本概念：系统的重要特征在于系统的整体功能高于部分之和
人体系统设计程序：是按照系统论的方法而进行的一种总体设计
人体系统的设计方法：包括自成体系的设计思想和与之相应的设计技术
人机系统检查与评价
授课时间
第6次课，第6周 星期二第7-8节
课时
2
授课方式
理论课□ 讨论课□ 习题课□ 实验课□ 上机课□ 技能课□ 其他□
授课题目
第六章工作台椅与手握工具设计
目的与要求
了解控制台的形式和工作座椅设计的主要依据；了解办公台的设计要点；掌握手握式工具的设计原则。
人的因素：人是人机系统中最活跃的环节，也是最重要的环节，同时也是最难控制的环节
机器的因素：机器的因素主要对机械及电气系统进行归纳，在一定程度上也有普遍的代表性
环境的因素：环境因素包括生产，生活，室内，室外，自然，人工环境等
人机系统的综合研究内容：人机系统的综合研究的目的是为了得到系统的最佳效果
人机系统设计的一般程序
重点与难点
重点：视听觉机能及其特征，神经系统、运动系统的机能及其特征，人的信息处理系统的模型。
难点：人的信息处理系统的模型。
教学基本内容
方法及手段
肌肉
肌肉的生理特征：肌肉的人分类，肌肉的运动特征，收缩中的生理代谢
肌肉收缩与神经控制的关系：神经控制的作用方式，反射系统
肌肉施力：肌肉施力的分类，静态施力的生理效应，静态施力极限，减少静态施力设计
人体模板的应用：需要借助人体模板进行辅助制图，辅助设计或辅助演示
宋体五号左对齐（各部分内容的时间分配、板书安排、采用的教学方法和教学手段可在此加以说明）
人机工程学智慧树知到答案章节测试2023年宁波大学
第一章测试1.人机工程学研究的关系（）。
A:人-机-环境B:机-环境C:人-机D:人-环境答案:A2.人机工程学中的“人”是指（）。
A:销售者B:所有人C:使用者D:购买者答案:C3.人机工程学研究的学科（）。
A:数学B:心理学C:生理学D:解剖学答案:BCD4.人机工程学的研究方法有（）A:实验法B:实测法C:观察法D:拟实法答案:ABCD5.人机工程学为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数。
（）A:对B:错答案:A第二章测试1.人体数据的类型有（）。
A:测量尺寸B:静态尺寸C:动态尺寸D:功能尺寸答案:BC2.产品最小功能尺寸是（）。
A:实际测量尺寸B:功能修正量+人体百分位数C:功能修正量D:人体百分位数答案:B3.尺寸设计可以采用平均人设计原则。
（）A:错B:对答案:A4.动态设计原则可以解决布置复杂界面问题。
（）A:错B:对答案:B5.极限设计原则是指按照最大百分位进行设计。
（）A:错B:对答案:A第三章测试1.人机系统模型中，人与机之间存在一个相互作业的面，称为人机界面。
（）A:错B:对答案:B2.躯体感觉包括（）。
A:感觉B:触觉C:温觉D:痛觉答案:BCD3.色彩视野由大到小的是（）。
A:蓝色-黄色—白色B:白色-黄色—蓝色C:白色-蓝色—黄色D:黄色-白色—蓝色答案:B4.环转运动是指整根骨头绕骨的一个端点，并与骨呈一定角度的轴作旋转运动（）A:对B:错答案:A5.使用比较多的足控制器，能减轻手的工作负荷，适用于需要大力气操作的场合为了利于对踏板施力，踏板应与操作者保持合适的尺寸与角度关系（）A:错B:对答案:B第四章测试1.作业姿势的观察方法有（）。
A:科勒特法B:吉尔法C:OWAS法D:Priel法答案:ABCD2.作业空间设计可以分（）。
A:作业场所设计B:工位设计C:桌子设计D:座椅设计答案:ABD3.较为理想的坐压分布曲线是坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值。
人机工程学显示装置
图4-11 暗适应和明适应
17
（四）目光巡视特性（视觉运动特性）
①习惯方向 水平：左→右； 铅垂：上→下； 旋转：
顺时针。
运动为跳跃如袋鼠、而非如蛇行。
②水平运动快于铅垂方向，且不易疲劳；
水平方向上尺寸与比例的估测较准确。
③两眼同时注视一处，设计应依据双眼视野。
④对不同区域的视觉感知快慢不同。
（五）视错觉 视错觉有形状错觉、色彩错觉和物体运动错觉。
≈200
器
高 音 蜂 鸣 60～70
400～1000
器
1～3in的铃 60～65 3．触觉信号
1200～800
近身传递信息的辅助方法。
4 ～ 1 0 i n 的 65～90 铃
哨 笛 、 汽 90～110 笛
800～300 5000～7000
适用条件、 应用场合举例
低噪声、小区域的提 示信号 低噪声、小区域内的 报警 电话铃、门铃， 低噪声、小区域内的 报警 学校、企业上下班铃，
显示装置有：视觉、听觉、触觉显示装置。 视觉显示应用最广，听觉显示次之，触觉显示只用 于辅助显示。
25
视觉显示的优点：能传示数字、文字、图形图表、公式等复杂信息， 便于延时保留和储存，受环境干扰小。
听觉显示的优点：即时性警示性强，能向所有方向传示且不易受到 阻隔，但与环境间的相互干扰较大。
显示装置按形式可分为：仪表显示、信号显示 （信号灯、听觉信号、触觉信号）、荧光屏显示等。
表4-1 人的感觉类型与感觉器官
感觉 感觉器官 刺激类型
感觉、识别的信息
类型
视觉 眼睛
一定频率范围的电磁波 形状、位置、色彩、
明暗
听觉 耳朵
一定频率范围的声波 声音的强弱、高低、
安全人机工程部分选择题精选
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A．以人类为中心——以机械为中心——人机系统环境协调——以系统为中心B．以机械为中心——以系统为中心——以人类为中心——人机系统环境协调C．以机械为中心——以人类为中心——以系统为中心——人机系统环境协调D．以人类为中心——以系统为中心——人机系统环境协调——以机械为中心2．手臂的最大推力产生在肩的上方0。
方向上，可达自身体重的（）。
A．50％ B．80％ C．130％ D．150％3．颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。
当两种颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是（）。
A．黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字 B．白底黑字，黑底白字，黄底黑字，蓝底白字C．黄底黑字，白底黑字，黑底自字，蓝底白字 D．白底黑字，黄底黑字，黑底白字，蓝底白字4．站着不动、长期或经常重复地弯腰、躯干扭曲并倾斜的姿势、经常性重复地单腿支撑的姿势和手臂长时间前伸等姿势极易产生疲劳。
其原因主要是（）。
A．动态作业 B．动作力量过大 C．动作幅度过大 D．静态作业5．人们常常在伸手取物时直接将手伸向物品，在穿越空地时走斜线，为图省事直接从有限高度的设备或货物堆上翻越而过等。
这在人机工程学上被称为（）。
A．捷径反应 B．躲避反应 C．积极反应 D．消极反应6．人眼观看展示物的最佳视角在地域标准视角--区域内。
A．5 B．15 C．30 D．457．按照（）分类，人机系统可分为开环人机系统和闭环人机系统。
A．人机系统组合方式 B．有无反馈控制作用 C．人机系统自动化程度 D．人机系统的规模大小8．显示器(显示装置)是从机器至人的信息传递装置，视觉显示器由于传递的信息量大、传递方式多样等原因，获得了最广泛的应用而占主要地位。
人机工程学4-5
Engineering
Man-machine Engineering，YJX
COPYRIGHT-RESERVED
人
机
5.人机信息界面设计
5.2 视觉信息显示设计
工 程 学
Man-machine
Engineering
Man-machine Engineering，YJX
COPYRIGHT-RESERVED
工 程 学
Man-machine
Engineering
选择注意模型
4
Man-machine Engineering，YJX
COPYRIGHT-RESERVED
人
机
4.人的心理与行为特征
4.3 注意与记忆特征
工 程 学
Man-machine
Engineering
记忆的过程 记忆可具有划分为识记、保持、再认、再现等阶段。 记忆的种类 有意记忆和无意记忆 机械记忆和意义记忆 瞬时记忆、短时记忆、长时记忆 形象记忆、听觉记忆、动作记忆
Engineering
心理学家将行为分解为刺激、生物体、反应三项因素研究， 即 S O R
式中，S－外在、内在的刺激 O－人体 R－行为反应 刺激、人体、反应三项因素间的相互作用见下图
4
Man-machine Engineering，YJX
COPYRIGHT-RESERVED
人
机
4.人的心理与行为特征
Man-machine Engineering，YJX
COPYRIGHT-RESERVED
人
机
5.人机信息界面设计
5.3 听觉信息传示设计
5.3 听觉信息传示系统 5.3.1 听觉信息传示装置 利用示警信号（声音）来传达信息。 特点：可快速有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不受 限制。 应用：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器
人机工程学第4章
4.1.3 行为反应
▪ 行为是有机体对于所处情境的反应形式。心理学家将行为的产生 分解为刺激、生物体、反应三要项来讨论，即：
SOR
(4-4)
式中 S为外在、内在刺激；0为有机体·人；R为行为反应。
下面用图式来看一看 S O R
2021/4/4
人机工程学(第三版)多媒体教学
6
1．刺激
刺激一词在心理学上是使用频率很高的词汇，它的含意十分广泛。 围绕机体的一切外界因素，都可以看成是环境刺激因素，同时也 可以把刺激理解为信息，人们对接受的外界信息会自动处理，做 出各种反应。构成刺激的源泉十分复杂，图4—2将刺激源做了归 纳分类。
上述一切刺激现象都可以理解为环境对人体的直接或间接影响， 处于核心地位的人体，在接受刺激后都会做出相应的行为反应。
2021/4/4
人机工程学(第三版)多媒体教学
8
2．人体
人的中枢神经系统，脑和脊髓，是接收外界刺激及做出相应 反应的指挥中心，它既负责接受刺激，又负责对刺激进行判断后 做出必要的相应反应，所以称为中枢神经系统。在此系统中，脑 处于中心地位，处于协调指挥地位。而这一切都是自动进行的， 属于自律行为。
就刺激来源，可分成来自体外和来自体内两个方面，前者称为外 在刺激，后者称为内在刺激。外在刺激又可分为物理性刺激和心 理性刺激；内在刺激可分为生理性刺激与心理性刺激。
①外在物理性刺激，在生活中随处存在，可以通过人的感觉器官 而感受到。皮肤可以感受到环境温度的冷热；眼睛可以看到色彩 和光的明暗；耳朵可以听到悦耳的美声也可以听到喧闹的噪声； 鼻子则可以区分空气中的气味或香或臭；舌头则可以品尝人口食 物饮料的苦辣酸甜咸以及其他美味。这些外在环境物理刺激通过 人们的感觉器官，经过传人神经纤维，到达中枢神经系统，产生 各种感觉。
2024版《人机工程学》PPT课件
《人机工程学》PPT 课件•人机工程学概述•人体生理与心理特征•人机界面设计原理•工作场所人机工程学应用目录•办公环境人机工程学应用•交通运输领域人机工程学应用•总结与展望CHAPTER人机工程学概述定义与发展历程定义发展历程人机工程学起源于20世纪初的工业生产领域，随着计算机技术的发展，逐渐拓展到信息技术、航空航天、医疗等领域。
研究对象与范围研究对象研究范围学科特点及意义CHAPTER人体生理与心理特征人体生理结构简介肌肉系统循环系统通过收缩和舒张产生运动，维持姿势。
输送氧气和营养物质，排除废物。
骨骼系统神经系统呼吸系统构成人体基本框架，支持体重，保护内脏。
传递和处理信息，控制人体各种活动。
吸入氧气，排出二氧化碳，维持生命活动。
感觉知觉感觉与知觉的关系030201感觉与知觉特性分析认知过程及影响因素认知过程01影响因素02认知负荷03CHAPTER人机界面设计原理清晰易读色彩搭配手机屏幕汽车仪表盘符合人体工学控制器的形状、大小和位置应符合人体工学原理，方便用户操作并减少误操作的可能性。
功能明确控制器的功能应明确、直观，避免使用过于复杂或混淆的操作方式。
•反馈及时：控制器应提供及时的操作反馈，如声音、灯光等提示，帮助用户确认操作是否成功。
电脑鼠标游戏手柄界面一致性减少认知负荷个性化定制多通道交互人机界面优化方法探讨CHAPTER工作场所人机工程学应用1 2 3基于工艺流程的布局规划基于人体工效学的布局规划基于环境因素的布局规划工作场所布局规划方法论述设备选型与配置策略探讨设备选型原则根据工作需求、设备性能、经济效益等因素，选择适合的设备类型和型号。
设备配置策略根据工艺流程、设备功能、空间布局等因素，合理规划设备的布局和配置，提高设备使用效率和工作效率。
设备维护与保养建立完善的设备维护和保养制度，确保设备处于良好状态，延长设备使用寿命。
劳动强度评价方法采用主观评价、客观测量等方法，对员工的劳动强度进行全面、准确的评价。
人机工程学
第一章人机工程学绪论：同学们你们所学的专业是产品设计，产品设计的目的是满足人的需求，包括物质层面也包括精神层面，不管是我们设计一个产品、设计一个空间，人的需求是设计的出发点，也是设计的目的和归宿。
人机工程学是研究人、机、及其工作环境之间相互作用的学科。
其研究目的是使在所设计的人机环境系统中，人尽其力，“机”尽其用，环境尽其美，使整个系统安全、高效，且对人有较高的舒适度和生命保障功能。
最终目的是使系统综合使用效能最高。
设计需要感性的认识，更需要理性的思考。
产品设计是艺术与科学技术相结合的学科，人机工程学的支持就是赋予设计科学化的色彩，使设计更少的受设计者主观意想影响。
产品设计要求设计最终将形式与功能相统一，而人机工程学对设计的功能性，无论是满足物质性的功能还是精神性的功能的满足都起科学的支撑，为人性化的设计提供了依据。
形态判断设计价值的一种冲击。
1．1人机工程学的命名与定义人机工程学是一门涉及诸多方面的综合性边缘学科。
它在自身发展的过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机的融合了各相关学科的理论，不断地完善自身的基本概念，理论体系、研究方法以及技术标准和规范。
1．1．1 学科的命名由于该学科研究和应用的范围极其广泛，各个领域的研究人员都试图从自身的角度来给本学科命名和定义，因此，世界各国对本学科的命名不尽相同，即使在同一个国家里，命名也不统一。
美国的“Human Engineering”译为“人类工程学”或“人体工程学”；Human Factors ; Human Factors Engineering 人类因素学或人类因素工程学原苏联及东欧国家的“Engineering Psychology”一般译为“工程心理学”；日本的相应学科译为：人间工学人体工程学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学等等。
国际上较为通用的名称是采用西欧各国的命名“Ergonomics”希腊语中的两个词根“Ergon”(工作、出力)和“Nomics”(规律、正常化)构成的即“人类工效学”，本意为人的劳动规律，也可理解为把机械产品设计成十分符合人类的工作或动作的法则或习惯，该词能全面的反映本学科的本质，词义能保持中立性。
人机工程学课件4
操作装置设计
正常视线： 正常视线： 头部和两眼处 放松状态， 于放松状态， 水平视线之下 25度 35度 约25度～35度 的视线。 的视线。
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章
第七章
第八章
显示装置设计
最佳直接视野： 最佳直接视野： 最佳眼动视野： 最佳眼动视野： 最佳观察视野： 最佳观察视野：
操作装置设计
1.人的感觉类型与感觉器官 人的感觉类型与 人的感觉类型
显示装置设计
操作装置设计
视觉信息在外界刺馓中占的比例最大，听觉次 视觉信息在外界刺馓中占的比例最大，听觉次 在外界刺馓中占的比例最大 皮肤觉(温度、触压、干湿)再次之。 之，皮肤觉(温度、触压、干湿)再次之。
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章
第七章
第八章
3．视觉系统
显示装置设计
眼睛、视神经和视觉中枢组成了视觉系统。 眼睛、视神经和视觉中枢组成了视觉系统。 组成了视觉系统
操作装置设计
两眼的视神经经过交叉交迭，分左、 两眼的视神经经过交叉交迭，分左、右两 立体感， 支到达大脑而使人获立体感 支到达大脑而使人获立体感，有利于大脑 两半球协同发挥作用。 两半球协同发挥作用。
第一章
第二章
第三章
第四章
第五章
第六章
第七章
第八章
五 视错觉 视错觉有形状错觉、色彩错觉和物体运动错觉 形状错觉 错觉和物体运动 视错觉有形状错觉、色彩错觉和物体运动错觉
显示装置设计
操作装置设计
设计中有时要避免视错觉的发生， 设计中有时要避免视错觉的发生，有时又可利 用视错觉来达到一定目标。 用视错觉来达到一定目标。
展示设计第四章 展示设计中的人机工程学
95
1775 1664 338 258 505 403 103 164 241 469 1455 195 245 245 1096 264 958 641 298 448 494 595 1063 847 532 395 489 334
（二）陈列高度 陈列高度是指展品或版面与参观者视线的相对位置。从人机工程学的角度分析：
观众对陈列高度的适应受人体有效视角的限制，一般陈列高度不宜超过350 cm；经常 运用的展示高度是80～250 cm之间的区域：人机工程学的研究表明：人体的最佳视觉 区域是在水平视线高度以上20 cm，以下40厘米之间的这个约60 cm宽的水平区域。如 果以亚洲人一般标准高度165 cm计算，最佳的陈列高度应为125～185 cm之间，重点 展示对象陈列在此区域内，易获得良好的效果。（图4-4）
二、人体的动作尺度
二、人体的动作尺度
二、人体的动作尺度
第四章 展示设计中的人机工程学
第二节 展示的通道分布与陈列设计
一、展示的观众分布道
一般展示空间的通道宽度，是按人流股数计算的(每股人流以60 cm计算)，最窄处应 能通过3～5股人流，最宽处可通行8～lO股人流；需要环视的展品周围至少应有2 m左 右宽的通道，低于这些标准，可能会造成人流堵塞，或损坏展品。
展示中的可容空间指展示的场地、通道和其他活动场地，此时应取较高的百分
位，即选取大个子作为依据。一般来讲，适应域越宽的设计，其技术成本方面的要求 也越高。设计师应在平衡各方面的因素之后，尽可能地满足较多人的使用需要。 数据过时，建议更新16或15年数据，并标明年份。
人机工程学试题参考答案
《人机工程学》试题参考答案一、 名词解释（4╳6=24分）1、百分位百分位是人体测量数据的一个统计方法，以测量值的累计频次来描述测量数据的分布特征。
一个百分位将群体或样本的全部测量值分为两部分，如身高第五百分位表明有5%的人的身高小于此测量值，95%的人的身高大于此测量值。
2、偶发启动偶发启动指在操作过程中，有时会由于操作者的手、胳膊、袖口等无意碰撞或牵拉控制器而引起机器的启动，控制器的偶发启动有时会造成重大事故，所以应通过适当增加控制器阻力、合理安排控制器位置及对重要控制器采取比较复杂的使用方法等措施来避免偶发启动。
3、应激应激是一种在人机系统偏离其最佳状态，而作业者又无法或轻易矫正这种状态时出现的现象，是一种比较普遍、且较为复杂的生理和心理状态，对个体的身心健康和系统作业效能有很大的消极影响。
4、个人空间个人空间是指由于社会和心理的因素在其周围的一个无形边界区域，来源于人的私密性要求和自我保护的需要。
一般分为四种范围类别：亲密距离、个人距离、社会距离和公共距离，距离尺寸依次增大。
5、混合照明混合照明是实际照明设计中常采用的方法，即将一般照明和局部照明相结合，由部分照明器在较大的工作区间中进行对称布置，提供总照度的大约10%左右的照度，同时在特定的工作面附近安置专门的照明器，为特定工作面提供占总照度90%左右的照度。
6、静态肌肉施力静态肌肉施力是持续保持收缩状态的肌肉运动形式，是一种不合理的肌肉施力方式。
在肌肉施力过程中需要大量的血液供给来完成供能物质和代谢物的输送，而静态施力中持续收缩的肌肉压迫血管，阻止了血液的流动，造成供能物缺乏，代谢物不能排出，引起肌肉快速疲劳。
二、 简答题（5╳8=40分）1、应用人体尺寸的原则有哪些？（1）极限设计原则，以某种人体尺寸极限作为设计参数的设计原则。
受人体伸及度限制的尺寸应该根据低百分位确定，如货架高度；受人体屈曲限制的尺寸应该根据高百分位确定，如普通门高度。
人机工程学-操纵装置与手工具
（一）按钮和按键
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键 案例：键盘
字符和按键的排布
“柯蒂（Qwerty）”键盘存在三方面的宜人性缺陷。
①打英文读物左右手负担比例为 57:43，对人群多数的“右撇子”不 利②。A、S、I、O等常用字母由不灵活的小指、无名指敲击，分配不合理。 ③ 顶行的E、U、I、O属常用字母，要移动手部才能敲击，费时，不便。 1932年就有Dvorak的改进键盘问世，由于人们的“惯性”而未能流行。
• 长臂杆、手柄、手轮、踏板则适用于费力、幅度大和低精 度的操作。
第二节 操纵器的人机学原则
一、操纵器的类型与选用
（二）操纵器的选用
第二节 操纵器的人机学原则
三、操纵器的形状和式样
第二节 操纵器的人机学原则
三、操纵器的形状和式样
第二节 操纵器的人机学原则
三、操纵器的形状和式样
①尺寸形状适合手脚尺寸及解剖学条件。 ②操作力、操作方向、速度、行程、准确度控制要求，与人出特性适应。 ③不同操纵器易于识别，避免互相混淆。 ④操作体位合理，减轻疲劳和厌倦感。 ⑤操纵器与显示器有正确的互动协调关系；且与人的自然行为倾向一致。 ⑥形状美观、式样新颖，结构简单。合理设计多功能操纵器。
最高 频率
3.7 4.1 4.6 4.7
运动部位/运动
手 /旋转 前臂 /伸屈 上臂 /前后摆动 脚/脚跟为支点蹬踩
最高 频率
4.8 4.7 3.7 5.7
手 /拍打
9.5 脚 /抬放
5.8
手 /推压
6.7
第一节 人体施力与运动输出特性
三、肢体的运动输出特性
运动准确性的影响因素 ①运动速度与准确性
人机工程学4显示操纵
2011-3-22
12
显示及操纵装置设计
二、信号显示设计
1、信号灯显示的特点 特点：面积小、视距远、醒目、简单明了，但信息负荷 有限，信号太多时，形成杂乱或干扰。 作用：指示（如灯塔、交通信号灯）， 显示工作状态 通常一种信号指示一种状态或情况。
2011-3-22
13
显示及操纵装置设计
2、信号灯设计 ⑴ 信号灯视距与亮度 信号灯与背景的亮度和亮度比，能见度 ⑵ 信号灯的颜色 ⑶ 稳光与闪光信号的闪频 ⑷ 信号灯布置 与仪表布置相似 ⑸ 信号灯的形状、组合与编码
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显示及操纵装置设计
各种箭头形状的比较
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显示及操纵装置设计
§3 听觉信息传示设计
一、听觉信息传示装置 二、听觉信息传示装置的设计、选用原则
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显示及操纵装置设计
一、听觉信息传示装置
特点： 反应快，可配置在任一方向，用语言通话时的应答 性好 应用场合： 信号简单、简短，要求传递迅速，传示后无须查对， 只涉及过程和时间性事件，视觉负担过重或环境不利 于采用视觉信号，人员处于巡视状态，并需要从干扰 中辨别信号。 种类： 铃、蜂鸣器、汽笛、警报器、喇叭、枪声、锣声等
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显示及操纵装置设计
二、手控操纵装置设计
1、操纵手把的设计 （1） 手把的形状应与手的生理特点相适应； （2 ）手把的形状便于触觉对其进行识别； （3）尺寸应符合人手尺度的需要，
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显示及操纵装置设计
2、适宜的操纵力范围
手控操纵器的最大用力
操纵器 允许最大用力， N 5 30 4.5 20 操纵器 前后向杠杆 左右向杠杆 手轮 方向盘 允许最大用力， N 150 130 150 150
人机工程学第四章
• 这个临界间距一般在视角为10´附近，在 视距为750mm的条件下，大体上相当于 间距l～2．5mm。
• 这个临界间距还受观察时间的影响，观
显 察时间越短，间距越偏大。
示
装 置 设
• 在观察时间很短(如0．5～0．25s)的情况 下，最好采用2．3—3．8mm间距，而不
计
宜过小。
人机工程学第四章
第
显
值，而不指示机器系统的动态。如收音机上显
示 装
示电台频率的仪表就是调节用仪表。
置
设
计
人机工程学第四章
第
四 章
二、表盘设计
• 1、仪表刻度盘形状的选择，主要根据 显示方式和人的视觉特性。
• 开窗式、圆形式、半圆形式、水平直线 式、垂直直线式等五种形式的刻度盘。
显 示 装 置 设 计
人机工程学第四章
第
四 章
刻度指针式仪表分为：
• (4)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，目的是通过人的手控， 使机器系统按照人所要求的动态过程去工作， 或者按照客观环境的某种动态过程去工作。比 如追踪和瞄准“运动的目标”就是一种追踪工作。
• (5)调节用仪表——只是用来指示操纵器调节的
显 示 装 置 设 计
人机工程学第四章
第 四 章
• 一般情况下，由最小可辨视角得出的刻度间距
显
不是最佳间距。
示 装
• 实验指出，仪表的读数效率随刻度间距的增大
置 设
而增高，在达到一个临界值之后，读数效率不
计
再增高，甚至反而有所下降。
人机工程学第四章
第 四 章
• 仪表的刻度间距最好以这个临界间距为 宜。
四 章
第4章人机工程学
4.2 指针式仪表的设计
刻度线宽度对读数误差的影响
4.2 指针式仪表的设计
刻度值数字标注得好与不好的示例
4.2 指针式仪表的设计
字母、数字的宽度和笔划粗细，采用下列比例可获 得较好的认读效果:
拉丁字母的高宽比为 5:3 ；数字的高宽比为3:2 ； 笔划宽度与字符高度之比为(1:8)～(1:6)。
照明情况和背景亮度对字符粗细有重要影响。低照 度、字符与背景的亮度对比较低、观察距离比较大、字 符较小以及黑色字符臵于发光背景上等情况，字符宜粗, 笔划宽对字符高的比值可取(1:5)～(1:6)；黑底白字且 亮度对比较大、照度较高及发光字母臵于黑色背景上等 情况，字符可细，笔划宽对字符高的比值可取为 (1:10)～(1:12)，甚至更小, 一般情况则取折中数据， 笔划宽对字符高的比值可取 l:8 左右。
4.2 指针式仪表的设计
每一刻度线最好代表被测量的一个单位值或 2 个、 5 个单位值，或者是 l×10n、2×10n、5×10n ( n 为正整数)倍单位值。 刻度标数的进级以 10k( k = 0,±1,±2,±3,…) 的标数系统(如 1,2,3,…,0,10,20,30,… )的使用效 果最好。 5×10k( k = 0,±1,±2,±3,…)的标数 系统或 2×10k (k = 0,±1,±2,±3,… )的标数系统, 使用效果也比较好。 3×10k, 6×10k, 7×10k ( k = 0,±1,±2,±3,… )的标数系统的使用效果最差, 应尽量避免采用。
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第一节 显示器的基本概念
• 三、听觉显示 • 1、听觉显示的特点 • 人的听觉通道具有反应时间短，方向性不强，受纳信息
过障碍或者穿过隔板传递报警信号，应使用低于500Hz
的频率。
fc fh f l
• ⑥ 冗余性
• 对于特别重要的报警信息，最好同时使用听觉通道和视 觉通道传递信息，以防信号脱漏。
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第二节 仪表显示设计
• 一、仪表分类 • 1、按显示的功能分 • ⑴ 读数用仪表
• 用具体数值显示机器的有关参数和状态，如汽车上的时速表、飞 机上的高度表等。凡是要求提供准确的测量值、计量值和变化值 时，应选用读数用仪表。这类仪表宜采用开窗式和圆形数字仪表 为好。
清晰。 • ⑶ 可识性 • a、显示维数及代码数量不宜过多；b、意义明确，即显示格式应
简单明了；c、形象直观。
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第一节 显示器的基本概念
• 二、视觉显示器
• 1、仪表显示
• 仪表是显示装置中使用最多的一种显示器, 按其特征分 为两类:
• （1）数字显示型
•
数字显示型仪表的优点是显示读取快, 准确, 可减
动二种，通常指针可动刻度盘不动形式应用较广。
刻度指针式仪表
类型特性
针运动式
指针固定式
数字式显示仪表
读数效率
中
中
好
相对位置确认
好
差
差
调整
好
中
好
跟踪控制
好
中
差
占地面积
大
小
最小
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第二节 仪表显示设计
• 二、刻度指针式显示器的设计 • 1、刻度盘的设计 • ① 刻度盘形状选择 • 刻度盘形状的选择，主要根据显示功能和人的
• ⑵ 检查用仪表
• 用以显示系统状态参数偏离正常值的情况，一般无需读出其确切 数值。宜采用指针运动刻度盘不动的显示器为好。
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第二节 仪表显示设计
• ⑶ 警戒用仪表
• 用以显示机器是处于正常区、警戒区还是危险区。在显示器上 可用不同的颜色将警戒区、危险区与正常区明显区别开来。
• ⑷ 追踪用仪表
视觉特性。实验研究表明，开窗式刻度盘最优， 其次是圆形和半圆形刻度盘，水平直线式优于 垂直直线式刻度盘。
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刻度盘形状
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Hale Waihona Puke 人机工程学第二节 仪表显示设计
• ② 刻度盘尺寸确定
• 表盘不能过大也不易过小, 太大使人眼视线分散, 影 响读数频率。太小时，刻度也相应变小使分辨力下 降。一般情况下, 表盘直径D在35-70mm之间为最佳, 当然和仪表与眼之间的距离有关。
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第一节 显示器的基本概念
• 2、显示器设计的基本原则 • 仪表显示必须保证三个基本要求，即能见性、清晰性和可识性。 • ⑴ 能见性 • a、显示器的尺寸大小及安装位置；b、目标与背景的良好对比关
系；c、良好的环境照明条件。 • ⑵ 清晰性 • a、显示精度适宜；b、刻度及刻度线设计合理；c、标记要简单
少视觉疲劳, 其缺点是, 不能直观的显示所处的相对位置
(水准)和变化趋势。
• （2）刻度指针型
•
这种仪表的优点是直观, 能反应相对水准和变化趋
势, 但是显示具有惯性, 显示速度慢易引起人眼疲劳, 不
适宜变化频率快的场合。
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第一节 显示器的基本概念
• 2、信号灯显示 • ⑴ 信号灯显示特点 • 信号灯是用灯光的形式传递信息的视觉显示器。通常，
信号频率。 • ③较好的适应性 • 应使用间断或变化的听觉信号，避免使用连续信号。
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第一节 显示器的基本概念
• ④ 听觉信号编码
• 常使用声音的强度、频率、持续时间和方位等维度进行 编码，以便于对听觉信号的识别，但配置不宜过多。
• ⑤ 低频性
• 长距离传送报警信号，应使用低于1000Hz的频率；绕
• 2、按结构形式分： • 按刻度盘的形式可分为三类八种： • ① 圆形显示器：圆形、半圆形、偏心圆形； • ② 弧形显示器：水平弧形、垂直弧形； • ③ 直线形显示器：水平式、垂直式、开窗式。
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第二节 仪表显示设计
• 3、按指针与刻度盘的相对运动形式分： • 可分为指针运动、刻度盘不动及指针不动、刻度盘运
第四章 显示器与操纵装置设计
第一节 第二节 第三节 第四节
显示器的基本概念 仪表显示设计 控制器设计 显示器与控制器组合设计
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第一节 显示器的基本概念
机器和设备中，专门用来向人表达机器和设备的性能 参数、运转状态、工作指令、以及其它信息的装置， 称为信息显示装置。 • 一、显示器的类型与性能特点 • 1、分类 • ⑴ 按接受信息的感觉通道分：可将显示装置分为视觉 显示、听觉显示和触觉显示，其中以视觉和听觉显示 应用最为广泛。 • ⑵ 按显示的形式分:仪表显示、信号显示、荧光显示。
W·J·怀特对圆形刻度盘的 最优直径作过研究:直径25、 44和70mm的仪表，视距500 mm，研究其可读性,实验结果 如下表：
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刻度盘 平均反 误读率 的直径 应时间
25mm 0.76S 6% 44mm 0.72S 4% 70mm 0.73S 12%
的范围广泛，不受照明条件限制等特点。因此，告警信 息通常采用听觉显示装置传递。 • 2、常用的几种听觉报警器： • ① 蜂鸣器； • ② 铃； • ③ 角笛和汽笛； • ④ 警报器。
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第一节 显示器的基本概念
• 3、听觉报警器的设计原则 • 对于听觉报警信号的设计，一般应注意如下设计原则： • ① 较高的信/噪比 • 一般信号响度要高于掩蔽阈值15dB（A）。 • ② 较高的掩蔽效应 • 应选择与任何背景噪声频率区别较大的频率作为报警
• 用以显示机器的实际状态与需要达到的状态之间的差距及其变 化趋势，以便使机器按照所要求的动态过程工作。这类仪表宜 选择直线形仪表或指针运动的圆形仪表。
• ⑸ 调节用仪表
• 只用以显示操纵器调节的值，而不显示机器系统运行的动态过 程。一般采用指针运动式或刻度盘运动式均可。
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第二节 仪表显示设计