显示装置和操纵装置

二、移动式操纵装置的设计 1、操纵杆的设计
a. 操纵杆的形态和尺寸 操纵杆的粗细一般为 22 ～ 32 mm, 球形圆 头直径为 32 mm。若采用手柄, 则直径不宜太小, 否则会引起肌肉紧张, 长时间操作容易产生痉挛 和疲劳。 常用操纵杆执握手柄的直径一般为 22 ～ 32 mm, 最小不得小于 7.5 mm。 操纵杆的长度与其操纵频率有关, 操纵杆越 长, 动作频率应越低。当操纵杆长度为30、40、 60、100、140、240、 580 mm 时, 对应的最高操 纵频率应为 26、27、27.5、25.5、23.5、18.5、 14 min-1。
三、手控操作装置的设计
一、旋转式操纵装置的设计 • 旋钮通常都是用单手操纵。按其使用功能可分 为:多倍旋转旋钮(控制范围超过 360°) 、部分 旋转旋钮(控制范围不超过 360°) 、定位指示旋 钮(旋钮的操纵受临界位置的定位控制)三类。
1）旋钮的设计 旋钮的形态 旋转角度超过 360°的多倍旋转旋钮, 其外形宜设 计成圆柱形或锥台形； 旋转角度小于 360°的部分旋转旋钮, 其外形宜设计 成 接近圆柱形的多边形； 旋钮的尺寸 旋钮的尺寸大小应根据操作时使用手指和手的部位 来确定。 通常, 旋钮的尺寸是按操纵力来确定的, 尺寸 太大或太小, 都会使操作者感到不舒适。
仪表盘内包含转速表、时速表以及水温和油表。 根据上表，时速表的刻度显示最大数为200，所 以直径D取72mm；转速表考虑一般家用的转速为 6000~8000，所以转速表的显示最大数取9，由此直 径D应该取25mm；考虑到转速表与时速表对称，取直 径D=72mm，使两个主要表盘大小相当，便于观察。
时速表精确度不高，可在时速表开窗下加数字显 示，来显示较精确的时速；为减轻视觉疲劳，将水 温表和油表设计成立体表盘。
脚控操纵装置 的空间位置直 接影响脚的施 力和操纵效率
对于蹬力要求较大的脚动操纵装置, 其前后位 置应设计在脚所能及的距离范围之内, 左右位置 应设计在人体中线两侧各10°～ 15°范围内, 应当使脚和腿在操作时形成一个施力单元。为 此, 大、小腿间的夹角应在 105°～ 135°范围 内, 以 120°为最优。这种姿势下, 脚的蹬力可 达 2250 N, 是轿车驾驶室脚踏板空间布置的推荐 设计。
三、 脚控操纵装置的设计
1、脚控操纵装置的型式和操纵特点 脚控操纵装置有两种类型: 脚踏板和脚踏钮 脚踏板又分直动式、摆动式和回转式 汽车采用踏板中的直动式，加速踏板以脚跟为 支点；制动踏板为脚悬空的方式。脚踏钮在汽车 中并不多见。
2、脚控操纵装置的适宜用力 脚控操纵装置在坐姿操作的情况下, 当脚蹬 用力小于 227 N 时, 腿的屈折角以107为宜；当 脚蹬用力大于227 N时, 腿的屈折角以130°为宜。 用脚的前端进行操作时, 脚踏板上的允许用 力不宜超过60 N；用脚和腿同时进行操作时, 脚 踏板上的允许用力可达1200 N； 对于快速动作的 脚踏板, 用力应减少到20 N。 在操纵过程中, 操作者往往会将脚放在脚踏 板上,为了防止脚踏板被无意碰移而发生误操作, 脚踏板应有一定的起动阻力, 该起动阻力至少应 当超过脚休息时脚踏板的承受力。
2）方向盘的设计
方向盘的回转直径 汽车、拖拉机、工程机械方向盘的直径为 330～ 600 mm ； GB 5911-86《转向盘尺寸》中 规定了350 、380 、400 、425 、450 、475 、 500 、550 mm 八种方向盘直径的标准规格。方 向盘握把的直径为 20～50 mm 。
2、操纵器与显示器的协调 性 1）空间关系的协调性。 四种旋钮和四种仪表的 位 置对应关系，其优 劣次序为Ⅰ、 Ⅲ、 Ⅱ、 Ⅳ，有人对它们进行过 1200 次操作试验出现操 作差错的次数分别为0 、 76 、116、129。
2）运动关系的协调性 显示器指针或光点的运动方向与操纵器的运动 方向应当互相协调。
3、操纵杆的优化
换挡的档杆在设置一定的 操纵力的同时，档杆的操 纵手柄应根据手掌弯曲的 形状设置。提高人在换挡 时的舒适性。
操纵装置设计总结
• 操纵装置是人与汽车直接接触的界面，方向盘、 操纵杆、按键按钮等操纵装置的设计对操纵者很 重要。按照人体工程学的设计原则，不仅可以是 驾驶者很好地控制轿车，而且可以在提高安全性、 快捷性、准确性的同时，提高驾驶者的舒适度和 操纵乐趣，从而减少疲劳感。 • 不同的材料对人的视觉刺激不同，好的材料产生 的视觉愉悦感是不言而喻的。但在考虑材料的使 用时要考虑制造成本。
级次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
底色 清晰 程度
被衬色
底色
模糊 程度
被衬色
所以红光、绿光、蓝光三种色最易引起人体视 锥细胞反应，白色和黑色又有明显对比效果， 所以我们在选用仪表颜色的时候尽量选择这些 易于辨别和对比的颜色。
6、仪表面板布置
仪表板上的仪表位置设 e 按视觉特性排列 f 按显示于操纵相合性排列 计原则如下： a 按仪表的重要程度排列 b 按适用顺序排列 c 按功能进行组合排列 d 按最佳零点方向排列
9、回顾仪表及其他人机设计
1、较早的仪表盘 2、较为繁琐的仪表盘 3、目前比较成熟的仪表 盘
我们的设计草图：
二、操作装置的人机工程学问题
1、操纵力和操纵位移
• 操纵阻力操纵装置的操纵阻力主要由摩擦阻力、 弹性阻力、 粘滞阻力、惯性阻力等部分构成。 • 最优操纵力:一般推荐最优操纵力的范围为 手操纵 5～20 N； 手指操纵 2～5 N； 脚操纵 45～90 N； 脚尖操纵 20～45 N。
三、按压式操纵装置的设计
按压式操纵装置, 按其外形和使用情况, 大体上分为两类: 按钮和按键。它们一般只有两 种工作状态, 如“接通” 与 “切断” 、 “开” 与 “关” 、 “起动” 与 “停车” 等。 按钮 按钮必须能够可靠地复原到初始位置, 并且对 系统的状态给出显示。按其工作方式, 按钮有单 工位与双工位两种型式。 按钮的形态, 一般应为圆形或方形, 为使操 作方便, 按钮表面宜设计成凹形。按钮的尺寸应 根据人的手指端的尺寸和操作要求而定。用食指 按压的圆形按钮, 直径为 8 ～ 18 mm；
2、手柄的形状和尺寸设计
对手柄设计的基本要求是: 手握舒适, 施 力方便,不打滑, 动作可控制。手柄的形状和尺寸 应根据手的结构和生理特征进行设计。当手执握 手柄时, 施力和转动手柄, 都是依靠手的屈肌和 伸肌共同完成的。因此, 手柄的形状应当设计成 使其被握住的部位与掌心和指骨间肌之间留有适 当间隙, 以减轻掌心和指骨间肌的受力, 改善手 掌的血液循环状况, 保证神经不受过强的压迫。
弯 曲 面
平 面
2、方向盘的优化 方向盘是人在操纵汽车 过程中，控制时间最长 的操纵器。 在方向盘的尺寸符合国 家标注的前提下，可以 上下调整，以适应不同 身高的人的不同需求。 长时间握紧方向盘会使 手心出汗，要求包裹方 向盘的材料具有良好的 透气性和通风性能。
根据人左右手习惯，在设置方 向盘位置时，应该满足这两部 分消费群体的生理需求，在制 造一部分方向盘在左边的汽车。
用拇指按压的圆形按钮, 直径为 25 ～ 30 mm, 压 力为 10 ～ 20 N；用手掌 按压的圆形按钮,直径为 30 ～ 50 mm ，压入深度为 10 mm, 压力为 100 ～ 150 N；方形按钮的边长为 10 ～ 20 mm；矩形按钮以 10×10 、 10×15 或 15×20 mm 为宜, 压入深度 为 5 ～ 20 mm，压力为 5 ～ 15 N；按钮应高出台 面 5 ～ 12 mm, 行程为 3 ～ 6 mm ,按钮间距为 12.5 ～ 25 mm ,最小不得 小于 6 mm。
小 组 成 员
陈小红、刘洋、颜苓芹 崔绪福、丁振峰、方俊
一、显示装置的设计
1、仪表显示设计
汽车仪表的一般形式 仪表的形式包括：垂直形、水平形、半 圆形、圆形、开窗形等。
我们在选择仪表形式的时候结合 误读率和视觉效果会选择圆形的。
2、表盘尺寸
表盘尺寸，以圆形 仪表为例，其最佳直 径D、目视距离L、刻 度显示最大数I之间的 关系。 仪表刻度盘的大小 对仪表的认读速度和 精度有很大影响35～ 70mm刻度盘, 最优直 径为44mm仪表的最优 视角是2.5°～5°
轿车驾驶室脚踏 板的空间布置
四、优化设计
1、按钮、按键的优化
符合手指操纵位置的凹陷 现阶段的汽车中控制器的布 置大体相同。在设计操纵装 置时，对于不同功能的操纵 器按钮设置不同的控制力， 在按钮平面设置不同的凹凸 感和不同颜色的符号提示， 驾驶员会感觉到操纵的变化 性，减少疲劳和操纵的失误。
凸 起 和 凹 陷 面
从能量利用的角度考虑, 在不同的用力条件下, 以 使用最大肌力的 1/2 和最大收缩速度的 1/4 操作, 能量利用率最高, 人较长时间工作也不会感到疲劳。
影响最优操纵力的主要因素: (1)操纵器的结构型式及 其位置 (2)人体的姿势 (3)操纵器的性质和使用 要求 (4)静态施力操纵 (5)操纵器的用力梯度 操纵装置的差别阈值
7、仪表外尺寸
1.取视距为500mm； 2.根据人眼视觉特性，主 要仪表应设置在 20~40°的水平视野， 视平线向下30°的垂直 视野内，由此我们选取 水平视野25°和垂直视 野30°； 3.经计算我们驾驶员最佳 视野为短边230mm，长 边270mm的类似椭圆形 区域。
8、仪表尺寸
圆形仪表直径与视距的关系
（5）对于表面运动的小开窗仪表，起数码应该按顺时 针排列。 （6）对于圆形仪表，不论表面运动式还是指针运动式， 均应使数码按顺时针方向依次增大。 （7）不做多圈使用的仪表，最好在刻度全程的头尾之 间断开，其首尾的间距相当于一个大刻度为宜。
5、 仪表的色彩
• 仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。 指针式仪表是靠指针指示的刻度、数字来显示信 息。因此，度盘面、刻度数字和指针间的颜色选 择应使显示的信息认读清晰、醒目，彼此间的颜 色搭配应遵循一定的规律。数字的颜色设黑白两 种颜色的明度对比最高，且较符合仪表的习惯用 色
• 仪表玻璃与水平夹角我们取60°，以此来将驾驶室内灯 光和外部入射光的放射光分散，防止散光，以及出现投 影误差。
3、仪表指针
• 形状、பைடு நூலகம்度（针尖）。
我们的想法: 仪表指针我 们取(e)形式 的。
以前的一些仪表盘指针：
共同点：都采用了细 长针尖型指针
4、仪表的标数
• 仪表的标数可以参考的设计原则： • （1）通常，最小刻度丌标数，最大刻度必须标 数。 • （2）指针运动式仪表标数的数码应当垂直，表 面运动的仪表数码应当按圆形排列 • （3）若仪表表面的空间足够大，则数码应该标 在刻度记号外侧；若仪表表面的空间有限，应将 数码标在刻度内侧；指针处于表面外侧的仪表， 数码应一律标在刻度内侧。 • （4）开窗式仪表窗口的大小至少应能显示被只 是数字及其上下两侧的两个数，以便观察指示运 动的方向和趋势。
b. 操纵杆的行程和扳动角度 应适应人的手臂特点, 尽量做到只用手臂而不移动 身躯就可完成操作。 对于短操纵杆 ( 150 ～ 250 mm ), 行程约为150 ～ 200 mm , 左右转角不大于 45°, 前后 转角不大于 30°；对于长操纵杆 ( 500 ～ 700 mm ),行 程约为 300 ～ 350 mm ,转角约为 10°～ 15°。通常操 纵杆的动作角度为 30°～ 60°, 不超过90°。 c. 操纵杆的操纵力 最小为 30 N, 最大为 130 N, 使用频率高的操纵杆, 操纵力最大不应超过 60 N。例如,汽车变速杆的操纵力约 为 30 ～ 50 N。 d. 操纵杆的位置 当操纵力较大、采用立姿操作时, 操纵杆手柄的位置应 与人的肩部等高或略低于肩部的高度；当采用坐姿操作时, 操纵杆手柄的位置应与人的肘部等高。