第六章 操纵系统设计

顺序和逻辑关系进行安排。如从左到右，从上到下 等顺序。 3.同一台机器的操纵件，其操纵运动方向要一致。 4.操纵件的空间位置，一般应尽量布置在视线内的地 方。 5.紧急刹车操纵件应与其他操纵件分开布置，并要在 最显眼有便于操作的地方。 6.为便于操作和干扰，操纵件之间应保持一定的距离。
综合考虑，人都是用手和脚操纵机械，操纵姿势分 为立势和坐势两种。立势和坐势相比较，应尽量采 用坐势，这样不但身体容易保持平衡，而且容易发力。
片刻视力范围是在短时间内部疲劳地看清楚物体的范围。 有效视力范围是注意力集中才看清物体的范围。 视野是指头部和眼球固定不动地观看正前方所能看 视野 见的空间范围。颜色对视野也有影响，白色的视野 最大、其次为黄色和蓝色，绿色的视野最小。 视距是指人的眼睛清晰辨认物体的正常观察距离。 视距
二、操纵件的布置
常用的仪表布置形式有： 常用的仪表布置形式有：
1.直线型布置 1.直线型布置 2.弧形布置 2.弧形布置 3.弯折式布置 3.弯折式布置
三、操纵件的造型
操纵件不仅用来完成操纵系统的任务，而且也是一种 装饰和点缀品。 1.手操纵件的造型
（1）设计手柄式操纵减少时，要重视柄部的形状和尺寸。 （2）为了便于记忆，各操纵件最好采用不同形状的柄部 或者不同颜色的按钮。 （3）采用旋转式操纵减少时，最好在按钮上的手捏部分 设计成一头尖的形状，或做上醒目的标记，用它来指明 旋转的刻度位置。
4.按操作操纵件的人体器官分类 按操作操纵件的人体器官分类可分为手操纵系统 和脚操纵系统。 5.其他操纵方式形成的操纵系统 如红外遥控，蓝牙遥控，无线电波等。
操纵系统的设计内容包括确定主要参数、 操纵系统的设计内容包括确定主要参数、原理方案 设计、结构设计等。 设计、结构设计等。
一、操纵系统主要参数的确定
适度和不宜疲劳，是合理设计操纵系统的前提之一。
2.坐姿操纵的能力范围和用力范围（教材图） 注意人手臂的拉力和推力大小与坐姿是有关系的。 3.人的视力范围 视力是指人眼看清物体的能力，包括对物体的辨别能 力、变色能力、视野和视距。 设计操纵系统时必须考虑操作者的视力范围。 按辨清能力可把视力范围分为中心视力范围、片刻视 力范围和有效视力范围。 中心视力范围是指操纵者观察物体最清楚的范围。
在机械式操纵系统中加入液压与气压助力器而构成 的操纵系统。可适应于操纵力较大的场合。 3.按一个操纵件控制的执行件数分类 按一个操纵件控制的执行件数分类可将操纵系统分 为单独操纵系统和集中操纵系统。 单独操纵系统中一个操纵件只能操纵一个执行件， 这是最常见的情况。集中操纵系统中，一个操纵 件可操纵多个执行件。如换挡把手。
及其上的作用力传到执行件，以实现操纵目的的中间元件。
二、操纵系统的分类
1.按操纵力的来源分类 按操纵力的来源系统可分为：人力操纵系统、助力 操纵系统、液压操纵系统和气压操纵系统。 人力操纵系统是指操纵所需要的作用力和能量全部 由操纵者提供的操纵系统。显然这样的操纵系统只 适应于需要操纵力比较小的机械。 助力操纵系统是利用机械系统中储备的能量帮助人 力进行操纵的系统。常见的储备能量有弹性变形和 液压能。
操纵系统的主要参数有操纵力、操纵行程和传动比。 1.操纵力 由操纵力的计算公式可知，若操纵系统的传动机构 确定，则传动比和传动效率就既定，因此，操纵力 决定于执行件的工作阻力，工作阻力应按最经常出 现的最严重工况时的工作阻力来计算操纵力。
2.操纵行程 操纵行程是指执行件从初始位置移动到完成操纵 任务时的位置，操纵件所具有的相应位移量。操 操 纵行程的大小应使人体在不移动位置的情况下能 方便自如的达到。 方便自如的达到。 3.传动比 操纵系统的传动比为传动件的主动力臂与从动力臂 之比，其值决定于传动机构中 构件的尺寸，应按在克服最大操纵力阻力时所在的
位置确定。 当执行件的工作阻力一定时，传动比越大，操纵越省 力；但当执行行程一定时，传动比越大，操纵行程也 越大，容易是操纵者产生疲劳。 因此，在确定传动比时，要全面考虑操纵力和操纵行 程两个方面。 二、操纵系统的结构设计 分析一下图6-8变速箱结构
注意执行件中的拨叉，拨叉是操纵系统中最常用的 执行件，其优点是传动方式简单，占用的结构空间 小，易于布置。 三、操纵机构的定位、互锁及安全保护装置 1.操纵系统中的自锁机构 自锁机构是以一定的预压力把操纵件，执行件或中 间的某传动机构固定在规定的位置上，只有所施加 的操纵力大于这个预压力，操纵件或执行件才会动作。 （图6-10）
液压与气压操纵系统相似，通常需操纵者施加的操 纵力很小，只需克服传动件的摩擦阻力，而克服操 纵阻力所需的力全部由液压系统供给。 2. 2.按操纵系统的传动方式分类 按操纵系统的传动方式操纵系统可以分为机械式操 纵系统和混合式操纵系统。 机械式操纵系统的传动件全部是机械的，一般只适 应于操纵力和能量不大的机械。混合式操纵系统是
意外事故而对人体造成伤害，除应采取必要的安全 保护措施外，还应有应急措施。（如互锁机构）
一、操纵系统的组成
操纵系统主要由操纵杆、执行件和传动件三部分组成。 1.操纵件 2.执行件 常用的操纵件有手柄、按钮和脚踏板等。 执行件是与被操纵部分直接接触的元件，
常见的有拨叉、销子等。 3.传动件 操纵系统的中的传动件是将操纵件的运动
（7）操纵系统应有可调性
操纵系统应能进行必
要的调节，以保证系统的原件磨损后，经调节仍 能实现所期望的操纵效果。 （8）操纵方便和舒适 为达到操纵方便和舒适，
不仅要求操纵力和操纵行程的大小适当，而且， 操纵件的形状、尺寸、布置位置、运动方向和各 操纵件的标记、操作顺序等都要符合人体状况和 动作习惯。 （9）操纵安全可靠 为防止操纵系统中的元件因
一切机械的操纵件都应该布置在人的肢体活动最
有利的区域内，应有利于发挥人的体能和反应灵 敏，并使人感到舒适。使用频率高的操纵件应布 置在操作最佳的范围内，并依据操作顺序的先后， 把他们相互间尽量安排的相近些，行成一种流畅 的操作路线。 操纵件的布置原则：1.最常用的或最重要的操纵件， 应布置在手（或脚）活动最灵活、反应最灵敏、用 力最适宜的空间范围和合适的方位上。 2.操纵件的排列，应适应人的操作习惯，按照操作
操纵系统是指把人和机械联系起来，使机械按照人 操纵系统是指把人和机械联系起来， 的指令工作的机构和元件所构成的总体。 的指令工作的机构和元件所构成的总体。
一、操纵系统的功能
操纵系统的功能是实现信号转换，即把操纵者施加 给机械的信号，经过转换传递给执行系统，以实现 机械的起动、停止、制动、换向、变速和变力等目的。
用而改变其操纵状态。而且，操作件一旦因为某种 原因而偏离操作位置时，应有自动回位功能。 （5）操纵灵活、效率高 对 操纵者所发指令的反映灵敏而准确，而且Байду номын сангаас量传递 的损失小，效率高，有利于减少操纵力。 （6）操纵系统的反馈准确迅速 好 的反馈性，使操纵信号准确迅速地反馈给操纵者， 以便操作者及时判断操作的效果，并作出新的操 操纵系统应有良 操纵系统中的执行件应
2.操纵系统中的互锁机构 互锁机构使操纵系统在进行一个操作动作时把另一个 操作动作锁住，从而避免机械发生不应有的运动干涉， 保证在前一次执行的动作玩完成后才可使另一执行件 动作。（图6-12）
一、人的体能参数
1.站立时人肢体的能力范围和用力范围 （1）站立时人肢体的动作范围 站立时人肢体
的工作范围分为最有利工作范围、正常工作范 围和最大可及工作范围。（教材图） （2）站立时人肢体的用力范围 保证操作时用力
二、操纵系统的要求
操纵系统必须满足下列要求： （1）操纵轻便省力 工程学的规定。 （2）操纵行程适当 操纵行程的大小应在尽量保证 操纵力的大小应该发符合人机
人体不动的情况下，上、下肢能舒适达到的范围。 （3）操纵灵活 （4）操纵件定位可靠 操纵件应能长时间可靠地保
持在某一操纵状态的位置，不因其他非操作力的作
四、显示装置的布置
对显示装置的要求主要是使操纵者的观察和监控迅 速、准确而又不宜疲劳。
操纵件与显示装置配合使用时，无论他们是在同一 平面或不在同一平面，操纵件的操纵方向都要与显 示装置的指示方向一致，并要求在显示装置的下方 或右方（右手操作），以避免操作时手遮挡住了显 示装置。 操纵件与显示装置应尽量布置在同一平面内，并布 置在视区和操作区的最佳范围内。