人机工程学 工业设计ppt课件

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二、人机工程学研究的内容
1. 人体特性的研究 2.人机系统的整体设计 3.研究人与机器间信息传递装置和工作场所
的设计 4.环境控制和人身安全装置的设计
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人机产品设计实例
• 手持式产品设计
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手持式产品的设计参数和设计指导
1. 重 轻量产品
量 1）、把持部分不应出现尖角和边棱
参 2）、手柄的表面增加摩擦力
• 该学科在美国称为人类工程学(Human Engineering)或人的因素工程 学(Human Factors Engineering)，西欧多称为工效学(Engonomics)， 日本称为人间工学，在我国名称尚未统一，除常用的人机工程学和人 机工程设计外，还有人体工程学、人类工程学、人类工效学、工效学、 工程心理学等。
腰靠宽
e
200~300 (250)
腰靠厚
f
35~50
(40)
腰靠上放直径400mm半 球状物，施以250N的力。
腰靠深
g
165~210 (190)
腰靠圆弧半径
R
400~700 (550)
倾覆半径
r 195
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0°~5°
办公用座椅原型
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五、坐椅的人机研究（以列车乘客坐椅为例）
扶手上的调节按钮
手柄的设计参数
最小手柄长度100mm
为了握紧的手柄，直径应为30-50mm（如打
井钻）
为了确定精确位置的手柄，直径应为8-16mm，
如小型螺丝钻手柄
若使用者不戴手套，手柄产品距产品其它表
面的间隙. ：30-50mm
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人们使用某些手持式产品是要求具有两方面的 功能： 既要适应强力把握，又要能被准确控制作用点。
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1. 需要有外力作用于手柄时，手柄表面质地应设 计成树皮状花纹，以防止与手柄的相对滑动。 2. 设计优秀的手柄能让使用者在使用工具（产品） 时保持手腕伸直，避免组织的超负荷。 3. 使用工具需产生不断变化和持久的扭矩时，应 采用直手柄，如拧螺丝时需要紧握螺丝起子的手 柄。
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背椅可调节 扶手细节设计草图 模拟实验
坐椅成品
坐椅样品 为研究使用参数 而制的木椅模型
男子身材大些 女子身材小些
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坐椅的重要研究参数 （男女身材综合考虑）54
1）动态座椅
3. 座椅设计的新概念
动. 态“座椅”的设计
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2）前倾式座椅
座面前倾的写字、绘图椅
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3）膝靠式座椅
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膝靠式座椅
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六、坐椅设计举例
坐椅产品欣赏一
会议椅
具有人机曲线的薄壳椅形， 即节省了空间又十分舒适，同 时还保持了传统会议椅的特点。
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坐椅产品欣赏二
靠背可调式坐椅
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坐椅产品欣赏三
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坐椅产品欣赏四
工作椅
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坐椅产品欣赏五
简约的工作椅
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既美观又轻便， 更重要的是优美 的人机曲线让人 坐的舒适。
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坐椅产品欣赏六
1. 与座姿工作的各种操作活动要求相适应； 使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并 能进行准确的控制和操作。 2. 座高和腰靠必须是可调节的，并且是易 于调节和可靠的； 3. 各部分结构不得存在积压、剪钳和伤人 的部位； 4. 座面和背靠结构应使人感觉安全、舒适；
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5. 腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚 性；
要求作用点精确的手持式工具，重量不应超 过0.4公斤
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第一节：手持式产品的设计参数和设计 指导
2. 手柄设计
简单的情况下，交互面采取了手柄的形式， 在复杂的装置中，手柄演化为控制面板，输入
复杂的情况下，演变为人机交互面。
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第一节：手持式产品的设计参数和设计 指导
2. 手柄设计
设计师：Cheng-Wei Wang & Jiuan Mau Tzeng 这款“轻松如意”碗（Take Easy）的设计实际上非常简 单，但是很有效。它的碗底 不是常见的平的，而是有一 些镂空，手指刚好伸进去。 端碗的时候，大拇指抵住碗 口，其它手指如食指或者中 指伸到碗底，一只手即可稳 稳把碗端起。
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人体立姿尺寸
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坐姿人体尺寸
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人体水平尺寸
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用身高推算身体尺寸
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用身高推算人体尺寸
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第二节 人体测量应用
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人
体
尺
寸
在
设
计
中
的
应
用
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人 体 活 动 范 围
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工作椅设计主要依据 坐姿的优点
当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎等 关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态，而坐 时，可免除这些肌力，减少人体能耗，消除疲劳， 坐姿态比站立更有利于血液循环，而且有利于保持 身体的稳定。
• 百分位数表示人体尺寸的等级，即表示在某一身体尺寸范围内，使用 者中有百分之几大于或小于给定位。例如，我国成年人身高的百分位 数为1583mm．它表示该年龄组男性中身高等于或小于1583mm者占 5％，大于此数者占95％。设计范围越大，制成设备和工具的适用度 就越高，可使用的人数就越多。
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人体主要尺寸
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三、坐姿人体尺寸测量
百分位：50%
测量项目 坐高
单位：mm
男
女Hale Waihona Puke Baidu
（18~ 60） （18~ 55）
908
855
坐姿膝高
493
458
小腿加足高
413
382
坐姿肘高
263
251
大腿净高
130
130
臀膝距
554
529
坐深
457
433
两肘间宽
422
404
臀宽
321
344
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第四节 工作座椅设计
设计要点
正常的腰曲弧线： 躯干与大腿之间必须有大于900的角
度，且在腰部有所支承。
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二、坐姿生物力学
肌肉活动度 挺直坐姿： 腰椎部分肌肉活动度高； 靠背支承： 腰椎活动力度明显减少。 躯干前倾： 背上方和肩肌肉活动度高。
体压分布
人体坐骨：能承受很大的压力 ； 大腿底部：压力过大，会影响腿 部的
血液循环和神经传导不适。
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目前 该产品已 经获得美 国专利并 以成功上 市销售， 得到了德 国，日本, 韩国，北 美等地区 消费者的 一致好评。
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五：老年人的健康助手 Aid
对于很多老年人或 者受到外伤而失去部 分活动能力的人而言， 外出活动或者与他人 交往的最大障碍是因 为行动能力而导致的 缺少自信。这款名为 Aid的个人健康管理 设备希望能够有所帮 助。Aid的样子就是 一个拐杖 – 它的一 个主要功能也是拐杖
的支撑。
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它在老年人迷路的时候能够提 供及时的引导，或者向他人提出援 助请求。它还可以随时监控使用者 的血压和脉搏。紧急情况下按一下 SOS按钮就会把使用者当前的健康 状况和位置发送到指定的人员那里。
有了这些帮助，老年人就会能 够更加自信、更加独立地外出进行
社会交往了。
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六：轻松端起烫手的碗
一、坐姿生理学
支持人体的主要结构：
脊柱、骨盆、腿和脚等 脊柱由33块短圆柱状椎骨， 相互间由肌腱和软骨连接。
腰椎、骶骨和椎间盘及软组织承受 坐姿大部分的作用。 坐姿时脊柱的状态：
腰椎部分前凸；骶骨部分后凹。 坐姿良好状态时，压力适当地分布在 椎间盘上。肌肉组织承受均匀静载荷。
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腰曲弧线
四个生理弧线： 颈曲、胸曲、腰曲和骶曲。其中与 坐姿直接相关的是腰曲。
6. 腰靠应可存受250N水平力，腰靠倾角倾 角 不得超过 150 ；
7.工作座椅的结构材料和装饰材料应耐用、 阻燃、无毒； 座垫、腰靠和扶手的覆 盖材料必须是柔软、防滑、透气、 吸 汗的不导点的材料；
8.工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必 须保证操作人员作业活动的安全。
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座椅的主要参数 主要构件： 坐面、腰靠、支架。
目前，大多数办公室人员、脑力劳动者、部分体 力劳动者都采用坐姿工作 。随着技术的进步，愈来 愈多的体力劳动者也将采取坐姿工作，因而工作坐 椅设计和相关的坐姿分析日益成为人机工程学工作 者和设计师们关注的研究课题。
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第三节 工作座椅设计设计主要依据
坐姿的优点：
消除静肌压力，减少体能消耗，利于血液循环， 保持身体稳定。是最常采用的工作姿势。
• 人们视觉的水平运动比垂直运动快，而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，水平式和垂直式显示仪表相比，水平式的认读效 率高，认读差错字低。
• 人们的视线习惯从左到右或从上往下运动，环形观察时以沿顺时针方向较反 时针方向快。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。
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第一章 人机工程学概论
• 现代的工业产品造型设计，不仅要求造型新颖、美观、大方，色彩符 合现代人的欣赏习惯，以及使用新材料、新工艺、新结构，还应包括 产品的造型设计必须符合人机工程学的要求。人机工程学是本世纪50 年代发展起来的一门学科，是研究产品设计中如何正确处理人、机器 及其工作环境之间相互作用的学科。————好看又好用
人机工程学与产品设计
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人机工程学鼠标
• 来自德国品牌 Minicute的这款创意 人体工程学鼠标 EZmouse一改传统鼠标 造型，在充分放松的 姿势下握住它可以消 除扭曲和伸展前臂时 的紧绷。EZmouse在造 型上将鼠标左键和右 键设计在一个斜面上， 这是根据研究人在握 鼠标时的人机状态而 得出的造型，因而在 你在使用的时候手腕 就会得到完全放松.
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肩椎盘受力分析
腰弧曲线正常： 椎间盘上秋收的压力均匀而轻微； 韧带上几乎无推力作用； 韧带不拉伸； 腰部无不舒适
人处于前弯坐姿： 相邻两椎骨前端间距缩小，后端间距增大； 缩小引起的前端受推挤和摩擦，向韧带作用一推力。 长期会引起椎间盘的病变。
结 论 保证腰弧曲线正常；
保证肢体免受异常. 力的作用。
三、人机工程学的研究方法
• 1、实测法 • 2、实验法 • 3、模拟与模型实验法 • 4、系统分析评价法 • 5、调查研究法
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第二章 人体测量
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第一节 人体静态测量参数
• 我国成年人人体尺寸的国家标准GB10000一为人机上的设计提供了基 础数据。该标准提供了七个类别共47项人体尺寸基础数据．包括人体 主要尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体水平尺寸、人体手部 和足部尺寸‘，并分别按性别列表。我们主要研究工业生产中法定成 年人年龄范围内的人体尺寸。
轻便椅
可以叠放，减小占地空间， 叠放起来还很漂亮。
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第三章 显示与操作设计
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第一节 仪表显示设计
• 按仪表的显示功能可分为五 种，即读数用仪表、检查用 仪表、警戒用仪表、追踪用 仪表和调节用仪表。
• 按显示形式可分为数字式和 模拟式显示仪表两类。
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一、人接受信息的特征
• 操作者应能根据任何显示仪表显示的信息迅速准确地得出结论。所以，仪表 设计应把人接受信息时的视觉特性作为必要的因素考虑。与仪表显示有关的 视觉特性有下列几方面：
❖ 这款“轻松如意”碗（Take Easy）的设计实际上非 常简单，但是很有效。它 的碗底不是常见的平的， 而是有一些镂空，手指刚 好伸进去。端碗的时候， 大拇指抵住碗口，其它手 指如食指或者中指伸到碗 底，一只手即可稳稳把碗 端起。
❖ 这样就不怕碗烫手了。
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这款设计入围 2011 iF 概 念设计大奖 。
辅助构件： 扶手。
参 数 代号 数值( mm )
测量要点
座高 座宽 座深
a 360~480
b
370~420 (400)
c
360~390 (380)
在坐面上压以60kg，直 径350mm半球重物。
在座椅转动轴与坐面的 交点处或坐面深度1/2处。
在腰靠高 g=210mm处， 非受力状态。
腰靠长
d
320~340 (330)
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一、什么是人机工程学
• 国际人类工效学学会的定义为：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各种因素，研究人和机器及环 境的相互作用，研究在工作、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作 效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。
• 我国对人机工程学的定义为：人机工程学是一门新兴的边缘学科。它 是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的 研究方法和手段。综合地进行人体结构、功能，心理以及力学等问题 研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制 装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。
数 3）、不设沉沟槽，不可能与所有人的手指匹
配
4）使用状态手腕可以伸直，减轻手腕疲劳
5）外力作用于手柄时，应同时考虑推力、拉
力和扭矩力
6）根据外力要求，确定手柄直径
7）避免手持部分的抛光处理
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第一节：手持式产品的设计参数和设计 指导
1. 重量参数
重量产品
手臂提起产品，重量不超过2.3公斤，避免前 臂肌肉和间旁的疲劳和损伤