第1章_车辆人机学课件

1、车辆 人 机 工 程 学第第1章概论章概论 什么是人机工程？人机工程学研究什么内容？人机工什么是人机工程？人机工程学研究什么内容？人机工程学的地位？程学的地位？1.1 人机工程学人机工程学n人机学问题的举例人机学问题的举例单肩挎书包与双肩背书包单肩挎书包与双肩背书包人体受力人体受力健康健康1个枕头嫌低，个枕头嫌低，2个枕头嫌高个枕头嫌高人体姿态人体姿态舒适舒适装配线上将电动螺丝刀悬挂装配线上将电动螺丝刀悬挂省力省力 效率效率桌、椅尺寸桌、椅尺寸人体尺寸人体尺寸 舒适舒适车床操作件的位置，适合车床操作件的位置，适合1370mm高、肩宽高、肩宽640mm、臂展、臂展2000mm的人使用的人使用人体

2、尺寸人体尺寸 效率效率护栏高度、栏杆间隔护栏高度、栏杆间隔人体尺寸人体尺寸安全安全叫壶叫壶信息传递信息传递标志牌的颜色、字体大小、符号标志牌的颜色、字体大小、符号信息传递信息传递阅览室对坐，对视的尴尬阅览室对坐，对视的尴尬心理心理 舒适舒适 在寝室、餐厅、浴室、商场、教室、实验室、运动场、公交在寝室、餐厅、浴室、商场、教室、实验室、运动场、公交车、工厂、公园车、工厂、公园 ，随处可见人机学问题。，随处可见人机学问题。车辆 人 机 工 程 学n定义定义 (IEA ,The International Ergonomics Association) ：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生

3、理学和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；研究人和机器及环境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休闲时怎样考虑人的工作效率、健康、究人在工作、家庭生活和休闲时怎样考虑人的工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科安全和舒适等问题的学科 。研究对象：研究对象：人机环境人机环境研究目的：研究目的：高效、安全、健康、舒适高效、安全、健康、舒适研究的基本内容：研究的基本内容：人的生理特性、心理特性人的生理特性、心理特性“考虑考虑”：不是唯一的，也未必是优先的。不是唯一的，也未必是优先的。人机工程学是从人的生理和心理

4、特点出发，研究人、机、环人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境的相互关系和相互作用规律，以优化人机环境系统的一门境的相互关系和相互作用规律，以优化人机环境系统的一门学科。学科。车辆 人 机 工 程 学n“人机工程学人机工程学”Ergonomics （欧）（欧）/工效学、人类工效学工效学、人类工效学Human Engineering（美）（美）/人体工程学人体工程学Human Factors Engineering /人因工程学、人因学人因工程学、人因学Human Factors （美）（美） /人因工程学、人因学人因工程学、人因学人间工学人间工学(日）日）工程心理学工程心理学人

5、机工程学、人机学、人机工程学、人机学、车辆 人 机 工 程 学1.2 人机系统人机系统n人机系统的构成人机系统的构成 “人人”：所研究的系统中参与系统所研究的系统中参与系统过程的人；过程的人；“机机“：泛指一切人造的，供人使泛指一切人造的，供人使用的物品；用的物品；“环境环境”： “人人”、“机机”共处的、共处的、对对“人人”和和“机机”有直接或间接影有直接或间接影响的周围外部条件。响的周围外部条件。n人机界面人机界面显示器：显示器：机器通过显示器将机器的机器通过显示器将机器的运转信息传递给人。运转信息传递给人。 控制器（操纵器）：控制器（操纵器）：人通过机器上人通过机器上的操纵装置对机器传达

6、控制指令。的操纵装置对机器传达控制指令。直接作用型人机界面：直接作用型人机界面：“人人”与与“机机”直接相互作用。直接相互作用。如座椅、家具、如座椅、家具、服装、手动工具等。服装、手动工具等。间接作用型人机界面：间接作用型人机界面：“机机”的输出通过对环境的影晌，间接作用于人的输出通过对环境的影晌，间接作用于人的生理、心理过程。的生理、心理过程。如照明、振动、噪声、小气候等。如照明、振动、噪声、小气候等。车辆 人 机 工 程 学n人机界面举例人机界面举例剪刀剪刀l把手形状、把手尺寸、把手材料、颜色、把手形状、把手尺寸、把手材料、颜色、 不同的人机界面，使有不同的握姿、增（减）不同的人机界面，使

7、有不同的握姿、增（减）力效果、使用方式、力效果、使用方式、 车辆 人 机 工 程 学n人机界面举例人机界面举例手机手机l显示器？控制器？显示器？控制器？l直接作用型？间接作用型？直接作用型？间接作用型？汽车汽车人机工程设计主要是人机功能分配和人机界面设计。人机工程设计主要是人机功能分配和人机界面设计。车辆 人 机 工 程 学1.3 人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容n“人人”的特性的特性人体尺寸及人体测量技术人体尺寸及人体测量技术：静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是人体人体测量学测量学。人体的力学性能：人体的力学性能：人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢

8、体运人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢体运动速度、人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学科是动速度、人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学科是人体生物力学人体生物力学。人的劳动生理功能：人的劳动生理功能：人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机制人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机制等。其基础学科是等。其基础学科是劳动生理学劳动生理学。劳动中人的心理过程：劳动中人的心理过程：心理调节的特点、心理反射的机制、心理负荷心理调节的特点、心理反射的机制、心理负荷及疲劳的心理机制等。其基础学科是及疲劳的心理机制等。其基础学科是劳动心理学劳动心理学。人的信息传递能力：人的信息

9、传递能力：人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的能人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的能力及其机制。其基础学科是力及其机制。其基础学科是工程心理学工程心理学。人的可靠性：人的可靠性：人在劳动中产生失误的可能性。人在劳动中产生失误的可能性。人员的选拔和训练研究：人员的选拔和训练研究：人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和训练等。训练等。人的动作时间研究：人的动作时间研究：人的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径，人的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径，进行人的操纵动作的合理设计。进行人的操纵动作的合理设计。人体模型研究：人体模型研究：人的数学模型、物

10、理仿真模型、人体模板等。人的数学模型、物理仿真模型、人体模板等。车辆 人 机 工 程 学n“机机”的特性的特性信息传达技术：信息传达技术：仪表显示、声音信息传达、触觉信息传达、图形符号仪表显示、声音信息传达、触觉信息传达、图形符号传达、编码方法等。传达、编码方法等。操纵控制技术：操纵控制技术：操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。安全保障技术：安全保障技术：冗余性系统、机器保险装置、防止人的操作失误及失冗余性系统、机器保险装置、防止人的操作失误及失职的设施、事故预警预防方法、救援方法、安全保护措施、机器的防职的设施、事故预警预防方法、救援方法、安全

11、保护措施、机器的防错设计等。错设计等。动力学仿真技术：动力学仿真技术：受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿真受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿真技术等。技术等。宜人化技术：宜人化技术：改善人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声的改善人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声的控制和隔离，坐椅及用具的宜人化设计等。控制和隔离，坐椅及用具的宜人化设计等。n“环境环境”特性特性作业空间：作业空间：场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧急场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧急脱险方法等。脱险方法等。物理环境：物理环境：噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各

12、种物理噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物理因素。因素。化学环境：化学环境：有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。生物环境：生物环境：细菌污染及病原微生物污染等。细菌污染及病原微生物污染等。美学环境：美学环境：造型、色彩、背景音乐等。造型、色彩、背景音乐等。车辆 人 机 工 程 学n人机关系人机关系人机系统功能分配研究人机系统功能分配研究：系统中人的功能与机系统中人的功能与机的功能之间的联系和制约条件，研究人、机之的功能之间的联系和制约条件，研究人、机之间的功能分配方法。间的功能分配方法。人机的信息交换：人机的信息交换：人与机之间的信息传递过程

13、、人与机之间的信息传递过程、人对机的操纵控制过程和方法、人机界面的评人对机的操纵控制过程和方法、人机界面的评价和优化匹配、人机界面的优化设计方法等。价和优化匹配、人机界面的优化设计方法等。人机系统特性协调研究人机系统特性协调研究：机器的工作特性对操：机器的工作特性对操作者的身体、心理、文化素质以及专业技术的作者的身体、心理、文化素质以及专业技术的要求，研究人的职业适宜性、事故倾向性等。要求，研究人的职业适宜性、事故倾向性等。人机系统可靠性研究：人机系统可靠性研究：人机系统的可靠性设计和评价方法。人机系统的可靠性设计和评价方法。人机系统安全性研究：人机系统安全性研究：人机系统的安全性标准、评价方

14、法、设计参数，人机系统的安全性标准、评价方法、设计参数，以及典型安全防护装置的设计方法等。以及典型安全防护装置的设计方法等。n人环境关系人环境关系 环境因素对人的影响、环境质量标准、环境控制及生命保障系统的设环境因素对人的影响、环境质量标准、环境控制及生命保障系统的设计方法、人体防护技术等。计方法、人体防护技术等。n 机环境关系机环境关系 环境因素对机器性能的影响、机器对环境的影响、环境保护技术等。环境因素对机器性能的影响、机器对环境的影响、环境保护技术等。n人机环境系统总体性能人机环境系统总体性能 基本目的是为了获得整个系统具有高的工效、高的安全性，对人有高基本目的是为了获得整个系统具有高的

15、工效、高的安全性，对人有高的舒适度及很好的生命保障功能。可概括为的舒适度及很好的生命保障功能。可概括为“安全、舒适、高效安全、舒适、高效” 。车辆 人 机 工 程 学n人机分工人机分工人机的机能人机的机能比较比较 把笨重、把笨重、快速、单调、快速、单调、规律性强、规律性强、高阶运算及高阶运算及在严酷、危在严酷、危险条件下的险条件下的工作分配给工作分配给机器。机器。制约人机分制约人机分工的主要因工的主要因素：素：l科技水科技水平平l社会、社会、经济条经济条件件车辆 人 机 工 程 学n 在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：人体尺寸：人体尺寸：乘坐空

16、间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作乘坐空间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作（包括装、卸）姿势等；（包括装、卸）姿势等；人体的生物力学特性：人体的生物力学特性：手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速率、操纵位移、操纵节拍和操纵准确度等；率、操纵位移、操纵节拍和操纵准确度等；人的感知响应特性：人的感知响应特性：视觉、听觉；显示、报警；照明；视觉、听觉；显示、报警；照明；人的反应特性：人的反应特性：感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反应动作等；应动作等；人体的耐受性：人体的耐受性：振动、噪声、车

17、内气候、紧张等引起的疲劳、不舒振动、噪声、车内气候、紧张等引起的疲劳、不舒适等；适等；人的安全性：人的安全性：人体伤害极限、安全防护装置。人体伤害极限、安全防护装置。人的感性需求人的感性需求：（见（见1.41.4节）节）车辆 人 机 工 程 学1.4 人机工程学的发展史人机工程学的发展史人机学的萌芽期：人机学的萌芽期：l考工记考工记：“凡兵无过三其身。过三其身，弗能用也，而无己，凡兵无过三其身。过三其身，弗能用也，而无己，又以害人。又以害人。”“”“故攻国之兵欲短，守国之兵欲长。故攻国之兵欲短，守国之兵欲长。”“”“凡兵，句凡兵，句兵欲无弹，刺兵欲无蜎，是故句兵椑，刺兵抟。兵欲无弹，刺兵欲无蜎

18、，是故句兵椑，刺兵抟。”“”“凡为弓，各凡为弓，各因其君之躬志虑血气。丰肉而短，宽缓以荼，若是者为之危弓，因其君之躬志虑血气。丰肉而短，宽缓以荼，若是者为之危弓，危弓为之安矢。骨直以立，忿埶以奔，若是者为之安弓，安弓为危弓为之安矢。骨直以立，忿埶以奔，若是者为之安弓，安弓为之危矢。之危矢。” l天工开物天工开物：图中的工具使工作姿态自然舒展。：图中的工具使工作姿态自然舒展。 特点：特点： 自发思维倾向，本能行为方式。自发思维倾向，本能行为方式。 无系统的研究，未提出科学的理论原则。无系统的研究，未提出科学的理论原则。车辆 人 机 工 程 学人机学的孕育期：人机学的孕育期：l泰勒开创了时间与动作

19、研究。铁锹作业实验、砌砖作业实验等。泰勒开创了时间与动作研究。铁锹作业实验、砌砖作业实验等。l英国英国“工业保健研究部工业保健研究部”开展工效问题的广泛研究。作业姿势、开展工效问题的广泛研究。作业姿势、负担限度、男女工体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿负担限度、男女工体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿度、工作中播放音乐的效果等等。度、工作中播放音乐的效果等等。l一战时期，心理学家和医生参与特殊兵种、特种人员的选拔和一战时期，心理学家和医生参与特殊兵种、特种人员的选拔和训练，解决军工生产中的作业疲劳问题。训练，解决军工生产中的作业疲劳问题。 特点：特点：研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。要求人适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是要求人适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。（选拔与培训操作人员。（“人适机人适机”）人机学的诞生：人机学的诞生：l二战时期，认识到武器装备必须充分考虑人的特性，生理医学二战时期，认识到武器装备必须充分考虑人的特性，生理医学家、心理学家参与武器装备的设计。家、心理学家参与武器装备的设计。 特点：特点：以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设