人机工程学四

人机工程学工设00用64学时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。该学科在美国称为人类工程学(HumanEngineering)或人的因素工程学(HumanFactorsEngineering)，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。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。二、人机工程学研究的内容1.人体特性的研究人体特性研究的主要内容是：在工业产品造型设计中与人体有关的问题。例如，人体形态特征参数、人的感知特性、人的反应特性以及人在劳动中的心理特征和人为差错等。研究的目的是解决机器设备、工具、作业场所以从各种用具的设计如何适应人的生理和心理持点。为操作者(或使用者)创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。研究的内容2．人机系统的整体设计人们设计人一机系统的目的，就是为了使整个系统工作性能最优化，即系统的工作效果要佳。这是指系统运行时实际达到的工作要求，如功率人、速度快、精度高、运行可靠，以及人的工作负荷要小，即指人完成任务所承受的工作负担或工作压力要小和不易疲劳等。人与机器各有特点，在生产中应充分发挥各自的待长，合理地分配人机功能。这对系统效率的提高影响很大。显然，为f提高整个系统的效能，除了必须使机器的各部分(包括环境系统)都适合人的要求外，还必须解决机器与人体相适应问题，即如何合理地分配人机功能，二者如何相互配合，以及人与机器之间又如何有效地交流信息等。值得指出的是，随着自动化的发展，人们必须解决更复杂的测量精度、快反应速度及信息量增大等有关问题，又必须控制生产过程和规定有限的时间间隔。自动化不是从多而复杂的系统所控制的过程中把人排挤出去，而是把人摆到新的条件上去。因此，在设计新的自动化系统时，就必须充分注意人的持性，使自动化条件能对人更有利。研究的内容3.研究人与机器间信息传递装置和工作场所的设计要研究人与机器及环境之间信息交换过程，井探求人在各种操作环境中的工作成效问题。信息交换包括机器(显示装置)向人传递信息和机器(操纵装置)接受人发出的信息，而且都必须适合人的使用。值得注意的是，人机工程所要解决的重点不是这些装置的工程技术的具体设计问题，而是从适合于人使用的角度出发，向设计人员提出具体要求，怎样使仪表能保证操作者看得清楚，读数迅速准确；怎样设计操纵装置才能使人操作起来得心应手，方便快捷、安全可靠等。工作场所设计的合理性，对人的工作效率有直接影响。工作场所设计一船包括工作空间设计、作业场所的总体布置、工作台或操纵台设计以及座位设计等。研究工作场所的目的在于保证物质环境符合人体的持点，既能使人高效地完成工作，又要感到舒适和不易产生疲劳。研究的内容4．环境控制和人身安全装置的设计生产现场有各种各样的环境条件，如高温、潮湿、振动、噪声、粉尘、光照、辐射、有毒等。为了克服这些不利的环境因素，保证生产的顺利进行，就需要设计一系列的环境控制装置，以适合操作人员的要求和保障人身安全。“安全”在生产中是放在第一位的，这也是人一机一环境系统的特点。为了确保安全，不仅要研究产生不安全的因素，并采取预防措施，而且要探索不安全的潜在危险，力争把事故消灭在设计阶段。安全保障技术包括机器的安全本质化、防护装置、保险装置、冗余性设计、防止人为失误装置、事故控制方法、救援方法、安全保护措施等。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、调查研究法四、人机系统在现代生产和生活中，所有的机器设备(这里是泛指。也括各种工具和用具)都是由人进行操纵或使用的。因此，在生产和生活中人和机器联系在—起．形成—个不可分割的整体，脱离了人或机器任—要素，就无法实现生产的目的或使用价值。这个系统就称为人一机系统。任何一个系统都离不开所在的工作环境。作为一个完整的概念，人—机系统就是指人一机—环境组成的系统。人机工程设计研究的中心问题是人与机器的相互关系，即二者相互作用、相互配合、相互制约的关系，但起主导作用的始终是人。人机比较在人一机系系统中，人人和机器各各有自己的的特点。要要使人和机机器的要素素取长补短短，使整个个系统达到到最佳效率率和最佳的的总体功．．就需要掌掌握入相机机器有哪些些特性，有有哪些方面面人优于机机器，在哪哪些方面机机器优于人人。人机功功能的合理理分配必须须建立在对对人和机器器的要素特特性进行分分析与比较较的基础上上。第二章人人体测量量第一节人人体静态测测量参数我国成年人人人体尺寸寸的国家标标准GB10000一为人机机上的设计计提供了基基础数据。。该标准提提供了七个个类别共47项人体体尺寸基础础数据．包包括人体主主要尺寸、、立姿人体体尺寸、坐坐姿人体尺尺寸、人体体水平尺寸寸、人体手手部和足部部尺寸‘，，并分别按按性别列表表。我们主主要研究工工业生产中中法定成年年人年龄范范围内的人人体尺寸。。百分位数表表示人体尺尺寸的等级级，即表示示在某一身身体尺寸范范围内，使使用者中有有百分之几几大于或小小于给定位位。例如，，我国成年年人身高的的百分位数数为1583mm．．它表示该该年龄组男男性中身高高等于或小小于1583mm者者占5％，，大于此数数者占95％。设计计范围越大大，制成设设备和工具具的适用度度就越高，，可使用的的人数就越越多。人体主要尺尺寸人体立姿尺尺寸坐姿人体尺尺寸人体水平尺尺寸用身高推算算身体尺寸寸用身高推算算人体尺寸寸第二节人人体测量量应用人体尺寸在在设计中的的应用人体活动范范围第三章显显示与操操作设计第一节仪仪表显示设设计按仪表的显显示功能可可分为五种种，即读数数用仪表、、检查用仪仪表、警戒戒用仪表、、追踪用仪仪表和调节节用仪表。。按显示形式式可分为数数字式和模模拟式显示示仪表两类类。一、人接受受信息的特特征操作者应能能根据任何何显示仪表表显示的信信息迅速准准确地得出出结论。所所以，仪表表设计应把把人接受信信息时的视视觉特性作作为必要的的因素考虑虑。与仪表表显示有关关的视觉特特性有下列列几方面：：人们视觉的的水平运动动比垂直运运动快，而而且眼睛沿沿垂直方向向运动比沿沿水平方向向运动容易易引起疲劳劳。所以，，水平式和和垂直式显显示仪表相相比，水平平式的认读读效率高，，认读差错错字低。人们的视线线习惯从左左到右或从从上往下运运动，环形形观察时以以沿顺时针针方向较反反时针方向向快。所以以，各种形形式的显示示仪表和多多个仪表的的排列顺序序，一般应应遵循这一一特点进行行设计。在偏离视觉觉中心相同同距离的情情况下，人人眼对左上上角的观察察效率优于于右上角，，其次左下下角，最差差的为右下下角。这是是显示仪表表板面合理理布局的依依据。人对视野最最佳范围内内的目标，，认读迅速速而准确；；对视野有有效范围内内的目标，，不易引起起视觉疲劳劳。因此，，重要的显显示仪表应应布置在最最佳视野范范围之内，，而视野最最大范围内内不应布置置显示仪表表，或只布布置不经常常认读的仪仪表。视野与视距距视野指头部部、眼球固固定不动时时所能看到到的空间范范围，可分分为动视野野、静视野野和注视野野。动视野野是头部固固定不动，，自由转动动眼球时的的可见范围围；静视野野是头部固固定不动时时在眼球静静止不动状状态下的自自然可见范范围；而注注视野是头头部固定不不动，转动动眼球而只只盯视某中中心时的可可见范围。。正常人在各各种工作时时的视力范范围比视野野要小。因因为视力范范围是要求求能迅速、、清晰地看看清目标细细节的范围围，只能是是视野的一一部分。例例如，在垂垂直方向的的视野中，，立姿时视视线方向在在视轴以下下10。；；坐姿时视视线方向在在视轴以下下15。；；而当视角角为30。。一40。。时，可以以迅速而有有效地扫视视，称其为为有效视力力范围。所所以，该范范围是布置置机器装置置最适宜的的范围。视力范围与与目标距离离有关。经经测试，目目标在560mm处处最为适宜宜，低于380mm时会发生生目眩，而而超过760mm时时细节看不不清。通常常人观察显显示器的视视距为380一760mm。。视野二、仪表显显示设计的的原则仪表显示设设计应以人人接受气息息的视觉特特性为根据据，以保证证操作者迅迅速准确的的获得需要要的信息。。显示的精精确程度应应与人的视视觉辨认特特性和系统统要求相适适应，不宜宜过低，也也不宜过高高。仪表显示信信息的种类类和数目不不能过多，，同样的参参数应尽量量采用同一一种显示方方式。显示示的信息数数量应限制制在人的视视觉通道容容量所允许许的范围内内，使之处处于最佳信信息条件下下。显示的的格式应简简单明了，，显示的意意义明确易易懂，以利利于操作者者迅速接受受信息，正正确理解和和判断信息息。仪表的指针针、刻度、、标记、字字符等与刻刻度盘之间间、在形状状、颜色、、亮度等方方面要保持持合适的对对比关系，，以使目标标清晰可辨辨。一般的的目标应有有确定的形形状、较强强的亮度和和鲜明的颜颜色。相对对于目标而而言，背景景的亮度应应低些，颜颜色应暗些些。同时，，也要考虑虑到与其它它感觉器官官配合。仪表显示应应在空间关关系、运动动关系和概概念上与系系统中其它它显示装置置、操纵装装置兼容。。显示装置置的编码应应与相关操操纵装置的的编码一致致．模拟式显示示仪表仪表刻度盘盘的大小对对仪表的认认读速度和和准确性有有很大影响响，并直接接影响认读读效果。它它与刻度盘盘上刻度标标记的数量量和观察距距离有密切切关系。一一般认为仪仪表的尺寸寸越大，认认读的速度度和准确性性越高，但但事实并非非如此。有有关专家对对圆形刻度度盘的可读读性进行了了研究。结结果表明，，当刻度盘盘的直径为为25—35mm时时，认读效效果脯直径径增大而提提高；当刻刻度盘直径径为35——70mm时，认读读效果趋于于稳定；当当刻度盘直直径超过70mm时时，认读效效果反而下下降。读数设计仪表指针仪表色彩信号灯设计计第二节操操作装置置设计为了采取最最合理、最最少疲劳和和最高效率率的动作，，必须考虑虑操作动作作与人体机机能的关系系。(1)避免免不必要的的加速和减减速避避免于密、、腿和身体体的加速及及减速可降降低消耗的的时间和能能员。对于于手臂和服服，适宜于于回转运动动，手臂作作回转运动动的效率较较高，应尽尽量减少往往复运动的的操作动作作。(2)使用用两只手动动作使使用两只手手动作可以以减少工作作时间和节节省每个单单位工作量量的人体能能景消耗。。(3)考虑虑运动习惯惯和运动速速度一一般说来，，手的上下下运动速度度比左右运运动速度快快，准确度度也高；从从上往下比比从下往上上快，水平平面内的前前后运动比比左右运动动快，旋转转运动较直直线运动快快。另外，，右手动作作比左手动动作快10％时间，，失误率低低5％，出出力强5％％一10％％。右手向向右运动较较向左运动动快，手朝朝向身体的的运动比离离开身体的的运动快，，但后者准准确度高。。一、操作器器的功能二、操作器器的选择三、按键的的设计按键的颜色色应根据其其功能决定定：表示““停止”、、“断电””或发生事事故的按键键应为红色色；“起动动”或“通通电”的，，应优先用用绿色，不不能用绿色色时，允许许用白灰或或黑色键；；按下为开开，抬起为为停或进级级的，优先先用黑色键键，忌用红红色键。四、手控制制器的形态态语义手控操作器器的尺寸控制器间距距五、操作与与显示的结结合1)操纵器器右移或右右旋时，水水平式代表表的指针应应右移，垂垂直式仪表表的指针朝朝上移动。。2)操纵器器朝上或朝朝前移动时时，显示器器指针必须须朝上或向向右移动。。3)操纵器器右移或顺顺时计转动动时，表示示被控量增增加，显示示器应显示示出增加。。4)如果采采用指针固固定式定式式显示器，，则操纵器器右移时，，表盘应左左移，而显显示刻度应应从左至右右表示数值值增加，以以保让操纵纵器右移时时读数增加加的相应关关系。5)操纵器器朝上、朝朝前和向右右移动时，，显示器应应显示读数数增加，或或者开关进进入“开””的位置，，反之亦然然。控制与显示示的运动方方向显示与控制制第四章作作业空间设设计人在操作机机械时所需需的操作活活动空间，，加上机器器、设备及及工具等所所占空间的的总和称为为作业空间间。对于一一个大范围围的作业场场所来说，，作业空间间设计就是是解决如何何把机器、、设备和工工具等操作作和使用对对象按人的的操作要求