人机工程学样本

人机工程学1、人机工程学定义:人机工程学是以人生理、心理特征为依据,应用系统工程见解,分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间相互作用,为设计操作简便省力、安全、舒适,人—机—环境配合达成最好状态工程系统提供理论和方法科学。所以,人机工程学可定义为:根据人特征设计和改善人—机—环境系统科学。2、发展史（阶段和时间）:第一阶段,经验人机工程学（20世纪初—二战前,美国学者F.W.泰罗首创新管理方法和理论）;第二阶段,科学人机工程学（二战期间---20世纪50年代末）;第三阶段,现代人机工程学（20世纪60年代）3、人机工程学研究内容:1）人特征研究;2）机器特征研究;3）环境特征研究;4）人—机关系研究;5）人—环境研究;6）机—环境研究;7）人—机—环境系统性能研究;对于工业设计师:1）人体特征研究（对象:在工业设计中与人体相关问题）;2）工作场所和信息传输装置设计（包含:工作空间设计、座位设计、工作台或操作台设计、作业场所总体部署）;3）环境控制（照明、微小气候、噪声、振动）和安全保护设计;4）人机系统总体设计;4、现在常见研究方法有:1）观察分析法（瞬间操作分析法、知觉与运动信息、动作负荷、频率、危象、相关）;2）实测法;3）试验法;4）模拟和模型试验法;5）计算机数值仿真法;第二章人体测量与数据应用1、人体测量基础术语:（1）、被测者姿势:1）立姿2）坐姿;（2）、测量基准面:1）矢状面;2）正中矢状面（将人体分成左、右对称两面）;3）冠状面（分成前、后两面）;4）横断面（分成上、下两面）;5）眼耳平面。（3）测量方向:1)在人体上、下方向上,将上方称为头侧端,将下方称为足侧端。2)在人体左、右方向上,将靠近正中矢状面方向称为内侧,将远离正中矢状面方向称为外侧。3)在四肢上,将靠近四肢附着部位称为近位,将远离四肢附着部位称为远位。4）对于上肢,将挠骨侧称为挠侧（前臂大拇指一侧）,将尺骨侧称为尺侧（前臂小指一侧）。5）对于下肢,将胫骨侧称为胫侧（小腿内侧一面）,将腓骨侧称为腓侧（小腿外侧一面）。（4）支承面和衣着:立姿时站立地面或平台以及坐姿时椅平面应是水平、稳固、不可压;（5）基础测点及测量项目:头部测点16个和测量项目12项;躯干和四肢22个69项（立姿40项,坐姿22项,手和足部6项,体重1项）;2、适应域:一个设计只能取一定人体尺寸范围,只考虑整个分布一部分“面积”,称为“适应域”;适应域可分为:对称适应域、偏适应域。对称适应域对称于均值,偏适应域通常是整个分布某一边3、百分位:由百分比表示,称为“第几百分位”。比如,50%称为第50百分位;百分位数:是百分位对应数值。百分位数是一个界值,K百分位数Pk将群体或样本全部观察值分为两部分:有K%观察值等于和小于它,有（100-K）%观察值大于它。4、关键人体尺寸应用标准:1）、极限设计标准:关键内容包含设计最大尺寸参考人体尺寸低百分位;设计最小尺寸参考人体高百分位。2）、可调标准:设计优先采取可调式结构。通常调整范围应从第5百分位到第95百分位。3）、平均尺寸标准:设计中采取平均尺寸计算。（多数教授不主张按平均尺寸设计）5、关键人体尺寸应用标准（见小抄）p28、6、产品尺寸设计分类:1)I型产品尺寸设计又称“双限值设计”:需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值依据;2).II型产品尺寸设计又称“单限值设计”:只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值依据;3)IIA型产品尺寸设计（又称“大尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值依据。4)IIB型产品尺寸设计（又称“小尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值依据。5）.III型产品尺寸设计（又称“平均尺寸设计”）只需要第50百分位数人体尺寸（P50）作为产品尺寸设计依据。、7、人体尺寸百分位选择:（1）满足度:产品尺寸所适合使用人群占总使用人群百分比。、（2）选择人体尺寸百分位数通常标准是:1）.通常产品,大、小百分位数常分别选P95和P5,或酌情选P90和P10;2.）包含人健康、安全产品,大、小百分位数常分别选P99和P1,或酌情选P95和P5;3.）成年男女通用产品,大百分位数选择男性P90、P95、P99;小百分位数选择女性P10、P5、P1;4）.III型产品设计选择男、女50百分位数人体尺寸平均值（P50男+P50女）/2。（3）常见设计和人体尺寸百分位选择归纳以下:1）.间距类设计,通常取较高百分位数,常取P95;2.）净空高度类设计,通常取高百分位数,常取P99;3.）可及距离类设计,通常取低百分位数;4.）座面高度类设计,通常取低百分位数,常取P5;5）.隔断类设计,若设计目是为了确保隔断后面人秘密性,应取高百分位数,如取P95或更高;若是为了监视隔断后情况,则应取低百分位数,如取P5或更低;6.）公共场所工作台面高度类设计,若无尤其作业要求,通常以肘部高度数据为依据,常取P5。8、人体尺寸应用方法:1）确定所设计产品类型;2）选择人体尺寸百分位数;3）确定功效修正量（考虑相关人体尺寸时,必需给衣服、鞋、帽留下合适余量,）;4）确定心理修正量;5）产品功效尺寸设定（最小功效尺寸＝人体尺寸百分数＋功效修正量;最好功效尺寸＝最小功效尺寸＋心理修正量）9、座椅设计标准:1）要把人坐姿与座椅样式和尺寸联络起来;2）座椅尺寸应适宜于就坐者人体尺寸;3）座椅要适于就坐者保持不一样姿势需要和调整坐姿需要;4）靠背结构和形状要尽可能降低就坐者背部和脊柱疲惫;5）座椅上应配有合适质地坐垫以改善臀部及背部体压分布。第三章视觉术语:1）视角:被看目标物两点光线投入眼球交角。2）眼睛能分辨被看目标物最近两点光线投入眼球时交角,称为临界视角;3）视力:力是眼睛分辨物体细节能力一个生理尺度,用临界视角倒数来表示,4）认清物体形状视力为中心视力;5）在暗环境中分辨物体形状视力为夜视力。6）两只眼睛中所形成物象,融合为双眼单视后,可用以分辨物体高低、深浅、远近、大小,这种分辨物体立体位置视力为立体视力或深度觉。2、视野:1）通常视野:视野是当人头部和眼球不动时,人眼能觉察到空间范围,通常以角度表示;2）色觉视野:不一样颜色对人眼刺激不一样,所以视野也不一样。白色视野最大,白、黄、蓝、红、绿色视野依次渐小。垂直最好视区:上、下1。5度;最好视野范围:水平视线以下30度;有效视野范围:水平视线以上25度、以下35度;最大固定视野:115度;扩大视野:150度;3、视觉特征:（p42）1）眼睛运动速度及疲惫程度:水平优于垂直。2）视线改变习惯:左—右,上—下,顺时针。3）.正确性:水平尺寸和百分比估量更正确。4）.观察优先性:左上—右上—左下—右下（图3-9）。视区内仪表部署必需考虑这一点。5.）设计依据:应以双眼视野为设计依据。6.）接收程度:直线轮廓优于曲线轮廓。7.）颜色易识别次序:红、绿、黄、白;颜色相配时易识别次序:黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字。4、方向敏感度（双耳效应）:1)双耳效应产生原因:声音抵达两耳微小时间差、强度差和因为头部对声音阻挡而使声音频谱发生改变。2)声音频率越高,分辨声音方向越轻易,即:听觉方向敏感性随频率增大而增大.3)右耳方向敏感性与声音频率关系。5、、掩蔽效应:掩蔽:一个声音（主体声）被另一个声音（掩蔽声）所掩盖现象;掩蔽效应:主体声听阈因掩蔽声掩蔽作用而提升效应;听觉残留:掩蔽声去掉后,掩蔽效应并不立刻消除现象。、6、反应时间:（RT）又称为反应潜伏期,它是指刺激和反应时间间距。RT=tz+td【RT—反应时间;tz—反应知觉时间（自出现刺激到开始实施操纵时间）;td—动作时间（实施操纵延续时间）】;分类及特点:简单反应时（展现刺激只有一个,要求人做出反应也是一个）;析取（分辨）反应时（展现刺激多于一个,要求人只对其中某种刺激作出预定反应,而对其它刺激不作反应）;选择反应时（展现刺激多于一个,要求人对不一样刺激作出一一对应不一样反应）;7、听觉区域与听力损失:1）听阈和痛阈之间就是人听觉能够正常感受范围,人能感受频率范围:20~0Hz;人最敏感频率范围:1000~3000Hz;2）伴随年纪增大,人对高频声波感受能力逐步减弱,但对1000Hz以下低频声波感受能力改变不大。第四章人心理与行为特征1、感觉基础特征:1）适宜刺激;2）感受性和感觉阈限（刚刚能引发感觉最小刺激量,称为绝对感觉阈下限,感觉出最小刺激量能力称为绝对感受性;绝对感受性与绝对感觉阈限值成反比,即绝对感觉阈限下限值越低,绝对感受性就越高,感觉越敏锐;能产生正常感觉最大刺激量称为绝对感觉阈上限。刺激量在上、下阈限之间才能引发感觉;3）适应:感觉器官经连续刺激一段时间后,在刺激不变情况下,感觉会逐步降低以致消失现象;4）相互作用5)对比:同一感受器官接收两种完全不一样但属于同一类刺激物作用,而使感受性发生改变现象。可分为同时对比和继时对比。6)余觉:刺激取消后,感觉可存在一极短时间现象2、知觉基础特征:整体性、选择性、了解性、恒常性、错觉。3、记忆过程:记忆可划分为识记、保持、再认、再现等阶段,4、记忆种类:1）有意记忆与无意记忆;2）机械记忆与意义记忆;3）瞬时记忆、短时记忆与长时记忆;4）形象记忆、听觉记忆与动作记忆）;5影响遗忘原因及分类遗忘:保持在头脑中信息伴随时间推移和以后经验影响,不管在质量上,还是在数量上都发生一定改变,在数量上改变一个关键表现,即为识记保持量逐步降低,致使识记过信息不能再认和回想,或者发生错误再认和回想,这就是遗忘;1）识记材料性质2）识记材料数量3）学习程度4）主观状态;临时性遗忘和永久性遗忘、选择性遗忘6、气质:气质是表现在大家心理活动和行为方面经典、稳定动力特征;气质类型体液说将人气质分为胆汁质、多血质、粘液质、抑郁质四种。7、动机与需要:1）需要是有机体内部一个不平衡状态,它表现为有机体对内部环境或外部环境条件一个稳定需求,并成为机体活动源泉。人某种需要得到满足后,不平衡会临时得到解除,当出现新不平衡时,新需要又会产生。2）人动机是在需要基础上产生。当某种需要没有得到满足时,就会推进大家去寻求满足需要对象,从而产生活动动机。当需要推进大家去活动引向一个目标时,需要就成为人动机。第五章人体生物力学与施力特征1、能量代谢:人体能量产生、转移和消耗称为能量代谢;分类:1）基础代谢量（基础代谢量=BSt;B—基础代谢率平均值（kJ／(m²·h)）;S—人体表面积（m²);t—连续时间（h);体表面积（m²）＝0.0061*身高(cm)+0.0128*体重（kg）—0.1529）;2）平静代谢量（常温下基础代谢量120%作为平静代谢量R）;3）能量代谢量M（能量代谢量=MSt;t—测定时间）2、相对代谢率记为RMR=（能量代谢量M－平静代谢量R）÷基础代谢量B2、食物热价和氧热价:每1g食物完全氧化时所产生热能称为该食物热价;在氧化过程中每消耗1L氧所产生热量,称为氧热价。氧化不一样食物,氧热价不一样3、体力劳动分级依据:劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及担心程度。劳动强度能够用作业过程中人体能耗量、氧耗量、心率、直肠温度、排汗率或相对代谢率等作为指标进行分级。、4、疲惫类型:1）生理疲惫—以肌肉疲惫为关键形式;2）心理疲惫—肌肉工作强度不大,但因为工作担心或单调而产生疲惫。5、按疲惫分工作过程阶段:1）.工作适应期2）最好工作期3）.疲惫期4）.疲惫过分积累期6.、疲惫测定方法:1）生化法;2）工作绩效测定法;3）生理心理测试法【①闪光融合频率;②反应时测定;③皮肤敏感距离法（两点阈法）;④膝跳反射阈限法;⑤皮肤划痕消退时间测定法;⑥皮肤电流反应测定法;⑦色名呼叫时间测定法;⑧勾消符号数目测定法】疲惫症状调查法7、动静态施力:1）动态肌肉施力:动态肌肉施力就是肌肉运动时收缩和舒张交替改变;2）静态肌肉施力:静态肌肉施力则是连续保持收缩状态肌肉运动形式。8、脊柱形态:脊柱承受重量负荷由上至下逐步增大,第5块腰椎处负荷最大。第六章人机信息界面设计1、仪表标数标准:1）最小刻度不标数,最大刻度必需标数;2）指针运动式仪表标数数码应该垂直,表面运动仪表数码应该按圆形排列;3）为了避免指针对标数遮挡,在条件许可时,数码应放在刻度标识外侧,若条件不许可才放在刻度标识内侧,但刻度间距应合适增大。对于指针在表面外侧仪表,数码应一律设置在刻度内侧。4）圆形仪表零位通常设在时钟12时或9时位置上;5）开窗式仪表窗口大小,应能显示被指示数字及其两侧两个数,方便观察运动方向;6）对于表面运动小开窗仪表,其数码应按顺时针排列,并使字头向上;7）对于圆形仪表,应使数码按顺时针方向依次增大;对于长条形仪表,应使数码按向上或向右次序增大;8）不做多圈使用圆形仪表,最好在刻度全程头和尾之间断开,其首尾间距以相当于一个大刻度间距为宜;9）每一个小刻度通常最好代表1,其次是代表2或5,或者代表以上这三个数乘10n数(n为整数)。2、指示信号灯颜色及其含义:3,、触觉特征:不太敏感、适应快速、有立体感4、操纵手把设计:设计合理手把,应考虑下述几点:（1）手把形状应与手生理特点相适应,见图6-20;（2）手把形状便于触觉对其进行识别,见图6-21;（3）尺寸应符合人手尺度需要、5、操纵—显示比就是操纵器和显示器移动量之比;、6、操纵—显示编码和编排相合目关键是降低信息加工复杂性,从而提升工作效率。其中比较关键一个标准就是应使操纵器编码尽可能与显示器编码一致。第七章工作台椅与工具设计1、确保腰弧曲线正常形状是取得舒适坐姿关键。2、脊柱形态机组成:颈椎、胸椎、腰椎、骶骨、尾骨;四个生理弯曲:颈曲、胸曲、腰曲、骶曲;3、工作坐椅设计关键点①工作坐椅结构形式应尽可能与坐姿工作多种操作活动要求相适应,应能使操作者在工作过程中保持身体舒适、稳定并能进行正确控制和操作。②工作坐椅座高和腰靠高必需是可调整。座高调整范围在GB10000中“小腿加足高”,即360～480mm;工作坐椅座面高度调整方法能够是无级或间隔20mm为一挡有级调整。工作坐椅腰靠高度调整方法为165～210mm无级调整。③工作坐椅可调整部分结构结构,必需易于调整,必需确保在椅子使用过程中不会改变已调整好位置,并不能松动。④工作坐椅各零部件外露部分不得有易伤人尖角锐边,各部结构不得存在可能造成挤压、剪钳伤人部位。⑤不管操作者坐在坐椅前部、中部还是往后靠,工作坐椅座面和腰靠结构均应使其感到安全舒适。⑥工作坐椅腰靠结构应含有一定弹性和足够刚性。在坐椅固定不动情况下,腰靠承受250N水平方向作用力时,腰靠倾角不得超出115°。⑦工作坐椅通常不设扶手。需设扶手坐椅必需确保操作人员作业活动安全性。⑧工作坐椅结构材料和装饰材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、扶手覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗不导电材料制造。第八章作业岗位与空间设计、1、近身作业空间:指作业者在某一位置时,考虑身体静态和动态尺寸,在坐姿或站姿状态下所能完成作业空间范围。2、个体作业场所:指操作者周围与作业相关、包含设备原因在内作业区域,如:汽车驾驶室,计算机操作台。3、总体作业空间:多个相互联络个体作业场所部署在一起组成总体作业空间,如计算机房、办公室、车间。4、水平作业面设计标准:1）根据95%人满意标准;2）将常使用控制器、工具、加工件放在正常作业范围之内;3）将不常使用控制器、工具放在正常范围和最大范围之间;4）将特殊、易引发危害装置,部署在最大范围之外5、双手动作关联正常区域:1）对于正常作业区域（上臂自然下垂,以肘关节为中心,前臂作回旋运动时手指触及范围）,作业者应能在小臂正常放置而上臂处于自然悬垂状态下舒适工作;2）对最大作业区域（躯干前侧靠近工作面边缘时,以肩峰点为中心,上肢伸直做回旋运动时手指触及范围）,应使在臂部伸展状态下能够操作,且这种作业状态不能连续很久。6、作业场所部署总则:1）关键性标准:优先考虑实现系统作业目标或达成其它性能最为关键元件。2）使用频率标准:常常使用元件应部署于作业者易见易及地方。3）功效标准:把含有相关功效元件编组排列。4）使用次序标准:按使用次序排列部署各元件。第九章人与环境界面设计1、相对湿度:空气有吸收水分特征,湿度概念是空气中含有水蒸气多少。它有三种表示方法:第一是绝对湿度,它表示每立方米空气中所含水蒸气量,单位是克/立方米;第二是含湿量,它表示每千克干空气所含有水蒸气量,单位是千克/千克·干空气;第三是相对湿度,表示空气中绝对湿度与同温度下饱和绝对湿度比值,得数是一个百分比。(也就是指在一定时间内,某处空气中所含水汽量与该气温下饱和水汽量百分比)2人体热平衡:M±C±R-E-W=S;M—代谢产热量;C为人体与周围环境经过对流交换热量,人体从周围环境吸热为正值,散热为负值;R为人体与周围环境经过辐射交换热量,人体从外环境吸收辐射热为正值,散出辐射热为负值;E为人体经过皮肤表面汗液蒸发散热量,均为负值;W为人体对外做功所消耗热量,均为负值;S为人体蓄热状态。当人体产热和散热相等时,即S=0,人体处于动态热平衡状态;当产热＞散热时,即S＞0,热平衡破坏,体温身高;当散热＞产热,即S＜0,体温下降。3、噪声对听觉影响:1）临时性听力下降;2）听力疲惫;3）持久性听力损失;4）爆炸性耳聋;4、影响噪声对机体作用原因:1）噪声强度;2）接触时间;3）噪声频谱;4）噪声类型和接触方法;5）个体差异;、、、、、、、、、、例2-1设计适适用于90％东南区男性使用产品(对称适应域),试问应按怎样身高范围设计该产品尺寸?解:查表2-2中国各地域体重、身高、胸围平均值与标准差,可得东南区男性