人机工程学考试复习提纲及答案仅供参考Word文档下载推荐.docx

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中国人类工效学学会（CES）成立于什么时间

1989年成立中国人类工效学学会（CES）

人机工程学的研究内容（4点）

理论、应用：

总体趋势在于应用

（1）人体特性的研究

自然人、社会人

（2）人机系统的总体设计（分工和信息交流）

机器功率大、速度快、不会疲劳

人智慧、多方面才能、适应力强

（3）工作场所和信息传递装置的设计

工作空间、座位、工作台设计及作业场所设计

显示器向人传递信息，控制器接收信息

（4）环境控制和安全保护设计

短期内有效完成、

长期内不存在对健康有害影响

同时安全防护装置视为机械的一部分

人机工程学的研究方法（7种）

工业设计工程学的定义

什么是人体测量学

人体测量学是人机工程学的一门分支学科，是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。

它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为本学科提供人体测量数据。

人体测量学方法

人体测量的基本术语（人体功能尺寸、测量姿势、测量基准面、测量方向）

人体功能尺寸人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸

测量姿势

（1）直立姿势（简称立姿）：

被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致成45°

夹角，体重均匀分布于两足。

为确保直立姿势正确，被测者应使足后跟、臀部和后背部与同一铅垂面相接触。

（2）坐姿：

被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。

为确保坐姿正确，被测者的臀部、后背部应同时靠在同一铅垂面上。

测量基准面

（1）矢状面人体测量基准面的定位是由三个互相垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。

通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。

（2）正中矢状面在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状平面。

正中矢状平面将人体分成左、右对称的两个部分。

（3）冠状面通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。

冠状面将人体分成前、后两个部分。

（4）水平面与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。

水平面将人体分成上、下两个部分。

（5）眼耳平面通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面（OAE）。

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，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。

（3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。

（4）在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。

（5）在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。

百分位、百分位数意义，在人机工程学设计中常用哪几个百分位

百分位由百分比表示，表示设计的适应域，称为“第几百分位”。

例如，50%称为第50百分位，用PK表示。

百分位数是百分位对应的测量数值。

例如，身高分布的第5百分位数为1543，则表示有5%的人的身高将低于这个高度。

在人机工程学设计中常用的是第5、第50、第95百分位。

第5百分位数代表“小身材”，即只有5%的人群的数值低于此下限值值；

第50百分位数代表“适中”身材，即分别有50%的人群的数值高于或低于此值；

第95百分位数代表“大”身材，即只有5%的人群的数值高于此上限值。

百分位与百分位数之间的换算计算问题

影响人体测量数据差异的因素

座椅设计中的设计细则以及相关尺寸（填空，选择，设计题等）

设计细则

座高靠背的宽度与高度

座宽靠背角度

座深扶手高

座面倾角椅垫

座高：

休息用安乐椅38—45cm，工作椅43—50cm

座宽：

43—45cm

座深：

休息用椅40—43cm，工作用椅35—40cm

座面倾角：

休息椅19—20度，工作椅小于3度

靠背的最大高度可达48—63cm，最大宽度可达35—48cm。

为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开口部分，其高度至少为12.5—20cm

靠背角度：

103一112度

扶手高：

座垫有效厚度以上21—22cm

测试研究表明，适当的椅垫设计，使得人们坐于座垫上的臀部压力值大为降低，而接触支承面积也由900cm2增大到1050cm2，使压力分散。

感觉定义

感觉定义：

感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映，感觉是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。

感觉类型（视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、皮肤感觉、本体感觉）

感觉类型：

视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、皮肤感觉、本体感觉等。

本体感觉能告知操作者躯体正在进行的动作及其相对于环境和机器的位置；

而其他感觉能将外部环境的信息传递给操作者。

知觉的定义

知觉的定义：

知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。

感觉和知觉的关系和区别（P6）

什么是适宜刺激

外部环境中有许多物质的能量形式，人体的一种感觉器官只对一种能量形式的刺激特别敏感，能引起感觉器官有效反应的刺激称为该感觉器官的适宜刺激。

（如眼的适宜刺激为可见光；

而耳的适宜刺激则为一定频率范围的声波）

什么是感觉的适应

在同一刺激物的持续作用下，人的感受性发生变化的过程，称为“感觉的适应”。

知觉的基本特性包括哪些，以及具体含义

1、知觉的整体性：

把知觉对象的各种属性、各个部分知觉成为一个同样的有机整体，这种特性称为知觉的整体性。

2、知觉的理解性：

根据已有的知识经验去理解当前的感知对象，这种特性称为知觉的理解性。

3、知觉的恒常性：

人们总是根据已往的印象、知识、经验去知觉当前的知觉对象，当知觉的条件在一定范围内改变了的时候，知觉对象仍然保持相对不变，这种特性称为知觉恒常性。

4、知觉的选择性作用于感官的事物是很多的，但人不能同时知觉作用于感官的所有事物或清楚地知觉事物的全部。

人们总是按照某种需要或目的主动地有意识地选择其中少数事物作为知觉对象，对它产生突出清晰的知觉映象，而对同时作用于感官的周围其他事物则呈现隐退模糊的知觉映象，从而成为烘托知觉对象的背景，这种特性称为知觉的选择性。

影响知觉选择性的因素

1、知觉对象与背景之间的差别越大，对象越容易从背景中区分出来。

2、在固定不变或相对静止的背景上，运动着的对象最容易成为知觉对象，如在荧光屏上显示的变化着的曲线。

3、人的主观因素，如任务、目的、知识、兴趣、情绪不同，则选择的知觉对象也不同。

4、刺激物各部分相互关系的组合，如彼此接近的对象比相隔较远的对象、彼此相似的对象比不相似的对象容易组合在一起，而成为知觉的对象。

知觉恒常性通常会涉及哪些

☐大小恒常性：

在天空中飞行的飞机，在视网膜中的映象是近大远小，但在知觉中它的大小是不变的。

☐颜色恒常性：

☐形状恒常性：

☐听知觉恒常性：

☐知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按事物的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。

构成视觉现象的三个要素

光、对象物、眼睛是构成视觉现象的三个要素。

视觉的相关术语（临界视角、视力、视野、视距）

视角：

被看目标物的两点光线投入眼球的交角。

临界视角、眼睛能分辨被看目标物最近两点光线投入眼球时的交角，称为临界视角。

视力为1.0，即视力正常，此时的临界视觉=1度，若视力下降，则临界视角值增大。

视力：

视力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，

视力=1/临界视角

视野、一般视野：

视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能觉察到的空间范围，通常以角度表示。

色觉视野：

不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。

白色的视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小。

视距：

视距是人在操作系统中正常的观察距离。

垂直及水平面内的有效视野及最佳视野范围

垂直最佳视野范围：

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。

水平

色视域的排序

视觉的适应及其分类（明、暗适应）

视觉适应是人眼随视觉环境中光量变化而感受性发生变化的过程。

☐暗适应：

人由明亮的环境转入暗环境，在暗环境中视网膜上的1.2亿个视杆细胞感受光的刺激，使视觉感受性逐步提高的过程称为暗适应。

☐暗适应过程的时间较长，最初5分钟，适应的速度很快，以后逐渐减慢。

获得80%的暗适应约需25分钟，完全适应则需1小时。

人在暗环境中可以看到大的物体、运动物体，但不能看清细节，也不能辨别颜色

☐明适应：

人由暗环境转入明亮的环境，视杆细胞失去感光作用而视网膜上的600-800万个视锥细胞感受强光的刺激，是视觉阈限由很低提高到正常水平，这一过程称为明适应。

☐明适应在最初30S内进行得很快，然后渐慢，约1-2分钟即可完全适应。

人在明亮的环境中，不仅可以辨认很小的细节而且可以辨别颜色。

本体感觉的种类（平衡觉、运动觉）

☐1、平衡觉：

人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。

☐影响平衡觉的因素：

☐酒、年龄、恐惧、突然的运动、热紧迫、不常有的姿势等。

☐2、运动觉：

人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种感觉。

运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。

人的各种操作技能的形成更有赖于运动觉信息的反馈调节。

心理特征（能力、气质、性格、动机、注意等等）

心理特征心理过程；

个性心理：

能力，气质，性格，动机，

记忆，遗忘，注意，思维和想象

能力指一个人顺利完成一定活动所表现出的稳定的心理特征。

它直接影响活动的效率。

气质

性格一般指个体对现实的稳固的态度以及与之相适应的习惯化的行为方式。

它是一个人区别于他人的最重要、最鲜明的个体心理特征。

性格具有鲜明的社会性，是人们在长期的社会生活实践过程中逐渐形成的。

已形成的性格通常是比较稳固的，贯穿于并指导着人们的一切行为举止。

因此，性格突出的反映了一个人的独特的精神风貌，是个性中最具有核心意义的心理特征。

性格对气质有一定程度的改造作用，两者互相渗透。

动机

注意

注意一般能力和特殊能力的区别

•一般能力—认识活动的能力，也称智力。

•（包括观察力；

记忆力；

注意力；

思维力；

想象力等）

•特殊能力—从事某种专业活动所需要的能力。

包括写作能力；

管理能力；

机械操作能力等。

气质的具体分类

气质与其他个性心理特征相比是比较稳定的，但也不是绝对不可改变的。

随着年龄的增长，环境和教育的影响，也会有所改变。

特别是教育的作用，有可能使具有类似气质的人各自沿着气质类型的积极方面发展而形成不同性格特点。

气质类型并无优劣之分，但每种气质类型都有自己的影响优势，而不同的职业又要求每个人具有不同的心理品质。

因此，在选择职业和分配时，要考虑人的气质，尽可能地使用气质与其工作相适应的人，以便扬长补短，有利于提高工作效率。

尤其是选拔特殊职业的人员，更是必须测定其气质类型。

视觉显示装置设计要求包括哪些

模拟式显示仪表及数字式显示仪表的特点及区别

1.模拟式显示仪表

用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。

特点：

显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。

应用：

钟表、汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。

2.数字式显示仪表

直接用数码来显示机器有关的参数或工作状态。

特点：

认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。

认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。

应用：

计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。

按仪表结构形式分（指针活动仪表、指针固定式仪表和数字式仪表）

模拟显示仪表从形式上来看误读率的排列顺序依次是？

目视距离与刻度线的最佳高度的对应关系（P15）

熟悉显示仪表的功能特点（P17）

仪表显示设计颜色的清晰配色

信号灯设计的特点及亮度要求

面积小，视距远，引人注目，简单明了；

信息负荷有限

亮度:

两倍于背景的亮度。

指示信号灯的颜色及含义

显示屏的显示特点

在显示屏上显示视觉信息

既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；

既能追踪显示，又能显示多媒体、流媒体的图文动态画面。

在单色显示屏上，白色、绿色、黄色、琥珀色对深灰色或黑色形成的颜色对比最适合于图形和字符的识别。

在大显示器边缘区域的小符号和小形状不应采用红和绿色

背景和大的形状最好采用兰色，但蓝色不要用于文字、细线或小形状；

避免使用色彩组合：

红和蓝

图形符号设计原则（6点P49）

根据人的视觉特性和视觉运动规律，图形符号的设计应当遵循以下原则:

（a）图形符号要反映出客体的特征；

图形符号的辨认速度和准确性，与图形符号的特征数量有关，参阅表5-11

（b）图形标志应明显突出于背景之中，使图形标志与背景形成较大的反差。

（c）图形边界应明确、稳定。

（d）应尽量采用封闭轮廓的图形，以加强其视觉效果。

（e）应和其他显示部分结合成为统一的整体。

（f）标志是一种形象语言，为便于识别，其颜色有特定意义。

图形符号的显示特征:

形象、直观

操纵装置的类型分为：

旋转式、移动式、按压式

操纵装置的特征编码种类

大小编码中——大操作器的尺寸要比小操纵器的大20%以上，才有准确操纵的把握

通常我们在手柄形状设计时应使操纵者握住手柄时，掌心处会留有隙——为了减少压力和减少摩擦力。

按钮按其工作状态分有单工位和双工位，并分别说明单双工位的工作原理

单工位按纽是手按后，它处于工作状态，手指一离开按纽就自动脱离工作状态，回复原位；

双工位的按纽是一经手指按下就一直处于工作状态，当手指再按一下时，它才回复原位。

在选用时，要注意它们的区别。

其外形常为圆心和矩形，有的还带有信号灯。

按纽通常用作系统的启动和关停。

按钮有三个主要参数为：

直径、作用力及移动距离

把手设计参数：

（直径：

着力抓握30—40；

精密抓握8—16

长度：

100—125；

形状：

圆形、三角形、矩形、丁字形、斜丁字形等；

弯角：

10度左右；

）

什么是安全防护

安全防护是指采用特定的技术手段，防止人们遭受不能由设计适当避免或充分限制的各种危险的安全措施。

防护装置及安全装置的定义

安全防护常常采用防护装置、安全装置及其他安全措施。

（1）防护装置。

这是通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置。

（2）安全装置。

这是用于消除或减小机械伤害风险的单一装置或与防护装置联用的保护装置。

安全装置与防护装置的功能与区别，并举例说明

防护装置的功能

（1）防止人体任何部位进入机械的危险区,触及各种运动零部件；

（2）防止飞出物的打击、高压液体的意外喷射或防止人体灼烫、腐蚀伤害等；

　（3）容纳接受可能由机械抛出、掉下、发射的零件及其破坏后的碎片等。

在有特殊要求的场合，防护装置还应对电、高温、火、爆炸物、振动、放射物、粉尘、烟雾、噪声等具有特别阻挡、隔绝、密封、吸收或屏蔽作用。

通常采用壳、罩、屏、门、盖、栅栏、封闭式装置等作为物体障碍，将人与危险隔离。

例如，用金属铸造或金属板焊接的防护箱罩，一般用于齿轮传动或传输距离不大的传动装置的防护；

金属骨架和金属网制成防护网，常用于皮带传动装置的防护；

栅栏式防护适用于防护范围比较大的场合或作为移动机械临时作业的现场防护。

安全装置

⏹防止机械危险部位引起伤害

⏹一旦操作者进入危险工作状态，能直接对其进行人身安全保护

⏹配备在生产设备上保障人员和设备安全的附属装置

⏹本身并不直接参与人身保护动作

⏹一旦人员进入危险区，控制装置对制动器进行控制，使机械停止运转

⏹控制装置本身创造人手不可进入危险区的条件如双手操纵装置

防护装置和安全装置类型

防护装置的类型

　按使用方式可分为固定式和活动式两种。

（1）固定式防护装置。

它是保持在所需位置关闭或固定不动的防护装置，不用工具不可能将其打开或拆除。

常见型式有封闭式、固定间距式和固定距离式。

　①封闭式：

将危险区全部封闭，人员从任何地方都无法进入危险区。

　②固定间距式和固定距离式：

不完全封闭危险区，凭借其物理尺寸和离危险区的安全距离来防止或减少人员进入危险区的机会。

（2）活动式防护装置。

常见的有可调式和联锁式防护装置。

　①可调式防护装置。

　②联锁防护装置。

安全装置通过自身的结构功能限制或防止机器的某种危险，或限制运动速度、压力等危险因素。

常见的安全装置有联锁装置、双手操作式装置、自动停机装置、限位装置等。

安全装置的分类

按功能分：

⏹安全保护装置

⏹安全控制装置

1检查和自动控制装置

2连锁安全装置

3故障保险装置

4双手控制安全装置

5固定安全装置

6控制安全装置

　　这是指监测器和控制系统相结合的装置，用来保持预定的安全水平。

⏹当检测参数超过设定时，自控装置的执行机构作用以降低系统的危险水平

设有报警系统

　　连锁安全装置的基本原理：

只有当安全装置关合时，机器才能运转；

而只有当机器的危险部件停止运动时，安全装置才能开启。

连锁安全装置可采取机械的、电气的、液压的、气动的或组合的形式。

在设计连锁装置时，必须使其在发生任何故障时，都不使人员暴露在危险之中。

连锁安全装置的种类

（1）手动联锁开关或阀联锁开关

（2）限位开关

（3）钥匙交换联锁开关

（4）电磁开关

（5）延时开关

（6）活动栅栏式联锁装置

（7）充电式联锁装置

（8）感应式联锁装置

（9）翻板式联锁装置

作用：

设备出现故障时能自动作出反应，防止故障扩大为事故。

形式：

限位、速、载、温、压、强度薄弱节等。

为防止设备损坏、人员伤亡或生产损失的事故，应采用能自动防止故障的保险装置

基本原则：

以人、设备、生产为次序进行保护

故障保险装置

当设备发生故障时能自动停止运行，有三种类型：

①多重保险系统

②发生故障时工作可靠但性能下降

3在故障下仍能继续安全运行

　　这种装置迫使操纵者要用两只手来操纵控制器。

但是，它仅能对操作者而不能对其他有可能靠近危险区域的人提供保护。

①.两个控制之间应有适当的距离

②.两个控制开关都开启后才能运转

3.机器的每次停止运转后重新启动。

　　在可能的情况下，应该通过设计设置防止接触机器危险部件的固定安全装置。

装置应能自动地满足机器运行的环境及过程条件。

装置的有效性取决于其固定的方法和开口的尺寸，以及在其开启后距危险点应有的距离。

安全装置应设计成只有用诸如改锥、扳手等专用工具才能拆卸的装置。

　　要求机器能迅速地停止运动，可以使用控制装置。

控制装置的原理：

只有当控制装置完全闭合时，机器才能开动。

当操作者接通控制装置后，机器的运行程序才开始工作；

如果控制装置断开，机器的运动就会迅速停止或者反转。

通常，在一个控制系统中，控制装置在机器运转时不会锁定在闭合的状态。

固定安全装置的有效性

固定安全装置

必须设计安全防护装置的具体机械设备部位

（1）旋转机械的传动外漏部分

（2）冲压设备的施压部分

（3）起重运输设备

（4）加工过热和过冷部件

（5）易燃易爆的生产设备

（6）自动生产线和复杂的生产设备及重要的安全系统

（7）能产生粉尘、有害气体、有害蒸汽或发生辐射的设备

（8）进行检修的机械、电器设备

设计安全装置的考虑因素（P34）

⏹设计安全装置的考虑因素

在无法使用设计来做到本质安全时，为了消除危险，要使用安全装置。

设置安全装置，要考虑四方面的因素：

（1）、强度、刚度和耐久性。

（2）、对机器可靠性的影响，例如固体的安全装置有可能使机器过热。

（3）、可视性（从操作及安全的角度来看，有可能需要机器的危险部位有良好的可见性）、。

（4）、对其他危险的控制，例如选择特殊的材料来控制噪声的总量。

防护装置和安全装置的选用

⏹目的：

防止运动件产生危险

选择安全防护装置的型式应考虑所涉及的机械危险和其他非机械危险，根据运动件的性质和人员进入危险区的需要决定。

对特定机器安全防护应根据对该机器的风险评价结果进行选择。

1）．机械正常运行期间操作者不需要进入危险区的场合

应优先考虑选用固定式防护装置，包括进料、取料装置，辅助工作台，适当高度的栅栏及通道防护装置等。

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