人机工程学复习提纲.docx

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人机工程学复习提纲

人机工程学复习提纲

人机工程学复习提纲（）

题型：

一、填空：

30分

二、选择：

20分

三、判断：

10分

四、简答：

25分

五、综合：

15分

第1章人机工程学概论

1、人机工程学概念。

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；研究在工作中、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。

2、人机工程学的三个发展阶段：

时间、特点、研究人员等。

阶段

时间

特点

研究人员

经验人机工程学

20世纪初至第二次世界大战之前

机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理设计上，在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适用于机器。

大多是心理学家，其中突出的代表是美国哈佛大学的心理学教授H.闵思特泼格。

科学人机工程学

第二次世界大战期间，延续到20世纪50年代末

重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适用于人。

心理学家、生理学家、工程技术专家、医学家等。

现代人机工程学

从20世纪六十年代至今

1.不同于传统人机工程学研究中着眼于选择和训练特定的人，使之使用工作要求；现代人机工程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出人类能力界限之外。

2.密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛性研究，尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计。

3.力求使实验心理学、生理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、工程学方面的研究人员共同努力、密切合作。

实验心理学、生理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、工程学方面的研究人员

3、人机工程学的研究内容

1.人的特性的研究；

2.机器特性的研究；

3.环境特性的研究；

4.人—机关系的研究；

5.人—环境关系的研究；

6.机—环境关系的研究；

7.人—机—环境系统性能的研究。

研究方法：

观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型实验法、计算机数值仿真法。

4、人机工程学的学科体系。

它是以人体科学中的人体解剖学、劳动生理学、人体测量学、人体力学和劳动心理学等学科为“一上肢”；以环境科学中的环境保护学、环境医学、环境卫生学、环境心理学和环境监测学等学科为“另一上肢”；而以管理科学为“一下肢”；以人文科学为“另一下肢”；而以工程科学中的工业设计、工业工程、工程设计、安全工程、系统工程以及管理工程等学科为“躯干”，形象地构成了本学科体系。

5、人机工程学与工业设计的关系。

1.为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参考

2.为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据

3.为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则

4.为进行人—机—环境系统设计提供理论依据

5.为坚持以“人”为核心的设计思想提供工作程序

第2章人体测量与数据应用

1、人体测量学的概念。

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，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

2、人体测量数据的分类。

主要分为两类，即人体构造尺寸和功能尺寸的测量数据。

人体构造尺寸是指静态尺寸；人体功能尺寸是指动态尺寸，包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸。

3、人体测量对产品设计的意义

（1）、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，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

（2）、各种机械、设施、设备和工具等设计对象在适合于人的使用方面，首先涉及的问题是如何适合于人的形态和功能范围的限度。

（3）、提高设计对象的宜人性，让使用者能够安全、健康、舒适地工作，从而有利于减少人体疲劳和提高人机系统的效率。

4、人体测量主要方法。

1.普通测量法

耗时耗力，数据处理容易出错，数据应用不灵活，但成本低廉，具有一定的适用性

2.摄像法

3.三维数字化人体测量法

5、人体测量常用仪器。

1.人体测高仪；2.人体测量用直脚规；3.人体测量用弯脚规。

6、人体测量中主要统计函数的概念，百分位数概念的灵活应用。

均值：

表示样本的测量数据集中地趋向某一个值。

均值是描述测量数据位置特征的值，可以用来衡量一定条件下的测量水平和概括的表现数据的集中情况。

方差：

描述测量数据的中心位置上下波动程度差异的值。

方差表明样本的测量值是变量，既趋向均值又在一定范围内波动。

标准差：

方差的平方根。

抽样误差：

又称标准误差，即全部样本均值的标准差。

Sx=Sd/√n.

百分位数：

人体测量的数据常以百分位数Pk作为一种位置指标、一个界值。

一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有K%的测量值等于和小于它，有（100-K）%的测量值大于它。

7、我国成年人人体结构尺寸：

主要尺寸的概念及百分位选择应用。

主要尺寸：

身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项为人体主要尺寸数据。

8、人体测量数据的应用：

产品最小功能尺寸和最佳功能尺寸的通用公式。

最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量

最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量

9、人体尺寸的应用方法步骤。

（1）确定所设计产品的类型；

（2）选择人体尺寸百分位；

（3）确定功能修正量；

（4）确定心理修正量；

（5）产品功能尺寸的设定。

第3章人体感知与信息处理

1、在人机系统中，人与外界直接发生联系的三个系统分别是什么

感觉系统、运动系统、神经系统

人在人机系统中的作用是什么

（1）、感觉器官是操作者感受人机系统信息的特殊区域，也是系统中最早可能产生误差的部位；

（2）、传入神经将信息由感觉器官传到大脑的理解和决策中心，决策指令再由大脑传出神经传到肌肉；

（3）、身体的运动器官执行各种操作动作，即所谓作用过程；

2、人的各种感觉通道中，最常用的通道是什么

视觉通道、听觉通道、触觉通道

3、视觉的适宜刺激是什么

视觉的适宜刺激是光

4、人眼所能感觉到的波长范围

380nm（1nm=10-9m）到780nm

5、视觉系统的组成

眼睛、视神经和视觉中枢

6、视觉机能：

概念理解与灵活应用。

请计算视角α，用D和L表示出来。

α=2arctanD/2L

7、视觉特征：

概念理解与灵活应用。

（1）眼睛沿水平方向比垂直方向运动快而且不易疲劳；

（2）视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。

（3）人眼对水平方向尺寸和比例的估计比垂直方向尺寸和比例估计要精准得多；

（4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限，左下限，而右下限最差；

（5）两眼的运动总是协调的、同步的。

在正常情况下不可能一直眼睛转动，另一只眼睛不动；

（6）人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受；

（7）颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。

8、听觉的适宜刺激是什么

声音

9、听觉系统的组成及作用

（1）外耳：

包括耳廓和外耳道。

是外界声波传入耳和内耳的通路；

（2）中耳：

包括鼓膜和鼓室，鼓室中有锤骨、砧骨、镫骨三块听小骨以及与其相连的，这些结构负责将声音放大并传导至内耳。

　（3）内耳：

结构复杂而精细。

内耳又叫迷路，分骨迷路与膜迷路两部分，内含听觉（听神经）和平衡的重要装置。

10、触觉的生理意义及其在人机系统设计中的应用；

触觉感受器能引起的感觉是非常精准的，触觉的生理意义是能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑程度以及表面肌理等机械性质的触感。

在人机系统的操纵装置设计中，就是利用人的触觉特征，设计具有各种不同触感的操作装置，以使操作者能够靠触觉准确地控制各种不同功能的操纵装置。

人体触点分布密度较高的部位

面部、口唇和指尖

11、为什么许多操纵装置都是利用手指触觉进行操作的

指尖能非常准确地定位，其平均误差仅1mm左右

12、神经系统的分类

中枢神经系统和周围神经系统

13、人的信息处理系统模型。

请描述其工作过程。

有关机械状态的信息，通过各种显示设备（视、听、触等显示器）传送给人。

人依靠眼、耳和其他感官接受这些信息，这些感官构成了一个感觉子系统。

感觉子系统将获得的这些信息通过神经信号传送给人脑中枢。

在中枢的信息处理子系统中，将传入的信息加以识别，做出相应的决策，产生某些高级使用过程并组织到某些时间系列之中。

这些功能都需要有贮存子系统中的长时记忆和短时记忆参与。

被处理加工后的信息也可以贮入长时和短时记忆中。

最后，信息处理系统可以发放输出信息，通过反应子系统中的手脚、姿势控制装置、语言器官等，产生各种运动和语言反应。

后者将信息送入机器的各种输入装置，改变机器的状态，开始新的信息循环。

第4章人的心理与行为特征

1、心理与行为的概念；

心理：

心理是人的感觉、知觉、注意、记忆、思维、情感、意志、性格、意识倾向等心理现象的总称。

行为：

行为是有机体对于所处情境的反应形式。

行为的三要项：

刺激、生物体、反应。

2、感觉与知觉特征：

（1）感觉与知觉的基本概念。

感觉是一种最简单而又最基本的心理活动，在人的各种活动过程中起着极其重要的作用。

知觉是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应。

各种感觉器官的适宜刺激

视觉

一定频率范围的电磁波。

380-780nm

听觉

一定频率范围的声波。

20-20000Hz

嗅觉

挥发的和飞散的物质

味觉

被唾液溶解的物质

皮肤感觉

物理和化学物质对皮肤的作用

深部感觉

物质对肌体的作用

平衡感觉

运动和位置变化

知觉的基本特性：

（1）、整体性；

（2）、选择性（①对象和背景的差别、②对象的运动、③主观因素）；（3）、理解性；（4）、恒常性（①大小恒常性、②形状恒常性、③明度恒常性、④颜色恒常性）；（5）、错觉；

第5章人体生物力学与施力特征

（1）1、运动系统的组成及各部分作用

（2）运动系统由骨、关节和肌肉三部分组成。

（3）三者在神经系统的支配和调节下协调一致，随着人的意志，共同准确地完成各种动作。

（4）人体的3种骨杠杆灵活应用。

（5）

（1）、平衡杠杆；

（2）、省力杠杆；（3）、速度杠杆；

（6）人体的施力特征：

理解并应用。

（7）主要关节的活动范围：

人体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。

（8）肢体的出力范围：

在操作活动中，肢体所能发挥的力量大小除了取决于人体肌肉的生理特征外，还与施力姿势、施力部位、施力方式和施力方向密切关系。

肢体所有力量的大小，都与持续时间有关。

（9）人体不同姿势的施力：

人体所处的姿势是影响施力的重要因素，作业姿势设计时，必须考虑这一要素。

第6章人机的信息界面设计

1、人机界面有哪几种最重要的是哪种

信息性界面、工具性界面和环境性界面。

信息性界面最重要。

2、显示装置分类操纵装置分类

视觉显示、听觉显示和触觉显示。

操纵装置分为手动和脚动两种。

3、仪表显示设计：

仪表的分类：

按功能分为读数用仪表、检查用仪表、追踪用仪表和调节用仪表等；按结构分为指针运动式仪表、指针固定式仪表和数字式仪表等；

几种仪表的误读率

垂直形%、水平形%、半圆形%、圆形%、开窗形%

仪表设计包含五个方面（P87—90）：

仪表形式、表盘尺寸、刻度与标数、仪表指针、仪表色彩

仪表盘面与视距关系

一般表盘尺寸随刻度量和观察距离的增大而增大。

刻度与标数

表盘上的刻度线、刻度线距，以及文字数字等尺寸也是根据视距来确定的。

仪表刻度线一般分为长刻度线、中刻度线、短刻度线三级。

刻度线间的距离称为刻度若视距为L时，小刻度的最小间距为L/600；大刻度的最小间距为L/50。

对于人眼直接判读的仪表刻度最小尺寸不宜小于，最大可取4-8mm，而一般情