设计专业《人机工学》理论人体工程学.docx

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设计专业《人机工学》理论人体工程学

复习重点

说明:

《人机工学》考试分为A.B试卷，时间为2个小时，题型有辨析题、选择题、简答题、论述题。

以下为复习重点，请大家好好准备，只有认真复习，才会取得好成绩，反之亦反。

（为使大家复习更有效率，请针对题型复习，标明“理解”部分无需记忆，理解知识点即可，懂得灵活运用；标明“*****”为大题，重点记忆部分，需重视）

（*****）人机工学一般定义：

人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与产品、人与环境以及产品与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的学科。

（*****）

人:

是指操作者，或使用者。

机:

泛指人可操作与可使用的物，可以是机器，也可以是用具或生活用品、设施、计算机软件等各种与人发生关系的一切事物。

环境:

环境是人与机共处的环境，如作业场所和作业空间，自然环境和社会环境等。

每一件为人设计的工业产品都离不开人机工程学。

（*****）人机工程学研究的内容对工业设计的作用（简答）

A、为工业设计中考虑”人的因素“提供人体尺度

B、为工业设计中”物“的功能合理性提供科学依据

C、为设计中考虑”环境因素“提供设计准则

D、为进行人-机-环境系统设计提供理论依据

E、为坚持以”人“为核心的设计思想提供工作程序

（理解即可）人机工程学与工业设计的关系

（1）为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数

应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感受器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

（2）为设计中“物”的功能合理性提供科学依据

如搞纯物质功能的创作活动，不考虑人机工程学的原理与方法，那将是创作活动的失效。

因此，如何解决“物”与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理、心理机能相协调的‘物”，这将是当今工业设计中在功能问题上的新课题。

通常，在考虑“物”中直接由人使用或操作部件的功能问题时，如信息显示装置、操纵控制装置、工作台和控制室等部件的形状、大小、色彩及其布置方面的设计基准，都是以人体工程学提供的参数和要求为设计依据。

（3）为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则

通过研究人体对环境中各种物理、化学因素的反应和适应能力，分析声、光、热、振动、粉尘和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程度，确定了人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度，从保证人体的健康、安全、舒适和高效出发，为工业设计中考虑“环境因素”提供了分析评价方法和设计准则。

（4）为进行人一机一环境系统设计提供理论依据

人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究在人机工程学中将这个系统称为“人一机一环境”系统。

在这个系统中人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。

本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素之间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

（5）为“以人为本”的设计思想提供工作程序

一项优良设计必然是人、环境、技术、经济、文化等因素巧妙平衡的产物。

为此，要求设计师有能力在各种制约因素中，找到一个最佳平衡点。

从人机工程学和工业设计两学科的共同目标来评价，判断最佳平衡点的标准，就是在设计中坚持“以人为本”的主导思想。

“以人为本”的主导思想具体表现在各项设计均应以人为主线，将人机工程学理论贯穿于设计的全过程。

人机工程学研究指出，在产品设计全过程的各个阶段，都必须进行人机工程学设计，以保证产品使用功能得以充分发挥。

（理解）百分位数是一种位置指标、一个界值，K百分位Pk将群体或样本的全部观测值分为两部分，有K%的观测值等于或小于它，有（100-K）%的观测值大于它。

在人机工程学设计中常用的是第5、第50、第95百分位。

（理解即可）产品人体尺寸设计分类

（理解）人体尺寸百分位的选择

产品功能尺寸的确定

1）确定功能修正量（客观量）（*）

（1）着装修正量

（2）姿势修正量

（3）操作功能修正量

2）（*****）确定心理修正量（主观量）：

为了消除“空间压抑感”、“高度恐惧感”，或为了美观等心理需求，在产品最小功能尺寸上附加一项增量，称为心理修正量。

如：

栏杆的高度略高于人体重心即可，但在一定高度工作容易有恐高心理，因此栏杆需要进一步提高。

（理解即可）

着装修正量：

（由于人体尺寸的测量是在裸体或单薄衣着的条件下测的，而在实际工作中人要穿上衣服鞋子帽子，因此在应用人体测量数据时要考虑着装修正量。

（

姿势修正量：

（由于人体测量姿势与实际作业姿势的不同导致的尺寸差别，在应用人体测量数据时要考虑姿势修正量。

（如放松立姿下的身高、眼高、肩高、肘高要减10mm，放松坐姿下的坐高、眼高、肩高、肘高要减44mm。

））

操作功能修正量：

（由于机器操作性质的差别引起的尺寸差别要考虑操作功能修正量。

如上肢前展长在用按钮开关时要减12mm，用扳动开关时减25mm。

人与外界发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动系统。

人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80%）、听觉通道（14%）和触觉和其他通道（6%）

（理解）（**）

（理解即可）

在垂直面内，标准视线为水平视线，最大固定视野为115°，标准视线上方50°，下方70°，扩大的视野为150°，站立时的自然视线低于水平线10°，坐着时自然视线代于水平视线15°；人在很低松驰的状态中，站着和坐着时的自然视线偏离标准视线分别是30°和38°。

因此，人在轻松的时刻观看展览时，展示物的位置在低于标准视线30°的区域里。

眼睛的色视野

由于各种颜色对人眼的刺激不同，人眼的色觉视野也就不同。

图中角度系数值是在正常亮度条件下对人眼的实验结果，表明人眼对白色的视野最大，对黄色、蓝色、红色的视野依此减小，而对绿色的视野最小。

人的视觉特征（*****）

1.眼睛沿着水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。

2.视线变化习惯：

从左到右，从上到下，顺时针方向。

3.准确性：

水平尺寸和比例的估计更准确。

4.观察情况的优先性：

左上—右上—左下—右下视区，仪表的布置必须考虑这一点。

5.接受程度：

直线轮廓优于曲线轮廓。

眩光：

物体表面产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光

（理解即可）为防止和减轻眩光对作业的不利影响，有一些措施：

（1）限制光源亮度。

当光源亮度大于16×104坎德拉/米2时，无论亮度对比如何，都会产生严重眩光现象。

对眩光光源应考虑用半透明或不透明材料减少其亮度或遮住直射光线；

（2）合理分布光源。

应尽可能将眩光光源布置在视线外微弱刺激区，采用适当的悬挂高度和必要的保护角；

（3）光线转为反射。

光线经灯罩或天花板及墙壁漫射到工作场所；

（4）对于反射眩光，则通过变换光源的位置或工作面位置，使反射光不处于视线内。

此外还可以通过选择材质或涂色来降低反射系数，避免反射眩光；

（5）适当提高环境亮度以减少亮度对比。

按普通人的听觉（理解）

0－20分贝很静、几乎感觉不到；

20－40分贝安静、犹如轻声絮语；

40－60分贝一般。

普通室内谈话；

60－70分贝吵闹、有损神经；

70－90分贝很吵、神经细胞受到破坏。

90－100分贝吵闹加剧、听力受损；

100－120分贝难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。

120分贝以上：

极度聋或全聋

（理解）骨的功能

（1）支撑人体

（2）保护内脏

（3）运动的杠杆

（4）造血

（5）储备矿物盐：

主要是磷和钙等。

（理解）肢体的动作速度与频率

动作频率取决于动作部位和动作方式。

人体动作的灵活性：

是指操作时动作速度和频率，由人体的生物力学特性所决定。

人体重量轻的部位比重的部位、短的部位比长的部位、肢体末端比主干部位的动作更灵活。

（理解）不同的感觉器官（不同性质的刺激）

（1）不同的感觉器官简单反应的时间不同；以触觉与听觉最优，视觉次之。

（**）

（2）同一感觉器官接受的刺激不同，反应时间不同；

（3）相同感觉器官接受相同的刺激，不同部位反应时间不同。

不同区域内手指敲击运动速度差异（*）

（理解）

人体躯干和肢体在水平面的运动比在垂直面的运动速度快。

垂直方向的操纵动作，从上往下的运动速度比从下往上的运动速度快。

水平方向的操纵动作，前后运动速度比左右运动速度快，旋转运动比直线运动更灵活。

顺时针方向的操作动作比逆时针方向的操作动作，速度更快，更加习惯

一般人的手操纵动作，右手比左手快，而右手的动作，向右运动比向左运动快。

向身体方向的运动比离开身体方向的运动，速度更快，但后者的准确性高。

正前方盲目定位准确性最高；右方优于左方；同一方位，下中方优于上方。

（理解）仪表

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。

3、混合显示仪表

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。

（*）

1.仪表形式（形状）

常用的有圆形、半圆形、直线形（水平直线形、垂直直线形）、扇形、开窗等。

开窗式仪表显露的刻度少，认读范围小，视线集中，认读时眼睛移动的距离短，因而认读迅速准确，效果好。

圆形和半圆形刻度盘的认读效果优于直线形刻度盘；水平直线形优于竖直直线形。

仪表形式与误读率的关系（**）

指示信号灯的颜色及含义：

对于远视距下，为保证在日光亮度和恶劣气候条件下清晰可辨，可选用红光的信号灯。

（*****）图形符号设计

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。

（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。

（**）设计中使用图形符号的好处与不足：

图形符号以直观、精练、简明、易懂的形象表达一定的涵义，传达信息，可使不同年龄、不同文化水平和不同国家、使用不同语言的人群都能较快的理解。

不足的是有时候传达的信息量有限，易产生误解或者难以辨别其涵义。

（理解即可）显示功能及显示性能的要求

各种显示器所显示的是规定的状态、数字和颜色等符号。

大致可分为以下三种：

1）定量显示的功能：

这种仪表的用途是准确显示数值。

例如温度计、速度计、液位计等均属于这类显示。

2）定性显示的功能：

这种显示是表明机器的某种大致状态、变化倾向或描述事物的性质等。

定性显示常注重情况的比较，而较