人机工程学考试重点笔记.docx

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人机工程学考试重点笔记

一、

1、人机工程学：

人机工程学（Man-MachineEngineering）是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。

2、学科命名：

美国——人类工程学HumanEngineering、人的因素工程学HumanFactorsEngineering，西欧（常用）——人类工效学Ergonomics。

日本——人间工学。

国内——工程心理学EngineeringPsychology

3、人机工程学的发展以及特点：

a、经验人机工程学：

机械设计的是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，使人适应于机器。

b、科学人机工程学：

重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。

c、现代人机工程学：

研究方向：

把人-机-环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人-机-环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。

4、学科的研究方法：

a、观察分析法，b、实测法，c、实验法，d、模拟和模型实验法，e、计算机数值仿真法。

5、人体测量学也是一门新兴的分支学科，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，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

6、人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸的测量数据。

人体构造上的尺寸是指静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸，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

7、人体测量的主要方法有：

a、普通测量法，b、摄像法，c、三维数字化人体测量法。

8、测量基准面：

a、正中矢状面（左右），b、冠状面（前后），c、横断面（上下面），d、眼耳平面（通过左右耳屏点及右眼眶下点得横断面）

9、均值：

表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值为平均值，简称均值。

10、方差：

描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。

（方差的平方根成为标准差）

11、百分位：

百分位由百分比表示，称为“第几百分位”。

例如，50%称为第50百分位。

百分位数：

百分位数是百分位对应的数值。

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。

M为标准值；S为标准差；K为百分比变换系数。

1%－50%之间的数值：

P=M-（SK）

50%－99%之间的数值：

P=M+（SK）

例1设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸

解：

由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标准差S=56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=；

即：

第5百分位数为：

P=1693-（*）=1600mm

第95百分位数为：

P=1693+（*）=1786mm

结论：

按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。

讨论：

平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。

注意：

例中被排除的10%的人，是10%的矮小者还是高大者或者大小各排除5%即取中间值，取决于排除后对使用者的影响和经济效果。

求数据所属百分率

当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时，可按下列步骤及公式求得：

Z=（M1-M）/S，然后根据Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P：

P=+p

例2已知男性A身高1720mm，试求有百分之多少的西北男性超过其高度

解：

由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，标准差：

S=53.7mm

那么Z=（1720-1684）/=

再根据Z=查表得p=，即：

P=+=

结论：

身高在1720mm以下的西北男性为%，超过男性A身高的西北男性则为%。

人体尺寸的应用方法：

课本P32、P33

12、反射弧：

参与一个反射活动的全部结构组成该反射的反射弧。

13、人的两眼所能感觉到的波长大约是380~780nm。

眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界视角。

视力：

眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。

视力=1/能够分辨的最小物体的视角

视野：

指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。

视距：

指人在操作系统中正常的观察距离.

14、中央视觉—视网膜分布着视维细胞多的中央部位（感色能力强、能清晰分辨物体）。

周围视觉—视网膜分布着视杆细胞多的边缘部位（观察空间范围和正在运动的物体）。

15、人眼对白色的视野最大，对黄色、蓝色、红色的视野依次减小，对绿视野最小。

16、暗适应和明适应：

P41

17、视觉特征：

（1）、疲劳程度：

水平优于垂直。

（2）、视线变化习惯：

左—右，上—下，顺时针。

（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。

视区内的仪表布置必须考虑这一点。

（5）、设计依据：

以双眼视野为设计依据。

（6）、接受程度：

直线轮廓优于曲线轮廓。

（7）、颜色的易辨认顺序：

红、绿、黄、白；

颜色相配时的易辨认顺序：

黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字

18、听感范围：

只有频率为20~20000HZ的振动，才能产生声音的感觉。

19、听阈：

在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。

20、方向敏感度：

（1）时差：

∆t=声源到两耳的时间差。

人耳可觉察到的声信号入射的最小偏角为3°。

（2）由于头部的阻挡效应，造成声音频谱的改变。

21、掩蔽效应：

一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。

22、人体的皮肤上分布着三种感受器：

触觉感受器、温度感受器、痛觉感受器。

23、两点阈限：

将两个刺激点略为分开，并使人感受到有两个分开的刺激点，这种能被感知到的两个刺激点间的最小距离称为两点阈限。

24、人体每一平方厘米皮肤内，冷点6~23个，热点有3个，约有100个痛点。

25、本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，耳前庭系统作用主要是保持身体的姿势及平衡；运动觉系统可感受并指出四肢和不同部分的相对位置。

26、神经系统可以分为中枢神经系统和周围神经系统。

中枢神经系统包括脑和脊髓。

周围神经系统按起始于中枢部位可分为脑神经和脊神经；按分布器官结构分为躯体神经和内脏神经。

27、人的信息处理系统：

28、一个比特信息量的定义：

在两个均等的可能事件中需要区别的信息量。

29、行为的发展：

B=H*M*E*L式中：

B－行为；H－遗传；E－环境；L－学习

成熟因素受到遗传因素和成熟环境两种因素的共同作用、共同影响。

30、感觉的基本特性

a.适宜刺激：

感官最敏感的刺激形式

（感官类型/感觉器官/适宜刺激/刺激来源/识别外界的特征）。

b.感觉阈限（以下三小点了解即可）

1）感觉阈下限：

引起感觉的最小刺激量

2）感觉阈上限：

能产生正常感觉的最大刺激量

3）差别感觉阈限：

刚刚能引起差别感觉的刺激最小差别量。

中等刺激下，

其中：

为引起差别感觉的刺激增量，I为最初刺激强度，K为韦伯系数。

c.适应：

感觉器官经持续刺激一段时间后，在刺激不变的情况下，感觉会逐渐减少以致消失的现象。

d.相互作用：

在一定的条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，由此使感受性发生变化的现象（了解）。

当视觉信息与听觉信息同时输入时，听觉信息对视觉信息的干扰较大，视觉信息对听觉信息的干扰较小。

e.对比：

同一感受器官接受两种完全不同但属于同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象。

感觉的对比分为同时对比和继时对比两种。

f.余觉：

刺激取消后，感觉可存在一极短时间的现象。

31、知觉与感觉的区别：

感觉：

感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。

知觉：

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映。

在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，在心理学中就把感觉和知觉统称为“感知觉”。

知觉的基本特征（记住标题）：

整体性：

在知觉时，把由许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体的特性。

影响知觉整体性的因素：

接近/相似/封闭/连续/美的形态。

选择性：

在知觉时，把某些对象从背景中优先的区分出来，并予以清晰反映的特性。

理解性：

在知觉时，用以往所获得的知识经验来理解当前的知觉对象的特征（语言的指导性）。

恒常性：

知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉的印象却保持相对不变的特性。

（大小/形状）

错觉：

对外界事物不正确的知觉。

32、发散思维是集中思维的前提，集中思维是发散思维的归宿。

33、创造性机理：

创造力五要素：

创造的成功还受知识、经验、才能、心理素质以及机遇等因素的影响

创造力的三个推动力：

创造性欲望、创造性思维和创造性实践

34、在运动过程中，骨—运动的杠杆；关节—运动的枢纽；肌肉—运动的动力

35、根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）三者不同的位置分布，人体的活动主要有以下三种骨杠杆的形式：

1）平衡杠杆；2）省力杠杆；3）速度杠杆；

二、

生物力学模型是用数学表达式表示人体机械组成部分之间的关系。

立姿弯臂时的力量分布：

70度时最大。

反应时间（RT）又称为反应潜伏期，它是指从刺激呈现到作出反应之间的时间间隔。

反应时间由反应知觉时间tz（即自出现刺激到开始执行操作的时间）和动作时间td（即执行操作的延续时间）两部分组成，即：

RT=tz+td

影响反应时间的因素：

1、不同的感觉器官2、刺激信号的强度3、刺激的清晰度和可辨性4、人的主体因素

合理施力的设计思路：

1、避免静态肌肉受力

设计要点如下：

1避免弯腰及其它不自然的姿势，见图5-9（a）

2避免长时间抬手作业，见图5-9（b）

3坐姿工作比立姿工作省力

4双手作业时，手的运动方向相反或不对称

5作业位置与视距的关系，见图5-10

6常用工具、零件、材料与操作者的位置关系

7手在较高位置作业时，应增设支承物

8利用重力作用，见图5-11

2避免弯腰提起重物，见图5-12

3设计合理的工作台

仪表按其功能可分为读数用仪表、检查用仪表、追踪用仪表和调节用仪表；按仪表结构形式分为：

指针活动仪表、指针固定式仪表、数字式仪表。

在一定视距下能引起人注意的信号灯，起亮度至少应两倍于背景的亮度，同时背景以灰暗无光为好，但信号灯的高亮太大会造成炫目而影响观察，可选用空气散射小、射程较远的长波红光信号灯，或选用功率消耗较少的蓝绿光信号灯。

在一般白昼日照条件下，人眼看清一个天空背景上黑色客体的能见距离，叫“气象能见距离”，它是在气象上作为标准测量条件的能见距离。

闪光信号较之固定光信号更能引起人注意，闪光信号的作用是；a、引起观察者的进一步注意b、指示操作者立即采取行动c、反映不符合指令要求的信息d、用闪光的快慢指示机器或部件运动速度的快慢e、用以指示警觉或危险信号。

荧光屏设计：

P92

听觉信息传示装置：

1、蜂鸣器2、铃3、角笛和汽笛4、警报器

听觉信号与噪声强度的关系常以信号与噪音的强度比值（信噪比）来描述。

所谓的言语的清晰度是人耳对通过它的音语中正确听到和理解的百分位数。

触觉功能和触觉特性：

不太敏感、适应迅速、有立体感

设计合理的手把，应考虑几点：

手把的形状应与手的生理特点相适应；手把的形状便于触觉对其进行识别；尺寸应符合人手尺度的需要

脚控操纵器的设计：

1.适宜的操纵力，2.脚控操纵器的尺寸3.脚踏板结构形式的选择

操纵－显示比是操纵器和显示器移动量之比

操纵与显示相合性原则：

P108

三、

仪表刻度与标数优劣对比

控制台上方干涉点高度：

从图中脊柱侧面可看到有四个生理弯曲，

即颈曲、胸曲、腰曲及骶曲，

其中与坐姿舒适性相关的是腰曲。

手握式工具设计原则

1.一般原则：

A必须有效地实现预定的功能

B、必须与操作者身体成适当比例，是操作者发挥做大效率

C、必须按照作业者的力度和作业能力设计，所以要适当地考虑到性别、训练程度和身体素质上的差异；

D、工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳

2.解剖学因素：

1）避免静肌负荷，2）保持手腕处于顺直状态，3）避免掌部组织受压力，4）避免手指重复动作

3.把手设计：

直径，通常着力抓握30-40mm，精密抓握8-16mm

长度，一般合适度为100-125mm

形状，视用途而定

弯角，最佳为10度左右

双把手工具

用手习惯与性别差异

与性别有关的作业岗位尺寸：

（1）当作业人员性别一致时（即全部为男性或全部为女性）：

（2）当作业人员性别不一致时：

作业空间的人体尺度：

P135

一些概念：

1.近身作业空间：

指作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下所能完成作业的空间范围。

2.个体作业场所：

指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域，如：

汽车驾驶室，计算机操作台。

3.总体作业空间：

不同个体作业场所的布置构成总体作业空间，如计算机房或办公室。

为防止受限作业空间设计过小，其尺寸应以第95百分位数或更高百分位数人体测量数值为依据，并应考虑冬季穿着厚棉衣等服装进行操作的要求

作业场所的布置总则：

1.重要性原则：

优先考虑实现系统作业的目标或达到其它性能最为重要的元件。

2.使用频率原则：

经常使用的元件应布置于作业者易见易及的地方。

3.功能原则：

把具有相关功能的元件编组排列。

4.使用顺序原则：

按使用顺序排列布置各元件

影响热环境的要素：

气温、气湿、气流、热辐射

热舒适环境：

指人在心理状态上感到满意的环境。

影响热舒适度环境有六个主要因素，其中四个与环境有关，即空气的干球温度、空气中的水蒸气分压力、空气流速以及室内物体和壁面辐射温度；另外有两个因素与人有关，即人的新陈代谢和服装。

人体的耐低温能力比耐高温能力强

常用的温湿图和舒适区：

P145

对光环境的要求

1.设计的基本原则

1）合理的照度平均水平

2）光线的方向和扩散要合理

3）不让光线直接照射眼睛

4）光源光色要合理

5）让照明和色相协调

6）不能忽视经济条件的制约

天然光照度和采光系数C：

C=En/Ew×100%

（En－室内某一点的照度;Ew－与En同一时刻的室外照度）

在视野内因看见亮度过高的点和面所引起的障碍，称为眩光。

P153

在低照度下，舒适光的色温接近火焰的低色温；在高照度下，舒适光的光色是接近正午阳光或偏蓝的高色温光色。

P154~P159

影响噪声对机体作用的因素

1.噪声强度（越强）；

2.接触时间（越长）；

3.噪声的频谱（高频，窄频带）；

4.噪声类型和接触方式（脉冲噪声和持续接触）；

5.个体差异；

6.其他有害因素的共同存在。

人对4~8Hz的振动最敏感

全身承受振动的评价标准

（1）健康与安全的界限（EL）

（2）疲劳－降低工作效率界限（FDP）

（3）舒适降低界限（RCB）

有毒环境的卫生标准

表9-21中数据均以单种毒物，稳定发生量及8小时为前提，否则，应进行换算：

安全装置与防护装置的区别是：

安全装置是通过其自身的结构功能限制或防止机器的某些危险运动，或限制其运动速度、压力等危险因素，以防止危险的产生或减小风险；而防护装置是通过物体障碍方式防止人或人体部分进入危险区。