《人机工程学》复习资料.docx

1、人机工程学复习资料人机工程学复习内容说明:?人机工程学?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、分析题、设计题。以下为复习内容，请大家好好准备，只有认真复习，才会取得好成绩，反之亦反。友情提醒：考试为开卷考试，考试请带好铅笔、橡皮、草稿纸、尺、快速手绘表现工具马克笔或彩铅等习惯用的手绘工具因试卷纸张太薄，马克笔可能不适用。注意：虽然为开卷考试，但不可掉以轻心，考题均出自课堂内容，务必温习课本相关内容，重点在于理解知识点，知道如何应用，并在课本上做好笔记。PS：学校要求只允许带本课程规定教材，不允许带其他教材、参考书、笔记本、打印资料、复印资料等其他任何资料，不然以作弊

2、论处，请各位同学注意，自觉遵守考场规那么。没有教材的同学请注意，请及时购置。当然，对于有信心全部掌握在脑子里的学霸例外。祝大家考出好成绩！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、平安、舒适，人机环境的配合到达最正确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。研究的根本途径就是系统的

3、将人的能力、极限、特点、行为和动机等相关信息应用到人们使用的事物和过程的设计和环境中。研究对象是人-机-环境系统，研究产品设计中与人有关的问题，将人的需求和能力置于设计技术体系的核心位置。研究目的是使系统高效运行且系统中的人获得平安、健康和舒适，为产品、系统和环境的设计提供与人相关的科学数据。追求实现人类和技术完美和谐融合的目标。人机关系要实现的目标：实现高效、舒适、健康、平安等目标。所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、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，提供人体各局部的尺寸、重量、体外表积、比重、重心以及人体各局部在活动时的相互关系和可及范围

4、等人体结构特征参数；还提供人体各局部的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；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。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异，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。人体测量学是人机工程学的重要组成局部。进行产品设计时，为使人与

5、产品相互协调，必须对产品同人相关的各种装置作适合于人体形态、生理以及心理特点的设计，让人在使用过程中，处于舒适的状态以及方便地使用产品。因此设计师应了解人体测量学，生物力学方面的根本知识，并熟悉有关设计所必需的人体测量根本数据的性质、应用方法和使用条件。形态数据类型：静态尺寸、动态尺寸。动态尺寸是人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸。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

6、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。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局部，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。P5第5百分位数表示“小身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95的人群身材尺寸大于此值；P50第50百分位数表示“中身材，是指大于和小于此值的

7、人群身材尺寸各为50；P95第95百分位数表示“大身材，是指有95的人群身材尺寸小于此值，而有5的人群身材尺寸大于此值。一、人体尺寸的应用原那么1.通常设计原那么：必须符合90%以上的人适用即5%-95%之间的数据。有时当身体尺寸超出界限以外会危害其健康，可扩大至1%-99%，如：紧急出口P99，紧急制动杆的距离P1。2. 极限设计原那么：有时候设计尽量考虑人体尺寸的低百分位，如椅子高，P5。有时候设计尽量考虑人体尺寸的高百分位，如门高，P95。3. 可调原那么：设计时优先选择可调结构，可调范围5%-95%。4. 平均尺寸原那么：设计时以P50为依据，如门铃、插座、电灯开关等的安装高度等这类具

8、有普遍性的场合。产品人体尺寸设计分类人体尺寸百分位的选择产品功能尺寸确实定 1) 确定功能修正量客观量：必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操作、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为功能修正量 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：为了消除人们心理上的“空间压抑感、“高度恐惧感和“过于接近时的窘迫感和不舒适感等心理感受，或者是为了满足人们“求美、“求奇等心理需求，涉及人的产品和环境空间设计 ，必须再附加一项必要的心理空间尺寸，即心理修正量。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。 空间太小容易产生空间压力感，通

9、常只要空间大小允许，产品的尺寸都比人体测量尺寸更大。尺寸修正量 = 功能修正量 + 心理修正量=穿着修正量 + 姿势修正量 +操作修正量+ 心理修正量 着装修正量：由于人体尺寸的测量是在裸体或薄弱衣着的条件下测的，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异，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异引起的尺寸差异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1

10、2mm，用扳动开关时减25mm。产品功能尺寸最小功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量最正确功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量心理修正量*产品人体尺寸设计的步骤和方法：1、识别所有与产品设计相关的人体尺寸；2、确定预期的用户人群成人、儿童、老人，男性、女性等；3、选择一个适宜的预期用户的满足度; 1)确定所设计产品的类型； 2)选择人体尺寸的百分位(满足度)。4、获取正确的人体测量数据表并查找出需要的根本数据5、产品功能尺寸确实定 1) 确定功能修正量客观量：着装修正量、姿势修正量、操作功能修正量 2) 确定心理修正量主观量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

11、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%水平视野单视野/双视野:特优视区； 10以内最优视区； 1020瞬息视区；能在很短的时间内看清物体 2030有效视区；需集中注意力看在水平面内最大固定双眼视野为180。垂直视野:如上图 为特优视区； 水平视线以下10为最优视区； 水平视线以上10，以下1030内为有效视区；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

12、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。视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波只占整个电磁光谱的一小局部，其波长为380780nm人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程，有暗适应和明适应两种。 明适应：人由暗处进入明处，最初不能识别物体，感到很刺眼，经过约1分钟左右，视锥细胞恢复了功能，便能看清物体。 暗适应：人由明处进入暗处，最初感觉什么也看不见，但经过一定的时间后，逐渐看到黑暗中的物体的轮廓，约25到30分钟后，便充分到达适应的程度。这时，视杆细胞发挥了功能，视锥细胞暂时失去了作用。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。

13、图中角度系数值是在正常亮度条件下对人眼的实验结果，说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。*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：物体外表产生的刺眼和耀眼的强烈光线，称为眩光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16104坎德拉/米2时，无论亮度比照

14、方何，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，那么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，防止反射眩光；(5) 适当提高环境亮度以减少亮度比照。皮肤有三种感觉系统：一是触觉感受器；二是温度感受器；三是痛觉感受器触觉也称压觉或触压觉，是皮肤外表承受物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉。触觉的生理意义是能区分物体的大小

15、、形状、软硬、光滑程度以及外表肌理等触感。不同的感觉器官不同性质的刺激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。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。

16、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识别识别就可以了。认读速度快，精度高，便于进行精确调节控制，但对变化趋势的反映不直观，跟踪调节控制较难。 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。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

17、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。圆形仪表的刻度直径与视距和刻度数有关。指针：1.功能：用来指示显示器所要显示的信息。2.指针的大小、宽窄、长短和颜色配置等必须符合人的生理和心理特征。3.指针的形状应力求简单、指示明确、不附加装饰。4.指针尖的宽度应与最短的刻度线等宽。5.指针与刻度盘的配合应尽量贴近。6.对于高精度的仪表，指针与刻度盘必须装配在同一平面内。指针长度要适宜。指示信号灯的颜色及含义*标数的一般规那么：见下列图1、通常，最小刻度不标数，最大刻度必须标数。2、指针运动式仪

18、表标数的数码应当垂直，外表运动的仪表数码应当按圆形排列。3、假设仪表外表的空间足够大，那么数码应标在刻度记号外侧；指针处于仪表外表外侧的仪表，数码应一律标在刻度内侧。4、开窗式仪表窗口的大小至少应能显示被指示数字及其上下两侧的两个数，以便观察指示运动的方向和趋势。5、对于外表运动的小开窗仪表，其数码应按顺时针排列。当窗口垂直时，安排在刻度的右侧；当窗口水平时，安排在刻度的下方，并且都使字头向上。6、对于圆形仪表，不管外表运动式或指针运动式，均应使数码按顺时针的方向依次增大。7.刻度值的标注数字应取整数，防止小数或分数。每一刻度，对应1个单位值，必要时也可以对应2个或5个单位值，以及它们的l0、

19、100、1000倍。信号装置主要有两个作用：其一是指示性的，即引起操作者的注意，或指示操作，具有传递信息的作用 ；其二是显示工作状态，借以反映某个指令和执行情况，某种状态，某些条件，或某种变化已执行或正在执行等。图形符号特点：1.使人接受信息快,与所指客体有形象和概念上的直接联系；2.传递信息大,可靠性高，具有形象意义，颜色多种刺激因素,具有接受中的高度抗干扰性；3.指示的信息概括、简洁、生动；4.不能定量指示。*图形符号设计的心理学原那么：1.图形符号要能突出表达出客体主要的、独特的属性；2.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。 3.图形边界应明确、稳定，应尽量采用

20、封闭轮廓的图形，以加强其视觉效果。 4.在简单的几何形状的场合下，实心图形比轮廓图形更可取；5.简明：醒目、清晰、易懂、易记、易辨、易制。符号必须尽量简单，过于细致的描绘无助于明确快速的解释和识别；6.图形各局部结合成为统一的整体。7.为便于识别，其颜色有特定意义。设计中使用图形和符号的好处与缺乏： 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。缺乏的是有时候传达的信息量有限，易产生误解或者难以区分其涵义。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

21、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：这种显示是说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拟，而较少注重精确的程度。这类显示器对于检查、追踪较为适宜，或变化趋势使操作者一眼即可看出上否正常或状态之间的差距。例如机器循环水表的显示，只有“过冷、“正常、“过热三个区域，分别表示机器的三种运行状态。3警告性显示：当量变积累到达某一临界点时，就会发生质的突变，这时常需设置警告性显示，警告性显示一般分为两级：第一级是危险警告，预告已接近临界状态；第二级是非常警报，报告已进入质变过程。 听觉刺激听觉是仅次于视

22、觉的第二大信息接受系统；适宜的刺激是一定频率和一定强度的声波；正常人的最正确听闻频率范围在2020000赫兹之间。两个强度相关很大的声音同时作用于人耳，只能感受到一个声音而另一个声音那么淹没了，这种现象称为掩蔽现象。在选择一个在特定环境中使用的听觉信号时，我们必须要考虑信号接收时噪音的屏蔽影响。音响和报警装置的类型及特点：1峰鸣器2电铃3角笛和气笛。4警报器。音响和报警装置的类型及特点1峰鸣器是音响装置中声压级最低、频率也较低的装置。峰鸣器发出的声音柔和，不会使人紧张或惊恐，适用于较宁静的环境。它常配合信号灯一起使用，作为提示性听觉显示装置，提请操作者注意，或指示操作者去完成某种操作，也可用作

23、指示某种操作正在进行。例如，汽车驾驶员在操纵汽车转弯时，架驶室的显示仪表板上就有信号灯闪亮和蜂鸣器鸣笛，显示汽车正在转弯，直至转弯结束。2电铃。其用途不同，其声压级和频率也有较大差异。例如， 铃声的声压级和频率只稍大于蜂鸣器，主要是在宁静的环境下让人注意；而用作指示上下班的铃声和报警的铃声，其声压级和频率就较高，因而可用于具有强度噪声的环境中。3角笛和气笛。角笛的声音有吼声声压级90100dB、低频和尖叫声高声强、高频两种。常用作高噪声环境中的报警装置。气笛声频率高，声强也高，较适合于紧急状态的音响报警装置。4警报器。警报器的声音强度大，可传播很远，频率由低到高，发出的声调富有上升和下降的变化

24、，可以抵抗其它噪声的干扰，特别能引起人们的注意，并强调性地使人们接受。它主要用作危急事态的报警，如防空警报、救火警报等。设计要点1、音响信号必须保证使位于信号接受范围内的人能够识别并按规定的方式作出反响。音响信号的声级必须超过听阈，最好能在一个或多个倍频程范围内超过听阈10dB以上.2、使用多个声音信号，不同信号之间应有明显的差异。3、频率选择：最好选用5003000HZ之间的频率信号,人耳最敏感。长距离声音信号宜采用1000HZ以下频率，有障碍物时宜低于500HZ。4、远距离和绕过障碍物的声音信号，应选用强度大， 频率低的信号。5、报警装置最好采用变频的方法，使音调有上升和下降的变化。例如紧

25、急信号，其频率应在1秒内有高频1200Hz降至最低频500Hz，然后听不见，再突然上升，以便再次从最高频降至最低频。这种变频声可使信号变的特别刺耳，可明显地与环境噪声和其他信号加以区别。6显示重要信息的音响装置或报警装置，最好与光信号同时作用，组成“视听双重信号，以防信号脱漏。音响传示装置的选择原理1在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内。 2使用断续的或音调有上下变化的声音信号，更能引起人的注意。最好组成视、听双重报警信号。 3音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。 4注意音响装置的多少，防止各信号间的相互干扰。人体躯干和肢体在水平面

26、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。操纵器又称为操纵装置、控制器、控制装置。操纵器种类很多，为便于分析研究，可以从不同的角度进行分类，简述如下。手动操纵器按操控运动的轨迹，可分为：旋转式操纵器：如旋钮、

27、摇柄、十字把手、手轮(转向盘)，钥匙等。移动式操纵器：如操纵杆、手柄、推扳开关、开关杆、调节杆，拨动式开关、摆动开关、踏板等。按压式操纵器：如按钮、按键等。1)手控操纵器2)脚控操纵器机器设备的不同运行状态决定了控制器的功能。如系统工作状态的启闭，选择按钮开关就比拟方便；系统的定量调节，宜选用旋钮和手轮的形式；计算机的数据输人那么必须使用键盘等等。控制运动方向与系统的关系：由于控制器的主要目的是控制系统的变化，因此，应尽量使控制器的操作方向与系统过程的变化方向相一致，这样可以使控制器的操作形象化，又可使控制器的操作和系统的变化之间产生一定的逻辑关系，有利于操作人员记忆和识别，提高操作效率。*控

28、制器的编码形式有以下几种： 对控制器进行编码有两个目的：一是为了说明控制器的位置或状态，以便确认操作的准确性；二是使不同的控制器各具特点，便于记忆、寻找和感受信息，保证操作的正确性。1形状编码根据控制器的用途，将控制器设计成不同的形状，以使视觉上和触觉上易于区分。通常在设计形状编码时要注意以下几点。1形状编码要尽量简单易识别。实验证明，简单的形状要比复杂形状识别的准确性高，易记忆，识别速度快。2形状编码的形态设计要尽量与其使用功能的特点相吻合，以使人容易识别控制器的功能和用途。3控制器的形状编码的手感要好，不会引起人的不舒适；当戴手套操作时，也应能较好地分辨和使用。2大小编码以相同形状而不同大

29、小来区别控制器的功能和用途，这种形式的编码应用范围较小，通常在同一系统中只能设计大、中、小三种规格。由于大小编码的视觉和触觉感知度小的原因，常与其他形式编码一起使用。3位置编码在人机操纵系统中，利用控制器相对于人的不同位置进行编码。汽车上的离合器、制动器和加速器的踏板，就是以位置编码的。通常，位置编码的控制器数量不多，并须与人的操作顺序和操作习惯相一致，这样可以使人不用眼看，就可能正确地进行操作。4色彩编码利用不同颜色来区别控制器的功能。色彩编码一般不单独使用，常与形状编码、大小编码等合并使用。5符号编码在控制器上标以不同的文字或图形符号以区别不同的控制器。这种编码的优点是，可以用示意性符号对

30、每个控制器的作用给以直观性指示，不需要事先去记忆每个控制器的功能和用途，减少了大脑译码的过程，因此效率和准确度都较高。在设计符号码时，这些符号应力求简单、达意、明显、易认。钳子、剪刀这类双握把工具，欲求捏握的舒适便利和增大捏握力，应使抓握空间的大小与手的尺寸和解剖适应。普通手工具的把手多取圆形截面，需要着力抓握的，直径需要较大，常取3040mm,需要精细操作的，直径较小，常取816mm手指捏握。用力方向性的手工具，把手宜取椭圆截面，椭圆的长轴方向与用力的方向一致。像螺钉旋具螺丝刀这样的工具，应该在把手外轮廓作出一些凹凸纹槽。*手工具设计的一般要求有哪些？1.手工具的大小、形状、外表状况应与人手的尺寸和解剖条件适应。2.握持局部不应出现尖角和边棱；手柄的外表质地应能增强外表摩擦力，防止手持部位的抛光处理。3.使用时能保持手腕顺直；防止掌心受压过大；尽量由手部的大小鱼际肌、虎口等部位分担压力。4.防止手指反复的弯曲扳动操作；防止或减少肌肉的“静态施力。使用手工具时的姿势、体位应自然、舒适，符合手和手臂的施力特征。5.工具使用中不能让同一束肌肉既进行精确控制，又出很大的力量；即负担准确控制的肌