人机工程学的必考重点.doc

人机系统又称人机环境系统，指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统。简称人机系统。人指操作者或使用者；机泛指人操作或使用的物。可以是机器。也可以是用具、工具或设施、设备等；环境是指人、机所处的周围环境。如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等；5、 如何在设计中进行人机分析 1、使用者的分析：(使用者的构成分析：如年龄、性别、地域、文化、经济等方面。每一个产品都是针对某个群体进行设计，要找到群体的共性。使用者的行为习惯分析：职业、风俗等会有不同的行为习惯，如运动员、户外爱好者等。使用者的生理因素分析：如身体尺寸、施力大小等。如健康人和残疾人、或有某种疾患的人等对于产品会有不同的要求。)2、使用环境的分析：2.使用环境不同，对产品的设计要求会有很大的不同。户外电话和家用电话有很大不同。3、使用过程分析大直径的把手、柔软的热塑性橡胶握柄，使削皮器使用起来更舒适。用这种橡胶做成一些富有韧性的“翅片”，在外界的压力下可以微微压缩，使用者有一个缓冲，即便是双手又湿又滑也易于控制。 它的遮护板和型芯使得刀片外形成一个保护结构，不易割伤使用者的手。超大的锥形孔，便于轻松悬挂。人体测量数据的应用原则(适合于作业空间中)；要知道具体的应用场合。(1)极限设计原则;最大值设计原则指选用大尺寸作为设计依据，一般选用99%、95%做为尺寸上限(如安全门，床等)；最小值设计原则指以小尺寸为设计依据，一般以1%、5%为尺寸下限。如操作力的选择，距离等。(2)可调设计原则指设计尺寸可以在一定范围内进行调节，如座椅的高度(3)平均设计原则 以平均人，即以第50百分位为设计依据。(门锁、把手、柜台等)产品尺寸的设定方法；(百分位数加修正)1根据设计对象确定选用的原则（选择产品类型）床的长度的设计要满足大多数人的使用，所以选用极限设计原则中的最大尺寸设计2确定选用的人体尺寸百分位数, 床的长度的设计要满足95%以上人的使用，选用第95百分位的人体数值3确定功能修正量（着装修正、姿势修正、操作修正等） 一般头不触及床头，故应在床头应加上100mm的余量，床尾加上100mm的余量作为被子折叠量。4确定心理修正值，一般由实验得出。 （房屋空间高度）5功能尺寸的设定（1）最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正值（2）最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正值+心理修正值人体尺寸的具体应用，(如眼高、肘高、坐高等的具体应用，以及在何处应用何种尺寸)人体身高主要用于确定通道和门的最小高度，床的最佳长度、设备的高度等等。立姿眼高主要用于仪表的布置、机床显示屏的布置、户外广告的布置、办公室隔断的布置等等。如不允许看的隔断要用高的百分位，允许看的则选用低的百分位。肘高用于确定操作台面、柜台、工作台等等的高度，可根据具体情况选用低于肘高的距离。坐高用于确定坐位上方的物品的允许高度，如双人床的设计；餐厅的隔断也要用到这个尺寸，只是要考虑到姿势的修正值，人处于放松时坐高要减少40mm。肩宽（或最大宽度）可用于确定座椅间距、通道和走廊的距离。还要考虑适当的修正值。臀部至膝盖长度（臀膝距）：用于确定椅背到膝盖前方的障碍物之间的距离，如教室中固定桌椅的设计，电影院椅子的设计等。大腿厚度：用于设计大腿与其上方物品之间的距离时使用，结合坐姿时的小腿加足高使用。应选用大尺寸，95%人可以使用。1、人机系统的不同表示方法（填空）人机系统的操作者，从形态和功能上可划分为：运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统九个系统。与外界直接发生联系的主要是运动系统、感觉系统、神经系统。3、感觉和知觉的特征感觉的基本特征1.适宜刺激2.感觉阈限 3.适应4.相互作用5.对比6.余觉知觉的基本特征1.整体性2.理解性3.恒常性4.选择性5. 错觉整体性: 将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。选择性:把某些对象从某背景中优先地区分出来，并予以清晰反映的特性。叫做知觉选择性。影响知觉选择性的因素 (1)、对象（图）和背景（底）的差异。( 利用色彩的对比彩色时使用对比色、无彩色时使用彩色利用明暗的对比)对象（图）与背景（底）的区分被包围的或闭锁的易成为对象，包围者则为背景。小面积成为对象，大面积成为背景。?单纯之形易成为对象，日常看惯了的形也易成为对象。?有动感，旋转之形易成为对象，静止之形易成为背景。?与周围环境亮度差别大的部分易成为对象。?亮部分比暗部分易成为对象。?暖色相部分比冷色相部分易成为对象。?(2)、对象的运动。在固定不变的背景下，活动的对象容易引起人的注意。(3)、主观因素。如兴趣、爱好、情绪等。在设计中强调对于用户的调查。视杆细胞因为主要位于视网膜周围，又称为周围视觉，主要在低水平照明时(如夜间)起作用；用于区别黑白；对于大轮廓感觉明显；对于弱刺激敏感。视锥细胞：主要分布于视网膜的中央处，又称为中央视觉，可以清晰地分辨物体；可以识别空间位置，以及要求敏锐地观察时起作用；可以分辨颜色；在高水平照明时(如白天)起作用。一般视野的划分（最佳、良好、有效视野区）最佳视野区：垂直视野上下各1.5 、水平视野左右各1.5范围内良好视野区：垂直面内水平线以下30 和水平面内标准线左右两侧各15 范围内。有效视野区：垂直面内标准视线以上25 、以下35 ；水平面内标准线左右各35 范围内。听阈：在一定频率之下，能听到的声音的最低声强（分贝）。一般讲话时60分贝；约在100分贝时人会产生痛觉。 痛阈：在一定频率下产生痛感的声强称为痛阈值。痛阈值和频率关系不大。遗忘：记忆的内容不能再认和回忆，或再认、回忆时发生错误。可分为不完全遗忘和完全遗忘。暂时性遗忘和永久性遗忘。遗忘的规律：先快后慢，呈负加速型。短时记忆以迅速的遗忘为特征。可以用重复阻止。长时记忆中机械性记忆的迅速遗忘，而理解性记忆的则不易遗忘。静态施力是指靠肌肉收缩所产生的静态性力量，较长时间地维持身体的某种姿势，致使肌肉相应地作较长时间的收缩。如手持重物。肌力越大，就阻止血液流入肌肉，无法补充营养，产生疲劳。人站立时，腿部、臀部、腰、颈部有许多块肌肉长时间受力。坐下-解除腿部受力；躺下-几乎全部解除静态肌肉施力。避免静态施力的方法：1、避免弯腰或头向两侧弯曲2、避免长时间的抬手工作3、避免长时间的站立工作4、避免单手工作，采用双手作业，双手的运动方向相反或对称运动。5、作业位置高度应保证作业者姿势自然，当手或脚不得不处于较高位置时，可采用支撑物托住手或脚。6、常用的工具和材料应放在人附近，最频繁的操作动作，应在肘关节弯曲的情况下就能完成。7、当静态施力时，肌肉施力大小应低于该肌肉最大肌力的15%。2操纵器的编码方式及应用(大小、形状、颜色等)（重点）控制器的编码主要是通过对其大小、形状、位置、颜色、标号等进行编码形状编码形状和功能相联系2、形状简单易理解、形状可凭触觉了解大小编码利用操纵器的大小及薄厚来给操纵器编码。一般说来，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，而这一点是较难保证的，所以，大小编码形式的使用是有限的。大小编码不易越过3个，一般与形状编码相结合。位置编码从布局上进行编码，利用控制器之间的相对位置以及控制器与操作者体位的相对位置进行编码。利用安装位置上、下、左、右不同来区分操纵位置叫位置编码。位置编码的数量不多，并且必须与人的操作程序和操作习惯相一致。颜色编码利用颜色不同来区分操纵装置叫颜色编码。颜色编码受光照条件限制，只有光照条件好的情况下才能适用。颜色使用不宜过多（红、橙、黄、蓝、绿五种）。色相多了，容易混淆，不利于识别。最好将颜色编码和形状编码组合使用，效果会更好。标号编码是利用文字、数字或符号来标明控制器的功能。一般布置在控制器的上方。符号应简明，易辨认，不需要专门训练即可识别。5按钮的形状、大小设计按钮的形态一般设计成圆形或矩形，为使操作方便，按钮表面设计成凹形。按成人的手指尺寸进行设计，应依据不同的操作部位进行设计。用拇指按压的，直径为2530mm，用手掌的直径为3050mm。按钮应高出盘面512mm，间距一般为12.525mm，最小不得小于6mm。8操纵显示的相合性在设计操纵装置与显示装置的时候，不仅要考虑它们各自的适用性，同时也必须考虑它们彼此配合的一致性，这就叫做相合性。具体地说，相合性包括： 位置相合性（空间相合性） 操纵装置与显示装置的空间位置相互一致性关系，叫做位置相合性。在操纵装置中，许多控制器的旋钮都对应不同的显示器，它们之间的排列对应关系应有利于认读和操作。 如果显示器排成长方形，控制器也相应地排成长方形。信号灯排列于控制器的上方或左方等。这样不仅可以减少误读和误操作率，同时也提高了工作效率。 运动相合性显示器指针运动方向与操纵装置运动方向的一致性叫运动相合性。这种相合关系表现了两种运动关系的逻辑合理性和运动的直观性，符合人们的习惯，便于记忆、掌握，操作动作能达到最佳效果。如：汽车方向盘顺时针转，汽车向右转弯，反之亦然，这就是运动相合性。顺时针为增加等。操纵显示比(C/D)操纵与显示比就是操纵器与显示器移动量之比。移动量既可以是直线的，又可以是旋转的圈数或角度。灵敏度低指的是操纵位移时大，而显示位移量小，相反时灵敏度高。C/D比高，灵敏度低。C/D比低，灵敏度高。手握式工具设计中手的生理特点及解剖学因素2、解剖学因素、避免静肌负荷：臂部长时间的上举或抓握，会使肩、臂、手承受静负荷。、保持手腕顺直状态：避免处于尺偏、桡偏、掌屈、背屈状态。可以将把手设计把手与工作部分弯曲10度。、避免掌部组织受压力，好的把手应有较大的接触面，使压力分布于较大的手掌面上或不敏感的区域如虎口处。指槽的设计要合适。、避免手指重复动作，避免食指的重复性动作，而以指压板替代。把手设计中要注意的问题、直径 取决于工具的用途、用力大小和手的尺寸。、长度 取决于手掌宽度 、形状 主要是指把手横截面形状，要符合人手的生理特点。 一般来说，圆形截面适合于抓握，与手的接触面积也比较大。矩形或三角形可以增大扭矩，用于操纵力较大的把手。不同形式的握把所对应的最大扭矩 、弯角把手弯曲的最佳角度为100 左右，有利于保持手腕顺直。、双把手工具 双把手工具的主要设计因素是抓握空间 。握力和对手指屈腱的压力随抓握物体的尺寸和形状而不同。、用手习惯与性别差异 双手交替使用工具可以减轻局部肌肉疲劳。但人们使用工具时，用手都有习惯性。人群中约90%的人惯用右手，其余10%的人惯用左手。而大部份工具设计只考虑右手操作，这对左手操作者非常不便.坐椅设计中的生理学、生物力学的设计依据舒适的坐姿，从坐姿生理学角度，应保证腰曲弧线正常，腰背肌肉处于松弛状态；从坐姿生物力学角度，应保证肌肉活动度低；由坐骨结节来承受人体重量；椎间盘不受压；肢体免受异常力作用，血液畅通。坐姿生理学：脊柱结构：（在坐姿状态下，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚等。）腰曲弧线：（与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。保证腰曲弧线的正常形状是获得舒适坐姿的关键。坐姿时保持正确的腰曲弧线，应使躯干与大腿之间有大于90度的角度。）腰椎后突和前突：（正常的腰曲弧线是微微前突。坐椅应在腰椎部提供所谓两点支承。肩靠。腰靠，腰靠和肩靠组成坐椅的靠背。无腰靠和腰靠过分会出现腰椎后突和前突形状。腰椎后突和过分前突都是非正常状态，合理的腰靠应该是使腰曲弧线处于正常的生理曲线。）生物力学：肌肉活动度：脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力，一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力（拉或压）的作用，使肌肉活动度增加，导致疲劳酸痛。体压分布：座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小 ,至大腿部位时压力降至最低值，这是座垫设计的压力分布不均匀原则。股骨受力分析：坐姿时这两块面积很小的坐骨结节能支承上身的大部分重量。坐骨结节下面的座面呈近似水平时，可使两坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置而不受过分的压迫，因而人体感到舒适。当坐面呈斗形时，会使股骨向上转动。这种状态除了使股骨处于受压迫位置而承受反常压迫，并使肘部和肩部受力，从而引起不舒适感。所以在座椅设计中，应避免斗形面。椎间盘受力分析：当站立时，腰弧曲线正常，椎间盘上受的压力均匀而轻微，韧带不拉伸，腰部无不舒适感。当人体处于前弯坐姿时，椎骨之间的间距发生改变，相邻两椎骨前端间隙缩小，后端间隙增大，椎间盘在间隙缩小的前端受 推挤和摩擦，迫使它向韧带作用一推力，从而引起腰部不适感，长期累积作用，可造成椎间盘病变。2、坐椅设计中人体尺寸的具体应用 坐着臀部高度：定座椅高 肘高：定扶手高 大腿净高：定椅子到桌面的最小高度 臀部至小腿的距离：定坐深长度 肘至肘的宽度：定扶手宽度 臀部宽度：定座椅宽1、 信息作业岗位的四个界面及各自的要求（简答或论述）1、视觉显示终端岗位的四个人机界面 人椅界面：要求作业者能保持正确的坐姿，保证正确的生理弯曲。脚平放，大腿不受压。上臂与下臂成约90度的夹角，上臂近于垂直。最好采用可调节的坐椅(如坐椅高度、靠背倾角等)眼-视屏界面：要求有最佳的观察距离，一般在710-750mm，视屏大小以视角30度为佳。显示器中文字上端低于或平齐于人的视平线，显示器与人眼自然视线垂直。建议显示器可调。手-键盘鼠标界面：上臂自然下垂，上臂和小臂之间夹角大于90度，手和小臂在一条直线上，手腕不上翘，不产生偏移，保持顺直。键盘的倾斜度应可调，在腕关节与键盘间留有手腕休息区，但应避免对于手腕的压迫。脚-地板界面 ：在台、椅、与地之间有正确的高度差，使作业者脚可接触到地，保持正确的坐姿，不引起静态负荷及身体的压迫。2、 作业空间的布置原则及含义，这一部分在和前面讲过的显示器和控制器的布置结合起来，综合一下。、按操作的重要程度排列原则将最重要的仪表放在视野中心3范围内；一般仪表放在20 40 范围内；次要的放在40 60 的视野范围内。80 以外不宜放置仪表。、按使用顺序排列原则与仪表的使用过程中的顺序一致，并遵循尽量靠近原则，将彼此有联系的尽量靠近，以缩短搜索范围。、将相似功能进行组合仪表及相应的操纵器应按功能进行分组，将完成同一功能的仪表进行分组排列。、按使用频率原则将使用频率高的优先排列，经常用到的应安置在显见的位置。5、按零点最佳方位排列。在排列多个标量仪表时，应使在正常状态下仪表的指针指向同一方向。横排时，零点在9点位置；纵排时零点在12点位置；横向双排时可采用相向位置。6、按视觉特性排列(适应性原则）适应于人眼的机能，仪表应水平方向排列，排列呈横向长方形排列或横向椭圆形，排列顺序应按顺时针方向或从上向下、从左到右的方向。布置时注意人眼的视觉不对称性，左上限最佳，其次是右上限，左下限，右下限。7、一致性原则按显示与控制的相合性进行排列3、 作业面高度的设定方法(能根据不同作业性质确定合适的作业面)原则上作业面高度应可调，以适应于不同作业和不同作业者的需求。 作业面高度应使人保持正确的姿势，上臂自然下垂，小臂和上臂呈大于90度的夹角。 过高或过低的作业面都将引起不适。一般作业面的高度在肘部以下50100mm。1、 什么叫热环境，它的四个影响因素是什么，各个具体指标如何。*微气候又称作业环境的气象条件或热环境。1、气温 空气的冷热变化程度称为空气温度。气温取决于大气温度并随季节变化。作业环境的温度除取决于大气温度外，还受作业场所中热源的影响。2、湿度 空气的干湿程度称为湿度，主要取决于大气湿度。作业环境中的气湿以空气相对湿度表示。3、气流速度 空气流动的速度称气流速度。除受外界风力的影响外还与作业场所热源有关，在温度差形成的压力作用下可产生气流 。4、热辐射 物体在绝对温度大于0时的辐射能量，称为热辐射。包括太阳辐射、人体与周围环境之间的辐射、高温物体的辐射等。2、 了解热环境的评价方法*在对热环境进行评价时，必须用包括各种要素的综合指标来进行评价。3、 眩光产生的原因及各种不同眩光的避免方法眩光：在视野范围内，因光源点或面亮度过高或对比度过大产生的刺眼和耀眼的强烈光线而引起的视觉障碍，称为眩光。眩光会引起人眼部疲劳、舒适度降低、视网膜暴光过亮而使视线模糊，影响可见度。因此，应尽力避免和限制。 眩光按产生的原因分为： 直接眩光-由强烈光源直接照射引起； 反射眩光-是强光照射在过于光亮的表面后反射人眼造成的。 对比眩光-是由被视目标与背景明暗相差太大造成的。防止和控制眩光的措施如下： （1）、限制光源亮度：避免由强烈光源而引起的直接眩光。（2）、合理布置光源：增加视线和眩光源之间的角度，可以有效地避免光线直接入眼。 当采用适当的悬挂高度，使光源在视线45度范围以上时，也可有效地避免直接眩光。（3）、使光线转为散射：使光线经灯罩、天花板或墙壁反射后再到工作空间，也可使光线柔和，降低眩光。（4）、避免反射眩光：对于由视野内高反射表面如镜面、机器表面、天花板等引起的反射光线产生的反射眩光a、可通过降低光源亮度；b、改变光源位置或作业面位置，使反射光线避开作业者的眼睛；c、改变高反射表面的性质5）减弱明暗对比度：对于明暗对比强烈所造成的眩光，可使物体亮度与背景亮度的对比减少，防止对比眩光的产生。设计的基本原则合理的照度平均水平，同一环境中，亮度和明度不应过高或过低，也不要过于一致而产生单调感；光线的方向和扩散要合理，避免产生干扰阴影，但可保留必要阴影，使物体有立体感；不让光线直接照射眼睛，避免产生眩光，而应让光源光线照射物体或物体的附近，只让反射光线进入眼睛，以防止晃眼；光源光色要合理，光源光谱要有再现各种颜色的特性；让照明和色相协调，使气氛令人满意，这称为照明环境设计美的思考；创造理想的照明环境不能忽视经济条件的制约，因而必须考虑成本。 1、个人心理空间：一个人按心理尺寸要求的空间。个人空间是无形的、不见边界的、可移动的、以个人为中心的、调整与自己进行交互对象的远近距离。可分为四个范围。亲密距离、个人距离、公共距离。2、 地域性(领地): 可见的，相对固定的，并有明显的界限。人类领地性的种类分为三种：主要领地、次级领地和公共领地。个人空间是指围绕在我们周围的，无形的、不见边界的、没有固定大小的、不容他人侵犯，随我们移动而移动，并依据情境扩大和缩小的领域。领地是可见的、划分好的、相对静止、以家为中心或居住地为中心、调整与自己进行交互作用对象是谁。 座椅尺寸设计座面高度指地面至就坐骨支承处的高度。合适的座高应使大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放在地面上。若座面过高或过低都会产生不适，坐面前缘应比膝窝低，并做成圆弧形。座面高度按我国人体尺寸中的小腿加足高值，女性的5%（342mm)t 男性的95%（448mm)，可取为360480mm之间。休闲用椅可取380450mm；工作用椅取为400480mm；座面高度可调。2、座宽 座宽能满足臀部就坐所需的尺度，使人能自如地调整坐姿。通常 应以女性大身材第95百分位数值（346mm)的臀宽尺寸进行设计，以满足最宽人体的需要。 一般可取400500mm。座宽尺寸不能太大，特别是对长时间坐姿作业，双臂应得到应有的支撑，如座宽太大，肘部必须向两侧寻求支撑，反倒引起疲劳。成排相邻放置的座椅，座宽应比人的肘间距稍大些，以免拥挤感。3、座深座深指座面前后距离。正确的设计应使臀部得到全面的支撑，腰部得到靠背的支持，座面前缘与小腿间留有适当距离，保证小腿可自由活动。就工作座椅来讲，座深应按较小百分位数（5%女性401mm)的群体设计，即满足小身材者。通常工作椅可取350400mm，休息用椅可取400430mm。 一般不超过430mm4、座面倾角座面与水平面夹角称为座面倾角。当人坐姿处于腿、背之间夹角大于90 时人体骨盆受力最为有利。为克服身体前滑，也可将坐面设计成后倾形状，可使体重合理分布在臀部和背部，但后倾角不易过大，一般为3 5。还可设计成倾角可调式。而休息椅后倾角可大一些，一般取 14 24 ，有利于肌肉放松。5、靠背的高和宽靠背的作用是保持脊椎处于自然形态的轻松姿势。设计靠背重点在腰部，即距离座面230260mm处。最