工设人机工程学讲义

1、工设人机工程学讲义二、人机工程学研究的内容w 1. 人体特性的研究w 人体特性研究的主要内容是：在工业产品造型设计中与人体有关的问题。例如，人体形态特征参数、人的感知特性、人的反响特性以及人在劳动中的心理特征和人为过失等。研究的目的是解决机器设备、工具、作业场所以从各种用具的设计如何适应人的生理和心理持点。为操作者(或使用者)创造平安、舒适、健康、高效的工作条件。研究的内容w2人机系统的整体设计w人们设计人一机系统的目的，就是为了使整个系统工作性能最优化，即系统的工作效果要佳。这是指系统运行时实际到达的工作要求，如功率人、速度快、精度高、运行可靠，以及人的工作负荷要小，即指人完成任务所承受的工

2、作负担或工作压力要小和不易疲劳等。w人与机器各有特点，在生产中应充分发挥各自的待长，合理地分配人机功能。这对系统效率的提高影响很大。显然，为f提高整个系统的效能，除了必须使机器的各局部(包括环境系统)都适合人的要求外，还必须解决机器与人体相适应问题，即如何合理地分配人机功能，二者如何相互配合，以及人与机器之间又如何有效地交流信息等。w值得指出的是，随着自动化的开展，人们必须解决更复杂的测量精度、快反响速度及信息量增大等有关问题，又必须控制生产过程和规定有限的时间间隔。自动化不是从多而复杂的系统所控制的过程中把人排挤出去，而是把人摆到新的条件上去。因此，在设计新的自动化系统时，就必须充分注意人的

3、持性，使自动化条件能对人更有利。研究的内容w 3. 研究人与机器间信息传递装置和工作场所的设计w 要研究人与机器及环境之间信息交换过程，井探求人在各种操作环境中的工作成效问题。信息交换包括机器(显示装置)向人传递信息和机器(操纵装置)接受人发出的信息，而且都必须适合人的使用。值得注意的是，人机工程所要解决的重点不是这些装置的工程技术的具体设计问题，而是从适合于人使用的角度出发，向设计人员提出具体要求，怎样使仪表能保证操作者看得清楚，读数迅速准确；怎样设计操纵装置才能使人操作起来得心应手，方便快捷、平安可靠等。w 工作场所设计的合理性，对人的工作效率有直接影响。工作场所设计一船包括工作空间设计、

4、作业场所的总体布置、工作台或操纵台设计以及座位设计等。研究工作场所的目的在于保证物质环境符合人体的持点，既能使人高效地完成工作，又要感到舒适和不易产生疲劳。研究的内容w 4环境控制和人身平安装置的设计w 生产现场有各种各样的环境条件，如高温、潮湿、振动、噪声、粉尘、光照、辐射、有毒等。为了克服这些不利的环境因素，保证生产的顺利进行，就需要设计一系列的环境控制装置，以适合操作人员的要求和保障人身平安。w “平安在生产中是放在第一位的，这也是人一机一环境系统的特点。为了确保平安，不仅要研究产生不平安的因素，并采取预防措施，而且要探索不平安的潜在危险，力争把事故消灭在设计阶段。平安保障技术包括机器的

5、平安本质化、防护装置、保险装置、冗余性设计、防止人为失误装置、事故控制方法、救援方法、平安保护措施等。四、人机系统w在现代生产和生活中，所有的机器设备(这里是泛指。也括各种工具和用具)都是由人进行操纵或使用的。因此，在生产和生活中人和机器联系在起形成个不可分割的整体，脱离了人或机器任要素，就无法实现生产的目的或使用价值。这个系统就称为人一机系统。w任何一个系统都离不开所在的工作环境。作为一个完整的概念，人机系统就是指人一机环境组成的系统。人机工程设计研究的中心问题是人与机器的相互关系，即二者相互作用、相互配合、相互制约的关系，但起主导作用的始终是人。人机比较w 在人一机系统中，人和机器各有自己

6、的特点。要使人和机器的要素取长补短，使整个系统到达最正确效率和最正确的总体功就需要掌握入相机器有哪些特性，有哪些方面人优于机器，在哪些方面机器优于人。人机功能的合理分配必须建立在对人和机器的要素特性进行分析与比较的根底上。第一节 人体静态测量参数w 我国成年人人体尺寸的国家标准GB10000一为人机上的设计提供了根底数据。该标准提供了七个类别共47项人体尺寸根底数据包括人体主要尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体水平尺寸、人体手部和足部尺寸，并分别按性别列表。我们主要研究工业生产中法定成年人年龄范围内的人体尺寸。w 百分位数表示人体尺寸的等级，即表示在某一身体尺寸范围内，使用者中有百分之几大

7、于或小于给定位。例如，我国成年人身高的百分位数为1583mm它表示该年龄组男性中身高等于或小于1583mm者占5，大于此数者占95。设计范围越大，制成设备和工具的适用度就越高，可使用的人数就越多。人体主要尺寸人体立姿尺寸坐姿人体尺寸用身高推算身体尺寸第二节人体测量应用 人体尺寸在设计中的应用人体活动范围第一节 仪表显示设计w 按仪表的显示功能可分为五种，即读数用仪表、检查用仪表、警戒用仪表、追踪用仪表和调节用仪表。w 按显示形式可分为数字式和模拟式显示仪表两类。一、人接受信息的特征w操作者应能根据任何显示仪表显示的信息迅速准确地得出结论。所以，仪表设计应把人接受信息时的视觉特性作为必要的因素考

8、虑。与仪表显示有关的视觉特性有以下几方面：w人们视觉的水平运动比垂直运动快，而且眼睛沿垂直方向运动比沿水平方向运动容易引起疲劳。所以，水平式和垂直式显示仪表相比，水平式的认读效率高，认读过失字低。w人们的视线习惯从左到右或从上往下运动，环形观察时以沿顺时针方向较反时针方向快。所以，各种形式的显示仪表和多个仪表的排列顺序，一般应遵循这一特点进行设计。w在偏离视觉中心相同距离的情况下，人眼对左上角的观察效率优于右上角，其次左下角，最差的为右下角。这是显示仪表板面合理布局的依据。w人对视野最正确范围内的目标，认读迅速而准确；对视野有效范围内的目标，不易引起视觉疲劳。因此，重要的显示仪表应布置在最正确

9、视野范围之内，而视野最大范围内不应布置显示仪表，或只布置不经常认读的仪表。视野与视距w 视野指头部、眼球固定不动时所能看到的空间范围，可分为动视野、静视野和注视野。动视野是头部固定不动，自由转动眼球时的可见范围；静视野是头部固定不动时在眼球静止不动状态下的自然可见范围；而注视野是头部固定不动，转动眼球而只盯视某中心时的可见范围。w 正常人在各种工作时的视力范围比视野要小。因为视力范围是要求能迅速、清晰地看清目标细节的范围，只能是视野的一局部。例如，在垂直方向的视野中，立姿时视线方向在视轴以下10。；坐姿时视线方向在视轴以下15。；而当视角为30。一40。时，可以迅速而有效地扫视，称其为有效视力

10、范围。所以，该范围是布置机器装置最适宜的范围。w 视力范围与目标距离有关。经测试，目标在560mm处最为适宜，低于380mm时会发生目眩，而超过760mm时细节看不清。通常人观察显示器的视距为380一760mm。视野模拟式显示仪表w 仪表刻度盘的大小对仪表的认读速度和准确性有很大影响，并直接影响认读效果。它与刻度盘上刻度标记的数量和观察距离有密切关系。一般认为仪表的尺寸越大，认读的速度和准确性越高，但事实并非如此。有关专家对圆形刻度盘的可读性进行了研究。结果说明，当刻度盘的直径为2535mm时，认读效果脯直径增大而提高；当刻度盘直径为3570mm时，认读效果趋于稳定；当刻度盘直径超过70mm时

11、，认读效果反而下降。w 读数设计w 仪表指针w 仪表色彩w 信号灯设计一、操作器的功能三、按键的设计w 按键的颜色应根据其功能决定：表示“停止、“断电或发生事故的按键应为红色；“起动或“通电的，应优先用绿色，不能用绿色时，允许用白灰或黑色键；按下为开，抬起为停或进级的，优先用黑色键，忌用红色键。四、手控制器的形态语义手控操作器的尺寸五、操作与显示的结合w 1)操纵器右移或右旋时，水平式代表的指针应右移，垂直式仪表的指针朝上移动。w 2)操纵器朝上或朝前移动时，显示器指针必须朝上或向右移动。w 3)操纵器右移或顺时计转动时，表示被控量增加，显示器应显示出增加。w 4)如果采用指针固定式定式显示器，那么操纵器右移时，表盘