人体工程学、人机工程学教案 16周X2学时分析

1、授 课 教 案（ 2015-2016 学年第 1 学期）课程名称： 人体工程学 总 学 时： 36 授课年级： 2014级 授课专业： 视觉传达设计 开课单位： 艺术系 制 定 人： 审 核 人： 制定时间： 2015年8月30日 教 案授课时间2015 年9月 10日/ 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）1 人机工程学概论课程新授课教学目标了解人机工程学的基本概念教学重、难点1. 人机工程学的命名及定义2. 起源与发展教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程 第一节 人机学的研究对象和目的 一、 引例人机学的思想萌芽

2、源远流长二、人机工程学的基本概念和定义 1.人机工程学的基本概念和定义 2. 人机工程学的多种学科名称三、日常生活中人机学问题的巡视第二节 人机学的形成和发展 学科思想的演进一、中国古籍中的卓越论述考工记和天工开物。 二、人机学的形成、发展和学科思想的演进三、人机学的学术团体和教育 1国际的和各国的学术团体及其主要活动 2我国的学术团体及其主要活动 3人机学的专业教育第三节 人机系统与人机工程设计一、人机系统与人机界面1系统 2人机系统 3人机界面 二、人机工程设计1人机工程设计的内涵和目的什么是“人机工程设计”？人机工程设计与其他设计有什么区别？ 人机工程设计的对象是人机界面，涉及解剖学、生

3、理学、心理学等人的因素； 要达到的目标是生活、工作的舒适、安全、高效。以车床设计为例来说明，。（略） 工程技术设计 椅座、椅背、头托的升降、仰俯调节机构，控制电路及传动系统，部件材料及其强度、刚度。 人机工程设计 尺寸及各部件的调节范围（适应患者的不同身材，便于牙医操作），控制开关的选型及安置，照明要求等。 工业造型设计 式样、色彩、 材质外表等，涉及工业美学、人的心理因素、精神因素，与人机工程也相关。2人机合理分工产品设计是设计人机系统中产品这个子系统。 实质是把人机系统的总功能进行分解以后，把某部分功能“分配”给了产品子系统。同时，也把另一部分功能分配给了（使用）人这个子系统。 以设计楼道

4、走廊的照明灯为例，人机功能分配，或者说人机分工，是产品设计首要和顶层的问题。 这个问题处理不当，其后的设计无论怎么好，必存在根本性的缺陷。 人机合理分工的基本原则，是发挥人与机器各自的优势。 为此需弄清人与机器各自的所长和所短。 人机分工并不单纯是人机工程本身的问题，它更取决于社会、经济、科技发展水平等更广泛的条件。 3人机关系 三、人机工程技术标准简介1人机工程的国际技术标准 国际人机工程学标准化委员会（代号ISO/TC-159）是国际标准化组织（ISO）的下属组织。ISO/TC-159已制定发布了一批人机工程国际技术标准。 2我国的人机工程技术标准中国人类工效学标准化技术委员会于1980年

5、建立，下设基础、人体测量和生物力学、控制与显示、劳动环境、工作系统的工效学要求、颜色、照明、劳动安全等8个分技术委员会。我国已经制定、发布了百十个人机工程的技术标准。 学习、应用人机工程学，应该了解人机工程的技术标准。优良的人机关系应该是“机宜人”和“人适机”的结合。机宜人：器物设计要适合解剖学、生理学、心理学等各方面人的因素。 人适机：充分发挥人在能动性、可塑性、创造性，通过学习训练提高技能等方面的特长，使人机系统更好地发挥效能。第四节 人机学与工业设计 人机学由3类不同领域的学科互相渗透、汇聚而成： 第1类，人机学的源头学科 如解剖学、生理学、心理学、人体测量、人体力学、社会学、系统工程等

6、。 第2类，人机学的应用领域 主要是各类设计，如工业设计、工程设计、工作过程和工作空间设计等。 第3类，人机学的“共生”学科 如劳动科学、管理科学、安全工程、技术美学等。 人机学也是应用型学科，通过具体的设计实践，才能加深理解、学会应用。一、人机工程学与其他学科的关系二、人机工程学与工业设计* 课堂讨论 人机工程学与工业设计是否有密切的关系？ 练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间 2015年9月17日/ 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）2 人体

7、测量与数据应用课程新授课教学目标了解人体测量数据的获得与应用方法教学重、难点1. 人体测量的基本知识2. 中国成年人的人体尺寸教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程第一节 人体尺寸概述一、人体测量简史二、人体测量方法简介人体测量的3个方面：形态测量: 人体尺寸、体重体型、体积表面积等； 生理测量: 知觉反映、肢力、体能、疲劳及生理节律等； 运动测量： 动作范围、各种运动特性等。 （一）人体测量仪器（二）人体测量的条件简介 1衣着和支撑面 2测量基准和基准面3测量姿势 （三）测量项目及其定义（四）人体测量图例三、人体尺寸数据的部分

8、特性1技术标准中的人体尺寸数据人体尺寸有个体的和群体的两种。2人体尺寸数据的部分特性（1）群体的人体尺寸数据近似服从正态分布规律 （3）人体尺寸间的比例关系，随种族、民族而不同。 （2）人体尺寸间一般具有线性相关性第二节 中国成年人的人体尺寸一、GB/T 100001988 中国成年人人体尺寸简介1GB/T 100001988 的适用范围 2人体尺寸的项目3人体尺寸分布状况的描述（1）第一种方法：每项人体尺寸都给出7个百分位数的数据（2）第二种方法：给出人体尺寸均值和标准差二、常用人体尺寸数据摘录及简要分析1人体主要尺寸2立姿人体尺寸和坐姿人体尺寸3人体水平尺寸4人体头部尺寸三、人体尺寸的地区

9、差异和时代差异1.人体尺寸因种族、气候、饮食结构等方面的长期影响而存在差异。2时代差异（1）成年人人体尺寸的时代差异（2）青少年人体尺寸的时代差异 第三节 其他国家的人体尺寸 人体各部分尺寸的比例一、其他几个国家的成年人人体尺寸表2-9 部分其他国家成年人的身高数据 （单位mm）6060二、人体各部分尺寸的比例体态正常者，人体各部分静态尺寸之间，有近似的比例关系。表2-10 部分人体尺寸与身高的近似比例关系图2-17 部分人体尺寸的标号（对应表2-10）人种不同，比例关系也不同，表2-10给出了亚洲人和欧美人人体各部分尺寸的两种比例数据。练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包

10、括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年 9 月 24日/ 日/ 日 授课学时： 2学时教学内容（章节）2 人体测量与数据应用课程新授课教学目标了解人体测量数据的获得与应用方法教学重、难点2.5设施器物的人体尺寸适应性 2.4产品设计中人体尺寸数据的应用方法教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程第四节 产品设计中人体尺寸数据的应用方法人体尺寸数据应用的两个问题：第一，生活中要穿鞋袜衣裤、又要全身自然放松，与人体测量条件不一致，人体尺寸数据能

11、用吗？怎么用？第二，人有高矮胖瘦，公用产品、公共设施设计时，该以什么样的人体尺寸为依据呢？ 一、尺寸修正量（一）功能修正量功能修正量包含以下3部分。1穿着修正量 例如2. 姿势修正量 3. 操作修正量（即实现产品功能所需的修正量）（二）心理修正量为了消除空间压抑感、恐惧感或为了美观等心理因素而加的尺寸修正量。例如 高平台上的护栏高度；工程机械驾驶室、岗站岗亭、坦克舱室的内空间；为造型美观把鞋加长等，增加的都是心理修正量。心理修正量应根据实际需要和条件许可两个因素来研究确定。尺寸修正量有正负值，总修正量是各修正量的代数和。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

12、量二、 人体尺寸百分位数的选择解决第二个问题的方法:先确定产品尺寸设计的类型，再选择采用的百分位数。（一）产品尺寸设计的类型分为以下3类4种1型产品尺寸设计需要大个子和小个子两个人体尺寸作为产品尺寸设计的依据。2型产品尺寸设计 又分为以下两种（1）A型产品尺寸设计 （又称“大尺寸设计”）（2）B型产品尺寸设计 （又称“小尺寸设计”）3型产品尺寸设计 （又称“平均尺寸设计”）（二）人体尺寸百分位数的选择一般产品，大、小百分位数常分别选 P95 和 P5 ，涉及健康、安全的产品，选 P99 和 P1 ，成年男女通用的产品，大百分位数选用男性的P90、P95、P99 ；三、 产品功能尺寸的设定功能尺

13、寸 保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸。功能尺寸指人机工程中与人体尺寸有关的尺寸，有别于加工图纸上的尺寸。第五节 设施器物的人体尺寸适应性 与二维人体模板一、设施与器物的人体尺寸适应性示例示例1：自行车与大型挖掘机的脚踏板尺寸差不多， 巨型客机操纵杆把手与自行车把手的尺寸也差不多。 示例2：小、中、大型机床尺寸悬殊，但操纵装置都安置在近胸的高度。二、动态人体尺寸与二维人体模板1动态人体尺寸动态人体尺寸 人在各种姿势、做各种动作时的人体尺寸。图2-23 成人蹲姿、跪姿、卧姿的最小占用空表2-12 成人蹲姿、跪姿、 卧姿的最小占用空间（单位mm）75752二维人体模板及其应用二维人体模板 密实板

14、材制作，尺寸比例和关节活动度，符合人体国标。 二维人体模板作为设计工具供设计师购置应用，已有几十年历史。 随着计算机仿真技术及相关软件的发展和普及，人体模板辅助设计的作用将逐渐降低，并最终淡出历史舞台。GB/T 14775-1993 坐姿人体模板功能设计要求简介（1）坐姿人体模板的性别和视图方向（2）坐姿人体模板的尺寸等级和尺寸比例（3）坐姿人体模板的基准线和关节角度调节范围（4）坐姿人体模板的应用练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年月10日/

15、8 日/ 日 授课学时： 2学时教学内容（章节）3 桌椅设计课程新授课教学目标了解人的坐姿生理解剖基础知识，掌握桌椅设计原理教学重、难点3.1 的坐姿生理解剖基础3.3 座椅的功能尺寸3.5 办公桌的功能尺寸教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程第三章 桌椅设计第一节 桌椅设计概述一、坐姿工作与座椅坐姿的生理学、解剖学特点二、桌椅的历史与现状 古代桌椅在造型、装饰等审美、文化方面可供今人研究借鉴。但符合人体解剖学要求、能长时间坐着舒适的座椅却鲜如凤毛麟角。第二节 坐姿生理解剖基础一、坐姿脊柱形态及其生理效应1脊柱、椎间盘与骨盆结

16、构2坐姿脊柱形态的变化及其生理效应二、坐姿下的体压（一）椅面上臀部与大腿的体压两坐骨粗大坚壮，皮肤厚实，适宜承受坐姿的大部分体压。但压力过于集中，则因对微血管局部神经末梢压力过重而有碍。影响椅面上体压的因素：椅面软硬、椅面高度、椅面倾角及坐姿等。1椅面软硬与椅面体压2座高与椅面体压3座面倾角与椅面体压（二）腘窝的压力腘窝对压力很敏感，应避免受压。三、坐姿下的股骨、肩部、小腿与背肌1股骨与座面形状 椅面在冠状面内成较大的弧凹形，使股骨两侧往上推移，髋部肌肉受压，造成不适。2肩部与扶手高度3小腿的支承与背肌 小腿支承在地面，大腿体压降低、背肌紧张缓解，上身平衡稳定而轻松。四、平衡调节理论适时活动身

17、体，使骨骼肌肉和体压状态得到调节变更，才符合生理要求。 “翘二郎腿”，是生理学的“不良姿 势”，但在不知不觉中“立正”与“稍息”。 图3-12 “翘二郎腿”与正常坐姿的椅面体压大猩猩也翘二郎腿？9090五、工作座椅的一般人类工效学要求 GB/T 14774-1993 工作座椅一般人类工效学要求的要点如下。结构形式使操作者身体舒适、稳定，能准确进行操作。座高和腰靠高方便于调节，并能进行可靠的紧固。 调节范围：从女子5百分位数到男子95百分位数 座高：360480mm，无级或20mm一挡的有级调节； 腰靠高： 165210mm，无级调节。外露部分没有易伤人的尖角、锐边、突头。结构材料无毒、阻燃、耐

18、用；座垫、腰靠、扶手的覆盖层材料柔软、防滑、透气、吸汗、不导电。9191第三节 座椅的功能尺寸座椅功能尺寸和形态随目的要求而异，可分为： 工作椅， 休息椅， 办公室用椅、会议室用椅等。 本节着重分析工作椅的功能尺寸，兼及其他座椅。一、座面（前缘的）高度1工作座椅座高的设计要点是：大腿基本水平，小腿铅垂支撑于地面；腘窝不受压；臀部边缘及腘窝后部的大腿在椅面获得“弹性支承”。关于工作椅座高的几点讨论身材高矮的影响甚大，通用工作椅高度应该可调节；个人专用工作椅宜按个人情况确定座高；综合生理解剖的分析来看，工作椅座高宁低勿高。2. 其他椅子 为了舒适，非工作椅座高宜于比工作椅低，从会议室椅、影剧院椅、

19、候车室椅、公园休闲椅、沙发、安乐椅、，到躺椅，座高依次降低。二、座面倾角常见工作椅的可为正值（前缘翘起），但用于读、写、打字、精细操作等身躯前倾工作的，取正值使腘窝处体压加大，则不合适，图3-13a、b 。图3-13c、d中为负值，体压相对集中在坐骨骨尖位置，分布合理。座面倾角与椅面体压的关系2休息椅多为椅面前缘翘起、为正值，躯干稳定舒适。越是以休息放松为主的座椅，越应取较大数值。 三、靠背的形式及倾角（一）不同座椅的靠背功能1工作椅工作椅的靠背主要是腰靠，在第三、四腰椎的位置上。2休息椅休息椅靠背后仰，功能转向支承躯干、放松背肌，位置在第八胸椎骨。 安乐椅、躺椅等长时间休息用椅，为缓解颈椎负

20、担，宜提供头枕。3办公椅介于工作椅和休息椅之间，可采用以支承躯干体重为主的靠背。（二）四种座椅靠背形式（小原二郎）四、其他功能尺寸1座深臀部边缘及大腿在椅面获得“弹性支承”，使上身稳定，减轻背肌负担。在腘窝不受压的条件下，腰背部能获得腰靠的支托。2座宽 单人椅的座宽，略大于“4.6 坐姿臀宽”（男女公用者，取女性尺寸为设计依据）。3扶手扶手功能主要有：用手臂支撑起座、调节体位，尤其对躺椅、安乐椅；支承手臂重量，减轻肩部负担；对座位相邻者形成身体和心理上的隔离。第四节 坐垫与靠垫一、椅垫的生理学评价要素两个方面： 椅垫的软硬（即力学或机械性能）； 椅垫材质对于体肤的生理舒适性。二、椅垫的软硬性能

21、三、椅垫材质的生理舒适性1、椅垫材质的皮肤触感2、椅垫的微气候条件第五节 办公桌的功能尺寸一、桌面高度（桌椅配合） 桌面过高 使人难受，还是引起青少年近视的原因之一。 桌面过低 工作时脊柱曲度加大，腹部受压，妨碍呼吸和有关部位的血液循环，颈椎弯曲尤其厉害。桌高的确定方法： 桌高座高合理的桌椅高度差我国中等身材者办公桌的适宜尺寸。a）中等尺寸的办公桌椅 b）可调尺寸的办公桌椅二、中屉深度桌高降到700760mm，中屉得减浅，否则大腿位置局促，甚至放不进去。练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教

22、师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年 10月 15 日/ 日/ 日 授课学时： 2学时教学内容（章节）3 桌椅设计课程练习课教学目标通过实践，进一步巩固人的坐姿生理解剖基础知识，尝试设计桌椅教学重、难点3.1 的坐姿生理解剖基础3.3 座椅的功能尺寸3.5 办公桌的功能尺寸教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程尝试用第三章理论知识指导设计工作一、作业内容：环境设计1班：第二教学楼多媒体教室学生上课用椅子的设计环境设计2班：第二教学楼多媒体教室学生课桌的设计二、作业要求：作业应包括设计图样和 设计说明书两部分1设计图样 1

23、）基本设计图样采用三视图或透视图，在A4纸上手绘即可。 注意：第一，在技术可行的判断下，不需要做结构细节的详尽设计。第二，图上应标注必要的三度空间尺寸，表达量化的人机工程设计结果。 2）手绘图样的图纸尺寸应符合国家标准。 3)插图可采用简化示意图，但应认真绘制，不得随手涂鸦。2. 设计说明书 1）一般包含以下部分： 设计题目及其说明 调研与分析（含现况、实物调研，文献资料收集及其分析归纳） 方案构思，多方案的对比与抉择 对本设计的说明 设计小结（优缺点，存留问题，得失与收获等） 以上内容注意纲目清楚、文理通顺、表述简要明确。2）应纲目清楚、文字简练、注意版式。 3）用A4纸书写，字迹工整，不得

24、潦草。练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年 10月 22 日/ 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）4 显示装置课程新授课教学目标掌握视觉与听觉的特征，熟悉显示装置的设计原则教学重、难点4.1人的视觉与听觉特性4.2显示装置的类型、设计与布置4.3信号显示设计教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程第一节 人的视觉与听觉特性一、感觉器官与感觉类型1人体的主要感觉器官与感觉类

25、型2人的感知响应过程人接受外界信息（刺激）而作出反应的过程称为感知响应过程。二、视觉器官与视觉机制1视觉器官眼睛的构造2视觉机制可见光在电磁波频谱中只占很小的范围。3视觉系统 眼睛、视神经和视觉中枢组成了视觉系统。 两眼视神经交叉交迭，分左、右两支到达大脑而使人获立体感。三、人的视觉特性（一）视野及视区（二）视角及视敏度（三）明暗适应（四）目光巡视特性（视觉运动特性）（五）视错觉（一）人耳的听觉范围影响听觉的因素有声波的频率和强度。图4-15 听觉的频率和声压级范围四、人的听觉特性常用声压级（dB，分贝）度量声波强度。 除个体差异外，影响听觉的因素主要是年龄。年龄增大，对高频声波的感受衰减。听

26、觉能感受的最弱、最强限值为听阈、痛阈。 （二）方向敏感性两耳听觉的微小差异，使人辨别声音方向，称为“双耳效应”。（三）遮蔽效应一个声音（主体声）被另一个声音（遮蔽声）掩盖的现象，称为遮蔽。 遮蔽的效应，与遮蔽声、主体声的相对频率和相对强度有关，对听觉传达和语言通讯的设计关系甚大。第二节 显示装置的类型、设计与布置一、显示装置的类型与性能特点显示是有目的的信息传递。显示装置有：视觉、听觉、触觉显示装置。视觉显示应用最广，听觉显示次之，触觉显示只用于辅助显示。视觉显示的优点：能传示数字、文字、图形图表、公式等复杂信息，便于延时保留和储存，受环境干扰小。听觉显示的优点：即时性警示性强，能向所有方向传

27、示且不易受到阻隔，但与环境间的相互干扰较大。 显示装置按形式可分为：仪表显示、信号显示（信号灯、听觉信号、触觉信号）、荧光屏显示等。显示仪表的常见类型有：刻度指针式仪表和数字式显示仪表。二、显示仪表设计的人机学因素（一）仪表刻度盘2仪表刻度盘的尺寸（二）数码与字符（三）刻度及刻度线1刻度标值2刻度间距3刻度线（四）有关仪表结构因素的举例1指针与盘面2. 盘面结构与字符数码的立位三、显示仪表的布置所在平面与人的正常视线接近垂直。布置应紧凑，按重按从左到右、从上到下、按顺时针方向布置。按“功能分区”的原则布置。检查类、警戒类仪第三节 信号显示设计一、信号显示的类型与特点信号显示有视觉、听觉、触觉信

28、号3种类型。1视觉信号由稳光、或闪光的信号灯构成。远距离信息显示常用，主要优点：刺激持久、明确、醒目；闪光信号灯刺激强度更高。易于管理维护，便于自动控制。缺点是不适于传达复杂信息。2听觉信号铃、蜂鸣器、哨笛、语言等听觉信号的即时性、警示性强；听觉信号侵扰无关人群，不宜持续提供。听觉信号多需要人员守护管理。3触觉信号近身传递信息的辅助方法。二、信号灯（一）信号灯的视距与亮度1信号灯与背景的亮度及亮度比2信号灯的亮度与视距（二）信号灯的颜色（三）稳光与闪光信号的闪频（四）信号灯的形状、组合和编码练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上

29、新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015年 10 月 29日/ 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）5 操纵装置课程新授课教学目标掌握手足的运动范围，人的施力特征，熟悉操纵器设计的人机学原则教学重、难点4.2人体的施力与运动输出特性4.3操纵器设计的人机学原则教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程第五章 操纵装置第一节 手足尺寸与人体关节活动一、人体手足尺寸1 人体手部尺寸 2、手部控制部位的尺寸二、人体关节的活动1手部关节活动范围2. 人体的其他关节活动第二节 人体的施力与运动输

30、出特性一、人体的肌力及其影响因素1人体主要部位的肌肉力量2坐姿的手臂操作力3立姿的手臂操纵力a）前后方向的推拉 b）左右方向的推拉4握力5坐姿的脚蹬力有座椅靠背的支撑，可以发挥较大的脚蹬操纵力。二、反应时和运动时（一）反应时1简单反应时、辨别反应时与选择反应时2. 刺激类型与反应时3刺激强度与反应时4刺激的对比度与反应时5人的主体因素与反应时（二）运动时运动时指从人的外部反应运动开始到运动完成的时间间隔。运动时因运动部位、运动形式、距离、阻力、准确度、难度等而不同。三、肢体的运动输出特性（一）运动速度与频率1人体运动部位、运动形式与运动速度2运动方向与运动速度3运动轨迹与运动速度4运动频率（二

31、）运动准确性及其影响因素1运动准确性2运动准确性的影响因素运动速度与准确性运动方向与准确性动作类型与准确性运动量与准确性第三节 操纵器设计的人机学原则一、操纵器的类型与选用（一）操纵器的类型1按操控方式分可分为手动、脚动、声控操纵器等操控类型。也可以分为直动、遥控操纵器等操控方式。2按操控运动轨迹分旋转式操纵器： 如旋钮、摇柄、十字把手、手轮等。移动式操纵器： 如操纵杆、手柄、推扳开关等。 按压式操纵器： 如按钮、按键等。3按操控功能分二、操纵器设计的一般人机学原则操纵器设计的一般人机学原则如下： 尺寸形状适合手脚尺寸及解剖学条件。操作力、操作方向、速度、行程、准确度控制要求，与人出特性适应。

32、不同操纵器易于识别，避免互相混淆。操作体位合理，减轻疲劳和厌倦感。操纵器与显示器有正确的互动协调关系；且与人的自然行为倾向一致。形状美观、式样新颖，结构简单。合理设计多功能操纵器。三、操纵器的形状和式样手握部位得有尖角、锐棱、缺口，持握牢靠、方便、无不适感。脚控操纵器便于施力，踝关节的活动不大于25°。式样便于使用，便于施力。有定位的操纵器，有标记或止动限位机构，或设置自锁、连锁机构。形状最好能对功能有隐喻、暗示，以利于辨认和记忆。四、操纵器的尺寸和操作行程操纵器上手脚握持、触压、抓捏、抠挖部位的尺寸，与手脚尺寸适应；操作行程，与人的关节、肢体活动范围适应。 五、操纵器的操纵力（一）

33、操纵力与肌力体能的适宜性一个班次中，高频次操纵力不大于最大肌力的1/2；低频次操纵力可略大。（二）操纵力与操纵准确度1操纵力大小与操纵准确度2位移-操纵力特性（三）施力体位与操纵依托支点1. 合理的施力体位2避免静态施力3提供操纵依托支点六、操纵器的识别编码1.使不同操纵器具有各自不同的形状特征，便于识别，避免混淆。2大小编码（尺寸编码）3色彩编码 一般只用红、黄、蓝、绿及黑、 白等有限几种色彩用于色彩编码。4位置编码5操作方法编码 用不同操作方法（按压、旋转、扳动、推拉等）、操作方向等因素进行编码识别。6字符编码练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课

34、、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年 11 月 5 日/ 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）5 操纵装置课程新授课教学目标掌握常用操纵器的人机学要素，掌握操纵器布置和控制台设计教学重、难点5.5常用操纵器的人机学要素 5.4操纵器布置和控制台设计教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程第四节 操纵器布置和控制台设计一、操纵器布置的一般原则（一）布置在手脚操作灵便肢力较大的位置。1. 手动操纵器2. 脚动操纵器坐姿：布置在操作脚侧偏离正中 立姿：踩踏高

35、度不超过160mm，（二）按功能分区布置，按操作顺序排列1按功能分区布置2按操作顺序及肢体的优势活动方向排列（三）避免误操作与操作干扰1各操纵器间保持足够距离2操纵器不安置在胸腹高度的近身水平面上3总电源、紧急刹车等特殊开关应特殊处置4不妨碍、不干扰视觉（四）操纵器与相应显示器布置的互动协调关系（第六节专题讨论）二、控制台尺度宜人、能提供舒适的操作姿势和身体支承；显示器布置合理、适合人的视觉特性；操纵器布置合理、方便操作。显示装置和操纵装置的组合称为控制台，或操纵台。其基本要求有：1 控制台的水平作业区域（图5-19）2平直型控制台和弯折型控制台3坐姿与坐立两用控制台的参考尺寸第五节 常用操纵

36、器的人机学要素一、按压式操纵器（一）按钮和按键按钮常见；多个连续排列在一起的按钮称为按键。（二）按钮按键的人机学参量主要人机学参量有：截面尺寸、操纵力（按压力）和工作行程。（三）设计注意事项举例（四）计算机键盘计算机键盘上按键的设计相对完善，但键盘整体仍存在人机学问题。1字符和按键的排布2操作尺侧偏与手腕伤害二、转动式操纵器（一）旋钮多样的造型方案。有利于施加操作力矩有利于捏握转动操作 2尺寸与操作力矩 a）捏握连续调节旋钮 b）指握断续调节旋钮（二）手轮与带柄手轮1式样和形态多样的造型方案 要考虑尺寸大小、操作力矩和速度、操作体位与姿势等。带柄手轮还要在造型时加以质量平衡。合理的操作姿势与体

37、位 手轮位置、中心轴方向、操作姿势和体位等。适于抓握操作 手轮（方向盘）轮缘及手轮手柄与人手尺寸适合， 设计多功能手轮2尺寸和操作力多样的造型方案合理的操作姿势与体位 手轮位置、中心轴方向、操作姿势和体位等。适于抓握操作手轮（方向盘）轮缘及手轮手柄与人手尺寸适合，形状适合手的解剖特性。设计多功能手轮 2尺寸和操作力三、操纵杆 端与机器部件联结，另一端有端头。能取较大杠杆比，克服较大工作阻力，用于汽车速度的换档等。1. 形态和尺寸2. 行程和扳动角度 3. 操纵力操纵杆的操纵力与操作频率相关。用前臂和手操作者，操纵力2060N；汽车变速杆的操纵力为3050N。 4. 操纵杆的安置位置立姿下在肩部

38、高度操作最有力，坐姿下在腰肘部的高度施力最适宜；若操纵力较小，在上臂自然下垂的位置斜向操作更为轻松。 5. 多功能操纵杆四、脚动操纵器有脚踏板和脚踏钮两种，宜在坐姿下操作，用于下列两情况：操纵工作量大，只用手操作难以完成任务；操纵力大，如超过50N且需连续操作，或间歇操作但操纵力更大。1. 脚踏板分两类。（1）调节踏板 如汽车制动踏板、油门踏板等。（2）踏板开关2. 脚踏钮3脚动操纵器的操纵力第六节 操纵与被操纵对象的互动协调关系一、引例：操控主从协调关系的重要性二、操控主从协调的一般原则（一）操控主从运动方向的一致性（二）操控主从在不同平面时的互动协调（三）操纵方向与某些功能要求的协调关系（

39、四）操控主从在空间的相似对应、顺序对应原则（五）遵循右旋螺纹运动的规则三、操控协调与行为科学简述练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年 11 月 12日/ 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）6 产品设计人机学的若干专题课程新授课教学目标掌握手工具、床 柜、安全设计设计的人机工学原则教学重、难点6.1手工具及其使用方式6.2床、柜等家具6.3安全性设计教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、

40、参考书籍教学过程第六章 产品设计人机学的若干专题 第一节 手工具及其使用方式 手工具的进步曾经滞后于人类文明的进程。近代工业设计推动了工具的改善，但应用人机学研究和改进工具，仍值得关注。一、手工具设计的人机学因素1.手工具与人手解剖2手工具的一般人机学要求手工具的大小、形状、表面状况与人手的尺寸和解剖条件适应。使用时能保持手腕顺直；避免掌心受压过大；尽量由手部的大小鱼际肌、虎口等部位分担压力。避免手指反复的弯曲扳动操作；避免或减少肌肉的“静态施力”。使用手工具的姿势、体位自然、舒适，符合手和手臂的施力特性。 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肉，和负担

41、较大出力的肌肉应互相分开。注意照顾女性、左手优势者等群体的特性和需要。二、几种手工具（一）钢丝钳等双握把工具 a）用传统钳把 手腕尺侧偏 b）改进设计后手腕顺直2双握把工具的抓握空间（二）刀、锤、手工钢锯（三）旋拧工具的握把螺钉旋具握把应做出光滑圆润不硌手的凹凸纹槽。不同纹槽把手旋拧力矩的对比见图6-9。好把手应减小掌心受压，让大、小鱼际肌承受较大的压力。 “虎口”处皮质坚韧，可承受较大力量。图6-10右图所示的改进旋具，旋拧力矩大，操作方便，抓握更轻松。（四）其他几种手工具1避免手指反复的弯曲扳动操作（图6-11）a）拇指按压 b）食指弯曲2减少或避免肌肉的静态施力3使负担准确控制的肌肉和用

42、力较大的肌肉互相分离 例如手电钻侧面加一小把手，钻孔时一只手掌握方向，另一只手使劲下压，操作方便。4顾及女性、左手优势者等人群的需要三、手工具的使用方式手工具的使用方式，主要指使用手工具时的姿势、体位。第二节 床、柜等家具一、家具与人体尺寸的适应a）柜空间的三个区域 b）抽屉高度的上限和下限二、床、柜尺寸的国家标准简介GB/T 33261997家具 桌、椅、凳类主要尺寸等国标可供参考。三、褥垫与躺卧的解剖生理因素褥垫使用中的解剖生理因素有：躺卧的身体形态、体压的分布等。1仰卧时的身体形态与褥垫2仰卧时的体压3仰卧和侧卧-仰卧有利于深度睡眠。仰卧的时间比例大，翻身次数少，一定程度上反映褥垫性能较

43、为优良。第三节 安全性设计一、安全与防护生产设备中安全装置防护装置类型很多。二、安全标志与警示 道路安全标志和警示有国家标准，GB/T 57681999道路交通标志和标线、GB/T 5845.101986 城市公共交通标志 禁令和一般标志等。 GB/T 28942008安全标志及其使用导则中有禁止标志28个、警告标志30个、命令标志15个、提示标志13个，还有文字补充的方法规定。GB/T 28941988对禁止类标志规定的简略介绍见图6-31。安全标志制作，应在GB 28942008的基本图形上画制方格，按比例画制。按比例制作安全标志GB 28932001安全色中的主要规定有：红色表示禁止、停

44、止和防火，蓝色表示指令，黄色表示警告、注意，绿色为提示或表示安全状态与可通行，红色和白色的间隔条纹表示禁止越过，黄色和黑色的斜向间隔条纹表示警告危险。第四节 维修性设计一、产品与设备的维修产品与设备的维修包含两方面：日常使用运行中的保养维护，定期或出现故障时的检查修理。 二、维修性设计概述1检修和故障便于迅速查找，元器件装拆方便2保护装拆、维修人员的操作安全3设置合适的检修观察窗和装拆维修孔练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年 11 月 19日/

45、 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）6 产品设计人机学的若干专题课程练习课教学目标掌握手工具、床 柜、安全设计设计的人机工学原则教学重、难点6.1手工具及其使用方式6.2床、柜等家具6.3安全性设计教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程尝试用第6章理论知识指导设计工作一、作业内容：环境设计1班：寝室内组合床柜的设计（床、书架、书桌、衣柜）环境设计2班：寝室内组合床柜的设计（床、书架、书桌、衣柜）二、作业要求：作业应包括设计图样和 设计说明书两部分1设计图样 1）基本设计图样采用三视图或透视图，在A4纸上手绘即可。 注

46、意：第一，在技术可行的判断下，不需要做结构细节的详尽设计。第二，图上应标注必要的三度空间尺寸，表达量化的人机工程设计结果。 2）手绘图样的图纸尺寸应符合国家标准。 3)插图可采用简化示意图，但应认真绘制，不得随手涂鸦。2. 设计说明书 1）一般包含以下部分： 设计题目及其说明 调研与分析（含现况、实物调研，文献资料收集及其分析归纳） 方案构思，多方案的对比与抉择 对本设计的说明 设计小结（优缺点，存留问题，得失与收获等） 以上内容注意纲目清楚、文理通顺、表述简要明确。2）应纲目清楚、文字简练、注意版式。 3）用A4纸书写，字迹工整，不得潦草。练习设计教学反思注：1每2学时至少制定一个教案。2课

47、型包括新授课、练习课、复习课、讲评课、实验课等。3上新课和新上课的教师要求写详案。4要求教师每学期上交教案。教 案授课时间2015 年 11 月 26 日/ 日/ 日 授课学时： 2 学时教学内容（章节）7. 视觉传达设计与人机学课程新授课教学目标掌握文字、展示、图形标志设计方法教学重、难点7.1 文字设计 7.2 图形标志设计 7.3展示设计教学方法及手段教学方式以课堂讲授为主，注重启发式教学。教学准备多媒体设备、教学参考图片、参考书籍教学过程第一节 文字设计一、文字的尺寸视觉传达文字的合理尺寸，涉及的主要因素有：观看距离（视距）；光照度；字符的清晰度、可辨性；要求识别的速度快慢等。二、字体

48、（一）字体的选择字体涉及美感、动感、视觉冲击力、文化内涵、独特性、象征隐喻等方面。但在人机学中，主要研究字体的可辨性、识别性。字体可辨性、识别性优劣的一般结论是：直线笔画和直角尖角的字形优于圆弧曲线笔画的字形，正体字优于斜体字。1汉字字体a）黑体汉字 b）直体大写拉丁字体和阿拉伯数字2拉丁字母和阿拉伯数字大写字母的识别性优于小写；直体（正体）字母、直体数字优于斜体。（二）避免字形的混淆三、字形的比例与排布（一）字符的高宽比例1汉字书报虽多用正方形宋体字，但视觉传达设计中，常根据版面版式、横排竖排等因素来确定文字的高宽比。一般横排文字的竖高可大于横宽，而竖排文字的横宽宜大于竖高。按文字的识别性要

49、求，汉字高宽比的适宜范围见表7-2。2拉丁字母和阿拉伯数字（二）字符的笔画粗细1影响字符笔画粗细的因素2字符笔画宽度对字高比例的参考值（三）字符的排布四、字符与背景的色彩及其搭配第二节 图形符号及标志设计一、图形符号设计1图形符号及其设计的一般原则内涵不过大，使人们能准确理解，不生歧义。构形简明，突出所表示对象主要和独特的属性。构形醒目、清晰、易懂、易记、易辨、易制。边界明确、稳定。尽量采用封闭轮廓的图形，以利于对目光的吸引积聚。2图形符号的视认特征与繁简3. 箭头的表示方法二、标志设计（一）标志及其设计原则1标志和它的应用领域2图形标志的设计原则（参照GB 7093.41986）前述图形符号的5条设计原则再加下面的要求，构成图形标志的设计原则。首先满足醒目清晰和通俗易懂两个基本要求。图形应只含所传达信息的主要特征，减少图形要素，避免不必要的细节。标志图形的长和宽尽量接近，长宽比一般14。 标志图形不宜采用复杂多变和凌乱的轮廓界限。 优先采用对称图形和实心图形。（二）图形标志的尺寸与视距1图形标志的公称尺寸2图形标志的公称尺寸与视距3其他的构图尺寸与视距（三）标志用图形符号的评价测试方法简介 （1）适当性排序测试 （2）理解性测