显示装置和操纵装置

1、小组成员陈小红、刘洋、颜苓芹崔绪福、丁振峰、方俊一、显示装置的设计1、仪表显示设计汽车仪表的一般形式 仪表的形式包括：垂直形、水平形、半圆形、圆形、开窗形等。我们在选择仪表形式的时候结合我们在选择仪表形式的时候结合误读率和视觉效果会选择圆形的。误读率和视觉效果会选择圆形的。2、表盘尺寸 表盘尺寸，以圆形仪表为例，其最佳直径D、目视距离L、刻度显示最大数I之间的关系。 仪表刻度盘的大小仪表刻度盘的大小对仪表的认读速度和对仪表的认读速度和精度有很大影响精度有很大影响353570mm70mm刻度盘刻度盘, , 最优直最优直径为径为44mm44mm仪表的最优仪表的最优视角是视角是2.52.55 5 仪

2、表玻璃与水平夹角我们取仪表玻璃与水平夹角我们取6060，以此来将驾驶室内灯光和外部入射光的放射光分散，防止散光，以及出现投影误差。3、仪表指针 形状、宽度（针尖）。我们的想法我们的想法:仪表指针我仪表指针我们取们取(e)形式形式的。的。以前的一些仪表盘指针：共同点：都采用了细共同点：都采用了细长针尖型指针长针尖型指针4、仪表的标数 仪表的标数可以参考的设计原则： （1）通常，最小刻度不标数，最大刻度必须标数。 （2）指针运动式仪表标数的数码应当垂直，表面运动的仪表数码应当按圆形排列 （3）若仪表表面的空间足够大，则数码应该标在刻度记号外侧；若仪表表面的空间有限，应将数码标在刻度内侧；指针处于表

3、面外侧的仪表，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只是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）对于表面运动的小开窗仪表，起数码应该按顺时针排列。 （6）对于圆形仪表，不论表面运动式还是指针运动式，均应使数码按顺时针方向依次增大。 （7）不做多圈使用的仪表，最好在刻度全程的头尾之间断开，其首尾的间距相当于一个大刻度为宜。5、 仪表的色彩 仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。 指针式仪表是靠指针指示的刻度、数字来显示信息。因此，度盘面、刻度数字和指针间的颜色选择应使显示的信息认读清晰、醒目清晰、醒目，彼此间的颜色搭配应遵循一定的规律。数字

4、的颜色设黑白两种颜色的明度对比最高，且较符合仪表的习惯用色级次12345678910清晰程度底色 被衬色 模糊程度底色 被衬色 所以红光、绿光、蓝光三种色最易引起人体视所以红光、绿光、蓝光三种色最易引起人体视锥细胞反应，白色和黑色又有明显对比效果，锥细胞反应，白色和黑色又有明显对比效果，所以我们在选用仪表颜色的时候尽量选择这些所以我们在选用仪表颜色的时候尽量选择这些易于辨别和对比的颜色。易于辨别和对比的颜色。 6、仪表面板布置 仪表板上的仪表位置设计原则如下： a 按仪表的重要程度排列 b 按适用顺序排列 c 按功能进行组合排列 d 按最佳零点方向排列 e e 按视觉特性排列按视觉特性排列f

5、f 按显示于操纵相合性排列按显示于操纵相合性排列7、仪表外尺寸1.取视距为500mm；2.根据人眼视觉特性，主要仪表应设置在2040的水平视野，视平线向下30的垂直视野内，由此我们选取水平视野25和垂直视野30；3.经计算我们驾驶员最佳视野为短边230mm，长边270mm的类似椭圆形区域。8、仪表尺寸 圆形仪表直径与视距的关系 仪表盘内包含转速表、时速表以及水温和油表。仪表盘内包含转速表、时速表以及水温和油表。 根据上表根据上表，时速表的刻度显示最大数为，时速表的刻度显示最大数为200200，所，所以直径以直径D D取取72mm72mm；转速表考虑一般家用的转速为；转速表考虑一般家用的转速为6

6、000800060008000，所以转速表的显示最大数取，所以转速表的显示最大数取9 9，由此直，由此直径径D D应该取应该取25mm25mm；考虑到转速表与时速表对称，取直；考虑到转速表与时速表对称，取直径径D=72mmD=72mm，使两个主要表盘大小相当，便于观察。，使两个主要表盘大小相当，便于观察。 时速表精确度不高，可在时速表开窗下加数字显时速表精确度不高，可在时速表开窗下加数字显示，来显示较精确的时速；为减轻视觉疲劳，将水示，来显示较精确的时速；为减轻视觉疲劳，将水温表和油表设计成立体表盘温表和油表设计成立体表盘。9、回顾仪表及其他人机设计1、较早的仪表盘2、较为繁琐的仪表盘3、目前

7、比较成熟的仪表盘我们的设计草图：我们的设计草图：二、操作装置的人机工程学问题1 1、操纵力和操纵位移、操纵力和操纵位移 操纵阻力操纵装置的操纵阻力主要由摩擦阻力、弹性阻力、 粘滞阻力、惯性阻力等部分构成。 最优操纵力:一般推荐最优操纵力的范围为 手操纵 520 N； 手指操纵 25 N； 脚操纵 4590 N； 脚尖操纵 2045 N。 从能量利用的角度考虑从能量利用的角度考虑, , 在不同的用力条件下在不同的用力条件下, , 以以使用最大肌力的使用最大肌力的 1/2 1/2 和最大收缩速度的和最大收缩速度的 1/4 1/4 操作操作, ,能量利用率最高能量利用率最高, , 人较长时间工作也不

8、会感到疲劳。人较长时间工作也不会感到疲劳。操纵装置的差别阈值操纵装置的差别阈值 影响最优操纵力的主要因素影响最优操纵力的主要因素: : (1) (1)操纵器的结构型式及操纵器的结构型式及其位置其位置 (2) (2)人体的姿势人体的姿势 (3) (3)操纵器的性质和使用操纵器的性质和使用要求要求 (4) (4)静态施力操纵静态施力操纵 (5) (5)操纵器的用力梯度操纵器的用力梯度 2 2、操纵器与显示器的协调、操纵器与显示器的协调性性 1）空间关系的协调性。四种旋钮和四种仪表的位 置对应关系，其优劣次序为、 、 、，有人对它们进行过 1200 次操作试验出现操作差错的次数分别为0 、76 、1

9、16、129。2 2）运动关系的协调性）运动关系的协调性 显示器指针或光点的运动方向与操纵器的运动方向应当互相协调。三、手控操作装置的设计三、手控操作装置的设计一、旋转式操纵装置的设计一、旋转式操纵装置的设计 旋钮通常都是用单手操纵。按其使用功能可分为:多倍旋转旋钮(控制范围超过 360) 、部分旋转旋钮(控制范围不超过 360) 、定位指示旋钮(旋钮的操纵受临界位置的定位控制)三类。 1 1）旋钮的设计旋钮的设计 旋钮的形态旋钮的形态 旋转角度超过旋转角度超过 360 360的多倍旋转旋钮的多倍旋转旋钮, , 其外形宜设其外形宜设计成圆柱形或锥台形；计成圆柱形或锥台形； 旋转角度小于旋转角度

10、小于 360 360的部分旋转旋钮的部分旋转旋钮, , 其外形宜设计其外形宜设计成成 接近圆柱形的多边形；接近圆柱形的多边形； 旋钮的尺寸旋钮的尺寸 旋钮的尺寸大小应根据操作时使用手指和手的部位旋钮的尺寸大小应根据操作时使用手指和手的部位来确定。来确定。通常通常, 旋钮的尺寸是按操纵力来确定的旋钮的尺寸是按操纵力来确定的, 尺寸尺寸太大或太小太大或太小, 都会使操作者感到不舒适。都会使操作者感到不舒适。2）方向盘的设计 方向盘的回转直径 汽车、拖拉机、工程机械方向盘的直径为 330 600 mm ； GB 5911-86转向盘尺寸中规定了350 、380 、400 、425 、450 、475

11、 、500 、550 mm 八种方向盘直径的标准规格。方向盘握把的直径为 2050 mm 。二、移动式操纵装置的设计二、移动式操纵装置的设计1 1、操纵杆的设计、操纵杆的设计 a. 操纵杆的形态和尺寸 操纵杆的粗细一般为 22 32 mm, 球形圆头直径为 32 mm。若采用手柄, 则直径不宜太小, 否则会引起肌肉紧张, 长时间操作容易产生痉挛和疲劳。 常用操纵杆执握手柄的直径一般为 22 32 mm, 最小不得小于 7.5 mm。 操纵杆的长度与其操纵频率有关, 操纵杆越长, 动作频率应越低。当操纵杆长度为30、40、60、100、140、240、 580 mm 时, 对应的最高操纵频率应为

12、 26、27、27.5、25.5、23.5、18.5、14 min-1。b. 操纵杆的行程和扳动角度 应适应人的手臂特点, 尽量做到只用手臂而不移动身躯就可完成操作。 对于短操纵杆 ( 150 250 mm ), 行程约为150 200 mm , 左右转角不大于 45, 前后转角不大于 30；对于长操纵杆 ( 500 700 mm ),行程约为 300 350 mm ,转角约为 10 15。通常操纵杆的动作角度为 30 60, 不超过90。c. 操纵杆的操纵力 最小为 30 N, 最大为 130 N, 使用频率高的操纵杆, 操纵力最大不应超过 60 N。例如,汽车变速杆的操纵力约为 30 50

13、 N。d. 操纵杆的位置 当操纵力较大、采用立姿操作时, 操纵杆手柄的位置应与人的肩部等高或略低于肩部的高度；当采用坐姿操作时, 操纵杆手柄的位置应与人的肘部等高。2 2、手柄的形状和尺寸设计、手柄的形状和尺寸设计对手柄设计的基本要求是: 手握舒适, 施力方便,不打滑, 动作可控制。手柄的形状和尺寸应根据手的结构和生理特征进行设计。当手执握手柄时, 施力和转动手柄, 都是依靠手的屈肌和伸肌共同完成的。因此, 手柄的形状应当设计成使其被握住的部位与掌心和指骨间肌之间留有适当间隙, 以减轻掌心和指骨间肌的受力, 改善手掌的血液循环状况, 保证神经不受过强的压迫。三、按压式操纵装置的设计 按压式操纵

14、装置, 按其外形和使用情况, 大体上分为两类: 按钮和按键。它们一般只有两种工作状态, 如“接通” 与 “切断” 、 “开” 与 “关” 、 “起动” 与 “停车” 等。按钮按钮 按钮必须能够可靠地复原到初始位置, 并且对系统的状态给出显示。按其工作方式, 按钮有单工位与双工位两种型式。 按钮的形态, 一般应为圆形或方形, 为使操作方便, 按钮表面宜设计成凹形。按钮的尺寸应根据人的手指端的尺寸和操作要求而定。用食指按压的圆形按钮, 直径为 8 18 mm； 用拇指按压的圆形按钮, 直径为 25 30 mm, 压力为 10 20 N；用手掌按压的圆形按钮,直径为 30 50 mm ，压入深度为

15、10 mm, 压力为 100 150 N；方形按钮的边长为 10 20 mm；矩形按钮以 1010 、 1015 或 1520 mm 为宜, 压入深度为 5 20 mm，压力为 5 15 N；按钮应高出台面 5 12 mm, 行程为 3 6 mm ,按钮间距为 12.5 25 mm ,最小不得小于 6 mm。三、 脚控操纵装置的设计1、脚控操纵装置的型式和操纵特点脚控操纵装置有两种类型: 脚踏板和脚踏钮脚踏板又分直动式、摆动式和回转式 汽车采用踏板中的直动式，加速踏板以脚跟为支点；制动踏板为脚悬空的方式。脚踏钮在汽车中并不多见。2 2、脚控操纵装置的适宜用力、脚控操纵装置的适宜用力 脚控操纵装

16、置在坐姿操作的情况下, 当脚蹬用力小于 227 N 时, 腿的屈折角以107为宜；当脚蹬用力大于227 N时, 腿的屈折角以130为宜。 用脚的前端进行操作时, 脚踏板上的允许用力不宜超过60 N；用脚和腿同时进行操作时, 脚踏板上的允许用力可达1200 N； 对于快速动作的脚踏板, 用力应减少到20 N。 在操纵过程中, 操作者往往会将脚放在脚踏板上,为了防止脚踏板被无意碰移而发生误操作, 脚踏板应有一定的起动阻力, 该起动阻力至少应当超过脚休息时脚踏板的承受力。 脚控操纵装置的空间位置直接影响脚的施力和操纵效率 对于蹬力要求较大的脚动操纵装置, 其前后位置应设计在脚所能及的距离范围之内,

17、左右位置应设计在人体中线两侧各10 15范围内, 应当使脚和腿在操作时形成一个施力单元。为此, 大、小腿间的夹角应在 105 135范围内, 以 120为最优。这种姿势下, 脚的蹬力可达 2250 N, 是轿车驾驶室脚踏板空间布置的推荐设计。轿车驾驶室脚踏轿车驾驶室脚踏板的空间布置板的空间布置符合手指操纵位置的凹陷现阶段的汽车中控制器的布置大体相同。在设计操纵装置时，对于不同功能的操纵器按钮设置不同的控制力，在按钮平面设置不同的凹凸感和不同颜色的符号提示，驾驶员会感觉到操纵的变化性，减少疲劳和操纵的失误。 四、优化设计四、优化设计1 1、按钮、按键的优化、按钮、按键的优化 凸起和凹陷面弯曲面平面2 2、方向盘的优化、方向盘的优化 方向盘是人在操纵汽车过程中，控制时间最长的操纵器。在方向盘的尺寸符合国家标注的前提下，可以上下调整，以适应不同身高的人的不同需求。长时间握紧方向盘会使手心出汗，要求包裹方向盘的材料具有良好的透气性和通风性能。根据人左右手习惯，在设置方向盘位置时，应该满足这两部分消费群体的生理需