造型与人机工程解析

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1、造型与人机工程 工业产品造型设计的现代化，不仅要求造型的新颖、 美观、大方，色彩符合现代人的审美要求，还要求符合人 机工程学。 人机工程学起源于欧洲，20世纪50年代前后在美国 形成体系，并得以迅速发展。 人机工程学是一门运用生理学、心理学和其他学科的 有关知识，使机器与人相适应，创造舒适而安全的工作条 件，从而提高工效的一门学科。 产品的物质功能只有通过人的使用才能体现出来，所 以产品功能的发挥不单单取决于产品本身的性能，还取决 于产品在使用时与操作者能否产生人机间高度协调，即符 合人机工程学。 造型与人机工程 人机工程学研究的目的： 1）设计产品必须考虑如何适应和满足人的生理和 心理的各种

2、要求 2）产品的设计应使操作简便、省力与准确、可靠 3）使工作环境舒适和安全 4）提高工作效率 造型与人机工程 人机工程学的研究范围大致有： 1）研究“人机”的合理分工和相互适应的问题 2）研究被控制对象的状态，即信息如何输入以 及人的操纵活动信息如何输出 3）建立“人机环境”系统的原则 因此，人机工程学的出发点是追求人和机器 的和谐，特别是对具有高速运转的机械和复杂装 置的机械为对象的人机系统。把人与机器作为 一个系统来研究，应有人机工程学的原理，解决 怎样设计产品才能使之适合人的使用，这一问题 越来越受到重视。 造型与人机工程人体参数 人体尺度一般指人体高度、宽度和胸廓前后径，以及 各部分

3、肢体的大小等。 1.静态测量人体尺度：又称构造尺寸。是指在静止 状态下直接测量后，进行数据统计分析得到。它包括7 项测量项目， 1989年7月1日颁布了“中国成年人人体尺寸”新的国家 标准（GB/T10000-1988），其中列出7组、47项静 态人体尺寸数据，它提供了我国成年人人体尺寸的基础 数据，适用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业 的技术改造、设备更新及劳动安全保护等方面。该尺寸 数据划分为3个年龄段：1825岁；2635岁； 3655岁（女）、3660岁（男）。 造型与人机工程人体参数 2.动态人体尺度测量： 动态人体测量又称功能尺寸，它包括的范围很 广，其中包括身体的躯干部分保

4、持不动，人的四 肢体活动范围的尺度测量。 1）人站立时肢体活动范围： （1）上肢活动范围（包括上肢的活动角度与触 及范围） （2）下肢活动范围 造型与人机工程人体参数 2）人坐姿时肢体活动范围 （1）上肢活动范围 造型与人机工程人体参数 （2）下肢活动范围： 造型与人机工程人体参数 3）手关节的活动范围： 造型与人机工程人体参数 3.人的视觉特征： 人在工作过程中，视觉的应有是最重要的和最 频繁的。因为人们在认识物质世界的过程中，大 约有80 的信息是从视觉得到的。 1）视野： （1）一般视野：指头部和眼球固定不动时，人观 看正前方所能看见的空间范围。 造型与人机工程人体参数 （2）色觉视野：

5、 各种颜色对人眼的刺激不同，色彩视野也有所 差别。各种颜色在垂直方向和水平方向的色觉视 野。白色的视野最大，其次为黄、蓝、绿。 造型与人机工程人体参数 2）视距： 是指人的眼睛观察操纵指示器的正常观察距离。 一般选取700毫米为最佳，最大视距约760毫米 ，最小视距为380毫米。 造型与人机工程人体参数 3）视觉运动规律： （1）眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快。 （2）人的视线扫描过程一般是由左到右，从上到 下运动，顺时针方向较准确、迅速。 （3）眼睛沿垂直方向要比水平方向易于疲劳。 （4）把正前方目标分为四个象限，观察率高低的 依次顺序为：左上、右上、左下、右下。 （5）眼睛对直线轮廓

6、比对曲线轮廓更易于接受。 造型与人机工程人体参数 4）视区的分布： （1）水平方向的视区分布： 10以内为最佳视区（1.5 3 最优），是人观 察物体最清晰的区域 20 以内为瞬息区，人们在很短时间内即可辨清 物体 30 以内为有效区，人们需集中注意力才能辨清 物体 当人的头部不动时，120 以内为最大视区。若头 部转动，最大视区可扩大到220 左右。 造型与人机工程人体参数 （2）垂直方向的视区分布： 垂直方向的最佳视区往往在视平线以下约10 左右处。在视平线以上10 和以下30 范围内为 垂直方向的良好视区；视平线以上60 和以下70 为最大视区。最优视区范围和水平方向相同。 造型与人机工

7、程显示装置设计 1.显示装置的种类： 1）指针式显示器： 通过各种形式的指针指示有关参数或状态。 2）数字式显示器： 直接用数码来显示有关参数或状态。有条带式数字显示器 、荧光屏显示器、数码管或液晶显示屏等 3）图形式显示器 用图形化图形指示机器的工作状态，具有直观、明显的特 点。它适用于需要短时间内立即作出判断并进行操纵的场 合。 一般工业产品多采用指针式和数字式显示器，图形式显示器 应有得比较少。 造型与人机工程显示装置设计 指针式显示器与数字式显示器的特点： 指针式显示器具有清晰、读数准确的显示特 点，对于偏差值不仅可以指出数字，还可以表示 出偏差处于定值的哪一侧（正或负）。指针式显 示

8、器还可用于显示容器中液面的高度，而数字显 示则有困难。 数字式显示器具有认读过程简单、认读速度 快、准确度高的特点，且不易产生视觉疲劳。 造型与人机工程显示装置设计 2.显示装置的选择： 选择显示装置的原则为： 1）显示装置所显示的精确度应符合设计要求。 2）信息要以最简单的方式传递给观察者。 3）信息必须易于识别并尽量避免换算。 4）根据不同的功能要求，选择不同的显示装置 造型与人机工程显示装置设计 3.显示装置的设计： 1）数字式显示器的设计 基本设计原则如下： 数字应从左向右横排，以符合人们的视觉规律 数码的高与宽之比多为2：1或1：1 数字的变换速度必须0.2秒，也就是说每个数字 至少

9、应停留0.2秒才能使人观察清楚。 造型与人机工程显示装置设计 2）指针式显示器的设计： （1）度盘的设计 形式：主要取决于设备的精度要求和使用要求 。 大小：度盘的大小和人眼睛的观察距离及刻度 数量有关。 根据试验，原形刻度盘在视距为750毫米时，其 最优直径为44毫米。 造型与人机工程显示装置设计 （2）刻度与刻度线的设计 刻度：刻度线间的距离称为刻度。根据人的视 觉规律和生理特点，人眼直接认读刻度最小不能 小于0.6毫米1毫米。一般取1毫米2.5毫米， 最大可取4毫米8毫米。 刻度线：可分为3级，即长、中、短刻度线。 刻度线的宽度：一般取刻度大小的515，普通 刻度线通常取0.1毫米0.0

10、2毫米。当刻度线宽度 为刻度大小的1/10时，认读误差最小。 造型与人机工程显示装置设计 （3）字符设计 形状：形状应简单、醒目、易认。一般多用直线和 尖角来加强字体本身特有的笔画，突出形的特征， 切勿用草体和进行艺术上的变形与修饰，以免误认 。 大小：一般在视距为710毫米情况下，仪表盘上的 字母、数字大小可按表1选用；其他场合的字母、数 字可表2选用。 增大（或减小）的比率=视距（毫米）/710（毫 米） 高与宽之比：实验证明，欲获得良好的认读效果， 字体的高宽比应采用3：2，拉丁字母高宽比为5： 3.5；字体的笔画粗细与字高之比为1：81：6。 造型与人机工程显示装置设计 （4）指针的设

11、计 形状：指针形状应单纯、明确、轮廓清晰，不宜作任何 艺术性装饰。指针的针身一头顶尖、尾部平、中间宽或狭 长三角形为好。 宽度与长度：指针的针尖宽度应与最小刻度线等宽，以 保证在阅读最小刻度值时的准确度。或者为刻度大小的10 -n倍（n为整数）。指针长度一般距离刻度符合1.6毫米左 右，但不能远离刻度，针尖不可覆盖刻度符号。原形刻度 盘的指针长度不宜超过它的半径，需要超过时，其超过部 分的颜色应与度盘面的颜色相同。 指针零点位置：根据人的生理特点和习惯，一般指针零 点位置大都在时针9点或12点的位置上。 造型与人机工程显示装置设计 （5）刻度盘、刻度线，指针和字符的颜色配置： 在现代设计中，盘

12、面通常设计为黑色，主要 指针为白色或黄色、橙黄色等。而刻度线与字符 应和指针同色，次要指针可为其他颜色，但应为 对比色。在光线较差的照明条件下，显示器盘面 应以白色为宜，而刻度线等采用黑色。总之，色 彩的配置应采用对比色，但不能产生眩目现象。 造型与人机工程显示装置设计 4.信号灯设计： 信号灯设计的一般原则： 1）在一定视距的情况下，信号灯的视觉效果应该 清晰、醒目 2）信号灯色彩的设计必须满足其使用目的 3）信号灯位置设计 重要的信号灯必须设置在视野中心3 的范围内，一般的 信号灯可安排在离视野中心20 内，只有相当次要的信号 灯才允许设置在离开视野中心60 80 以外，但总的 范围均不能

13、超出操作者不转动头部和身体所能观察到的视 野范围。 4）信号灯与控制器和其他显示器的协调关系 造型与人机工程显示装置设计 5.操纵台面板上显示器的总体布局： 1）面板上的显示器排列 根据人的视觉规律，显示面板的总体外形应为水平长方形。面板上的显示 器排列顺序最好与操纵者的工作认读顺序一致。 根据人的视区分布，视野3 为最佳视区。因此，最常用、最重要的显示 器布置在这个视区内，其他显示器可按其常用程度和重要性分别设在瞬息区 内或有效区内。 2）显示面板的最佳认读范围 根据实验，当眼睛离面板800毫米时，若眼球不动，水平视野20 范围为 最佳认读范围，其无错认读时间为1秒左右。当水平视野超过24 以上时， 正确认读时间开始急剧增加。因此，24 为最大的认读范围。 3）显示面板的总体布局 （1）直线形式布置（适用于显示器较小的小型控制台） （2）弧形布置（一般用于10个以上显示器的中型控制台） （3）弯折式布置（一般适用于大、中型控制台） 造型与人机工程显示装置设计 根据视觉特征，一个显示面板的视距最好是700毫 米左右，其高度最好在视平线附近，而且视线与显示器 垂直为佳。由于人在观察时，头部一般略有自然的前倾 ，所以要求面板也相应地向后仰，以保证面板与人的视 线向垂直。面板后仰角一般在1530，即面板与地 面成6075的交角。