人机工程学

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1、人机工程学1、人机工程学的定义：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与 环境以及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人机环境的配合达到最佳状态的工程 系统提供理论和方法的科学。因此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人机环境系统的科学。2、发展史（阶段和时间）：第一阶段，经验人机工程学（20世纪初一二战前，美国学者F.W泰罗首创新管理方法和理 论）；第二阶段，科学人机工程学（二战期间-20 世纪 50 年代末）；第三阶段，现代人机工程学（20 世纪 60 年代）3、人机工程学研究的内容： 1）人的特性研究；2）机器特性研

2、究；3）环境的特性研究；4）人机关系的研究；5） 人环境的研究；6）机环境的研究；7）人机环境系统性能的研究；对于工业设计师： 1）人体特性的研究（对 象：在工业设计中与人体有关的问题）；2）工作场所和信息传递装置的设计（包括：工作空间设计、座位设计、工作 台或操作台设计、作业场所的总体布置）；3）环境控制（照明、微小气候、噪声、振动）和安全保护设计；4）人机系 统的总体设计；4、目前常用的研究方法有： 1）观察分析法（瞬间操作分析法、知觉与运动信息、动作负荷、频率、危象、相关）；2） 实测法 ；3）实验法 ；4）模拟和模型实验法；5）计算机数值仿真法；第二章 人体测量与数据应用1、人体测量的

3、基本术语：（1）、被测者姿势： 1）立姿 2）坐姿；（2）、测量基准面：1）矢状面；2）正中矢状面（将 人体分成左、右对称两面）；3）冠状面（分成前、后两面）；4）横断面（分成上、下两面）；5）眼耳平面。（ 3）测量 方向： 1）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。2）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的 方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着 部位的称为远位。4）对于上肢，将挠骨侧称为挠侧（前臂大拇指一侧），将尺骨侧称为尺侧（前臂小指一侧）。5）对 于下肢，将胫骨侧称为胫侧（小腿内侧一面），将腓骨侧称为腓

4、侧（小腿外侧一面）。（ 4）支承面和衣着：立姿时站立 的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压；（5）基本测点及测量项目：头部测点 16 个和测量项 目 12 项；躯干和四肢 22 个 69 项（立姿 40 项，坐姿 22 项，手和足部6 项，体重 1 项）；2、适应域： 一个设计只能取一定的人体尺寸范围，只考虑整个分布的一部分“面积”，称为“适应域”；适应域可分为： 对称适应域、偏适应域。对称适应域对称于均值，偏适应域通常是整个分布的某一边3、百分位：由百分比表示，称为“第几百分位”。例如， 50%称为第 50 百分位；百分位数：是百分位对应的数值。百 分位数是一个界值，K百

5、分位数Pk将群体或样本的全部观测值分为两部分：有 K%的观测值等于和小于它，有（100-K） %的观测值大于它。4、主要人体尺寸的应用原则： 1）、极限设计原则：主要内容包括设计的最大尺寸参考人体尺寸的低百分位；设计的最 小尺寸参考人体的高百分位。2）、可调原则：设计优先采用可调式结构。一般调节范围应从第 5 百分位到第 95 百分位。 3）、平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算。（多数专家不主张按平均尺寸设计）5、主要人体尺寸应用原则（见小抄） p28、6、产品尺寸设计分类：1）1型产品尺寸设计又称“双限值设计”：需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值 的依据；2）II型产品尺寸设计

6、又称“单限值设计”：只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据；）IIA 型产品尺寸设计（又称“大尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的依据4）HB型产品尺寸设计（又 称“小尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据。5） III 型产品尺寸设计（又称“平均尺寸设计”） 只需要第50百分位数的人体尺寸（P50）作为产品尺寸设计的依据。、7、人体尺寸百分位选择：（1）满足度：产品尺寸所适合的使用人群占总使用人群的百分比。、（2）选择人体尺寸百分位数的一般原则是：1）.一般产品，大、小百分位数常分别选P95和P5,或酌情选P90和P10；2. ）涉及人的

7、健康、安全的产品，大、小百分位数常分别选P99和P1,或酌情选P95和P5； 3.）成年男女通用的产品， 大百分位数选用男性的P90、P95、P99；小百分位数选用女性的P10、P5、P1； 4） .III型产品设计选用男、女50 百分位数人体尺寸的平均值（P50男+P50女）/2。（3）常见设计和人体尺寸百分位选择归纳如下：1） .间距类设计，一般取较高百分位数，常取 P95； 2.）净空高度类设计，一般取高百分位数，常取 P99； 3.）可及距 离类设计，一般取低百分位数； 4.）座面高度类设计，一般取低百分位数，常取 P5 ； 5） .隔断类设计，若设计目的 是为了保证隔断后面人的秘密性

8、，应取高百分位数，如取 P95 或更高；若是为了监视隔断后的情况，则应取低百分位 数，如取 P5 或更低； 6.）公共场所工作台面高度类设计，若无特别作业要求，一般以肘部高度数据为依据，常取 P5 。8、人体尺寸的应用方法： 1）确定所设计产品类型； 2）选择人体尺寸百分位数； 3）确定功能修正量（考虑有关人体 尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量，）；4）确定心理修正量；5）产品功能尺寸的设定（最小功能尺寸=人 体尺寸百分数+功能修正量；最佳功能尺寸=最小功能尺寸+心理修正量）9、座椅的设计原则：1）要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起来； 2）座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸； 3）

9、 座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要；4）靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部和脊柱疲劳； 5）座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背部的体压分布。- Vr.第三章1、视觉术语：1）视角：被看目标物的两点光线投入眼球的交角。2）眼睛能分辨被看目标物最近两点光线投入眼球时 的交角，称为临界视角；3）视力：力是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，4）认 清物体形状的视力为中心视力；5）在暗环境中辨别物体形状的视力为夜视力。6）两只眼睛中所形成的物象，融合 为双眼单视后，可用以辨别物体高低、深浅、远近、大小，这种辨别物体立体位置的视力为立体视力或深度觉。2、

10、视野：1）一般视野：视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能觉察到的空间范围，通常以角度表示；2）色觉视野： 不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。白色的视野最大，白、黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小。垂直最 佳视区：上、下 1。5 度；最佳视野范围：水平视线以下30 度；有效视野范围：水平视线以上25 度、以下 35 度；最 大固定视野：115度；扩大的视野：150 度；3、视觉特征：（p42） 1）眼睛运动速度及疲劳程度：水平优于垂直2）视线变化习惯：左一右，上一下，顺时针。3）. 准确性：水平尺寸和比例的估计更准确。4） .观察优先性：左上右上左下右下（图 3-9）。视区内的仪表布置必

11、须考虑这一点。5.）设计依据：应以双眼视野为设计依据。6.）接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。7.）颜色的易辨认 顺序：红、绿、黄、白；颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、蓝底 白字、白底黑字。4、方向敏感度（双耳效应）：1） 双耳效应产生的原因：声音到达两耳的微小时间差、强度差和由于头部对声音阻挡而 使声音频谱发生改变。 2）声音的频率越高，辨别声音方向越容易，即：听觉的方向敏感性随频率增大而增大.3） 右耳 的方向敏感性与声音频率的关系。5、掩蔽效应： 掩蔽：一个声音（主体声）被另一个声音（掩蔽声）所掩盖的现象； 掩蔽效应：主体声的听阈因掩 蔽声的掩蔽作用而提高的效应；听觉残留：掩蔽

12、声去掉后，掩蔽效应并不立即消除的现象。、6、反应时间：（RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间距。RT=tz+td【RT 反应时间；tz 反应知 觉时间（自出现刺激到开始执行操纵的时间）； td 动作时间（执行操纵的延续时间）】；分类及特点：简单反应时（呈 现的刺激只有一个，要求人做出的反应也是一个）；析取（辨别）反应时（呈现的刺激多于一个，要求人只对其中某种 刺激作出预定反应，而对其余刺激不作反应）；选择反应时（呈现的刺激多于一个，要求人对不同刺激作出一一对应的 不同反应）；7、听觉区域与听力损失 ：1）听阈和痛阈之间就是人的听觉可以正常感受的范围，人能感受的频率范围： 20200

13、00Hz； 人最敏感的频率范围： 10003000Hz； 2）随着年龄增大，人对高频声波的感受能力逐渐减弱，但对 1000Hz 以下低频 声波的感受能力变化不大。第四章 人的心理与行为特征1、感觉的基本特性： 1）适宜刺激； 2）感受性和感觉阈限（刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为绝对感觉阈下限，感 觉出最小刺激量的能力称为绝对感受性；绝对感受性与绝对感觉阈限值成反比，即绝对感觉阈限的下限值越低，绝对 感受性就越高，感觉越敏锐；能产生正常感觉的最大刺激量称为绝对感觉阈上限。刺激量在上、下阈限之间才能引起 感觉； 3）适应： 感觉器官经持续刺激一段时间后，在刺激不变的情况下，感觉会逐渐减少以致消失

14、的现象；4）相互 作用 5） 对比： 同一感受器官接受两种完全不同但属于同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象。可分为 同时对比和继时对比。 6）余觉： 刺激取消后，感觉可存在一极短时间的现象2、知觉的基本特性：整体性、选择性、理解性、恒常性、错觉。3、记忆的过程： 记忆可划分为识记、保持、再认、再现等阶段，4、记忆的种类： 1）有意记忆与无意记忆； 2）机械记忆与意义记忆； 3）瞬时记忆、短时记忆与长时记忆； 4）形象记 忆、听觉记忆与动作记忆）；5 影响遗忘的因素及分类 遗忘：保持在头脑中的信息随着时间的推移和后来经验的影响，不论在质量上，还是在数量 上都发生一定的变化，在数量上变

15、化的一个重要表现，即为识记的保持量逐渐减少，致使识记过的信息不能再认和回 忆，或者发生错误的再认和回忆，这就是遗忘；1）识记材料的性质2）识记材料的数量3）学习程度4）主观状态；暂 时性遗忘和永久性遗忘、选择性遗忘6、气质：气质是表现在人们心理活动和行为方面的典型的、稳定的动力特征；气质类型的体液说将人的气质分为胆汁 质、多血质、粘液质、抑郁质四种。7、动机与需要： 1）需要是有机体内部的一种不平衡状态，它表现为有机体对内部环境或外部环境条件的一种稳定的 需求，并成为机体活动的源泉。人的某种需要得到满足后，不平衡会暂时得到解除，当出现新的不平衡时，新的需要 又会产生。 2）人的动机是在需要的基

16、础上产生的。当某种需要没有得到满足时，就会推动人们去寻找满足需要的对 象，从而产生活动动机。当需要推动人们去活动引向一个目标时，需要就成为人的动机。第五章 人体生物力学与施力特征1、能量代谢：人体能量的产生、转移和消耗称为能量代谢；分类：1）基础代谢量（基础代谢量=BSt ； B基础代 谢率平均值（kJ/（m2h） ）； S人体表面积（m2） ； t持续时间（h）；体表面积（m2 ）= 0.0061*身高（cm）+0.0128* 体重（kg）0.1529 ）； 2）安静代谢量（常温下基础代谢量的120%作为安静代谢量R）； 3）能量代谢量M （能量代 谢量=MSt ； t测定时间）2、相对代谢率记为RMR =（能量代谢量M安静代谢量R）三基础代谢量B2、食物的热价和氧的热价：每1g食物完全氧化时所产生的热能称为该食物的热