教学课件 人机工程学(第三版)--丁玉兰PPT文件格式下载.pptx
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1着眼于机械设备的设计,使机器的操作不超越人的能力极限,而不是让人去适应机器。
2密切与实际应用相结合,通过严密计划设定的广泛实验性研究,进行具体的机械装备设计。
3综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。
研究方向:
把人-机-环境作为一个整体来研究,从而获得系统的最高综合效能。
1.3人机工程学的研究内容与方法1.学科的研究内容研究内容具有多样性、应用性和灵活性。
主要包括以下几个方面:
1人体特性的研究:
主要研究在工业设计中与人体有关的问题。
如本书2、3、4章的内容。
2工作场所和信息传递装置的设计:
主要研究如何设计合适的环境及信息传递装置,使人可以舒适高效的工作。
如本书5、6、7、8章的内容。
3环境控制与安全保护:
主要研究从长远利益出发,如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健康不受影响,事故危险性最小。
如本书9、10章的内容。
4人机系统的总体设计:
人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计,即在整体上使“机”与人体相适应,解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题可,使二者取长补短,各尽所长。
如本书第11章的内容。
5人机工程学发展动向的研究,如本书12章内容1.3.2研究方法1.观察法可借助摄影或录象2.实测法借助仪器进行实际测量,见图1-13.实验法在实验室或作业现场进行多次反复观测,见图1-24.模拟和模型试验法,见图1-3模拟:
假人模型冲击/虚拟技术模型:
输入系统输出5.计算机数值仿真法,见图1-46.分析法HoneyWell亨利威尔7.调查研究法:
各种调查研究的方法(抽样/询问/问卷)注重测试方法的可靠性和有效性可靠性(一致性):
重复实验时,结果应一致.有效性:
测试结果能真实反映所评价的内容.1.4人机工程学体系及其应用领域1.学科的体系人机工程学是一门综合性边缘学科,主要是“人体科学”、“技术科学”和“环境科学”之间的有机融合,由图1-5加以描述。
2.学科的应用学科的应用领域可参阅表1-1、1-2。
重点在下章介绍。
1.5人机工程学与工业设计1.为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数2.为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据3.为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则4.为进行人机环境系统设计提供理论依据5.为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程序。
参阅表1-3、1-4。
第1章结束回总目录第2章附录本章所附插图图1-1返回图1-2返回图1-3返回图1-4返回图1-5返回第2章人体测量与数据应用第1章链接第3章链接2.1人体测量的基本知识2.1.1概述人体测量学:
通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别,用以研究人的形态特征,使设计更适于人,见图2-1。
测量数据:
1、人体构造尺寸(静态尺寸)2、功能尺寸(动态尺寸)2.1.2人体测量的主要方法1.普通测量法2.摄影法,见图2-23.三维数学测量法,见图2-32.1.3人体测量的基本术语参见国标GB397588中的规定1.被测者姿势2.测量基准面,见图2-43.测量方向4.支承面和衣着5.基本测点与测量项目2.1.3人体测量的常用仪器1.在普通测量法中常用的人体测量仪器有:
2.人体测高仪,见图2-5;
3.人体测量用直脚规,见图2-6;
4.人体测量用弯脚规,见图2-7;
此外,还有人体测量用三脚平行规,坐高椅,量足仪,软卷尺以及医用磅秤等。
2.2人体测量中的主要统计参数在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量,因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析,从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。
1.均值2.方差3.标准差4.抽样误差抽样误差=标准误差=全部样本均值的标准差5.百分位数PK百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分,有K%的测量值等于和小于它,有(100-K%)的测量值小于它
(1)求某百分位数人体尺寸若人身高均值X=170,SD=10,K%=30P30=X=X(SDK)即有30%的人身高小于等于164.76cm。
(2)求数据所属百分率P同上例:
求有多少百分数的人身高小于等于164.76cmZ=(XiX)/SD查正态分布表,p=0.1985即有30%左右的人身高小于等于164.76各类人体测量尺寸的数值参阅表2-2至2-7。
2.3常用的人体测量数据1.我国成年人人体结构尺寸参阅GB1000088我国成年人人体尺寸国家标准,主要包括:
1.人体主要尺寸2.立姿人体尺寸,见图2-83.坐姿人体尺寸,见图2-94.人体水平尺寸,见图2-105.各大区域人体尺寸的均值和标准差6.我国香港地区成年人人体尺寸2.3.2我国成年人人体尺寸1.人在工作位置上的活动空间尺度,人体立姿、坐姿、跪姿、卧姿的活动空间见图2-11,图2-12,图2-13,图2-142.常用的功能尺寸,GB/T13547-92国家标准提供的立、坐、跪、卧、爬等常取姿势的主要功能尺寸,参阅表2-82.4人体测量数据的应用2.4.1主要人体尺寸的应用原则设计中常用测量尺寸见图2-15,有关数据的定义、应用条件。
选择依据等参阅表2-9。
2.4.2人体尺寸的应用方法1.确定所设计产品的类型,参阅表2-102.选择人体尺寸的分位数,参阅表2-113.确定功能修正量,参阅表2-124.确定心理修正量5.产品功能尺寸的确定.最小功能尺寸人体尺寸的分位数功能修正量.最佳功能尺寸人体尺寸的分位数功能修正量心理修正量2.4.3人体身高在设计中的应用以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见图2-16,图中有关尺寸定义参阅表2-13。
第2章结束回总目录第3章附录本章所附插图图2-1返回图2-2返回图2-3返回图2-4返回图2-5返回图2-6返回图2-7返回图2-8返回图2-9返回图2-10返回图2-11返回图2-12返回图2-13返回图2-14返回图2-15返回图2-16返回第3章人体感知与运动特征第2章链接第4章链接3.1人在系统中的功能3.1.1人是系统中的重要“环节”把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究,人与外界发生联系的主要是三个子系统,即感觉系统、神经系统、运动系统,见图3-1。
3.1.2人的感知与反应机能1.反射弧反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成。
反射活动的全部结构组成反射弧;
反射弧具有五个基本环节,即感受器传入神经元中间神经元传出神经元放应器,见图3-2(a)。
2.信息链人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信息链,见图3-2(b)。
3.1.3感觉通道与信息的协调人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道、听觉通道和触觉通道。
其适用场合参阅表3-1。
3.2视觉机能及其特征1.视觉刺激视觉的适宜刺激是光。
人的两眼可以感受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分,其波长为380780nm,见图3-3。
2.视觉系统视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的,见图3-4。
眼睛是视觉的感受器官,人眼是直径为2125mm的球体,其基本构造与照相机类似,见图3-5。
视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞,它们是接受信息的主要细胞。
3.2.3视觉机能1.视角与视力视角:
确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度。
=2arctg(D/2L)视角;
D被看物体上两端点的直线距离;
L眼睛到被看物体的距离;
视力:
眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度,以临界视角的倒数来表示。
视力=1/能够分辨的最小物体的视角2.视野与视距视野:
指人的头部和眼球固定不动的情况下,眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,常以角度来表示。
分水平视野(单视野/双视野)和垂直视野,见图3-6。
视距:
指人在操作系统中正常的观察距离,几种工作视距推荐值参阅表3-2。
3.中央视觉和周围视觉中央视觉视维细胞(感色能力强、能清晰分辨物体)。
周围视觉视杆细胞(观察空间范围和正在运动的物体)。
4.双眼视觉和立体视觉,双眼视物时,具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力,形成立体视觉。
5.色觉和色视野,见图3-7。
6.暗适应和明适应,见图3-8。
视觉特征:
1.疲劳程度:
水平优于垂直。
2.视线变化习惯:
左右,上下,顺时针。
3.准确性:
水平尺寸和比例的估计更准确。
4.观察情况的优先性:
左上右上左下右下。
视区内的仪表布置必须考虑这一点。
5.设计依据:
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。
据上述特征,适用视觉的原则参阅表3-2。
3.3听觉机能及其特征1.听觉刺激听觉的适宜刺激是声音,声音的声源是振动的物体,人的听感范围:
2020000HZ。
2.听觉系统起主要作用的部位:
内耳耳蜗起辅助作用的部位:
外耳、中耳、内耳的其它部分,见图3-9。
3.听觉的物理特性1.频率响应(感受性)人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1:
1000;
频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降,见图3-10;
听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。
2.动态范围(声音的强度)听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强/正好能听见的声强。
1听阈:
在最佳的听闻频率范围内,一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。
2痛阈:
对于感受给定各频率的正弦式纯音,开始产生疼痛感的极限声强Imax。
(1)与
(2)都与频率有关系,是在某一频率下的听阈值或痛阈值。
3听觉范围:
由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区,见图3-11。
3.方向敏感度(双耳效应)1时差:
t=声源到两耳的时间差。
人耳可觉察到的声信号入射的最小偏角为3。
2人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同,见图3-12。
由于头部的掩蔽效应,造成声音频谱的改变。
4.掩蔽效应
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