人機工程學1、人機工程學定義:人機工程學是以人生理、心理特征為依據,應用系統工程見解,分析研究人與機械、人與環境以及機械與環境之間相互作用,為設計操作簡便省力、安全、舒適,人—機—環境配合達成最好狀態工程系統提供理論和方法科學。所以,人機工程學可定義為:根據人特征設計和改善人—機—環境系統科學。2、發展史（階段和時間）:第一階段,經驗人機工程學（20世紀初—二戰前,美國學者F.W.泰羅首創新管理方法和理論）;第二階段,科學人機工程學（二戰期間---20世紀50年代末）;第三階段,現代人機工程學（20世紀60年代）3、人機工程學研究內容:1）人特征研究;2）機器特征研究;3）環境特征研究;4）人—機關系研究;5）人—環境研究;6）機—環境研究;7）人—機—環境系統性能研究;對于工業設計師:1）人體特征研究（對象:在工業設計中與人體相關問題）;2）工作場所和信息傳輸裝置設計（包含:工作空間設計、座位設計、工作臺或操作臺設計、作業場所總體部署）;3）環境控制（照明、微小氣候、噪聲、振動）和安全保護設計;4）人機系統總體設計;4、現在常見研究方法有:1）觀察分析法（瞬間操作分析法、知覺與運動信息、動作負荷、頻率、危象、相關）;2）實測法;3）試驗法;4）模擬和模型試驗法;5）計算機數值仿真法;第二章人體測量與數據應用1、人體測量基礎術語:（1）、被測者姿勢:1）立姿2）坐姿;（2）、測量基準面:1）矢狀面;2）正中矢狀面（將人體分成左、右對稱兩面）;3）冠狀面（分成前、后兩面）;4）橫斷面（分成上、下兩面）;5）眼耳平面。（3）測量方向:1)在人體上、下方向上,將上方稱為頭側端,將下方稱為足側端。2)在人體左、右方向上,將靠近正中矢狀面方向稱為內側,將遠離正中矢狀面方向稱為外側。3)在四肢上,將靠近四肢附著部位稱為近位,將遠離四肢附著部位稱為遠位。4）對于上肢,將撓骨側稱為撓側（前臂大拇指一側）,將尺骨側稱為尺側（前臂小指一側）。5）對于下肢,將脛骨側稱為脛側（小腿內側一面）,將腓骨側稱為腓側（小腿外側一面）。（4）支承面和衣著:立姿時站立地面或平臺以及坐姿時椅平面應是水平、穩固、不可壓;（5）基礎測點及測量項目:頭部測點16個和測量項目12項;軀干和四肢22個69項（立姿40項,坐姿22項,手和足部6項,體重1項）;2、適應域:一個設計只能取一定人體尺寸范圍,只考慮整個分布一部分“面積”,稱為“適應域”;適應域可分為:對稱適應域、偏適應域。對稱適應域對稱于均值,偏適應域通常是整個分布某一邊3、百分位:由百分比表示,稱為“第幾百分位”。比如,50%稱為第50百分位;百分位數:是百分位對應數值。百分位數是一個界值,K百分位數Pk將群體或樣本全部觀察值分為兩部分:有K%觀察值等于和小于它,有（100-K）%觀察值大于它。4、關鍵人體尺寸應用標準:1）、極限設計標準:關鍵內容包含設計最大尺寸參考人體尺寸低百分位;設計最小尺寸參考人體高百分位。2）、可調標準:設計優先采取可調式結構。通常調整范圍應從第5百分位到第95百分位。3）、平均尺寸標準:設計中采取平均尺寸計算。（多數教授不主張按平均尺寸設計）5、關鍵人體尺寸應用標準（見小抄）p28、6、產品尺寸設計分類:1)I型產品尺寸設計又稱“雙限值設計”:需要兩個人體尺寸百分位數作為尺寸上限值和下限值依據;2).II型產品尺寸設計又稱“單限值設計”:只需要一個人體尺寸百分位數作為尺寸上限值或下限值依據;3)IIA型產品尺寸設計（又稱“大尺寸設計”）只需要一個人體尺寸百分位數作為尺寸上限值依據。4)IIB型產品尺寸設計（又稱“小尺寸設計”）只需要一個人體尺寸百分位數作為尺寸下限值依據。5）.III型產品尺寸設計（又稱“平均尺寸設計”）只需要第50百分位數人體尺寸（P50）作為產品尺寸設計依據。、7、人體尺寸百分位選擇:（1）滿足度:產品尺寸所適合使用人群占總使用人群百分比。、（2）選擇人體尺寸百分位數通常標準是:1）.通常產品,大、小百分位數常分別選P95和P5,或酌情選P90和P10;2.）包含人健康、安全產品,大、小百分位數常分別選P99和P1,或酌情選P95和P5;3.）成年男女通用產品,大百分位數選擇男性P90、P95、P99;小百分位數選擇女性P10、P5、P1;4）.III型產品設計選擇男、女50百分位數人體尺寸平均值（P50男+P50女）/2。（3）常見設計和人體尺寸百分位選擇歸納以下:1）.間距類設計,通常取較高百分位數,常取P95;2.）凈空高度類設計,通常取高百分位數,常取P99;3.）可及距離類設計,通常取低百分位數;4.）座面高度類設計,通常取低百分位數,常取P5;5）.隔斷類設計,若設計目是為了確保隔斷后面人秘密性,應取高百分位數,如取P95或更高;若是為了監視隔斷后情況,則應取低百分位數,如取P5或更低;6.）公共場所工作臺面高度類設計,若無尤其作業要求,通常以肘部高度數據為依據,常取P5。8、人體尺寸應用方法:1）確定所設計產品類型;2）選擇人體尺寸百分位數;3）確定功效修正量（考慮相關人體尺寸時,必需給衣服、鞋、帽留下合適余量,）;4）確定心理修正量;5）產品功效尺寸設定（最小功效尺寸＝人體尺寸百分數＋功效修正量;最好功效尺寸＝最小功效尺寸＋心理修正量）9、座椅設計標準:1）要把人坐姿與座椅樣式和尺寸聯絡起來;2）座椅尺寸應適宜于就坐者人體尺寸;3）座椅要適于就坐者保持不一樣姿勢需要和調整坐姿需要;4）靠背結構和形狀要盡可能降低就坐者背部和脊柱疲憊;5）座椅上應配有合適質地坐墊以改善臀部及背部體壓分布。第三章視覺術語:1）視角:被看目標物兩點光線投入眼球交角。2）眼睛能分辨被看目標物最近兩點光線投入眼球時交角,稱為臨界視角;3）視力:力是眼睛分辨物體細節能力一個生理尺度,用臨界視角倒數來表示,4）認清物體形狀視力為中心視力;5）在暗環境中分辨物體形狀視力為夜視力。6）兩只眼睛中所形成物象,融合為雙眼單視后,可用以分辨物體高低、深淺、遠近、大小,這種分辨物體立體位置視力為立體視力或深度覺。2、視野:1）通常視野:視野是當人頭部和眼球不動時,人眼能覺察到空間范圍,通常以角度表示;2）色覺視野:不一樣顏色對人眼刺激不一樣,所以視野也不一樣。白色視野最大,白、黃、藍、紅、綠色視野依次漸小。垂直最好視區:上、下1。5度;最好視野范圍:水平視線以下30度;有效視野范圍:水平視線以上25度、以下35度;最大固定視野:115度;擴大視野:150度;3、視覺特征:（p42）1）眼睛運動速度及疲憊程度:水平優于垂直。2）視線改變習慣:左—右,上—下,順時針。3）.正確性:水平尺寸和百分比估量更正確。4）.觀察優先性:左上—右上—左下—右下（圖3-9）。視區內儀表部署必需考慮這一點。5.）設計依據:應以雙眼視野為設計依據。6.）接收程度:直線輪廓優于曲線輪廓。7.）顏色易識別次序:紅、綠、黃、白;顏色相配時易識別次序:黃底黑字、黑底白字、藍底白字、白底黑字。4、方向敏感度（雙耳效應）:1)雙耳效應產生原因:聲音抵達兩耳微小時間差、強度差和因為頭部對聲音阻擋而使聲音頻譜發生改變。2)聲音頻率越高,分辨聲音方向越輕易,即:聽覺方向敏感性隨頻率增大而增大.3)右耳方向敏感性與聲音頻率關系。5、、掩蔽效應:掩蔽:一個聲音（主體聲）被另一個聲音（掩蔽聲）所掩蓋現象;掩蔽效應:主體聲聽閾因掩蔽聲掩蔽作用而提升效應;聽覺殘留:掩蔽聲去掉后,掩蔽效應并不立刻消除現象。、6、反應時間:（RT）又稱為反應潛伏期,它是指刺激和反應時間間距。RT=tz+td【RT—反應時間;tz—反應知覺時間（自出現刺激到開始實施操縱時間）;td—動作時間（實施操縱延續時間）】;分類及特點:簡單反應時（展現刺激只有一個,要求人做出反應也是一個）;析?。ǚ直妫┓磻獣r（展現刺激多于一個,要求人只對其中某種刺激作出預定反應,而對其它刺激不作反應）;選擇反應時（展現刺激多于一個,要求人對不一樣刺激作出一一對應不一樣反應）;7、聽覺區域與聽力損失:1）聽閾和痛閾之間就是人聽覺能夠正常感受范圍,人能感受頻率范圍:20~0Hz;人最敏感頻率范圍:1000~3000Hz;2）伴隨年紀增大,人對高頻聲波感受能力逐步減弱,但對1000Hz以下低頻聲波感受能力改變不大。第四章人心理與行為特征1、感覺基礎特征:1）適宜刺激;2）感受性和感覺閾限（剛剛能引發感覺最小刺激量,稱為絕對感覺閾下限,感覺出最小刺激量能力稱為絕對感受性;絕對感受性與絕對感覺閾限值成反比,即絕對感覺閾限下限值越低,絕對感受性就越高,感覺越敏銳;能產生正常感覺最大刺激量稱為絕對感覺閾上限。刺激量在上、下閾限之間才能引發感覺;3）適應:感覺器官經連續刺激一段時間后,在刺激不變情況下,感覺會逐步降低以致消失現象;4）相互作用5)對比:同一感受器官接收兩種完全不一樣但屬于同一類刺激物作用,而使感受性發生改變現象。可分為同時對比和繼時對比。6)余覺:刺激取消后,感覺可存在一極短時間現象2、知覺基礎特征:整體性、選擇性、了解性、恒常性、錯覺。3、記憶過程:記憶可劃分為識記、保持、再認、再現等階段,4、記憶種類:1）有意記憶與無意記憶;2）機械記憶與意義記憶;3）瞬時記憶、短時記憶與長時記憶;4）形象記憶、聽覺記憶與動作記憶）;5影響遺忘原因及分類遺忘:保持在頭腦中信息伴隨時間推移和以后經驗影響,不管在質量上,還是在數量上都發生一定改變,在數量上改變一個關鍵表現,即為識記保持量逐步降低,致使識記過信息不能再認和回想,或者發生錯誤再認和回想,這就是遺忘;1）識記材料性質2）識記材料數量3）學習程度4）主觀狀態;臨時性遺忘和永久性遺忘、選擇性遺忘6、氣質:氣質是表現在大家心理活動和行為方面經典、穩定動力特征;氣質類型體液說將人氣質分為膽汁質、多血質、粘液質、抑郁質四種。7、動機與需要:1）需要是有機體內部一個不平衡狀態,它表現為有機體對內部環境或外部環境條件一個穩定需求,并成為機體活動源泉。人某種需要得到滿足后,不平衡會臨時得到解除,當出現新不平衡時,新需要又會產生。2）人動機是在需要基礎上產生。當某種需要沒有得到滿足時,就會推進大家去尋求滿足需要對象,從而產生活動動機。當需要推進大家去活動引向一個目標時,需要就成為人動機。第五章人體生物力學與施力特征1、能量代謝:人體能量產生、轉移和消耗稱為能量代謝;分類:1）基礎代謝量（基礎代謝量=BSt;B—基礎代謝率平均值（kJ／(m2·h)）;S—人體表面積（m2);t—連續時間（h);體表面積（m2）＝0.0061*身高(cm)+0.0128*體重（kg）—0.1529）;2）平靜代謝量（常溫下基礎代謝量120%作為平靜代謝量R）;3）能量代謝量M（能量代謝量=MSt;t—測定時間）2、相對代謝率記為RMR=（能量代謝量M－平靜代謝量R）÷基礎代謝量B2、食物熱價和氧熱價:每1g食物完全氧化時所產生熱能稱為該食物熱價;在氧化過程中每消耗1L氧所產生熱量,稱為氧熱價。氧化不一樣食物,氧熱價不一樣3、體力勞動分級依據:勞動強度是指作業者在生產過程中體力消耗及擔心程度。勞動強度能夠用作業過程中人體能耗量、氧耗量、心率、直腸溫度、排汗率或相對代謝率等作為指標進行分級。、4、疲憊類型:1）生理疲憊—以肌肉疲憊為關鍵形式;2）心理疲憊—肌肉工作強度不大,但因為工作擔心或單調而產生疲憊。5、按疲憊分工作過程階段:1）.工作適應期2）最好工作期3）.疲憊期4）.疲憊過分積累期6.、疲憊測定方法:1）生化法;2）工作績效測定法;3）生理心理測試法【①閃光融合頻率;②反應時測定;③皮膚敏感距離法（兩點閾法）;④膝跳反射閾限法;⑤皮膚劃痕消退時間測定法;⑥皮膚電流反應測定法;⑦色名呼叫時間測定法;⑧勾消符號數目測定法】疲憊癥狀調查法7、動靜態施力:1）動態肌肉施力:動態肌肉施力就是肌肉運動時收縮和舒張交替改變;2）靜態肌肉施力:靜態肌肉施力則是連續保持收縮狀態肌肉運動形式。8、脊柱形態:脊柱承受重量負荷由上至下逐步增大,第5塊腰椎處負荷最大。第六章人機信息界面設計1、儀表標數標準:1）最小刻度不標數,最大刻度必需標數;2）指針運動式儀表標數數碼應該垂直,表面運動儀表數碼應該按圓形排列;3）為了避免指針對標數遮擋,在條件許可時,數碼應放在刻度標識外側,若條件不許可才放在刻度標識內側,但刻度間距應合適增大。對于指針在表面外側儀表,數碼應一律設置在刻度內側。4）圓形儀表零位通常設在時鐘12時或9時位置上;5）開窗式儀表窗口大小,應能顯示被指示數字及其兩側兩個數,方便觀察運動方向;6）對于表面運動小開窗儀表,其數碼應按順時針排列,并使字頭向上;7）對于圓形儀表,應使數碼按順時針方向依次增大;對于長條形儀表,應使數碼按向上或向右次序增大;8）不做多圈使用圓形儀表,最好在刻度全程頭和尾之間斷開,其首尾間距以相當于一個大刻度間距為宜;9）每一個小刻度通常最好代表1,其次是代表2或5,或者代表以上這三個數乘10n數(n為整數)。2、指示信號燈顏色及其含義:3,、觸覺特征:不太敏感、適應快速、有立體感4、操縱手把設計:設計合理手把,應考慮下述幾點:（1）手把形狀應與手生理特點相適應,見圖6-20;（2）手把形狀便于觸覺對其進行識別,見圖6-21;（3）尺寸應符合人手尺度需要、5、操縱—顯示比就是操縱器和顯示器移動量之比;、6、操縱—顯示編碼和編排相合目關鍵是降低信息加工復雜性,從而提升工作效率。其中比較關鍵一個標準就是應使操縱器編碼盡可能與顯示器編碼一致。第七章工作臺椅與工具設計1、確保腰弧曲線正常形狀是取得舒適坐姿關鍵。2、脊柱形態機組成:頸椎、胸椎、腰椎、骶骨、尾骨;四個生理彎曲:頸曲、胸曲、腰曲、骶曲;3、工作坐椅設計關鍵點①工作坐椅結構形式應盡可能與坐姿工作多種操作活動要求相適應,應能使操作者在工作過程中保持身體舒適、穩定并能進行正確控制和操作。②工作坐椅座高和腰靠高必需是可調整。座高調整范圍在GB10000中“小腿加足高”,即360～480mm;工作坐椅座面高度調整方法能夠是無級或間隔20mm為一擋有級調整。工作坐椅腰靠高度調整方法為165～210mm無級調整。③工作坐椅可調整部分結構結構,必需易于調整,必需確保在椅子使用過程中不會改變已調整好位置,并不能松動。④工作坐椅各零部件外露部分不得有易傷人尖角銳邊,各部結構不得存在可能造成擠壓、剪鉗傷人部位。⑤不管操作者坐在坐椅前部、中部還是往后靠,工作坐椅座面和腰靠結構均應使其感到安全舒適。⑥工作坐椅腰靠結構應含有一定彈性和足夠剛性。在坐椅固定不動情況下,腰靠承受250N水平方向作用力時,腰靠傾角不得超出115°。⑦工作坐椅通常不設扶手。需設扶手坐椅必需確保操作人員作業活動安全性。⑧工作坐椅結構材料和裝飾材料應耐用、阻燃、無毒。坐墊、腰靠、扶手覆蓋層應使用柔軟、防滑、透氣性好、吸汗不導電材料制造。第八章作業崗位與空間設計、1、近身作業空間:指作業者在某一位置時,考慮身體靜態和動態尺寸,在坐姿或站姿狀態下所能完成作業空間范圍。2、個體作業場所:指操作者周圍與作業相關、包含設備原因在內作業區域,如:汽車駕駛室,計算機操作臺。3、總體作業空間:多個相互聯絡個體作業場所部署在一起組成總體作業空間,如計算機房、辦公室、車間。4、水平作業面設計標準:1）根據95%人滿意標準;2）將常使用控制器、工具、加工件放在正常作業范圍之內;3）將不常使用控制器、工具放在正常范圍和最大范圍之間;4）將特殊、易引發危害裝置,部署在最大范圍之外5、雙手動作關聯正常區域:1）對于正常作業區域（上臂自然下垂,以肘關節為中心,前臂作回旋運動時手指觸及范圍）,作業者應能在小臂正常放置而上臂處于自然懸垂狀態下舒適工作;2）對最大作業區域（軀干前側靠近工作面邊緣時,以肩峰點為中心,上肢伸直做回旋運動時手指觸及范圍）,應使在臂部伸展狀態下能夠操作,且這種作業狀態不能連續很久。6、作業場所部署總則:1）關鍵性標準:優先考慮實現系統作業目標或達成其它性能最為關鍵元件。2）使用頻率標準:常常使用元件應部署于作業者易見易及地方。3）功效標準:把含有相關功效元件編組排列。4）使用次序標準:按使用次序排列部署各元件。第九章人與環境界面設計1、相對濕度:空氣有吸收水分特征,濕度概念是空氣中含有水蒸氣多少。它有三種表示方法:第一是絕對濕度,它表示每立方米空氣中所含水蒸氣量,單位是克/立方米;第二是含濕量,它表示每千克干空氣所含有水蒸氣量,單位是千克/千克·干空氣;第三是相對濕度,表示空氣中絕對濕度與同溫度下飽和絕對濕度比值,得數是一個百分比。(也就是指在一定時間內,某處空氣中所含水汽量與該氣溫下飽和水汽量百分比)2人體熱平衡:M±C±R-E-W=S;M—代謝產熱量;C為人體與周圍環境經過對流交換熱量,人體從周圍環境吸熱為正值,散熱為負值;R為人體與周圍環境經過輻射交換熱量,人體從外環境吸收輻射熱為正值,散出輻射熱為負值;E為人體經過皮膚表面汗液蒸發散熱量,均為負值;W為人體對外做功所消耗熱量,均為負值;S為人體蓄熱狀態。當人體產熱和散熱相等時,即S=0,人體處于動態熱平衡狀態;當產熱＞散熱時,即S＞0,熱平衡破壞,體溫身高;當散熱＞產熱,即S＜0,體溫下降。3、噪聲對聽覺影響:1）臨時性聽力下降;2）聽力疲憊;3）持久性聽力損失;4）爆炸性耳聾;4、影響噪聲對機體作用原因:1）噪聲強度;2）接觸時間;3）噪聲頻譜;4）噪聲類型和接觸方法;5）個體差異;、、、、、、、、、、例2-1設計適適用于90％東南區男性使用產品(對稱適應域),試問應按怎樣身高范圍設計該產品尺寸?解:查表2-2中國各地域體重、身高、胸圍平均值與標準差,可得東南區男性