人机工程学(丁玉兰)考试重点.doc

人机工程学的起源与发展起源于欧洲,形成于美国, 英国是世界上开展人机工程学研究最早的国家；
三个阶段: 经验——机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理设计上，使在人际关系上是以选择和培训操作训练者为主，人适应于机器; 科学（二战期间）——重视工业与工程设计中“人的因素”使机器适应于人; 现代三个特点：①着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出人类界限之外；②密切与实际应用相结合，通过严密的计划设定的广泛实验性研究，尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计；③力求使实验心理力学、生理学、功能解剖学等学科的研究人员与物理学、数学、工程学方面的研究人员共同努力密切合作。
1961年成立国际人类功效学会（IEA）我国于1989年成立中国人类工效学学会（CES）
研究内容：1.人的特性的研究2.机器特性的研究3.环境特性的研究4.人-机关系的研究5人-环境关系的研究6-机-环境关系的研究.
人机工程学对工业设计的作用：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“物”的功能和理性提供科学依据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”为核心的设计思想提供工作程序

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，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据
分类：1.人体构造尺寸：静态尺寸2.人体功能尺寸：动态尺寸
人体测量方法（3种）：1普通测量法2摄像法3三维数字化人体测量法（手动接触式、手动非接触式、自动接触式、自动非接触式）
测量基准面：①矢状面 ②正中矢状面 ③冠状面 ④横断面（水平面）⑤眼耳平面
基本测点：1.头部测点16个项目12个2.躯干和四肢部位测点22个项目69项（立姿40项，坐姿22项，手足6项，体重1项）
测量仪器：人体测高仪，人体测量用直角规，人体测量用弯角规
人体尺寸应用方法：1.确定所设计产品的类型2.选择人体百分位数3.确定功能修正量4.确定心里修正量5产品功能尺寸的设定
产品功能尺寸 ：为确保实现产品某一功能而在设计时规定的产品尺寸
最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量
最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量
产品尺寸类型：Ⅰ型 ⅡA型 ⅡB型 Ⅲ型
百分位数计算公式：x=`x ± ( SD × K ) SD标准差 K变换系数

从人体神经系统活动机制来看，人体对外界刺激的反应过程就是信息在体内的循环过程
感觉通道（视觉通道、听觉通道、触觉通道）
两眼所能感觉的波长380nm-780nm
视角：是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度

临界视角：眼睛能分辨被看物体最近两点的视角临界视角
视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度
视野：头部和眼球固定不动的情况下，眼镜观看正前方物体时所能看得见的空间范围，水平面视野双眼视区大约60°，垂直视野最大是视平线上50°~下70°
视距：是指人在操作系统中正常的观察距离，一般操作的视距在38~76cm之间
中央视觉视网膜上分布着视锥细胞多的中央部位，感色力强，同时能清晰的分辨物体
周围视觉视杆细胞多的边缘部位感受力差，但是视野范围广，可观察空间或运动物体
视觉的变化习惯：从左到右从上到下、顺时针运动
人眼对白色视野最大绿色最小（白黄蓝红绿）
暗适应：当人从亮出进入暗处时，刚开始看不清物体，需要经过一段适应的时间后，才能看清物体的过程
听觉平均最佳范围：20-20000Hz
25岁后15000Hz以上频率的灵敏度显著降低，低于10000Hz不受年龄影响
听阙：在最佳听闻频率范围内，一个听力正常人刚刚能听到给定给频率正弦式纯音的最低声强
频率越高，响应对于方向的依赖程度越大，在70。达到最大值
掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽而提高的效应
触觉感受器：触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤的浅层的触觉感受器而引起的；压觉是较强的机械刺激引起皮肤深部组织变形而产生的感觉。
皮肤的三种感受器：触觉，温度，痛觉。
本体感觉：人在进行操作活动的同时能给出身体及四肢所在位置的信息
在人和机器发生关系和相互作用的过程中，最本质的联系是信息交换
可以把人视为一个单通道的有限输送量的信息处理系统来研究

B=H*M*E*L（B行为H遗传M成熟E环境L学习）
S—O—R(S外在内在刺激O有机体-人R行为反应)
感觉的基本特征：①适宜刺激 ②感觉阈限 ：1.感觉阈下限：刚刚能引起感觉的最小刺激量感觉阈上限：能产生正常感觉的最大刺激量绝对阈值：能被感觉器官所感受的刺激强度范围差别感觉阈值：引起差别感觉的刺激最小差别量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，感觉会逐渐减小以至消失）④相互作用（在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低） ⑤对比（同时、继时） ⑥余觉（刺激取消以后，感觉可以存在一极短时间）
知觉的基本特征：①整体性 ②选择性（在知觉时，把某些对象从背景中优先的区分出来，并予以清晰反映的特征）取决条件：1.对象和背景的差别2.对象的运动3.主观因素 ③理解性(用以往所获得的知识经验来理解当前的知觉对象的特征) ④恒常性 ⑤错觉（举例子）

人体运动系统 ：运动系统是由骨（运动的杠杆）、关节（运动的枢纽）和肌肉（运动的动力）三部分组成
种骨杠杆的形式：①平衡杠杆（支点位于重点与力点之间）②省力杠杆（重点位于力点与支点间）③速度杠杆（力点位于重点支点间）
生物力学模型可采用物理学和人体工程学的方法来计算
生物力学模型的基本原理建立在牛顿三大定律上：①物体在无外力作用下会保持匀速直线运动或静止状态；②物体的加速度跟所受的合外力大小成正比；③两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上
肌力：肌肉收缩时所产生的力
取决肌力大小的因素：1.单个肌纤维的收缩力2.肌肉纤维的数量与体积3.肌肉收缩前的初长度4.中枢神经系统的机能状态5.肌肉对骨骼发生作用的机械条件
肢体的出力范围：在操作活动中，肢体所能发挥的力量除了取决于人体肌肉的生理特征之外，还与施力姿势、施力部位、施力方式和施力方向有关系
在直立姿势下弯臂时，在70°可达最大值
在直立姿势下臂伸直时，最大拉力在180°位置上，最大推力在0°位置上
肢体所有力量的大小，都与持续时间有关。随着持续时间延长，人的力量很快衰减。

人机系统的人机界面是指系统中的人、机、环境之间相互作用的的区域。
人及信息界面包括环境信息、及其信息的显示和及其接受信息的控制
通常人机界面有信息性界面、工具性界面和环境性界面，就人机系统能效而言，以信息性界面最为重要
人机信息交换方式：显示装置——视觉显示、听觉显示、触觉显示
在人机系统中，人通过信息显示器获得关于机械的信息之后，利用效应器官操纵控制器，通过控制器调整和改变机器系统的工作状态，使机器按人预定的目标工作。因此，控制器是把人的输出信息转化为机器输入信息的装置，即在生产过程中，人是通过操纵控制器完成对机器的指挥和控制的
例题：模拟显示仪表∕数字显示仪表 选哪个？（判断变化趋势） 仪表形式误读率排序 高？低？——P86
信号灯设计：

空气散射小、射程较远的长波红光信号灯，或功率消耗较少的蓝绿光信号灯
背景 冷，信号闪光，效果最佳
信号灯布置：重要信号灯：最佳视区视野中心3°范围内，一般20°，次要60-80外
荧光屏：
目标亮度高 易察觉，不应超过34cd∕m2，背景（屏面）亮度最优值68cd∕m2
听觉信息传视：反应快、传视装置可配置在任意方向上、用语言通话时应答性良好
听觉信息传示装置设计：
①选用声频与噪声频率相差远的声音作为听觉信号，以削弱掩蔽作用
②使用2个及以上听觉信号时，信号之间应有差异；对某种信号在所有时间内应代表同样的信息意义，以提高听觉反应速度
③应使用间断或变化信号，避免使用连续稳态信号，以免人耳产生听觉适应性
④要求远传或绕过障碍物的信号，应选用大功率低频信号，以提高传示效果
⑤对危险信号，至少应有两个声学参数与其他声信号或噪声相区别；而且危险信号的持续时间应与危险存在时间一致
操纵装置的设计：将人的信息输送给机器，用以调整、改变机器状态的装置要考虑体型、生理、心理、体力、能力
操纵装置的大小、形态等要适应人的手或脚的运动特征，用力范围处于人体最佳用力范围之内；
重要的、使用频繁的操纵装置应布置在人反应最灵敏、操作最方便、肢体能达到的空间范围内；
操纵手把的设计：
①手把形状应与手的生理特点相适应
②手把形状应便于触觉对它进行识别
③尺寸应符合人手尺度的需要
操纵装置编码：形状 位置 尺寸 颜色 符号
操纵与显示的相合性原则：①操纵器右移∕旋时，水平式指针右移，垂直式指针上移②操纵器朝上∕前移动，指针朝上∕右③操纵器右移∕顺时针转动，被控量增加，显示器应显示增加④指针固定式显示器，操纵器右移，表盘应左移，刻度应从左至右数值增加，以保证操纵器右移时读数增加的相应关系⑤操纵器朝上∕朝前∕右移，显示器读数增加∕开关进入“开”的位置，反之亦然

坐姿低台式控制要点
1. 控制台的高度应降低到坐姿人体水平线下
2. 把所需的显示器控制器设置在斜度为20°的面板上。
坐姿高台式控制器：
①视水平线上10°至以下30°内，斜度10°配置最重要的显示器
②10°—45°斜度20°设置次要显示器
③30°—50°斜度35°布置控制器。
合理的体压分布：
坐骨处压力最大，向四周逐渐减小至大腿部位时压力降至最低值
保证舒适坐姿：①坐姿生理学：保证腰弧曲线正常②坐姿生物力学：保证肢体免受异常力作用

作业空间：①近身作业空间 ②个体作业场所 ③总体作业空间
视觉显示终端作业岗位的人机界面：人-椅界面；眼-屏界面；手-键盘界面；脚-地板界面
近身作业空间：作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下，其所能完成作业的空间范围
个体作业场所：指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域
总体作业空间:不同个体作业场所构成总体作业空间，反应多个作业者或使用者之间作业的相互关系
什么样的作业面高度合理？
①必须将高度调节至合适操作者身体尺度及个人喜好位置
②应使臂部自然下垂出于合适放松状态小臂接近水平或略下斜
③不应使脊椎过渡屈曲
④作业面高度应可调节

影响热环境条件的主要因素有：空气温度、空气湿度、空气流速和热辐射
热舒适环境：人在心理状态上感到满意的热环境，既不感到冷，又不感到热
影响因素：1.空气的干湿球温2.空气中的水蒸气分压力3.空气流速4.室内物体和壁面辐射温度5.人的新陈代谢6.服装
过冷过热对人的影响：1.低温冻伤2.低温的全身性影响3.高温烫伤4.全身性高温反应
对光环境的要求 设计的基本原则：1、合理的照度平均水平，同一环境中，亮度和照度不应过高或过低，也不要过于一致而产生单调感；2、光线的方向和扩散要合理，避免产生干扰阴影，可保留必要阴影、使物体有立体感；3、避免产生眩光，只让反射光射进眼睛，以防止晃眼；4光源光色要合理，光源光谱要有再现各种颜色的特性；5、让光照和色相协调，使气氛令人满意；6、创造理想的照明环境不能忽视经济条件制约，因而必须考虑成本。
局部工作面的照度值最好不大于照度平均值的25%，对于一般照明，最小照度与平均照度之比规定为0.8以上
噪声对听觉的影响：1.暂时性听力下降2.听力疲劳3.持久性听力损失4.爆震性耳聋
影响噪音对机体作用的因素：1、噪音的强度 2、接触时间 3、噪音的频谱 4、噪声类型和接触方式 5、个体差异
震动频率、作用方向、震动强度是震动作用与人体的主要因素；作用方式、振动波形、暴露时间等因素也相当重要

人机系统可靠性由该系统中人的可靠性和机械的可靠性所决定。
事故的主要根源在于人为差错，而人为差错的产生则是由人的不可靠性引起的。提高人的可靠性是提高系统可靠性的关键。
安全装置和防护装置的区别：
安全装置：是通过其自身的结构功能限制或防止机器的某些危险运动，或限制其运动速度，压力等危险因素，减小或防止危险的产生；
防护装置：通过物体障碍方式防止人或人体部分进入危险区

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