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操纵装置设计

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第5章_人机的信息界面设计(3)_安全人机工程学

第5章_人机的信息界面设计(3)_安全人机工程学
第 5章 人机的信息界面设计
5.1 人机信息界面的形成 主 要 内 容 5.2 视觉信息显示设计 5.3 听觉信息传示系统 5.4 操纵装置设计
5.5 操纵与显示相合性
5.3 听觉信息传示设计
5.3.2 言语传示装置
用语言传递人与机器的信息，使其具有一定的表达能力。传递和 显示言语信号的装置称为言语传示装置。
6
5.3.3 听觉传示装置的选择 1.音响传示装置的选择原理
在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应 最小的范围内。 使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。 最好组成视、听双重报警信号。 音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较 低的频率。 注意音响装置的多少，避免各信号间的相互干扰。
图5-13 常用手控操纵器的尺寸
19
5.4 操纵装置设计
5.4.3 脚控操纵器的设计
适宜的操纵力，参阅表5-21 脚控操纵器的尺寸
脚踏板：矩形，宽度>2.5cm，踏下行程6-17.5cm防滑齿纹； 脚踏按钮：取代手控，可快速操纵，直径5-8cm，行程1.2-6cm。
脚踏板结构形式的选择，见下图
效率：187
(a)操纵器与显示器方向相合性 (b)操纵习惯模式
28
5.5 操纵与显示相合性
5.5.3 操纵－显示的编码和编排相合性
重要的原则就是操纵－显示的编码应尽可能一致，见下图。
神七3名航天员心里相容性最高，见视频
29
作业与思考题
1. 2.
3.
4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
位置编码 尺寸编码 颜色编码 符号编码
21
补充知识：相容性
所谓相容性(或一致性)是指刺激与反应间关系与人们预期 的一致的程度。

人机工程学-王版第5章操纵装置设计201410-student

人机工程学-王版第5章操纵装置设计201410-student
一、脚操纵器的形式及操纵特征
• 脚操纵器主要有两种形式：脚踏板和脚踏钮。脚踏板的形 式又有直动式、摆动式和迥转式(包括单曲柄和双曲柄)
• 脚踏板能施加较大的操纵力，且操作也较方便，因而在无法用 手操作的场合，脚踏板得到了广泛的应用-汽车上高效利用。
– 按钮的尺寸主要按成人手指端的尺寸和操作要求而定。 一般
圆弧形按钮直径以8～18mm为宜， 矩形按钮以10X10、10X15或15X20mm为宜， 按钮应高出盘面5～12mm，行程为3—6mm，按钮间 距一般为12.5～25mm，最小不得小于6mm。
二、按键
• 节省空间、便于操作，便于记忆，使用熟练后，不用视觉也能迅速操 作。
–操纵器采用大小编码时，一般说来，大操纵 器的尺寸要比小操纵器的大20％以上，才有 准确操纵的把握，而这一点是较难保证的， 所以，大小编码形式的使用是有限的。
Size coding of controls is not as useful for coding purposes as shape, but there may be some instances where it is appropriate. When such coding is used, the different sizes should, of course, be discriminable one from the others.
和减少操作的复杂性
§4 按压式操纵器设计
• 按外形和使用情况，分为两类：按钮和 按键。
• 一般只有两种工作状态，如 “接通”、 “断开”。
• 操作方便、效率高
一、按钮
• 外形:圆形和矩形，有的还带有信号灯。用作系统的启动和关停。
–工作状态有单工位和双工位，单工位按钮是手按下按 钮后，它处于工作状态，手指一离开按钮就自动脱离 工作状态，回复原位；双工位按钮是一经手指按下就 一直处于工作状态，当手指再按一下时，它才回复到 原位。

第5章：人机信息界面(操纵装置设计)

第5章：人机信息界面(操纵装置设计)
操纵装置的类型及特征分析
三.操纵装置的特征编码与识别
形 状 编 码
在(a)、(b)、(c) 三 类旋纽之间不易混 淆，而同一类之间 容易混淆；(a)和 (b) 类旋纽适合作360 度以上旋转操作； (c) 类旋纽适合360 度以内旋转操作； (d)类适合作定位指 示调节。
旋纽的形状编码
操纵装置的类型及特征分析
三.操纵装置的特征编码与识别
在控制器上标以不同的文字或图形符号以区别不同的控制器。这种编 码的优点是，可以用示意性符号对每个控制器的作用给以直观性指示，不 需要事先去记忆每个控制器的功能和用途，减少了大脑译码的过程，因此 效率和准确度都较高。在设计符号时，这些符号应力求简单、达意、明显、
符 颜 号 色 编 码
按压式操纵器
按钮的设计 1.外形：常为圆形和矩形，有的还带 有信号灯。作用：系统的启动和关停。 分类：单工位和双工位。
按 钮 的 形 体 设 计
单工位按纽是手按后，它处于工作状 态，手指一离开按纽就自动脱离工作 状态，回复原位； 双工位的按纽 是一经手指按下就一直处于工作状态， 当手指在按一下时，它才回复原位2. 按纽的尺寸主要按成人手指端的尺寸 和操作要求而定。圆弧形按纽直径： 8—18mm ，矩形按纽10*10、10*15或 15*20，按纽应高出盘面5—12mm，行 程为3—6mm,按纽间距一般为12.5— 25mm,最小不得小于6mm。
旋转式操纵器
手轮—汽车方向盘—设计 ③高级轿车在方向盘中设置了一个空气袋，平时折合在立柱 顶端的一个圆盆中，一旦汽车发生碰撞使汽车骤然停止时气 袋就会自动充气，以保护司机的面部和胸部。同时还应保证 快速排气，及时排气，以免造成司机窒息。
旋转式操纵器
手柄的设计
手 柄 的 形 体 设 计

3、操纵装置设计

3、操纵装置设计

按钮
3～5
10×5
1～8
用食指按压
10
12×7
12
18×8
15
20×12
按钮
18～30
8～35
用拇指按压
工作行程/mm
＜2 2～3 3～5 4～6 3～8
按钮 用手掌按压
50
10～50
5～10
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键
设计注意事项 ①按钮颜色的选取。 ②用作两种工作状态转换的按键，附加显示当前状态的信号灯。 ③表面形状、触感、凸起高度、间距等都影响按键的使用。
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键
按钮常见；多个连续排列在一起的按钮称为按键。主要人机学参量有：截面尺寸、
操纵力（按压力）和工作行程。
表5-19 按钮按键的人机学参量（摘自GB/T 14775—1993）
操纵器及
基本尺寸/mm
操纵力/N
操作方式 直径d（圆形） 边长a×b（矩形）
字符和按键的排布 “柯蒂（Qwerty）”键盘存在三方面的宜人性缺陷。 ①打英文读物左右手负担比例为 57:43，对人群多数的“右撇子”不利。 ②A、S、I、O等常用字母由不灵活的小指、无名指敲击，分配不合理。 ③ 顶行的E、U、I、O属常用字母，要移动手部才能敲击，费时，不便。 1932年就有Dvorak的改进键盘问世，由于人们的“惯性”而未能流行。
第一节 人体施力与运动输出特性
二、反应时和运动时
反应时
• 指从刺激呈现到人开始作出外部反应的时间间隔，也称反应潜伏期。 • 影响反应时的有人体主观因素，和外界刺激客观因素。
第一节 人体施力与运动输出特性

操纵装置设计》ppt课件讲义

操纵装置设计》ppt课件讲义
• 是将人的信息输送给机器，用以调整、 改变机器状态的装置。
• 讨论一个问题
1】选择什 么操纵装置 控制大门？ 2】为什么？
6.2操纵装置的选择
如何选择操纵装置？
主要是按使用功能和操作要求进行选择，这对于安 全生产、提高工作效率非常重要。一般应遵循如下几 个原则:
使用功能【执行信息特征】：
• 启动制动
2】按功能分 • 开关控制器：用简单的开或关实现起动或停止的纵控
制。如按钮、踏板、手柄等。 • 转换控制器：把系统从一个工作状态转到另一个。
如手柄、选择旋钮、操纵盘等。 • 调整控制器：系统的工作参数稳定地增加或减少。
如手柄、按钮、旋钮、操纵盘等。 • 紧急停车控制器：用于最短时间内产生制动效果，
1.手动控制器设计考虑的因素 • 设计手的接触物时应避免将受力集中于
掌心和指骨肌，防止受压受震而引起难 于治愈的痉挛，至少也减少了手的疲劳 和操作不准。 • 形状应便于触觉对它进行识别。 • 尺寸应符合人手尺度的需要。
手动控制器设计中，有旋钮、按键、操纵手把等。
2.旋钮设计
• 旋钮种类:其形状可分为圆形、多边、指针旋钮和手动转盘 等。 (ａ)适于微调，(ｂ)力量可大些，(ｃ)旋钮上带有指 示刻度线。
• 不连续调节
• 定量调节 • 连续调节
操纵装置类型
• 数据输入
每一类操纵装置的特点 描述的角度：使用功能、使用情况
觉
6.2操纵装置的选择
如何选择操纵装置？ 操作要求，一般应遵循如下几个原则: • 快速、精细的操作，主要采用手动或指动控制器。用力 的操作应采用手臂及下肢控制。 • 手动控制器应安排在容易接触到和易看到的空间。 • 按钮的间距应为15mm，各手控制器的间距不小于50mm。 • 手揿按钮、旋钮适用于费力小、移动幅度不大及高精度 的阶梯式或连续式调节。 • 长臂杆、手柄、手轮、踏板则适用于费力、幅度大和低 精度的操作。

控制装置

控制装置

1.结构与造型
1）外观件结构对造型的影响 2）内部传动结构对造型的影响 3）避免“危险”的造型设计
2.材料与造型
1）造型材料的特性 （1）感觉物性
所谓感觉物性是通过人的器官感觉到材料的性能。如冷暖感、重量感、 柔软感、光泽、纹理、色彩等 木材：雅致、自然、轻松、舒适、温暖 钢铁：深沉、坚硬、沉重、冷凉 塑料：细腻、致密、光滑、优雅 金银：光亮、辉煌、华贵 呢绒：柔软、温暖、亲近 铝材：白亮、轻快、明丽 有机玻璃：明澈透亮、富丽 造型设计对材质的选用是根据不同的产品特性和功用，相应的选用满 意的造型材质，运用美学的法则科学的把它们组织在一起，使其各自 的美感得以表现和深化，以求得外观造型的形、色、质的完美统一
（2）选用脚动控制器的原则 ① 用于需要连续进行操作，而用手又不方便的场合。 ②无论是连续性控制，还是间歇性控制，其操纵力都在 超过5kg~15kg的情况下。 ③手的控制工作量过大，不足以完成控制任务时。
（3）脚动控制器的位置尺寸 一般脚踏板偏离人体正中位置不得超过75mm~125mm。 在坐姿时，当操作力很大时，踏板的高度可与椅面相平或稍低， 但不得超过椅面高度，若是站立操作，则脚踏板的高度不得超 过地面250mm，最佳为200mm或稍小些。
造型与人机工程—控制装置设计
视觉显示装置起着传递信息的作用，而操纵 控制装置则起着执行信息传递的作用。设计控制 装置时，首先要考虑操作者的性别和人的生理尺 寸，使之适应人体的生理结构特点，从而达到提 高工效及使操作者能够准确、迅速、安全、连续 操作的目的。
1.控制装置的类型与选择
1）控制装置的类型： 按操作的动力区分，可分为： ①手动控制器：如按键、开关、手柄及转轮等 ②脚动控制器：如脚踏板、脚踏钮等 ③其他：如声控、光控等这些利用敏感元件的换能装 置来实现启动或关闭的机件。 2）控制装置的选择 应遵循的一般原则： ①快速、精细的操作，主要采用手动或指动控制器。 用力的操作应采用手臂及下肢控制。 ②手动控制器应安排在容易接触到和易看到的空间。 ③对于按钮，它们的间距应为15mm，各手控制器的 间距不小于50mm。 ④旋钮适用于费力小、移动幅度不大及高精度的阶梯 式或连续式调节 ⑤长臂杆、手柄、手轮、踏板则适用于费力、幅度大 和低精度的操作。

第六章 操纵系统设计


三、操纵件的造型
操纵件不仅用来完成操纵系统的任务，而且也是一种 装饰和点缀品。 1.手操纵件的造型
（1）设计手柄式操纵减少时，要重视柄部的形状和尺寸。 （2）为了便于记忆，各操纵件最好采用不同形状的柄部 或者不同颜色的按钮。 （3）采用旋转式操纵减少时，最好在按钮上的手捏部分 设计成一头尖的形状，或做上醒目的标记，用它来指明 旋转的刻度位置。
片刻视力范围是在短时间内部疲劳地看清楚物体的范围。 有效视力范围是注意力集中才看清物体的范围。 视野是指头部和眼球固定不动地观看正前方所能看 视野 见的空间范围。颜色对视野也有影响，白色的视野 最大、其次为黄色和蓝色，绿色的视野最小。 视距是指人的眼睛清晰辨认物体的正常观察距离。 视距
二、操纵件的布置
人体不动的情况下，上、下肢能舒适达到的范围。 （3）操纵灵活 （4）操纵件定位可靠 操纵件应能长时间可靠地保
持在某一操纵状态的位置，不因其他非操作力的作
用而改变其操纵状态。而且，操作件一旦因为某种 原因而偏离操作位置时，应有自动回位功能。 （5）操纵灵活、效率高 对 操纵者所发指令的反映灵敏而准确，而且能量传递 的损失小，效率高，有利于减少操纵力。 （6）操纵系统的反馈准确迅速 好 的反馈性，使操纵信号准确迅速地反馈给操纵者， 以便操作者及时判断操作的效果，并作出新的操 操纵系统应有良 操纵系统中的执行件应
操纵系统的主要参数有操纵力、操纵行程和传动比。 1.操纵力 由操纵力的计算公式可知，若操纵系统的传动机构 确定，则传动比和传动效率就既定，因此，操纵力 决定于执行件的工作阻力，工作阻力应按最经常出 现的最严重工况时的工作阻力来计算操纵力。
2.操纵行程 操纵行程是指执行件从初始位置移动到完成操纵 任务时的位置，操纵件所具有的相应位移量。操 操 纵行程的大小应使人体在不移动位置的情况下能 方便自如的达到。 方便自如的达到。 3.传动比 操纵系统的传动比为传动件的主动力臂与从动力臂 之比，其值决定于传动机构中 构件的尺寸，应按在克服最大操纵力阻力时所在的

多绳摩擦提升机钢丝绳操纵装置设计

摘要目前，多绳摩擦提升机调绳、换绳、换容器的维护检修工作大多使用悬挂夹、木绳夹、辅助绞车等辅助设备配合使用的方法。

此方法停产时间长、工作量大、危险、效率低，影响矿井的生产，所以很有必要改进方法，提高效率。

本文设计了一套多绳摩擦提升机钢丝绳操纵装置。

该装置主要是由两套由楔块组构成的夹持装置组成，一套固定，一套活动。

其中任一套夹持装置均能同时把一个容器的所有钢丝绳夹紧，并承受全部载荷。

通过负载交替传递到两套夹持装置的方法，使提升容器上提下放或移动一定的距离，从而使钢丝绳松弛下来，这样就可以方便的进行调绳、换绳、换容器等工作。

该操纵装置的主要特点是：①可以夹持一个容器的所有钢丝绳。

②可以承受一个容器的最大负荷。

③可以松绳进行提升机或绳轮的维护、检修。

④操纵装置由液压控制，动作准确，安全可靠。

关键词钢丝绳；操纵装置；设计AbstractCurrent,the maintance worke in multi-rope friction winder such as relieving the rope,shortening the rope or relieving the container ,was currently carried out by the combined use of suspension clamp ,rope clamp and auxiliarly winder.This tehniques not only extendes the ilding period,but also increases the amount of load and lowers the productiving ,and it is very dangerous .So it is necessarly to improve the method and to lift high-efficiency.I have designed a wirerope operation device.The device was made up of two sets of holding device(one is positioned,one is movable).Everyone of the device can clamp all the ropes and bear all the load.It can lift or lower the container or move it for a certain distance,to relax the rope by transmitting the weight to two sets of holding device alternatively .In this way we also can have some operations such as relieving the rope shortening the ropes or relieving the container.The device has the following main characteristics:1.To suspend all the wire ropes in the intervale of a shaft.2.To carry the whole or partilal load in the intervals of a shaft in condition of maximum-load.3.To maintain or repair the elevator or rope wheels by relaxing the ropes.4.The device can act accurately and safely with hydraulic control.Keywords wirerope operation device design目录1 绪论 (1)1.1 提升机的发展 (1)1.2 提升机的钢丝绳换绳 (3)2 概述 (4)2.1 设计要求 (4)2.1.1 目的 (4)2.1.2 要求 (4)2.2 操作装置的原理与结构 (5)2.3 装置的操作步骤 (6)2.4 装置的特点 (7)3 夹持装置的设计 (9)3.1 夹持装置的原理 (9)3.2 楔块的设计 (10)3.2.1 楔块的材料 (10)3.2.2 楔块斜度的确定 (10)3.2.3 楔块的形状与尺寸 (11)3.3 链传动的设计 (12)3.3.1销轴链条的设计 (12)3.3.2 链轮的设计 (14)3.4圆柱滚子的设计 (16)3.4.1 材料的选择 (16)3.4.2 滚子的作用 (16)3.4.3 形状与尺寸 (16)3.5夹紧装置的布置 (17)4 液压系统的设计 (19)4.1液压回路的设计 (19)4.2 液压元件的选择 (19)4.2.1 液压泵的选择 (19)4.2.2 电动机的选择 (21)4.2.3 电磁换向阀的选择 (21)4.2.4 减压阀的选择 (21)4.2.5溢流阀的选择 (22)4.2.7 二位二通阀的选择 (22)4.2.8滤油器的选择 (22)5 升降油缸的设计 (24)5.1 确定基本参数 (24)5.1.1 外负载 (24)5.1.2 初选工作压力 (25)5.1.3 液压缸的主要尺寸 (25)5.2缸筒的设计 (25)5.2.1 材料的选择 (25)5.2.2 技术要求 (25)5.2.3尺寸的计算 (25)5.2.4 缸筒厚度验算 (26)5.3 液压缸的结构设计 (27)5.3.1 缸盖与缸筒的联系方式 (27)5.3.2 拉杆设计 (27)5.3.3端盖的设计 (28)5.4 活塞的设计 (29)5.4.1 活塞的材料 (29)5.4.2 活塞的结构以及活塞的联接方式 (29)5.4.3 活塞的技术要求 (29)5.4.4 半环的设计 (29)5.4.5 活塞的密封 (30)5.4.6 活塞的形状和尺寸 (31)5.5活塞杆的设计 (31)5.5.1 活塞杆的材料的选择 (31)5.5.2 活塞杆的结构 (31)5.5.3 活塞杆的技术条件 (31)5.5.4 活塞杆强度的校核 (32)5.5.5 活塞杆端部结构的设计 (32)6 拉伸油缸的设计 (35)6.1 确定基本参数 (35)6.1.1 外负载 (35)6.1.2 液压缸的主要尺寸 (35)6.2缸筒壁厚和外径的计算 (36)6.2.2 缸筒厚度验算 (37)6.3 油缸的结构 (37)6.3.1 前端盖的设计 (37)6.3.2 后端盖的设计 (40)6.4 活塞杆的设计 (41)6.4.1 活塞杆材料的选择 (41)6.4.2 活塞杆的结构 (41)6.4.3 活塞杆的技术条件 (41)6.4.4 活塞杆的强度校核 (42)6.4.5 活塞杆稳定性的计算 (42)6.4.6活塞杆的密封 (43)6.4.7 杆端单耳环 (44)7 总体安装设计 (45)7.1 移动夹持装置的安装 (45)7.1.1升降油缸的安装 (45)7.1.2 活动楔块的安装 (45)7.2 固定夹持装置耳朵安装 (47)7.3 液压站的安装 (47)8 装置的控制 (48)8.1 升降油缸的控制回路 (48)8.2 移动夹持装置的拉伸油缸的控制回路 (48)8.3 静夹持装置的拉伸油缸的控制回路 (49)8.4 二位二通阀的控制 (49)8.5电机的控制 (49)结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)中英文翻译 (53)1 绪论1.1提升机的发展当前，煤炭科技工作以提高经济效益和技术水平为中心，重点发展综采放顶煤技术，锚杆支护技术，防治重大瓦斯和煤尘事故的可靠技术，洁净煤技术和建设高产高效矿井的综合配套技术。

汽车设计指南(换档操纵系统布置)

的档位和舒适的手感；
c、传动效率高、成本低，目前最常用的结构。
缺点：对线芯的润滑脂要求较高，对润滑脂的加注量不好控制。
-25–换挡操纵系统 5.2.2 杆式换挡操纵装置 杆式换档操纵机构装置：是由一根或两根空心刚性的杆件组成。
图5.2 杆式换挡操纵装置 1.变速操纵机构总成 2.螺栓 3.选档臂总成 4.换挡轴及支架总成 5.螺栓 6.换挡拉杆Ⅰ总成 7.选档摇臂总成 8.衬套 9.螺栓 10.选档拉杆Ⅱ 11.开口销 12.螺母 13.摇臂总成 14.螺母 15.螺栓 16.换挡手柄及护套总成 缺点： a、其运动分析和自由度不好确定，不管是用做图法还是解析法都是比较复杂；
-15–换挡操纵系统
5.1 输入信息 1）变速箱、变速操纵机构、相关钣金数模
5.2 换挡操纵系统简介
换挡操纵系统的作用是操纵变速箱上的选换挡操纵机构实现换档。 分类： （1）：按变速操纵机构分为手动变速操纵机构（MT）和自动操纵机构（AT/AMT/CVT/DCT） （2）：按力的传递方式可分为推拉索式换挡操纵装置、杆式换挡操纵装置和电讯号直接驱动换 挡装置。
1）软轴拉线应与变速箱换挡（选档）臂行程范围中心线成90°，我们设计的规定值是变速 箱选换档臂与选换档拉线的夹角在90°±4°（在空档位置）；如图5.4所示；
换挡臂行 程中心线
选挡拉线
换挡臂
90°
换挡拉线 图5.4 拉线布置角度示意图
-45–换挡操纵系统 2）安装尺寸L，根据阻尼器摆角范围及软轴支架的安装范围确定，要求α≤4°，如图5.5所示；
图5.5 安装尺寸与阻尼器摆角 3）选拉线在前舱布置时应走向平顺，最小曲率半径为160mm，过渡圆弧越大越好，如图5.6所示；
图5.6 选换挡拉线布置曲率示意图 4）选换挡拉线与换挡操纵机构的操纵臂中心线成90°，如图6.7所示：

第五章 操纵器设计


V
第二节 人体的施力与运动输出特性
5、坐姿的脚蹬力 图中的外围曲线就是足 蹬力的界限，箭头表示 用力方向。可知最大蹬 力一般在膝部弯曲 160°时产生(书上讲与 铅垂线成70°)。脚蹬 力也与体位有关，蹬力 的大小与下肢离开人体 中心对称线向外偏转的 角度大小有关，下肢向 外偏转10°时的蹬力最 大。
V
第三节 操纵器设计的人机学原则
手指按压——凹陷轮廓。按钮：圆形、矩形 按键：矩形 3-5mm的可做成球面或者平面形状圆柱、圆 锥、卵形、椭球 手指操作的扳钮开关、转换开关——柄部圆柱形、圆锥形 或棱柱形。
手掌按压——？
第三节 操纵器设计的人机学原则
四、操纵器的尺寸与操作行程
①操纵器上手脚握持、触压、抓捏、抠挖部位的尺寸， 应与人的手脚尺寸相适应——静态尺寸 ②操作行程，应与人的关节、肢体活动范围相适应—— 动态尺寸
图 不同角度位置上拉力与推力分布图
V
第二节 人体的施力与运动输出特性
4、握力 男子优势手的握力约为自身体重的47％～58％，女子约为 自身体重的40％～48％。所有肌力均随施力持续时间加长 而逐渐减小。例如某些肌力持续到4分钟时，就会衰减到1 ／4左右，肌力衰减到1／2所持续时间，对多数人是基本 相同的。
V
第一节 手足尺寸与人体关节活动
2、人体的其他关节活动 人体全身主要关节活动范围见书表5-4。 思考：自行车设计过程中涉及到哪些人体尺寸？
静态：手宽、脚宽、前臂宽、臀宽、胯宽 动态：臂的功能极限尺寸、腿的机能极限尺寸
V
第二节 人体的施力与运动输出特性
一、人体的肌力及其影响因素
1、人体主要部位的肌肉力量 人体施力来源于肌肉收缩的力量，称为肌力。见书表5-5 身体主要部位肌肉能产生的力值(单位N)。 女性的肌力比男性低20％～30％。右利者右手肌力比左手 约高10％，左利者左手肌力比右手约高6％～7％。 工作的操纵力主要是臂力、握力、指力、腿力或脚力，有 时也用到腰力、背力等。操纵力与施力的人体部位、施力 方向和指向(转向)，施力时人的体位姿势、施力的位臵、 施力时对速度、频率、耐久性、准确性的要求等多种因素 有关。
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编 码
在(a)、(b)、(c) 三 类旋纽之间不易混 淆，而同一类之间 容易混淆；(a)和 (b) 类旋纽适合作360 度以上旋转操作； (c) 类旋纽适合360 度以内旋转操作； (d)类适合作定位指 示调节。
旋纽的形状编码
大 小 编 码
操纵器采用大小编码时，一般说来， 大操作器的尺寸要比小操纵器的大 20%以上，才有准确操纵的把握，而 这一点是较难保证的，所以，大小编 码形式的使用是有限的。
旋 纽 的 形 体 设 计
指示型旋纽的尺寸和式样
旋纽、手柄、按纽、按键设计
要求：手握舒适、施力方便，不产生滑动， 同时还需控制它的动作，因此，手柄和尺寸 应按手的结构特征设计：
手 柄 的 形 体 设 计
手柄形式和着力方式比较
旋纽、手柄、按纽、按键设计
手 柄 的 形 体 设 计 转动手柄的推荐尺寸
必须有效地实现预定的功能；
必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥 最大效率； 手握式工具设计 适当考虑性别、训练程度和身体素质的差异； 作业姿势不能引起过度疲劳。
手 握 式 工 具 设 计
几个避免问题：
避免静肌负荷
手 握 式 工 具 设 计
避免手碗处于顺直状态
手 握 式 工 具 设 计
把手弯曲式工具设计
坐 姿 的 优 点
工作椅设计主要依据
—坐姿生理学
7
脊 柱 结 构
12
5
5 4
工作椅设计主要依据 —坐姿生理学
腰 曲 弧 线
从坐姿 生理学 角度， 应保证 腰弧曲 线正常。
工作椅设计主要依据
—坐姿生理学
腰 椎 后 突 和 前 突
工作椅设计主要依据 —坐姿生物力学
体 压 分 布
工作椅设计主要依据 —坐姿生物力学
旋纽、手柄、按纽、按键设计 常用计算机键盘（QW—ERTY)
按 键 的 形 体 设 计
键盘的设计应考虑人手指按压键盘的力度、 回弹时间及使用频度、手指移动距离等因素。 人们使用键盘的最高击键速度可以达到15次 /s,一个熟练的使用者平均击键速度为5次/s.
旋纽、手柄、按纽、按键设计
按 键 的 形 体 设 计
按键的形式和尺寸
电话数字键盘与计算器数字键盘为什么不一样？
工作椅设计主要依据
当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎 等关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态， 而坐时，可免除这些肌力，减少人体能耗，消除 疲劳，坐姿态比站立更有利于血液循环，而且有 利于保持身体的稳定。 目前，大多数办公室人员、脑力劳动者、部分 体力劳动者都采用坐姿工作 。随着技术的进步， 愈来愈多的体力劳动者也将采取坐姿工作，因而 工作坐椅设计和相关的坐姿分析日益成为人机工 程学工作者和设计师们关注的研究课题。
工作椅设计主要依据
座 椅 的 结 构 形 式
工作椅设计主要依据
主 要 参 数
坐面倾角：3—4度
腰靠倾角：110度
手 握 式 工 具 设 计
手的解剖及其与工具使用有关的疾患
人体手部的掌侧观模型
手 握 式 工 具 设 计
手的解剖及其与工具使用有关的疾患
腕关节动作状态
手 握 式 工 具 设 计
设计原则：
作业题:
1、工作椅设计：根据人体尺寸及椅子 设计原则，分析目前学生用椅的缺点， 设计一种适合学生用的椅子。
请注意：你可以根据自己的兴趣，设计 其他椅子。 2、根据手握工具的设计原则，设计一 种新型鼠标，并分析其设计根据。
旋纽、手柄、按纽、按键设计
按 钮 的 形 体 设 计
其外形常为圆心和矩形，有的还带有信号灯。 按纽通常用作系统的启动和关停。其工作状态 有单工位和双工位，单工位按纽是手按后，它 处于工作状态，手指一离开按纽就自动脱离工 作状态，回复原位；双工位的按纽是一经手指 按下就一直处于工作状态，当手指在按一下时， 它才回复原位。在选用时，要注意它们的区别。 按纽的尺寸主要按成人手指端的尺寸和操作 要求而定。一般圆弧形按纽直径以8—18mm 为 宜，矩形按纽以10*10、10*15或15*20为宜，按 纽应高出盘面5—12mm，行程为3—6mm,按纽 间距一般为12.5—25mm,最小不得小于6mm。
手 握 式 工 具 设 计
避免掌部组织受压力
手 握 式 工 具 设 计
避免手指重复动作
手 握 式 工 具 设 计
把手设计参数：
直径：着力抓握30—40 ；精密抓握8—16 长度：100—125； 形状：圆形、三角形、矩形、丁字形、斜 丁字形等；
弯角：10度左右；
双把手工具与用手习惯和性别差异：
第七章 操纵装置设计
操纵装置的特征编码与识别
旋纽、手柄、按纽、按键设计 工作椅设计的主要依据
手握式工具的设计
操纵装置的特征编码与识别 形 状 编 码
大 小 编 码
颜 色 编 码
标 志 编 码
形 状 编 码
形象化的飞机操纵器
形状与功能有直接的联系，如轮形的操纵器可用来 操纵飞机的起落架，翼形操纵器则用于副翼或襟翼 的操纵，这种形象化的操纵器有利于减少飞行事故。
股 骨 受 力 分 析
工作椅设计主要依据 —坐姿生物力学
椎 间 盘 受 力 分 析
从坐姿 生物力 学角度， 应保证 肢体免 受异常 力作用。
工作椅设计主要依据
设计要点
1、使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并能进行准确 的控制和操作。
2、座高（360—480mm)和腰靠高(165 —210mm)必须是可 调节的。 3、椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。 4、腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰靠倾角 不得超过115度。 5、工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证操作人 员作业活动的安全。 6、其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、扶手 的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材 料制造。
颜 色 编 码
形体和颜色是物体的外部特征，因 此，可用颜色编码来区分操纵器，人 眼虽然分辨各种颜色,但用于操纵器的 编码颜色，一般只有红、橙、黄、绿 等五种，色相多了，容易混淆。 操纵器的颜色编码一般只能同形状 和大小编码合并使用，而且只能靠视 觉辨认，还容易受照度的影响，故使 用范围有限。
标 颜 志 色 编 码
当操纵器数量很多，而形状又难区 分时，可采用标志编码，即在操纵器 上刻以适当的符号以示区别，符号的 设计应只靠触觉就能清楚地识别。因 此，符号应当简明易辨，有很强的外 形特征。如下列所示：
可用触觉辨别的标志编码
旋纽、手柄、按纽、按键设计
旋 纽 的 形 体 设 计
旋纽的操纵力和适宜尺寸（mm)
旋纽、手柄、按纽、按键设计