人体工程学第五章分析
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第一章、绪论该学科是“人体科学”与“工程技术”的结合这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸方面的因素,研究系统中各组成部分的交互作用(效率、健康、安全、舒适等),研究在工作和家庭中、在休假的环境里,如何实现人-机-环境最优化的问题的学科。
人体工程学是研究人及其相关的物体(机械、家具、工具等)、系统及其环境,使其符合人体的生理、心理及解剖学特性,从而改善工作与休闲环境,提高舒适性和效率的边缘学科。
人体工程学是研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系,为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。
机械化时代→电子时代→信息时代人体工程学研究对设计学科的作用(1) 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数;(2) 为工业设计中考虑“产品”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”为核心的设计思想提供工作程序。
工业设计各阶段中人机工程设计工作程序规划阶段:分析人在系统中的作用;确定人与产品关系;明确产品功能方案设计:比较人与产品的功能特性、设计限度、人的能力限度、操作条件;模拟试验;改进技术设计:从人体尺寸、信息传递特性等方面设计;定形;实验总体设计:满足经济效益、工作效益、心理需求等方加工设计:零部件尺寸、工艺、作业满足要求20世纪最伟大的10种人机界面装置扩音器,按键式电话,方向盘,磁卡, 交通指挥灯,遥控器,阴极射线管,液晶显示器,鼠标/图形用户界面,条形码扫描器,与室内及家具设计的关系(1) 为确定空间范围提供依据(2) 为家具设计提供依据(3) 为确定感觉器官的适应能力提供依据第二章、人体生理系统视野:静视野:眼睛注视一点,使视轴固定时所能看到的范围动视野:主视野:位于视野中心,分辨率高余视野:位于视野边缘,分辨率低视力: 眼睛对物体形态的分辨能力。
第五章操作装置设计本章重难点分析本章重点在于了解掌握手足尺寸与人体关节活动;控制器的类型以及其选择标准;控制器设计中的人机因素;把握控制器的编码方法,如:形状编码、大小编码、位置编码等;要还介绍了一些典型控制器的设计以及握按钮、开关、方向盘以及操纵杆等的设计方法。
人体的施力与运动输出特性作为高起专学生了解的内容不做要求。
第五章操作装置设第一节手足尺寸与人体关节活动一、人体手足尺寸人在感知显示装置传示的信息以后,经大脑分析,作出判断,然后操纵机器的运行。
在声控及其他非接触式智能控制技术充分发展以前,手足尤其是手动操纵,是主要的操纵方式。
生活中的工具、设施也多由手脚使用。
因此,操纵装置和器物设计中人的因素,主要是指手脚的操纵特性,包括人体手脚尺寸、肢体的施力与运动特性等,因此本章首先给出有关这方面的基本知识。
人体手足尺寸是操纵器尺寸设计的基本依据。
GB/T 10000-1988给出了中国成年人的手部基本尺寸,和足部基本尺寸,参看图5-1、表5-1和图5-2、表5-2。
图5-1人体手部尺寸图5-2人体足部尺寸表5-1人体手部尺寸(单位:mm)表5-2人体足部尺寸(单位:mm)立姿屈臂操纵力的一项测试实验结果如图5-5所示。
实验研究了立姿屈臂从手钩向肩部方向的操纵力与前臂、上臂问夹角的关系,从图中可以看出:前臂上臂间夹角约为70。
时,具有最大的操纵力。
像风镐、凿岩机之类需手持的较重器具,大型闸门开启装置等设施的设计时,都应注意适应人体屈臂操纵力的这种特性。
在图5-6a所示立姿、前臂基本水平的姿势下,男子、女子的平均瞬时向后的拉力分别可达约690N和380N;男子连续操作的向后拉力约为300N;向前的推力比向后的拉力小一些。
在图5-6b所示内外方向的拉推,则向内的推力大于向外的拉力,男子平均瞬时推力可达约395N。
图5-5立姿屈臂操纵力的分布图5-6立姿、前臂在水平面两方向上的推拉力a)前后方向的推拉b)内外方向的推拉4.握力在两臂自然下垂、手掌向内(即手掌朝向大腿)执握握力器的条件下测试,一般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%。
《人体工程学》课程教学大纲课程类别:专业课责任教学单位:艺术系修读方式:必修总学时数:60 学分: 3 编者:张岗适用专业:环境艺术设计专业一、课程性质地位《人体工程学》属于必修的专业基础课。
二、课程教学目标通过学习,掌握人体工程学规律及设计方法。
人体工程学是以心理学、生理学、人体测量等学科为基础,研究如何使人-机-环境系统的设计符合人的身体结构和生理心理特点,以实现人、机、环境之间的最佳匹配,使处于不同条件下的人能有效地、安全地、健康和舒适地进行工作与生活的科学。
为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数,为设计中“物”的功能合理性提供科学依据,为设计中考虑“环境因素”提供设计准则,为进行人-机-环境系统提供理论依据。
随着专业课程的不断深化,使学生懂得人体一些重要尺寸在环境艺术设计专业中的应用,为后继课程及今后实际工作打下扎实的基础。
三、课程主要内容本课程通过对人体家具、准人体家具、建筑家具尺度要求的学习,使学生形成良好的尺度意识,并通过适当的练习加以巩固。
使学生熟悉人体工程学的概念与主要内容,以人为中心进行设计。
了解人在特定建筑空间的生理和心理变化的规律,从而使设计更科学合理。
课程的重点是:研究如何使人-机-环境之间的设计更符合人的生理及心理特点。
课程的难点是:实现人、机、环境之间的最佳匹配。
学时:按本专业教学要求,计划课时3周,周课时为20节,总课时合计60节。
具体安排如下:绪论(2学时)(一)教学内容1、人体工程学的发展史2、人体工程学的定义3、人体工程学的主要内容4、人体工程学的应用(二)教学要求1、掌握内容:人体工程学的定义。
2、熟悉内容:人体工程学的主要内容,人体工程学的应用。
3、了解内容:人体工程学的发展史。
第一章人体与室内(6学时)(一)教学内容1、人体测量学由来与发展2、人体测量学在室内设计中的作用3、尺寸的分类(二)教学要求1、掌握内容:尺寸的分类。
2、熟悉内容:人体测量学在室内设计中的作用。
人操纵机器时所需要的活动空间ERGONOMICS操作顺序ERGONOMICSYuan Quan人机工程学二、人体尺度人体尺寸的约束条件男子95百分位女子Æ男性的0.9346倍 常用的姿势坐姿、立姿、坐-立姿 人体测量的数据类型静态数据、动态数据充分反映使用者的群体特征 基于功能尺寸做出设计考虑身体各部位的关联与影响ERGONOMICSYuan Quan人机工程学二、人体尺度(续) 人体测量的步骤要点(1) 确定人体尺度如座椅设计中,人的坐高、大腿长等(2) 确定设计对象的使用者群体决定必须考虑的尺度范围。
(3) 确定数据运用准则个体设计准则按群体某特征的最大/最小值设计。
可调设计准则使群体的大多数能舒适操作或使用。
平均设计原则某些设计要素按群体特征的平均值考虑。
ERGONOMICS性质。
人机工程学ERGONOMICSERGONOMICSYuan Quan人机工程学三、作业空间范围(续)(一)近身作业范围¾正常作业范围¾最大作业范围¾舒适作业范围 ¾直臂作业区域的决定因素:肩关节转轴高度该转轴到手心(抓握)或指尖的距离¾以肩关节为圆心的直臂抓握半径: 男性650mm,女性580mm。
第5百分位的人体坐姿抓握尺度范围ERGONOMICSYuan Quan人机工程学实际上的水平面作业范围:脚的作业范围:以脚可能移动的距离来确定。
脚的操作力大,但精确度差、活动范围小,限于踏板类操作。
ERGONOMICSYuan Quan人机工程学三、作业空间范围(一)近身作业范围(续) 最优作业范围¾正常的脚作业空间范围身体前侧、座高以下的区域舒适的作业范围取决于——身体尺寸与动作性质¾坐姿男子手和脚在垂直平面内的最优作业范围ERGONOMICSYuan Quan人机工程学三、作业空间范围(一)近身作业范围(续) 最优作业范围坐姿操作时手的空间作业范围¾圆弧实线——正常作业范围¾圆弧虚线——最大作业范围¾阴影——右手的最优作业范围ERGONOMICSYuan Quan人机工程学第二节作业空间设计一、作业空间的布置是指在作业空间限定之后,确定合适的作业面及显示、操纵装置的位置。