第1章 車輛人機學課件.ppt

1、第1章概論,什么是人機工程？人機工程學研究什么內(nèi)容？人機工程學的地位？ 1.1 人機工程學 人機學問題的舉例 單肩挎書包與雙肩背書包人體受力健康 1個枕頭嫌低，2個枕頭嫌高人體姿態(tài)舒適 裝配線上將電動螺絲刀懸掛省力 效率 桌、椅尺寸人體尺寸 舒適 車床操作件的位置，適合1370mm高、肩寬640mm、臂展2000mm的人使用人體尺寸 效率 護欄高度、欄桿間隔人體尺寸安全 叫壺信息傳遞 標志牌的顏色、字體大小、符號信息傳遞 閱覽室對坐，對視的尷尬心理 舒適 在寢室、餐廳、浴室、商場、教室、實驗室、運動場、公交車、工廠、公園 ，隨處可見人機學問題。,定義 (IEA ,The Internation

2、al Ergonomics Association) ： 人機工程學是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素；研究人和機器及環(huán)境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休閑時怎樣考慮人的工作效率、健康、安全和舒適等問題的學科 。 研究對象：人機環(huán)境 研究目的：高效、安全、健康、舒適 研究的基本內(nèi)容：人的生理特性、心理特性 “考慮”：不是唯一的，也未必是優(yōu)先的。 人機工程學是從人的生理和心理特點出發(fā)，研究人、機、環(huán)境的相互關(guān)系和相互作用規(guī)律，以優(yōu)化人機環(huán)境系統(tǒng)的一門學科。,“人機工程學” Ergonomics （歐）/工效學、人類工效學 Human Engineering（美

3、）/人體工程學 Human Factors Engineering /人因工程學、人因?qū)W Human Factors （美） /人因工程學、人因?qū)W 人間工學(日） 工程心理學 人機工程學、人機學、,1.2 人機系統(tǒng) 人機系統(tǒng)的構(gòu)成 “人”：所研究的系統(tǒng)中參與系統(tǒng)過程的人； “機“：泛指一切人造的，供人使用的物品； “環(huán)境”： “人”、“機”共處的、對“人”和“機”有直接或間接影響的周圍外部條件。 人機界面 顯示器：機器通過顯示器將機器的運轉(zhuǎn)信息傳遞給人。 控制器（操縱器）：人通過機器上的操縱裝置對機器傳達控制指令。,直接作用型人機界面：“人”與“機”直接相互作用。如座椅、家具、服裝、手動工具等

4、。 間接作用型人機界面：“機”的輸出通過對環(huán)境的影晌，間接作用于人的生理、心理過程。如照明、振動、噪聲、小氣候等。,人機界面舉例 剪刀 把手形狀、把手尺寸、把手材料、顏色、 不同的人機界面，使有不同的握姿、增（減）力效果、使用方式、 ,人機界面舉例 手機 顯示器？控制器？ 直接作用型？間接作用型？ 汽車 人機工程設(shè)計主要是人機功能分配和人機界面設(shè)計。,1.3 人機工程學的研究內(nèi)容 “人”的特性 人體尺寸及人體測量技術(shù)：靜態(tài)尺寸和動態(tài)尺寸。其基礎(chǔ)學科是人體測量學。 人體的力學性能：人在各種狀況下，其質(zhì)量特性、質(zhì)心位置、肢體運動速度、人體各部分的體力和耐力等參數(shù)的變化規(guī)律。其基礎(chǔ)學科是人體生物力學

5、。 人的勞動生理功能：人的體力負荷、腦力負荷、人體反應與疲勞機制等。其基礎(chǔ)學科是勞動生理學。 勞動中人的心理過程：心理調(diào)節(jié)的特點、心理反射的機制、心理負荷及疲勞的心理機制等。其基礎(chǔ)學科是勞動心理學。 人的信息傳遞能力：人對信息的接受、傳遞、存儲、加工和輸出的能力及其機制。其基礎(chǔ)學科是工程心理學。 人的可靠性：人在勞動中產(chǎn)生失誤的可能性。 人員的選拔和訓練研究：人的基本素質(zhì)的測試與評價、人員的選拔和訓練等。 人的動作時間研究：人的操縱動作的有效性，尋求改善作業(yè)的途徑，進行人的操縱動作的合理設(shè)計。 人體模型研究：人的數(shù)學模型、物理仿真模型、人體模板等。,“機”的特性 信息傳達技術(shù)：儀表顯示、聲音信

6、息傳達、觸覺信息傳達、圖形符號傳達、編碼方法等。 操縱控制技術(shù)：操縱裝置、控制裝置、控制系統(tǒng)、鍵盤技術(shù)等。 安全保障技術(shù)：冗余性系統(tǒng)、機器保險裝置、防止人的操作失誤及失職的設(shè)施、事故預警預防方法、救援方法、安全保護措施、機器的防錯設(shè)計等。 動力學仿真技術(shù)：受控對象的動力學建模、數(shù)學仿真技術(shù)、物理仿真技術(shù)等。 宜人化技術(shù)：改善人的舒適性及使用方便性的技術(shù)，如振動及噪聲的控制和隔離，坐椅及用具的宜人化設(shè)計等。 “環(huán)境”特性 作業(yè)空間：場地、廠房、機器布局、作業(yè)線布置、道路及交通、緊急脫險方法等。 物理環(huán)境：噪聲、振動、照明、溫度、濕度、氣壓、輻射等各種物理因素。 化學環(huán)境：有毒物質(zhì)、化學性有害氣體

7、及水質(zhì)污染等。 生物環(huán)境：細菌污染及病原微生物污染等。 美學環(huán)境：造型、色彩、背景音樂等。,人機關(guān)系 人機系統(tǒng)功能分配研究：系統(tǒng)中人的功能與機的功能之間的聯(lián)系和制約條件，研究人、機之間的功能分配方法。 人機的信息交換：人與機之間的信息傳遞過程、人對機的操縱控制過程和方法、人機界面的評價和優(yōu)化匹配、人機界面的優(yōu)化設(shè)計方法等。 人機系統(tǒng)特性協(xié)調(diào)研究：機器的工作特性對操作者的身體、心理、文化素質(zhì)以及專業(yè)技術(shù)的要求，研究人的職業(yè)適宜性、事故傾向性等。,人機系統(tǒng)可靠性研究：人機系統(tǒng)的可靠性設(shè)計和評價方法。 人機系統(tǒng)安全性研究：人機系統(tǒng)的安全性標準、評價方法、設(shè)計參數(shù)，以及典型安全防護裝置的設(shè)計方法等。

8、人環(huán)境關(guān)系 環(huán)境因素對人的影響、環(huán)境質(zhì)量標準、環(huán)境控制及生命保障系統(tǒng)的設(shè)計方法、人體防護技術(shù)等。 機環(huán)境關(guān)系 環(huán)境因素對機器性能的影響、機器對環(huán)境的影響、環(huán)境保護技術(shù)等。 人機環(huán)境系統(tǒng)總體性能 基本目的是為了獲得整個系統(tǒng)具有高的工效、高的安全性，對人有高的舒適度及很好的生命保障功能?？筛爬椤鞍踩⑹孢m、高效” 。,人機分工 人機的機能比較 把笨重、快速、單調(diào)、規(guī)律性強、高階運算及在嚴酷、危險條件下的工作分配給機器。 制約人機分工的主要因素： 科技水平 社會、經(jīng)濟條件,在車輛人機工程設(shè)計中，主要考慮的人體因素： 人體尺寸：乘坐空間、操作空間、乘坐（包括進、出）姿勢、操作（包括裝、卸）姿勢等；

9、人體的生物力學特性：手操縱力、足操縱力、門窗開閉力、操縱速率、操縱位移、操縱節(jié)拍和操縱準確度等； 人的感知響應特性：視覺、聽覺；顯示、報警；照明； 人的反應特性：感覺通道、刺激方式與刺激強度、操縱器負荷、反應動作等； 人體的耐受性：振動、噪聲、車內(nèi)氣候、緊張等引起的疲勞、不舒適等； 人的安全性：人體傷害極限、安全防護裝置。 人的感性需求：（見1.4節(jié)）,1.4 人機工程學的發(fā)展史 人機學的萌芽期： 考工記：“凡兵無過三其身。過三其身，弗能用也，而無己，又以害人?！薄肮使蹋貒L。”“凡兵，句兵欲無彈，刺兵欲無蜎，是故句兵椑，刺兵摶。”“凡為弓，各因其君之躬志慮血氣。豐肉而短，寬

10、緩以荼，若是者為之危弓，危弓為之安矢。骨直以立，忿埶以奔，若是者為之安弓，安弓為之危矢。” 天工開物：圖中的工具使工作姿態(tài)自然舒展。 特點： 自發(fā)思維傾向，本能行為方式。 無系統(tǒng)的研究，未提出科學的理論原則。,人機學的孕育期： 泰勒開創(chuàng)了時間與動作研究。鐵鍬作業(yè)實驗、砌磚作業(yè)實驗等。 英國“工業(yè)保健研究部”開展工效問題的廣泛研究。作業(yè)姿勢、負擔限度、男女工體能、工間休息、工作場所光照、環(huán)境溫濕度、工作中播放音樂的效果等等。 一戰(zhàn)時期，心理學家和醫(yī)生參與特殊兵種、特種人員的選拔和訓練，解決軍工生產(chǎn)中的作業(yè)疲勞問題。 特點： 研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。 要求人適應于機器，以機器為核心進行設(shè)計；研究的主要目的是選拔與培訓操作人員。（“人適機”） 人機學的誕生： 二戰(zhàn)時期，認識到武器裝備必須充分考慮人的特性，生理醫(yī)學家、心理學家參與武器裝備的設(shè)計。 特點： 以機器為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行?，強調(diào)機器的設(shè)計應適合人的因素。 （“機宜人”） 人機學的發(fā)展和成熟期： 特點： 人與機器應互相適應、人機分工應合理。,1.4 感性設(shè)計 感性 感性是人的感觀對事物的認知、體驗，心理上的期待和感受。 感性包括：視覺感性（形態(tài)、色彩、質(zhì)感）、聽覺感性、觸學感性、嗅覺感性等。 感性設(shè)計 在滿足功能需求的基礎(chǔ)上，為滿足人的感性需求的設(shè)計。 理性設(shè)計實現(xiàn)了產(chǎn)品的使用價值