第1章 車輛人機(jī)學(xué)課件.ppt

1、第1章概論,什么是人機(jī)工程？人機(jī)工程學(xué)研究什么內(nèi)容？人機(jī)工程學(xué)的地位？ 1.1 人機(jī)工程學(xué) 人機(jī)學(xué)問題的舉例 單肩挎書包與雙肩背書包人體受力健康 1個(gè)枕頭嫌低，2個(gè)枕頭嫌高人體姿態(tài)舒適 裝配線上將電動(dòng)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(hù)欄高度、欄桿間隔人體尺寸安全 叫壺信息傳遞 標(biāo)志牌的顏色、字體大小、符號(hào)信息傳遞 閱覽室對(duì)坐，對(duì)視的尷尬心理 舒適 在寢室、餐廳、浴室、商場(chǎng)、教室、實(shí)驗(yàn)室、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、公交車、工廠、公園 ，隨處可見人機(jī)學(xué)問題。,定義 (IEA ,The Internation

2、al Ergonomics Association) ： 人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素；研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休閑時(shí)怎樣考慮人的工作效率、健康、安全和舒適等問題的學(xué)科 。 研究對(duì)象：人機(jī)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(jī)工程學(xué)是從人的生理和心理特點(diǎn)出發(fā)，研究人、機(jī)、環(huán)境的相互關(guān)系和相互作用規(guī)律，以優(yōu)化人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的一門學(xué)科。,“人機(jī)工程學(xué)” Ergonomics （歐）/工效學(xué)、人類工效學(xué) Human Engineering（美

3、）/人體工程學(xué) Human Factors Engineering /人因工程學(xué)、人因?qū)W Human Factors （美） /人因工程學(xué)、人因?qū)W 人間工學(xué)(日） 工程心理學(xué) 人機(jī)工程學(xué)、人機(jī)學(xué)、,1.2 人機(jī)系統(tǒng) 人機(jī)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(jī)“：泛指一切人造的，供人使用的物品； “環(huán)境”： “人”、“機(jī)”共處的、對(duì)“人”和“機(jī)”有直接或間接影響的周圍外部條件。 人機(jī)界面 顯示器：機(jī)器通過顯示器將機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)信息傳遞給人。 控制器（操縱器）：人通過機(jī)器上的操縱裝置對(duì)機(jī)器傳達(dá)控制指令。,直接作用型人機(jī)界面：“人”與“機(jī)”直接相互作用。如座椅、家具、服裝、手動(dòng)工具等

4、。 間接作用型人機(jī)界面：“機(jī)”的輸出通過對(duì)環(huán)境的影晌，間接作用于人的生理、心理過程。如照明、振動(dòng)、噪聲、小氣候等。,人機(jī)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(jī)界面，使有不同的握姿、增（減）力效果、使用方式、 ,人機(jī)界面舉例 手機(jī) 顯示器？控制器？ 直接作用型？間接作用型？ 汽車 人機(jī)工程設(shè)計(jì)主要是人機(jī)功能分配和人機(jī)界面設(shè)計(jì)。,1.3 人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容 “人”的特性 人體尺寸及人體測(cè)量技術(shù)：靜態(tài)尺寸和動(dòng)態(tài)尺寸。其基礎(chǔ)學(xué)科是人體測(cè)量學(xué)。 人體的力學(xué)性能：人在各種狀況下，其質(zhì)量特性、質(zhì)心位置、肢體運(yùn)動(dòng)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(xué)科是人體生物力學(xué)

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

6、息傳達(dá)、觸覺信息傳達(dá)、圖形符號(hào)傳達(dá)、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(jī)器保險(xiǎn)裝置、防止人的操作失誤及失職的設(shè)施、事故預(yù)警預(yù)防方法、救援方法、安全保護(hù)措施、機(jī)器的防錯(cuò)設(shè)計(jì)等。 動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)：受控對(duì)象的動(dòng)力學(xué)建模、數(shù)學(xué)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(dòng)及噪聲的控制和隔離，坐椅及用具的宜人化設(shè)計(jì)等。 “環(huán)境”特性 作業(yè)空間：場(chǎng)地、廠房、機(jī)器布局、作業(yè)線布置、道路及交通、緊急脫險(xiǎn)方法等。 物理環(huán)境：噪聲、振動(dòng)、照明、溫度、濕度、氣壓、輻射等各種物理因素。 化學(xué)環(huán)境：有毒物質(zhì)、化學(xué)性有害氣體

7、及水質(zhì)污染等。 生物環(huán)境：細(xì)菌污染及病原微生物污染等。 美學(xué)環(huán)境：造型、色彩、背景音樂等。,人機(jī)關(guān)系 人機(jī)系統(tǒng)功能分配研究：系統(tǒng)中人的功能與機(jī)的功能之間的聯(lián)系和制約條件，研究人、機(jī)之間的功能分配方法。 人機(jī)的信息交換：人與機(jī)之間的信息傳遞過程、人對(duì)機(jī)的操縱控制過程和方法、人機(jī)界面的評(píng)價(jià)和優(yōu)化匹配、人機(jī)界面的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。 人機(jī)系統(tǒng)特性協(xié)調(diào)研究：機(jī)器的工作特性對(duì)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(jī)系統(tǒng)可靠性研究：人機(jī)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法。 人機(jī)系統(tǒng)安全性研究：人機(jī)系統(tǒng)的安全性標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)方法、設(shè)計(jì)參數(shù)，以及典型安全防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法等。

8、人環(huán)境關(guān)系 環(huán)境因素對(duì)人的影響、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境控制及生命保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、人體防護(hù)技術(shù)等。 機(jī)環(huán)境關(guān)系 環(huán)境因素對(duì)機(jī)器性能的影響、機(jī)器對(duì)環(huán)境的影響、環(huán)境保護(hù)技術(shù)等。 人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)總體性能 基本目的是為了獲得整個(gè)系統(tǒng)具有高的工效、高的安全性，對(duì)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(jī)分工 人機(jī)的機(jī)能比較 把笨重、快速、單調(diào)、規(guī)律性強(qiáng)、高階運(yùn)算及在嚴(yán)酷、危險(xiǎn)條件下的工作分配給機(jī)器。 制約人機(jī)分工的主要因素： 科技水平 社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件,在車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)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(jìn)、出）姿勢(shì)、操作（包括裝、卸）姿勢(shì)等；

9、人體的生物力學(xué)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(zhǔn)確度等； 人的感知響應(yīng)特性：視覺、聽覺；顯示、報(bào)警；照明； 人的反應(yīng)特性：感覺通道、刺激方式與刺激強(qiáng)度、操縱器負(fù)荷、反應(yīng)動(dòng)作等； 人體的耐受性：振動(dòng)、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(hù)裝置。 人的感性需求：（見1.4節(jié)）,1.4 人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展史 人機(jī)學(xué)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?guó)之兵欲短，守國(guó)之兵欲長(zhǎng)?！薄胺脖?，句兵欲無彈，刺兵欲無蜎，是故句兵椑，刺兵摶?！薄胺矠楣饕蚱渚緫]血?dú)?。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(diǎn)： 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(xué)的理論原則。,人機(jī)學(xué)的孕育期： 泰勒開創(chuàng)了時(shí)間與動(dòng)作研究。鐵鍬作業(yè)實(shí)驗(yàn)、砌磚作業(yè)實(shí)驗(yàn)等。 英國(guó)“工業(yè)保健研究部”開展工效問題的廣泛研究。作業(yè)姿勢(shì)、負(fù)擔(dān)限度、男女工體能、工間休息、工作場(chǎng)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(shí)期，心理學(xué)家和醫(yī)生參與特殊兵種、特種人員的選拔和訓(xùn)練，解決軍工生產(chǎn)中的作業(yè)疲勞問題。 特點(diǎn)： 研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。 要求人適應(yīng)于機(jī)器，以機(jī)器為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)；研究的主要目的是選拔與培訓(xùn)操作人員。（“人適機(jī)”） 人機(jī)學(xué)的誕生： 二戰(zhàn)時(shí)期，認(rèn)識(shí)到武器裝備必須充分考慮人的特性，生理醫(yī)學(xué)家、心理學(xué)家參與武器裝備的設(shè)計(jì)。 特點(diǎn)： 以機(jī)器為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行模瑥?qiáng)調(diào)機(jī)器的設(shè)計(jì)應(yīng)適合人的因素。 （“機(jī)宜人”） 人機(jī)學(xué)的發(fā)展和成熟期： 特點(diǎn)： 人與機(jī)器應(yīng)互相適應(yīng)、人機(jī)分工應(yīng)合理。,1.4 感性設(shè)計(jì) 感性 感性是人的感觀對(duì)事物的認(rèn)知、體驗(yàn)，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(xué)感性、嗅覺感性等。 感性設(shè)計(jì) 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(jì)。 理性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的使用價(jià)值