第5章操縱裝置

⑤第5章操縱裝置操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題2腳控操縱裝置的設(shè)計4操縱裝置的類型和選擇31手控操縱裝置的設(shè)計33返回總目錄第5章目錄

人機(jī)系統(tǒng)中,操縱裝置(又稱控制裝置、調(diào)節(jié)裝置)是指通過人的動作(直接或間接)來使機(jī)器起動、停車或改變運行狀態(tài)的各種元件、器件、部件、機(jī)構(gòu)以及它們的組合等環(huán)節(jié)。其基本功能是把操作者的響應(yīng)輸出轉(zhuǎn)換成機(jī)器設(shè)備的輸入信息,進(jìn)而控制機(jī)器設(shè)備的運行狀態(tài)。操縱裝置的設(shè)計,應(yīng)使操作者能在其一個作業(yè)班次內(nèi),安全、準(zhǔn)確、迅速、舒適、方便地持續(xù)操縱而不產(chǎn)生早期疲勞。為此,設(shè)計者必須充分考慮人體的體形、尺度、生理特點、運動特征和心理特性、以及人的體力和能力的限度,才能使所設(shè)計的操縱裝置達(dá)到高度的宜人化。5.1操縱裝置的類型和選擇回到本章目錄操縱裝置的類型按人體操作部位按實現(xiàn)的功能手控操縱裝置腳控操縱裝置開關(guān)式操縱器轉(zhuǎn)換式操縱器調(diào)節(jié)式操縱器緊急停車操縱器旋轉(zhuǎn)式操縱器移動式操縱器按壓式操縱器5.1操縱裝置的類型和選擇常用的操縱裝置的形態(tài)5.1操縱裝置的類型和選擇

操縱器的選擇

根據(jù)操縱器的功能特點和使用操縱器的具體條件（如使用要求、空間位置、環(huán)境因素等)初步選擇工作效率較高的幾種型式，然后考慮經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行篩選確定。常用的操縱裝置的形態(tài):(a)曲柄；(b)手輪；(c)旋塞；(d)旋鈕；(e)鑰匙；(f)開關(guān)桿；(g)調(diào)節(jié)桿；(h)杠桿電鍵；(i)撥動式開關(guān)；(j)擺動式開關(guān)；(k)腳踏板；(l)鋼絲脫扣器；(m)按鈕；(n)按鍵；(o)鍵盤；(p)手閘；(q)指撥滑塊(形狀決定)；(r)指撥滑塊(摩擦決定)；(s)拉環(huán)；(t)拉手；(u)拉圈；(v)拉鈕5.1操縱裝置的類型和選擇(1)曲柄(搖把)適用于費力、移動幅度大而精度要求不高的調(diào)節(jié)。主要用于無級調(diào)節(jié)、且要求幾個旋轉(zhuǎn)動作之后停止在一個位置上的操縱工況。曲柄的優(yōu)點是操縱轉(zhuǎn)矩較大,適應(yīng)范圍較廣,其形狀確保操作者不可能產(chǎn)生無意識的操作,安全性較好。但它受空間限制較大。當(dāng)兩工位或多工位有級操縱時,為了快速調(diào)節(jié),而調(diào)節(jié)位置還要看得見、摸得著,也可選用曲柄。(2)手輪適用于細(xì)微調(diào)節(jié)和平穩(wěn)調(diào)節(jié)。當(dāng)手輪一次連續(xù)轉(zhuǎn)動角度大于120°時,應(yīng)選用帶柄手輪。主要適用于無級調(diào)節(jié)、三工位或多工位的分級開關(guān)。手輪很適宜于保持在一個位置上,要求精確地調(diào)節(jié),但容易產(chǎn)生無意識操縱。因此,手輪要有聯(lián)鎖或保險裝置。5.1操縱裝置的類型和選擇(3)旋鈕適用于用力較小且變化細(xì)微的連續(xù)調(diào)節(jié)或三種狀態(tài)以上的分級調(diào)節(jié)。可用于某一工位的快速調(diào)整,能實現(xiàn)無級調(diào)節(jié),旋轉(zhuǎn)運動不受限制,可廣泛用于粗調(diào)或細(xì)調(diào)。(4)按鈕只允許有兩個工位。適用于安裝空間受限制或要求單手同時快速操縱多個操縱器的場合。更適宜于要求可以看見和觸及所控制工位的情況。為了防止無意識操縱,可采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施。(5)按鍵只允許有兩個工位。適用于安裝空間受限制或要求單手同時快速、準(zhǔn)確地操縱多個操縱器的場合。按鍵可根據(jù)用途不同,選用不同顏色,便于識別。5.1操縱裝置的類型和選擇（6）旋塞

既適用于無級調(diào)節(jié)，又適用于分級開關(guān)。若調(diào)節(jié)范圍小于一周，則旋塞用于分級控制時可以有2~24個工位（例如，旋轉(zhuǎn)量程旋擇開關(guān)）。旋塞通常做成指針形狀或帶有指示標(biāo)記，各個工位有指示數(shù)值，以利于提高操縱的準(zhǔn)確性。（7）鑰匙

適用于對安全有特殊要求，不允許產(chǎn)生非授權(quán)的和無意識的調(diào)節(jié)的場合。尤其適用于保持在一個工位上的操縱要求。（8）開關(guān)桿

適用于要求能保持并精確調(diào)節(jié)的場合，可用于兩個或多個工位的操縱，也可用于多個運動方向及無級調(diào)節(jié)。當(dāng)要求每個工位都可見、可及和快速調(diào)節(jié)時，選用開關(guān)桿極為合適。5.1操縱裝置的類型和選擇（9）撥動式開關(guān)

適用于快速調(diào)節(jié)、占據(jù)空間小、單手操縱幾個操縱器，以及要求可見、可及的場合。視其結(jié)構(gòu)不同，可調(diào)節(jié)兩個或三個工位。（10）擺動式開關(guān)

只能用于兩個工位。最適宜于空間小的情況下，對幾個操縱器用單手同時進(jìn)行快速操縱，且要求可見和可觸及相應(yīng)工位的場合。（11）腳踏板

適用于動作簡單、快速、需要的操縱力較大的調(diào)節(jié)。能較長時間保持在調(diào)節(jié)位置上，可用于兩個或幾個工位的調(diào)節(jié)和無級調(diào)節(jié)。腳控操縱器一般適用于需要連續(xù)進(jìn)行操作，而且用手又不方便的場合，或手的任務(wù)量太大，需要的操縱力較大的場合。在坐姿、有靠背的條件下宜選用腳控操縱器。5.1操縱裝置的類型和選擇（12）鍵盤

鍵盤由幾個或幾十個按鈕開關(guān)或按鍵組成，其按鍵組合應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)。鍵盤主要適用于安裝空間受限制、便于集中控制的場合。（13）手閘

適用于操縱頻率較低的場合，可進(jìn)行兩個或數(shù)個工位的調(diào)節(jié)及無級調(diào)節(jié)。當(dāng)阻力不大時，可用作為兩個終點工位之間的精確調(diào)節(jié)。手閘的工位容易保持，并且可以看見和觸及。若有多個滑動操縱器需要用單手同時操縱，則可用手閘進(jìn)行快速精確調(diào)節(jié)，并且能保持在調(diào)節(jié)的工位上。5.1操縱裝置的類型和選擇（14）指撥滑塊

指撥滑塊分兩類，一類是人手施加的力通過滑塊與手指間的摩擦來傳遞，它只允許有兩個工位，適用于安裝空間受限制且可看見工位的場合，也適用于要求防止無意識操縱的場合；另一類是滑塊所受的力通過滑塊的突起形狀來傳遞，它允許有兩個、幾個工位及無級調(diào)節(jié)，適用于要求可以看見和觸及的操縱，并能快速調(diào)節(jié)和保持在調(diào)節(jié)位置的場合。（15）牽拉式操縱器

適用于兩個、幾個工位及無級調(diào)節(jié)，它要求有恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計（如行程、標(biāo)記等），適宜用于要求能保持調(diào)節(jié)位置，并能進(jìn)行快速精確調(diào)節(jié)的場合?；氐奖菊履夸?.1操縱裝置的類型和選擇5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題操縱器設(shè)計的一般原則操縱器的形狀和式樣操縱器的大小操縱器的編碼操縱力和操縱位移方向的協(xié)調(diào)關(guān)系操縱器與顯示器的協(xié)調(diào)關(guān)系操縱器的布置回到本章目錄5.2.1操縱器設(shè)計的一般原則(1)操縱器要適應(yīng)于人的生理特點，便于大多數(shù)人使用操作。(2)操縱器的運動方向要同機(jī)器的運行狀態(tài)相協(xié)調(diào)。(3)操縱器要容易辨認(rèn)。(4)盡量利用自然的操縱動作或借助操作者身體部位的重力進(jìn)行操縱。(5)在條件許可的情況下，盡量設(shè)計多功能的操縱器。(6)操縱器的造型設(shè)計，要求尺寸大小適當(dāng)、形狀美觀大方、式樣新穎、結(jié)構(gòu)簡單，并且給操作者以舒適的感覺?；氐奖竟?jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.2.2操縱器的形狀和式樣

操縱器的形狀同它的功能之間最好有邏輯上的聯(lián)系，以利于辨認(rèn)和記憶。操縱器的式樣應(yīng)便于使用，有利于操作者用力。有定位或保險裝置的操縱器,其終點位置應(yīng)有標(biāo)記或?qū)ｉT的止動限位裝置。分級調(diào)節(jié)的操縱器應(yīng)有中間各檔位置標(biāo)記和定位、自鎖、連鎖裝置。腳控操縱器不應(yīng)使踝關(guān)節(jié)在操作時過分彎曲。操縱器的使用方法應(yīng)盡量簡化。當(dāng)操縱器數(shù)量很多，而又難以單純用形狀來區(qū)分時，可在操縱器上刻以適當(dāng)?shù)姆?，作為輔助標(biāo)志。這些符號最好用手感觸即可辨別。回到本節(jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.2.3操縱器的大小

操縱器的大小應(yīng)適合于人的手或腳進(jìn)行操作。常用操縱器的尺寸范圍及優(yōu)先選用規(guī)范,可查閱GB/T14775-93《操縱器一般人類工效學(xué)要求》中的5.2節(jié)及相應(yīng)的圖、表數(shù)據(jù)。操縱器的適宜大小同它的使用目的和使用方法有著密切的關(guān)系?；氐奖竟?jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.2.4操縱器的布置(1)操縱器的排列應(yīng)適合人的操作習(xí)慣，按照合理的操作順序和邏輯關(guān)系進(jìn)行安排。(2)操縱器應(yīng)優(yōu)先布置在人的手或腳活動最靈敏、辨別力最好、反應(yīng)最快、用力最強(qiáng)的空間范圍和合適的方位上。當(dāng)這些空間范圍不夠用時，則按操縱器的重要性和使用頻率依次布置在較好或次要的位置上。(3)聯(lián)系較多的操縱器應(yīng)盡可能安排在鄰近位置，并同操縱器的編碼相適應(yīng)。(4)當(dāng)操縱器很多時，應(yīng)按照它們的功能分區(qū)布置，各區(qū)之間用不同的位置、顏色、圖案或形狀進(jìn)行區(qū)分。(5)同一臺機(jī)器的操縱器，其操作運動方向要一致。

5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題回到本節(jié)目錄(6)操縱器應(yīng)盡可能布置在人的視野范圍內(nèi)，借助視覺進(jìn)行識別。(7)緊急操作用的操縱器必須與其它操縱器分開布置，安排在最顯眼而又最方便操作的位置，以確保操縱準(zhǔn)確及時。(8)操縱器與顯示器配合使用時，兩者之間應(yīng)有優(yōu)良的協(xié)調(diào)性。(9)縱器的總體布置要力求簡潔、明確、易操作及造型美觀。

(10)操縱裝置的空間位置和分布應(yīng)盡可能做到在盲目定位時有較高的操縱工效。5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題各種操縱裝置之間的內(nèi)側(cè)間隔距離回到本節(jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.2.5操縱力和操縱位移(1)操縱阻力操縱裝置的操縱阻力主要由摩擦阻力、彈性阻力、粘滯阻力、慣性阻力等部分構(gòu)成。(2)最大操縱力:最大操縱力既取決于操縱器的工作要求，又受限于操作者在一定姿勢下所能產(chǎn)生的最大出力。常用操縱器的操縱力要求可查閱GB/T14775-93《操縱器一般人類工效學(xué)要求》中的5.4節(jié)及相應(yīng)的表格中的數(shù)據(jù)。(3)最優(yōu)操縱力:一般推薦最優(yōu)操縱力的范圍為

手操縱5～20N；手指操縱2～5N；腳操縱45～90N；腳尖操縱20～45N。

5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題回到本節(jié)目錄最優(yōu)(或最適宜)操縱力的選定應(yīng)兼顧能量消耗、操縱精確度、操縱速度及獲取操縱量的反饋信息等四方面的要求，謀求最高的操縱工效。從能量利用的角度考慮,在不同的用力條件下,以使用最大肌力的1/2和最大收縮速度的1/4操作,能量利用率最高,人較長時間工作也不會感到疲勞。

影響最優(yōu)操縱力的主要因素:(1)操縱器的結(jié)構(gòu)型式及其位置(2)人體的姿勢(3)操縱器的性質(zhì)和使用要求(4)靜態(tài)施力操縱(5)操縱器的用力梯度

5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題

操縱用力的差別閾值回到本節(jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.4.6操縱位移操縱器位移參數(shù)的設(shè)計，主要是確定操縱器的適宜增益。操縱器的增益，有兩種含義：（1）顯示-操縱比顯示器的指示量與操縱器的操縱量之間的比值。（2）響應(yīng)-操縱比機(jī)器系統(tǒng)的實際變化量與操縱器的操縱量之間的比值。5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題功能運動方向功能運動方向接通向上,向右,向前,順時針,拉(推-拉型開關(guān))切斷向下,向左,向后,逆時針,推(推-拉型開關(guān))開通向上,向前,向右,提拉,順時針*關(guān)閉向下,向后,向左,按壓,逆時針*增加向前,向上,向右,順時針減少向后,向下,向左,逆時針向左向左,逆時針(左旋)向右向右,順時針(右旋)前進(jìn)向上,向右,向前后退向下,向左,向后向上升向上,向后向下降向下,向前開車向上,向右,向前,順時針剎車向下,向左,向后,逆時針5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題

顯示-操縱比的數(shù)值越大，操縱器移動同樣的距離時,所對應(yīng)的顯示器的指示量就越大。顯示-操縱比相對較大的操縱器，適用于粗調(diào)或要求快速調(diào)節(jié)到預(yù)定位置的場合，調(diào)節(jié)操作過程時間較短，但不容易控制操縱的精確度。顯示-操縱比相對較小的操縱器，適用于細(xì)調(diào)或要求操縱準(zhǔn)確的場合，調(diào)節(jié)操作過程時間較長。適宜的顯示-操縱比，隨操縱響應(yīng)的頻率和操縱的時遲而變化，大部分情況下，人的操縱增益隨輸人信號頻率(即要求作出反應(yīng)的頻率)的增高而線性地減小。為了彌補(bǔ)人的操縱響應(yīng)的這一特點，在需要頻繁進(jìn)行操縱調(diào)節(jié)的情況下，應(yīng)適當(dāng)增大操縱器的增益?；氐奖竟?jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.2.6操縱器的編碼

將操縱器進(jìn)行合理編碼，使每個操縱器都有自己的特征，以便于操作者確認(rèn)不誤，是減少操作差錯的有效措施之一。編碼的方法一般是利用形狀、大小、位置、顏色或標(biāo)志等不同特征對操縱器加以區(qū)別。（1）形狀編碼這是一種容易被人的視覺和觸覺辨認(rèn)的、效果較好的編碼方法。形狀編碼要注意盡可能使各種形狀的設(shè)計反映操縱器的功能要求，使人能看出此種形狀的操縱器的用途；還要盡可能考慮到操作者戴手套也能分辨形狀和方便操作。5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題回到本節(jié)目錄常用旋鈕的形狀5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題常用旋鈕的形狀編碼分三類:多倍旋轉(zhuǎn)旋鈕(控制范圍超過360°)；部分旋轉(zhuǎn)旋鈕(控制范圍不超過360°)；定位指示旋鈕(旋鈕的操縱受臨界位置的定位控制)。試驗表明，這些旋鈕僅憑觸覺便可辨別。（2）大小編碼若想僅憑觸覺就能正確辨認(rèn)出不同尺寸的操縱器(例如圓形旋鈕)，則相互之間的尺寸差別必須足夠大(如圓形旋鈕的尺寸必須相差20%以上）。對于旋鈕、按鈕、扳動開關(guān)等小型操縱器，通常只能劃分大、中、小三種尺寸等級。因此，大小編碼方式的使用效果不如形狀編碼有效，使用范圍也較為有限。5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題（3）位置編碼操縱器的安裝位置也常被用來起編碼作用。例如：汽車上的離合器踏板、制動器踏板和加速踏板，就是以位置編碼相互區(qū)分的。在不用眼睛看而僅用手摸進(jìn)行操作時，對垂直排列布置的操縱器的操作準(zhǔn)確性優(yōu)于水平排列布置的。相鄰操縱器間應(yīng)有一定的間距以利于辨別,此間距一般不宜小于125mm。（4）顏色編碼操縱器的顏色編碼，一般不單獨使用，而要同形狀或大小編碼合并使用。顏色只能靠視覺辨認(rèn)，而且只有在較好的照明條件下才能看清楚，所以它的使用范圍也就受到限制。5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題

人眼雖然能辨別很多顏色，但用于操縱器編碼的顏色，一般只使用紅、橙、黃、藍(lán)、綠五種顏色，色樣多了，反而容易混淆。操縱器的功能與其顏色之間有一定的匹配關(guān)系。停止、斷開功能的操縱器宜用紅色；起動、通電功能的操縱器宜用綠色、白色、灰色或黑色；起、停兩用功能的操縱器宜用黑色、白色或灰色,忌用綠色和紅色；復(fù)位功能的操縱器宜用藍(lán)色、黑色或白色。（5）標(biāo)志編碼在操縱器上面或側(cè)旁，用文字或符號作出標(biāo)志以標(biāo)明其功能。標(biāo)志編碼要求有一定的空間和較好的照明條件。標(biāo)志本身應(yīng)當(dāng)簡單明了,易于理解。文字和數(shù)字必須采用清晰的字體。

回到本節(jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.2.7操縱器與顯示器的協(xié)調(diào)關(guān)系(1)空間關(guān)系的協(xié)調(diào)性。四種旋鈕和四種儀表的位置對應(yīng)關(guān)系，其優(yōu)劣次序為Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅳ，有人對它們進(jìn)行過1200次操作試驗出現(xiàn)操作差錯的次數(shù)分別為0、76、116、129。5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題回到本節(jié)目錄直線運動顯示器與直線運動操縱器在相同平面內(nèi)運動時的方向協(xié)調(diào)性(2)運動關(guān)系的協(xié)調(diào)性顯示器指針或光點的運動方向與操縱器的運動方向應(yīng)當(dāng)互相協(xié)調(diào)。5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題直線運動顯示器與旋轉(zhuǎn)運動操縱器在相同平面內(nèi)運動時的方向協(xié)調(diào)性旋轉(zhuǎn)運動顯示器與旋轉(zhuǎn)運動操縱器在相同平面內(nèi)運動時的方向協(xié)調(diào)性5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題直線運動顯示器與旋轉(zhuǎn)運動操縱器在不同平面內(nèi)運動時的方向協(xié)調(diào)性5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題(3)概念關(guān)系的協(xié)調(diào)性。道路交通標(biāo)志就更必須滿足此項要求?；氐奖竟?jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.2.8操縱器的操作方向與受控對象物的運動方向和控制效果的協(xié)調(diào)關(guān)系(1)第一原則:相類似的操縱器的一致性凡是使受控對象物(不論是同類的、類似的或不同的)產(chǎn)生同樣的運動或發(fā)生同樣的變化,應(yīng)盡量使用同類或相似的操縱器,并且操作方向相同。操縱器的典型運動方向示例參見表5-12。(2)第二原則:不同種類的操縱器的一致性使用不同種類的操縱器,又要求不同對象物產(chǎn)生同樣的運動或發(fā)生同樣的變化,此時至少應(yīng)使操縱器的運動和受控對象物的變化符合表5-13所示的組合協(xié)調(diào)關(guān)系。(3)第三原則:操縱器的更換如果以前的操縱器的操作方向與第一原則或第二原則不一致,此時不應(yīng)采取改變以前的操作方向的辦法,而應(yīng)變更控制方式。(4)第四原則:標(biāo)志必須給操縱器標(biāo)上不易誤解而又易懂的圖形符號或文字。回到本節(jié)目錄5.2操縱裝置設(shè)計的人機(jī)工程問題5.3手控操縱裝置的設(shè)計旋轉(zhuǎn)式操縱裝置的設(shè)計移動式操縱裝置的設(shè)計按壓式操縱裝置的設(shè)計回到本章目錄5.3.1旋轉(zhuǎn)式操縱裝置的設(shè)計

旋鈕通常都是用單手操縱。按其使用功能可分為:多倍旋轉(zhuǎn)旋鈕(控制范圍超過360°)、部分旋轉(zhuǎn)旋鈕(控制范圍不超過360°)、定位指示旋鈕(旋鈕的操縱受臨界位置的定位控制)三類。前兩類用于傳遞一般的信息,第三類用于傳遞重要的信息。

5.3手控操縱裝置的設(shè)計回到本節(jié)目錄(1)旋鈕的設(shè)計旋鈕的形態(tài)旋轉(zhuǎn)角度超過360°的多倍旋轉(zhuǎn)旋鈕,其外形宜設(shè)計成圓柱形或錐臺形；旋轉(zhuǎn)角度小于360°的部分旋轉(zhuǎn)旋鈕,其外形宜設(shè)計成接近圓柱形的多邊形；定位指示旋鈕,宜設(shè)計成簡潔的多邊形,以強(qiáng)調(diào)指明刻度或工作狀態(tài)。為使操作時手與旋鈕間不打滑,可將旋鈕的周邊加工出齒紋或多邊形,以增大摩擦力。對于帶凸棱的指示型旋鈕,手握和施力的部位是凸棱,因而凸棱的大小必須與手的結(jié)構(gòu)和操作運動相適應(yīng),才能提高操縱工效。5.3手控操縱裝置的設(shè)計b.旋鈕的尺寸旋鈕的尺寸大小應(yīng)根據(jù)操作時使用手指和手的部位來確定。通常,旋鈕的尺寸是按操縱力來確定的,尺寸太大或太小,都會使操作者感到不舒適。

5.3手控操縱裝置的設(shè)計同心三層旋鈕為防止操作者的手指無意識地接觸到不打算操縱的那層旋鈕而產(chǎn)生誤動作,相鄰層的旋鈕直徑之間的差別和每一層旋鈕的厚度不可太小；上層旋鈕的直徑和厚度都不可太大,5.3手控操縱裝置的設(shè)計(2)手輪和曲柄的設(shè)計手輪和曲柄的回轉(zhuǎn)直徑根據(jù)用途來選定,通常為80～520mm。機(jī)床上用的小手輪直徑為60～100mm；汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械方向盤的直徑為330～600mm；GB5911-86《轉(zhuǎn)向盤尺寸》中規(guī)定了350、380、400、425、450、475、500、550mm八種方向盤直徑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。手輪和曲柄上握把的直徑為20～50mm。手輪和曲柄在不同操作情況下的回轉(zhuǎn)半徑為:轉(zhuǎn)動多圈20～51mm,快速轉(zhuǎn)動28～32mm,調(diào)節(jié)指針到指定刻度60～65mm,追蹤調(diào)節(jié)用51～76mm。b.手輪和曲柄操縱力單手操作為20～130N,雙手操作不得超過250N。5.3手控操縱裝置的設(shè)計c.手輪和曲柄的安裝位置回到本節(jié)目錄5.3手控操縱裝置的設(shè)計

5.3.2移動式操縱裝置的設(shè)計常用的手控移動式操縱裝置有:操縱桿、手閘、扳鈕開關(guān)和指撥滑塊等。(1)操縱桿的設(shè)計

a.操縱桿的形態(tài)和尺寸操縱桿的粗細(xì)一般為22～32mm,球形圓頭直徑為32mm。若采用手柄,則直徑不宜太小,否則會引起肌肉緊張,長時間操作容易產(chǎn)生痙攣和疲勞。常用操縱桿執(zhí)握手柄的直徑一般為22～32mm,最小不得小于7.5mm。操縱桿的長度與其操縱頻率有關(guān),操縱桿越長,動作頻率應(yīng)越低。當(dāng)操縱桿長度為30、40、60、100、140、240、580mm時,對應(yīng)的最高操縱頻率應(yīng)為26、27、27.5、25.5、23.5、18.5、14min-1。5.3手控操縱裝置的設(shè)計回到本節(jié)目錄b.操縱桿的行程和扳動角度應(yīng)適應(yīng)人的手臂特點,盡量做到只用手臂而不移動身軀就可完成操作。對于短操縱桿(150～250mm),行程約為150～200mm,左右轉(zhuǎn)角不大于45°,前后轉(zhuǎn)角不大于30°；對于長操縱桿(500～700mm),行程約為300～350mm,轉(zhuǎn)角約為10°～15°。通常操縱桿的動作角度為30°～60°,不超過90°。c.操縱桿的操縱力最小為30N,最大為130N,使用頻率高的操縱桿,操縱力最大不應(yīng)超過60N。例如,汽車變速桿的操縱力約為30～50N。d.操縱桿的位置當(dāng)操縱力較大、采用立姿操作時,操縱桿手柄的位置應(yīng)與人的肩部等高或略低于肩部的高度；當(dāng)采用坐姿操作時,操縱桿手柄的位置應(yīng)與人的肘部等高。5.3手控操縱裝置的設(shè)計(2)常用移動式操縱裝置的工作行程和操縱力手柄的適宜操縱力的大小與手柄距地面的高度、操縱方向、使用的左、右手不同等因素有關(guān),如表5-16所示。幾種常用移動式操縱裝置的工作行程和操縱力參數(shù),列于表5-17。(3)手柄的形狀和尺寸設(shè)計對手柄設(shè)計的基本要求是:手握舒適,施力方便,不打滑,動作可控制。手柄的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)手的結(jié)構(gòu)和生理特征進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)手執(zhí)握手柄時,施力和轉(zhuǎn)動手柄,都是依靠手的屈肌和伸肌共同完成的。手掌的解剖特征是：指球肌和大、小魚際肌的肌肉最豐厚,手掌心的肌肉最少,指骨間肌和手指部分則布滿神經(jīng)末梢。因此,手柄的形狀應(yīng)當(dāng)設(shè)計成使其被握住的部位與掌心和指骨間肌之間留有適當(dāng)間隙,以減輕掌心和指骨間肌的受力,改善手掌的血液循環(huán)狀況,保證神經(jīng)不受過強(qiáng)的壓迫。5.3手控操縱裝置的設(shè)計手柄形式和著力部位的比較如果掌心長期受壓受振,可能會引起難以治愈的痙攣,至少也容易引起疲勞和操縱定位不準(zhǔn)確。5.3手控操縱裝置的設(shè)計汽車的變速桿回到本節(jié)目錄5.3手控操縱裝置的設(shè)計5.3.3按壓式操縱裝置的設(shè)計

按壓式操縱裝置,按其外形和使用情況,大體上分為兩類:按鈕和按鍵。它們一般只有兩種工作狀態(tài),如“接通”與“切斷”、“開”與“關(guān)”、“起動”與“停車”等。5.3手控操縱裝置的設(shè)計回到本節(jié)目錄(1)按鈕的設(shè)計按鈕必須能夠可靠地復(fù)原到初始位置,并且對系統(tǒng)的狀態(tài)給出顯示。按其工作方式,按鈕有單工位與雙工位兩種型式。按鈕的形態(tài),一般應(yīng)為圓形或方形,為使操作方便,按鈕表面宜設(shè)計成凹形。按鈕的尺寸應(yīng)根據(jù)人的手指端的尺寸和操作要求而定。用食指按壓的圓形按鈕,直徑為8～18mm；用拇指按壓的圓形按鈕,直徑為25～30mm,壓力為10～20N；用手掌按壓的圓形按鈕,直徑為30～50mm，壓入深度為10mm,壓力為100～150N；方形按鈕的邊長為10～20mm；矩形按鈕以10×10、10×15或15×20mm為宜,壓入深度為5～20mm，壓力為5～15N；按鈕應(yīng)高出臺面5～12mm,行程為3～6mm,按鈕間距為12.5～25mm,最小不得小于6mm。(2)按鍵的設(shè)計使用按鍵的優(yōu)點是節(jié)省空間、便于操作、便于記憶,使用熟練后,不用視覺也能快速操作。按鍵有機(jī)械式、機(jī)電式和光電式,各種型式的按鍵設(shè)計都必須適合人的使用。

回到本節(jié)目錄5.3手控操縱裝置的設(shè)計5.4腳控操縱裝置的設(shè)計腳控操縱裝置的型式和操縱特點腳控操縱裝置的適宜用力腳控操縱裝置的設(shè)計回到本章目錄5.4.1腳控操縱裝置的型式和操縱特點腳控操縱裝置有兩種類型:腳踏板和腳踏鈕腳踏板又分直動式、擺動式和回轉(zhuǎn)式(包括單曲柄式和雙曲柄式。直動式中,有以腳跟為支點的腳踏板,如汽車的加速踏板；有腳懸空的腳踏板,如汽車的制動踏板。

腳踏板的型式5.4腳控操縱裝置的設(shè)計回到本節(jié)目錄腳懸空的踏板5.4腳控操縱裝置的設(shè)