《車輛人機(jī)工程學(xué)》教案

《車輛人機(jī)工程學(xué)》課程教案2015——2016學(xué)年第1學(xué)期編寫人：審核人：

第一章人機(jī)工程學(xué)概論授課學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)講授方法：板書教學(xué)條件：粉筆教學(xué)要求：理解人機(jī)工程學(xué)的基本概念，掌握人機(jī)工程學(xué)的研究對象和內(nèi)容，了解人機(jī)工程的發(fā)展簡史，理解人在機(jī)器設(shè)計(jì)中的核心地位，了解車輛設(shè)計(jì)和使用中常見的人機(jī)工程問題和未來面臨的新課題。主要內(nèi)容：人機(jī)工程學(xué)的基本概念，人機(jī)工程學(xué)的研究對象和內(nèi)容，人在機(jī)器設(shè)計(jì)中的核心地位，車輛設(shè)計(jì)和使用中常見的人機(jī)工程問題和未來面臨的新課題。重點(diǎn)難點(diǎn)：人-機(jī)關(guān)系，人在機(jī)器設(shè)計(jì)中的核心地位。：人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容主要講述人機(jī)工程學(xué)的定義、基本概念、研究對象和研究內(nèi)容。：人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展簡史包括國內(nèi)外的發(fā)展歷程。：機(jī)器設(shè)計(jì)中人的因素包括機(jī)器設(shè)計(jì)中需要考慮的人體因素五個(gè)方面。：機(jī)動車輛設(shè)計(jì)和使用中的人機(jī)工程問題包括車輛操作系統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)化匹配、行車安全性及車內(nèi)乘員的人體保護(hù)技術(shù)等。：未來車輛人機(jī)工程學(xué)面臨的新課題包括環(huán)境、能源、電子技術(shù)發(fā)展對人機(jī)工程學(xué)的影響。

第二章人體參數(shù)授課學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)講授方法：板書教學(xué)條件：粉筆教學(xué)要求：掌握人體測量的項(xiàng)目和測量方法，了解我國成年人的人體結(jié)構(gòu)尺寸、功能尺寸和人體參數(shù)的計(jì)算方法，了解人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，了解以人體參數(shù)為基礎(chǔ)建立的人體模型的種類、結(jié)構(gòu)及用途。主要內(nèi)容：人體測量的項(xiàng)目和測量方法，我國成年人的人體結(jié)構(gòu)尺寸、功能尺寸和人體參數(shù)計(jì)算方法，人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，以人體參數(shù)為基礎(chǔ)建立的人體模型的種類、結(jié)構(gòu)及用途。重點(diǎn)難點(diǎn)：我國成年人的人體結(jié)構(gòu)尺寸、功能尺寸和人體參數(shù)的計(jì)算方法。：人體測量包括人體測量的分類、參照系、測量項(xiàng)目和測量方法及人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征。：人體尺寸包括我國成年人的人體結(jié)構(gòu)尺寸、功能尺寸、人體參數(shù)的計(jì)算方法等。：人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用包括產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的分類、滿足度、設(shè)計(jì)界限值的選擇、人體尺寸測量數(shù)據(jù)的修正、產(chǎn)品功能尺寸的確定等。：人體模型包括二維人體模版、人機(jī)系統(tǒng)匹配評價(jià)用人體模型和汽車用H點(diǎn)三維人體模型。

第三章人的感知響應(yīng)特性授課學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)講授方法：板書教學(xué)條件：粉筆教學(xué)要求：了解人的感知響應(yīng)過程，了解人的視覺、聽覺、皮膚感覺特性，了解人的信息傳遞理論，理解人體運(yùn)動的生物力學(xué)特性。主要內(nèi)容：人的感知響應(yīng)過程，人的視覺、聽覺、皮膚感覺特性，人的信息傳遞理論，人體運(yùn)動的生物力學(xué)特性。重點(diǎn)難點(diǎn)：人體運(yùn)動的生物力學(xué)特性。：人的感知響應(yīng)過程包括感覺和知覺的概念、基本特性。：人的視覺特性包括視覺器官的功能和基本結(jié)構(gòu)、視覺特性。：人的聽覺特性包括聽覺器官的功能與人耳的結(jié)構(gòu)、聽覺特性。：人的皮膚感覺特性包括觸覺、溫度覺和痛覺。：人的信息傳遞理論包括信息與信息量的概念，信息輸入的途徑、輸入顯示器及影響信息傳遞的主要因素、反應(yīng)時(shí)間等。：人體運(yùn)動的生物力學(xué)特性包括人體運(yùn)動系統(tǒng)的概念、骨骼肌的力學(xué)特性、人體的出力、動作的靈活性和準(zhǔn)確性等。

第四章顯示裝置授課學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)講授方法：板書教學(xué)條件：粉筆教學(xué)要求：了解顯示裝置的類型，掌握指針式儀表、儀表板的總體設(shè)計(jì)，了解儀表的照明設(shè)計(jì)、信號燈設(shè)計(jì)、圖形標(biāo)志設(shè)計(jì)，掌握車輛駕駛員眼橢圓的概念、測量方法及在汽車車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，掌握汽車的后視鏡設(shè)計(jì)方法，了解改善車輛視認(rèn)性的途徑。主要內(nèi)容：指針式儀表的設(shè)計(jì)，儀表板的總體設(shè)計(jì)，儀表的照明設(shè)計(jì)、信號燈設(shè)計(jì)、圖形標(biāo)志設(shè)計(jì)，車輛駕駛員眼橢圓的概念、測量方法及在汽車車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，汽車的后視鏡設(shè)計(jì)方法，改善車輛視認(rèn)性的途徑。重點(diǎn)難點(diǎn)：儀表板的總體設(shè)計(jì)、車輛駕駛員眼橢圓的概念和汽車后視鏡的設(shè)計(jì)方法。：顯示裝置的類型包括顯示方式的類型、視覺顯示裝置的功能和類型等。：指針式儀表的設(shè)計(jì)包括刻度盤設(shè)計(jì)、刻度和刻度線設(shè)計(jì)、文字符號設(shè)計(jì)、指針設(shè)計(jì)、指針儀表的顏色匹配等。：儀表板的總體設(shè)計(jì)包括儀表板的空間位置、儀表排列方式、儀表有效認(rèn)讀范圍等。：儀表的照明設(shè)計(jì)包括儀表照明與周圍照明的關(guān)系、儀表照明的方式、儀表照明的強(qiáng)度、顏色等。：信號燈設(shè)計(jì)包括信號燈的視距和寬度、顏色、形狀、位置設(shè)計(jì)、編碼等。：圖形標(biāo)志設(shè)計(jì)包括圖形標(biāo)志設(shè)計(jì)的規(guī)則。：車輛駕駛員的眼橢圓包括駕駛員眼橢圓的概念、測定方法、畫法和眼橢圓樣板的制作、眼橢圓樣板在車身視圖上位置的確定方法、眼橢圓在汽車車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等。：汽車后視鏡設(shè)計(jì)包括后方視野的評價(jià)方法、對后視鏡的基本性能要求等。：改善車輛視認(rèn)性的途徑包括駕駛室人機(jī)界面的合理設(shè)計(jì)、惡劣天氣條件下保持良好視野的技術(shù)措施。

第五章操縱裝置授課學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)講授方法：板書教學(xué)條件：粉筆教學(xué)要求：了解操縱裝置的類型和操縱器的選擇，理解操縱器設(shè)計(jì)的原則、形狀、大小及布置方法，理解操縱力、操縱位移的概念，掌握旋轉(zhuǎn)式、移動式、按壓式手控操縱裝置的設(shè)計(jì)方法，掌握腳控操縱裝置的設(shè)計(jì)方法。主要內(nèi)容：操縱裝置的類型和操縱器的選擇，操縱器設(shè)計(jì)的原則、形狀、大小及布置方法，操縱力、操縱位移的概念，旋轉(zhuǎn)式、移動式、按壓式手控操縱裝置的設(shè)計(jì)方法，腳控操縱裝置的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)難點(diǎn)：操縱器設(shè)計(jì)的原則及布置方法，操縱力、操縱位移的概念，旋轉(zhuǎn)式、移動式、按壓式手控操縱裝置的設(shè)計(jì)方法，腳控操縱裝置的設(shè)計(jì)方法。：操縱裝置的類型和選擇包括操縱裝置的類型、操縱器的選擇。：操縱裝置設(shè)計(jì)的人機(jī)工程問題包括操縱器設(shè)計(jì)的一般原則、操縱器的形狀和式樣、操縱器的大小和布置、操縱力和操縱位移、操縱器的編碼、操縱器與顯示器的協(xié)調(diào)關(guān)系等。：手控操縱裝置的設(shè)計(jì)包括旋轉(zhuǎn)式、移動式、按壓式三種操縱裝置的設(shè)計(jì)。：腳控操縱裝置的設(shè)計(jì)包括腳控操縱裝置的型式和操縱特點(diǎn)、適宜用力和設(shè)計(jì)等。

第六章作業(yè)空間設(shè)計(jì)授課學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)講授方法：板書教學(xué)條件：粉筆教學(xué)要求：掌握作業(yè)空間設(shè)計(jì)的原則，理解作業(yè)空間范圍，掌握作業(yè)空間的布置及設(shè)計(jì)步驟，了解工作臺設(shè)計(jì)，理解工作座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)原理，理解車輛駕駛室的作業(yè)空間。主要內(nèi)容：作業(yè)空間設(shè)計(jì)的原則，作業(yè)空間范圍，作業(yè)空間的布置及設(shè)計(jì)步驟，工作臺設(shè)計(jì)，工作座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)原理，車輛駕駛室的作業(yè)空間。重點(diǎn)難點(diǎn)：作業(yè)空間的布置及設(shè)計(jì)步驟，工作座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)原理，車輛駕駛室的作業(yè)空間。：作業(yè)空間設(shè)計(jì)的原則包括作業(yè)空間設(shè)計(jì)的目標(biāo)和人機(jī)工程學(xué)原則、作業(yè)空間的人體尺度等。：作業(yè)空間范圍包括近身作業(yè)范圍、作業(yè)場所等。：作業(yè)空間設(shè)計(jì)包括作業(yè)空間的布置和設(shè)計(jì)步驟。：工作臺設(shè)計(jì)包括工作臺設(shè)計(jì)的關(guān)鍵任務(wù)和方法。：工作座椅的靜態(tài)舒適性設(shè)計(jì)原理包括舒適坐姿的生理特征、工作座椅的設(shè)計(jì)等。：車輛駕駛室的作業(yè)空間包括駕駛員、駕駛座椅、顯示裝置、操縱裝置、門窗、頂棚等的合理匹配。

第七章人機(jī)系統(tǒng)授課學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)講授方法：板書教學(xué)條件：粉筆教學(xué)要求：了解人機(jī)系統(tǒng)的功能和類型，了解人機(jī)系統(tǒng)的功能分配。主要內(nèi)容：人機(jī)系統(tǒng)的功能和類型、人機(jī)系統(tǒng)的功能分配。重點(diǎn)難點(diǎn)：人機(jī)系統(tǒng)的功能分配。：人機(jī)系統(tǒng)的功能和類型包括人機(jī)系統(tǒng)的功能、人機(jī)系統(tǒng)的類型。：人機(jī)系統(tǒng)的功能分配包括人與機(jī)器特征機(jī)能比較，機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面優(yōu)化匹配等。

第一章人機(jī)工程學(xué)概論人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容定義“Ergonomics”，“HumanEngineering”；日語稱為“人間工學(xué)”；俄語音譯為“Эргономика”；美國：“HumanFactors”。在我國，本學(xué)科處于初創(chuàng)階段，名稱尚不統(tǒng)一，有“人機(jī)工程學(xué)”，“人類工效學(xué)”、“人體工程學(xué)”和“工效學(xué)”等不同提法?！癊rgonomics”=“Ergon”+“Nomos”“Ergon”的意思是“出力”、“工作”，“Nomos”的意思是“正常化、規(guī)律”?！癊rgonomics”的含意就是“人出力正?；被颉叭说墓ぷ饕?guī)律”。CCWood的定義為：“設(shè)備的設(shè)計(jì)必須適合人的各方面的因素，以便在操作上付出最少能耗而求得最高效率”。WBWoodson的定義為：“人機(jī)工程學(xué)研究的是人與機(jī)器相互關(guān)系的合理方案，即對人的知覺顯示、操縱控制、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布置、作業(yè)系統(tǒng)的組合等進(jìn)行有效的研究，其目的在于獲得最高的效率及人在作業(yè)時(shí)感到安全和舒適”。AChapanis的定義為：“人機(jī)工程學(xué)是在機(jī)器設(shè)計(jì)中考慮如何使人操作簡便而又準(zhǔn)確的一門學(xué)科”。EJMcCormick和MSSanders在《HumanFactorsinEngineeringandDesign》一書中給出人機(jī)工程學(xué)的簡要定義為：“為人的使用而設(shè)計(jì)”和“工作和生活條件的最優(yōu)化”。KHEKroemer，HBKroemer，KEKroemer-lbert等人在《Ergonomics--HowtoDesignforEaseandEfficiency》一書中給出人機(jī)工程學(xué)的簡要定義為：“為適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)人的生活和工作環(huán)境而研究人的特性”和“工作的宜人化”。封根泉的定義為：“為了研究解決機(jī)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與人體有關(guān)的種種問題，使整個(gè)人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最優(yōu)而建立起來的一門科學(xué)，就是人體工程學(xué)”。賴維鐵的定義為：“人機(jī)工程學(xué)是運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)和其它有關(guān)學(xué)科知識，使機(jī)器和人相互適應(yīng)，創(chuàng)造舒適和安全的環(huán)境條件，從而提高工效的一門學(xué)科”。錢學(xué)森的定義為：“人機(jī)工程是一門非常重要的應(yīng)用人體科學(xué)技術(shù)，它專門研究人和機(jī)器的配合，考慮到人的功能能力，如何設(shè)計(jì)機(jī)器，求得人在使用機(jī)器時(shí)整個(gè)人和機(jī)器的效果達(dá)到最佳狀態(tài)”。曹琦等人給出的定義為：“人機(jī)工程學(xué)是研究并優(yōu)化人機(jī)系統(tǒng)的科學(xué)”。國際人機(jī)工程學(xué)會(InternationalErgonomicsAssociation，簡稱IEA)的定義為：“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;以及在工作中、家庭生活中和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率，人的健康、安全和舒適等問題的學(xué)科”。本書的定義為：“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)境相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，以優(yōu)化人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的一門學(xué)科”。基本概念人機(jī)系統(tǒng)(man-machinesystem)：指“人”與他所對應(yīng)的“物”共處于同一時(shí)間及空間時(shí)所構(gòu)成的系統(tǒng)。“人”指的是在所研究的系統(tǒng)中參與系統(tǒng)過程的人；“機(jī)”則泛指一切與人處于同一系統(tǒng)中并與人交換著信息、物質(zhì)和能量的、供人使用的物；“環(huán)境”指的是“人”、“機(jī)”共處的、對“人”和“機(jī)”有直接或間接影響的周圍外部條件。人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成圖人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成圖人機(jī)界面(man-machineinterface)：人機(jī)系統(tǒng)中，“人”與“機(jī)”之間能夠相互施加影響、實(shí)現(xiàn)相互作用的區(qū)域。（1）第一類控制系統(tǒng)人機(jī)界面（2）第二類直接作用型人機(jī)界面（3）第三類間接作用型人機(jī)界面人機(jī)關(guān)系(man-machinerelationship)：（1）機(jī)宜人（2）人適機(jī)機(jī)宜人是有條件的，人適機(jī)也是有限度的。人機(jī)系統(tǒng)中的機(jī)宜人與人適機(jī)是相對的。任何一個(gè)人機(jī)系統(tǒng)都必然是既要盡量做到機(jī)宜人，也要設(shè)法做到人適機(jī)。調(diào)整這種人機(jī)相互匹配關(guān)系最根本的制約條件就是人的可能性與人的可靠性。研究對象人機(jī)工程學(xué)的研究對象是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)簡稱人機(jī)系統(tǒng)。人機(jī)工程學(xué)既要研究人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的屬性，更要著重研究人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的總體屬性，以及人、機(jī)、環(huán)境之間的相互關(guān)系的規(guī)律。研究內(nèi)容機(jī)工程學(xué)主要由兩個(gè)學(xué)術(shù)研究方向構(gòu)成：研究和實(shí)驗(yàn)確定工程設(shè)計(jì)所必需知道的有關(guān)人的特征和特性的具體數(shù)據(jù)。應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)宜人化的用品、工具、機(jī)器、環(huán)境、作業(yè)程序、工作任務(wù)等。（1）人機(jī)工程學(xué)學(xué)科的構(gòu)成：（2）人的特性的研究人體尺寸及人體測量技術(shù)人體的力學(xué)性能人的勞動生理功能勞動中人的心理過程人的信息傳遞能力人的可靠性人員的選拔和培訓(xùn)人的動作時(shí)間研究人體模型（3）機(jī)的特性的研究信息傳遞技術(shù)操縱控制技術(shù)安全保障技術(shù)動力學(xué)仿真技術(shù)宜人化技術(shù)（4）環(huán)境特性的研究作業(yè)空間物理環(huán)境化學(xué)環(huán)境生物環(huán)境美學(xué)環(huán)境（5）人-機(jī)關(guān)系的研究人機(jī)系統(tǒng)功能分配人機(jī)界面優(yōu)化匹配人機(jī)系統(tǒng)特性協(xié)調(diào)人機(jī)系統(tǒng)可靠性人機(jī)系統(tǒng)安全性（6）人-環(huán)境關(guān)系的研究（7）機(jī)-環(huán)境關(guān)系的研究（8）人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展簡史經(jīng)驗(yàn)的人機(jī)工程學(xué)一直延續(xù)到第一次產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期。自有人類社會開始，就有了最原始的人機(jī)關(guān)系——人與器物的關(guān)系。原始人狩獵用的棍棒、石塊或投槍，其尺寸、重量總是與人的體能大體相適應(yīng)的。大約兩千四百多年以前的戰(zhàn)國初期，我國就出現(xiàn)了第一部科技匯編名著《考工記》。它的歷史與科學(xué)價(jià)值名聞中外，聯(lián)合國教科文組織已決定將《考工記》譯成六種聯(lián)合國的工作語言（中、英、法、俄、西班牙，阿拉伯文）以廣流傳與研究。在這部古代科技名著中，對一些器物制作應(yīng)考慮的宜人性問題已有相當(dāng)深入、十分精彩的論述。1.2.1經(jīng)驗(yàn)的人機(jī)工程學(xué)※兵器握柄的形狀※弓箭的制作和使用※掘土工具“耒”隨著人類社會的發(fā)展，人創(chuàng)造和使用的器物和機(jī)器不斷得到改進(jìn)，由簡單到復(fù)雜地逐步完善。這種實(shí)際存在的人機(jī)關(guān)系及其發(fā)展，可稱為經(jīng)驗(yàn)的人機(jī)工程學(xué)。我國古代的指南車，是最早的自動控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)原理與現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)的反饋原理相吻合，是經(jīng)驗(yàn)的人機(jī)工程學(xué)的典型應(yīng)用實(shí)例。1.2.2科學(xué)的人機(jī)工程學(xué)※第一次產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期(1750～1890年)：以法國Jacquard在紡織機(jī)械上使用穿孔卡片進(jìn)行程序控制和英國Watt設(shè)計(jì)蒸汽機(jī)的調(diào)速器為代表，開始實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和控制。與此相適應(yīng)，人機(jī)工程學(xué)開始由經(jīng)驗(yàn)逐步上升為科學(xué)。1884年德國學(xué)者AMosso迸行了著名的肌肉疲勞試驗(yàn)，該項(xiàng)研究可以說是科學(xué)人機(jī)工程學(xué)的開端?！诙萎a(chǎn)業(yè)革命時(shí)期(1870～1945年)：1898年美國學(xué)者FrederickWTaylor進(jìn)行了著名的鐵锨鏟煤作業(yè)的試驗(yàn)研究。FrankBGilbreth夫婦首創(chuàng)采用當(dāng)時(shí)先進(jìn)的高速攝影（電影拍攝）方法，研究工人的砌磚作業(yè)動作過程。20世紀(jì)初，F(xiàn)WTaylor關(guān)于操作方法的研究成果在美國和西歐一些國家得到推行，并成為大大提高勞動生產(chǎn)率的“泰羅制”，F(xiàn)WTaylor的研究為科學(xué)人機(jī)工程學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)?！谝淮问澜绱髴?zhàn)期間：各參戰(zhàn)國都聘請心理學(xué)家解決戰(zhàn)時(shí)兵種分工、特種人員選拔和訓(xùn)練、軍工生產(chǎn)中的作業(yè)疲勞等問題。美國哈佛大學(xué)心理學(xué)Munsterberg教授的代表作《心理學(xué)與經(jīng)濟(jì)生活》和《心理工藝學(xué)原理》是人機(jī)工程學(xué)的最早著作。這一時(shí)期的研究者多是一些心理學(xué)家，當(dāng)時(shí)的學(xué)科名稱是“應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)”，其特點(diǎn)是選擇和訓(xùn)練人，使人適應(yīng)機(jī)器。戰(zhàn)后，心理學(xué)的應(yīng)用推廣到非軍事領(lǐng)域，學(xué)科名稱改成了“工程心理學(xué)”?！诙问澜绱髴?zhàn)期間：工程技術(shù)設(shè)計(jì)思想開始發(fā)生了一個(gè)根本性的轉(zhuǎn)變：由“使人適應(yīng)機(jī)器”轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆箼C(jī)器適應(yīng)人”，生理學(xué)家、心理學(xué)家、醫(yī)生和工程技術(shù)專家共同研究解決武器和裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)踐，促進(jìn)了人機(jī)工程學(xué)作為一門獨(dú)立的新興學(xué)科的形成和發(fā)展?！谌萎a(chǎn)業(yè)革命開始(1945年)以來：以電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工程技術(shù)設(shè)計(jì)中與人的因素有關(guān)的問題越來越多，人機(jī)協(xié)調(diào)問題越來越顯得重要，從而促使人機(jī)工程學(xué)的研究和應(yīng)用得到更廣泛而迅速的發(fā)展。1.2.3現(xiàn)代的人機(jī)工程學(xué)※20世紀(jì)80年代，進(jìn)入“現(xiàn)代的人機(jī)工程學(xué)”發(fā)展階段，其突出特點(diǎn)是：人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的最優(yōu)化?！爱a(chǎn)品語義學(xué)”—產(chǎn)品的“認(rèn)知”問題，成立了專門的研究方向。歸結(jié)為兩個(gè)極樸素的要求：第一，看到它，馬上知道它是做什么用的；第二，比較容易弄清楚該怎么用。1992年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過了著名的《關(guān)于環(huán)境與發(fā)展的里約熱內(nèi)盧宣言》，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為前提，提出了經(jīng)濟(jì)與科技活動所必須遵循的“可持續(xù)發(fā)展原則”。其后不久，我國制定了國家的“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”，把環(huán)境保護(hù)提升到了現(xiàn)代化建設(shè)的國策之高度?？沙掷m(xù)發(fā)展原則使人機(jī)工程學(xué)的學(xué)術(shù)思想又產(chǎn)生了極大的擴(kuò)展和深化：在空間方面，將所考慮的環(huán)境延伸到了整個(gè)自然界的大環(huán)境;在時(shí)間方面，不僅要考慮人造器物給當(dāng)今人們帶來的效益，而且要充分顧及對未來子孫后代的影響?？沙掷m(xù)發(fā)展原則對人類的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)活動提出了一系列新的準(zhǔn)則：應(yīng)該減少資源和能源的消耗，應(yīng)該推行“綠色包裝”，不但從源頭上去減少垃圾，還要開拓廢棄物資的再生利用。只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，讓事物又好又省又美是完全做得到的?！皬那宄科鸫驳揭雇砣怂?，智能化的電子產(chǎn)品為人安排好了一切：定時(shí)喚醒人們起來，自動地定時(shí)做好早餐，自動地定時(shí)定購所需物品，…”“智能化的個(gè)人交通工具，能讓人在戶外足不涉地”，“恒溫控制的居室，讓人終年生活在四季如春的環(huán)境中”……對于人類的未來生活，報(bào)刊上不斷出現(xiàn)這樣的描述。如果今后多數(shù)社會成員的生活，真的都象那樣完全不費(fèi)腦子，不費(fèi)力氣，人類的子孫們，會一代比一代更聰明健壯，還是相反？人機(jī)工程學(xué)研究的目的是使人“安全、健康、舒適、高效”，在未來，這也許仍然沒有錯(cuò)。但是必須從更高的視角來把握其含義：產(chǎn)品、設(shè)施、環(huán)境的創(chuàng)造，既要讓人們現(xiàn)今生活得美好，更要有利于人類自身德、智、體的全面發(fā)展。一定要讓科技進(jìn)步促進(jìn)人類自身的健康發(fā)展！1.2.4人機(jī)工程學(xué)的學(xué)術(shù)組織與刊物1949年12月，KFHMurrell第一次提出了“Ergonomics”這個(gè)詞作為人機(jī)工程學(xué)的學(xué)科名稱。1950年成立了英國人機(jī)工程學(xué)研究協(xié)會，1957年發(fā)行了會刊《Ergonomics》，該刊物現(xiàn)在已成為國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會的會刊。美國在1957年成立了人機(jī)工程學(xué)學(xué)會，發(fā)行了會刊《HumanFactors》，成為世界上出版人機(jī)工程學(xué)書刊最多的國家。1960年正式成立了國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會，1961年在瑞典的斯德哥爾摩舉行了第一屆國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)術(shù)會議，此后每三年舉行一次，至2003年為止，已舉行了15次國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)術(shù)會議。自20世紀(jì)60年代開始，俄羅斯(前蘇聯(lián))、日本、德國、法國、荷蘭、瑞典、瑞士、丹麥、芬蘭等國也都相繼成立了人機(jī)工程學(xué)學(xué)會或?qū)ｉT研究機(jī)構(gòu)，從事人機(jī)工程學(xué)的研究、應(yīng)用和人才培養(yǎng)工作。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalStandardizationOrganization，簡稱ISO)于1975年設(shè)立了人機(jī)工程學(xué)技術(shù)委員會(TC-159)，負(fù)責(zé)制訂人機(jī)工程學(xué)方面的標(biāo)準(zhǔn)。各國根據(jù)自己的具體情況也制訂了許多人機(jī)工程學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。人機(jī)工程學(xué)在我國起步相對較晚，目前處于大力發(fā)展階段。1989年正式成立了全國性的學(xué)術(shù)組織--中國人類工效學(xué)學(xué)會(ChineseErgonomicsSociety，簡稱CES)。機(jī)器設(shè)計(jì)中人的因素機(jī)器設(shè)計(jì)中的人體因素1.人體對作業(yè)負(fù)荷的耐受性2.人體參數(shù)3.人體的生物力學(xué)特性4.人的感知響應(yīng)特性5.人的適宜勞動姿勢車輛設(shè)計(jì)和使用中的人機(jī)工程問題1.機(jī)動車輛駕駛操縱人機(jī)界面的優(yōu)化匹配2.機(jī)動車輛的行車安全性及車內(nèi)乘員的人體保護(hù)技術(shù)3.機(jī)動車輛乘員的乘坐舒適性4.機(jī)動車輛的噪聲控制5.機(jī)動車輛車內(nèi)小氣候環(huán)境的宜人化控制6.機(jī)動車輛駕駛員的駕駛適宜性7.機(jī)動車輛的道路適應(yīng)性8.人-車-路系統(tǒng)的綜合優(yōu)化未來車輛人機(jī)工程學(xué)面臨的新的問題車輛設(shè)計(jì)和使用中的人機(jī)工程問題既廣泛又典型，幾乎復(fù)蓋了人機(jī)工程學(xué)的全部主體內(nèi)容，它們一直是過去幾十年中研究的熱門。其中，尤以轎車設(shè)計(jì)和使用中的人機(jī)工程問題技術(shù)上最具有代表性和先進(jìn)性。車輛人機(jī)工程專家面臨的挑戰(zhàn)將是怎樣使得人體特性的差異如此巨大的轎車駕駛者和使用者群體中的大多數(shù)人、在大部分時(shí)間里對轎車的使用性能都感到滿意。整個(gè)道路交通環(huán)境的改善將使轎車的駕駛者成為整個(gè)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的組成部分之一，從而將其控制目標(biāo)轉(zhuǎn)向于謀求有限的道路通行能力的優(yōu)化利用及整個(gè)系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。隨著能源與環(huán)境問題的倍受人們關(guān)注，車輛技術(shù)發(fā)展的又一趨勢可能是各種非石油燃料車輛，特別是電動汽車的大量使用，這些新型的車輛將帶給駕駛者許多新的駕駛操縱特性，對車輛設(shè)計(jì)和使用提出某些新的人機(jī)工程問題。由于信息技術(shù)的發(fā)展和社會生活網(wǎng)絡(luò)化程度的提高，轎車作為通勤交通工具的功能比率將漸趨下降，而用于休閑娛樂的功能比率將漸趨提高，轎車的行駛速度也許不再是最主要的使用性能要求了，而人們對轎車的宜人性、乘坐舒適性的要求卻會比現(xiàn)在高得多，轎車作為一個(gè)活動的家，將要求車內(nèi)空間增大，內(nèi)部裝飾更具有家庭的溫馨氣氛。未來社會大環(huán)境的其他變化，必將為人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展提供新的機(jī)遇和更加廣闊的前景，也必將對車輛人機(jī)工程學(xué)提出許多新的研究課題，從而引起車輛人機(jī)工程學(xué)研究重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移。

第二章人體尺寸測量：人體測量2.1.1人體測量的分類1.靜止形態(tài)參數(shù)的測量2.活動范圍參數(shù)的測量3.生理學(xué)參數(shù)的測量4.生物力學(xué)參數(shù)的測量2.1.2人體測量的參照系測量基準(zhǔn)軸：1.鉛垂軸2.矢狀軸3.冠狀軸測量基準(zhǔn)面：1.矢狀面2.冠狀面3.水平面4.眼耳平面測量姿勢立姿 被測者挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，膝部自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈45°夾角，體重均勻分布于兩足。坐姿 被測者挺胸坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左、右大腿大致平行，膝彎屈大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。2.1.3人體測量的項(xiàng)目和測量方法測量方向1.人體上下方向上方稱為頭側(cè)端，下方稱為足側(cè)端。2.人體左右方向靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)，遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。3.四肢方向靠近四肢附著部位的方向稱為近位，遠(yuǎn)離四肢附著部位的方向稱為遠(yuǎn)位。4.上肢方向指向橈骨側(cè)的方向稱為橈側(cè)，指向尺骨側(cè)的方向稱為尺側(cè)。5.下肢方向指向脛骨側(cè)的方向稱為脛側(cè)，指向腓骨側(cè)的方向稱為腓側(cè)。測量項(xiàng)目我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB3975-83《人體測量術(shù)語》中規(guī)定了人體測量參數(shù)的測點(diǎn)和測量項(xiàng)目其中，頭部測點(diǎn)16個(gè)、測量項(xiàng)目12項(xiàng)；驅(qū)干和四肢部位的測點(diǎn)22個(gè)、測量項(xiàng)目69項(xiàng)。GB5703-85《人體測量方法》中規(guī)定了適用于成年人和青少年的人體參數(shù)測量方法。支撐面和衣著立姿測量時(shí)站立的地面或平臺、坐姿測量時(shí)的座椅平面應(yīng)當(dāng)是水平、穩(wěn)固、不可壓縮的。要求被測者裸體或穿著盡量少的內(nèi)衣(例如，只穿內(nèi)褲和汗背心)進(jìn)行測量。2.1.4人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征常用的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)有均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、百分位數(shù)等。人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)來表示人體尺寸的等級，百分位數(shù)是一種位置指標(biāo)，一個(gè)界值，以符號PK表示。一個(gè)百分位數(shù)將總體或樣本的全部測量值分為兩部分，有K%的測量值等于或小于此數(shù)，有(100-K)%的測量值大于此數(shù)。最常用的是第5、50、95三個(gè)百分位數(shù)，分別記作P5、P50、P95。人體尺寸2.2.1我國成年人的人體結(jié)構(gòu)尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)GB10000-88《中國成年人人體尺寸》按照人機(jī)工程學(xué)的要求提供了我國成年人人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)中總共給出7類47項(xiàng)人體尺寸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)中用7幅圖分別表示項(xiàng)目的部位，相應(yīng)用13張表分別列出各年齡段、各常用百分位的各項(xiàng)人體尺寸數(shù)據(jù)。男（18～60歲）女（18～55歲）1510509095991510509095991.1身高/mm154315831604167817541775181411491484150315701640165916971.2體重/kg44485059717583394244526366741.3上臂長/mm2792892943133333383492522622672843033083191.4前臂長/mm2062162202372532582681851931982132292342421.5大腿長/mm4134284364654965055233874024104384674764941.6小腿長/mm324338344369396403419300313319344370376390立姿人體尺寸男（18～60歲）女（18～55歲）1510509095991510509095992.1眼高/mm143614711495

15681643166417053371371138814541522154115792.2肩高/kg124412811299136714351455149411661195121112711333135013852.3肘高/mm92595496810241079109611288738999139601009102310502.4手功能高/mm6566806937417878018286306506627047467577782.5會陰高/mm7017287417908408568876486736867327797928192.6脛骨點(diǎn)高/mm394409417444472481498363377384410437444459坐姿人體尺寸人體水平尺寸人體頭部尺寸人體手部尺寸人體足部尺寸中國六個(gè)區(qū)域人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差2.2.2我國成年人的人體功能尺寸GB10000-88中，只給出了成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并沒有給出成年人的人體功能尺寸。同濟(jì)大學(xué)的丁玉蘭教授對GB10000-88標(biāo)準(zhǔn)中的人體測量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析研究，導(dǎo)出了幾項(xiàng)常用的人體功能尺寸及人在作業(yè)位置上的活動空間尺度的數(shù)據(jù)。幾項(xiàng)人體功能尺寸數(shù)據(jù)立姿活動空間坐姿活動空間單腿跪姿活動空間仰臥姿活動空間人體各部位的活動范圍人體各部位的活動范圍2.2.3人體參數(shù)的計(jì)算方法設(shè)計(jì)中所必需的人體數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有條件測量、直接測量有困難或者為了簡化人體測量的過程時(shí)，可根據(jù)人體的身高、體重等基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)，利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出所需的其它各部分?jǐn)?shù)據(jù)。我國成年人人體尺寸的比例關(guān)系人體各部位的尺寸由體重、身高計(jì)算人體體積和表面積由身高、體重、體積計(jì)算人體生物力學(xué)參數(shù)由人的年齡計(jì)算人體生理學(xué)參數(shù)人體車輛數(shù)據(jù)的應(yīng)用2.3.1產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的分類按照所使用的人體尺寸的設(shè)計(jì)界限值的不同情況，可將產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)任務(wù)分為三種基本類型：Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)。需要同時(shí)利用兩個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值和下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)，稱為Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)，又稱雙限值設(shè)計(jì)。例如，汽車駕駛座椅設(shè)計(jì)。Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)(Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)任務(wù)，又分為兩類：ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)、ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì))。只需要利用一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)，稱為Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)，又稱單限值設(shè)計(jì)。ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要利用一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)，稱為ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)，也稱大尺寸設(shè)計(jì)。例如，設(shè)計(jì)公共汽車的車廂高度。ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)，只需要利用一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)，稱為ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)，也稱小尺寸設(shè)計(jì)。例如，設(shè)計(jì)工作場所的柵欄結(jié)構(gòu)、網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)或孔板結(jié)構(gòu)等安全防護(hù)裝置。Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)。只需要人體尺寸的第50百分位尺寸數(shù)據(jù)作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)，稱為Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)，也稱折中設(shè)計(jì)。例如，門的把手或鎖孔離地面的高度、電燈開關(guān)在房間墻壁上的安裝位置離地面的高度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品或工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須正確判斷設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)屬于哪一種類型，然后恰當(dāng)選取作為尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)的人體相應(yīng)部位的百分位數(shù)。2.3.2滿足度所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或工程系統(tǒng)，在尺寸上能滿足的合適使用者的人數(shù)，占特定使用者群體的百分率，稱為滿足度。滿足度的取值應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)該產(chǎn)品或工程系統(tǒng)所依據(jù)的使用者群體的人體尺寸的變異性、生產(chǎn)該產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)該工程系統(tǒng)的技術(shù)可能性以及經(jīng)濟(jì)上的合理性等因素，綜合權(quán)衡選定。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通常均以滿足度達(dá)到90%作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。2.3.3設(shè)計(jì)界限值的選擇對于Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：應(yīng)將滿足度取為98%，應(yīng)選用第99百分位和第1百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)作為尺寸設(shè)計(jì)上、下限值的依據(jù)。對于ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：應(yīng)將滿足度取為98%或95%，應(yīng)選用第98百分位或第95百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)作為尺寸設(shè)計(jì)上限值的依據(jù)。對于ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：應(yīng)將滿足度取為98%或95%，應(yīng)選用第2百分位或第5百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)作為尺寸設(shè)計(jì)下限值的依據(jù)。對于Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：必須以第50百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)為依據(jù)。2.3.4人體尺寸測量數(shù)據(jù)的修正1.、功能修正量：(1)著裝修正量(2)姿勢修正量心理修正量2.3.5產(chǎn)品功能尺寸的確定最小功能尺寸：為了確保實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某項(xiàng)功能而在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的產(chǎn)品最小尺寸，稱為產(chǎn)品最小功能尺寸。產(chǎn)品最小功能尺寸=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量最佳功能尺寸：為了方便、舒適地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某項(xiàng)功能而設(shè)定的產(chǎn)品尺寸，稱為產(chǎn)品最佳功能尺寸。產(chǎn)品最佳功能尺寸=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量+心理修正量。人機(jī)工程學(xué)是以追求安全、健康、舒適、高效為目標(biāo)的，只要客觀上許可，就應(yīng)當(dāng)按最佳功能尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。以設(shè)計(jì)船舶居住區(qū)的層高為例，若以男子身高第90百分位尺寸1754mm作為設(shè)計(jì)界限值，鞋跟高修正量取為25mm，高度的最小余裕量取為90mm，高度的心理修正量取為115mm，則：最低層高=1754+(25+90)=1869≈1900mm最佳層高=1754+(25+90)+115=1984≈2000mm2.3.6人體身高尺寸在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法人體尺寸主要決定人機(jī)系統(tǒng)的操縱是否方便、舒適、宜人。因此，各種工作面高度、設(shè)備和用具的高度，（如操縱臺、工作臺、操縱件的安裝高度以及用具的設(shè)置高度等），都要根據(jù)人的身高來確定。以身高為基準(zhǔn)確定工作臺面或設(shè)備的高度工作臺面或設(shè)備的高度與人體身高的比例關(guān)系人體模型以人體參數(shù)為基礎(chǔ)建立的人體模型是描述人體形態(tài)特征和力學(xué)特性的有效工具，是研究、分析、設(shè)計(jì)、評價(jià)、試驗(yàn)人機(jī)系統(tǒng)不可缺少的重要輔助手段。按人體模型的用途，有設(shè)計(jì)用人體模型、工作姿勢分析用人體模型、動作分析用人體模型、運(yùn)動學(xué)分析用人體模型、動力學(xué)分析用人體模型、人機(jī)界面匹配評價(jià)用人體模型、試驗(yàn)用人體模型等多種類別;按人體模型的構(gòu)造方法，有物理仿真模型與數(shù)學(xué)仿真模型兩類。2.4.1二維人體模板二維人體模板是目前人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)最常用的一種物理仿真模型。其側(cè)視圖如圖2-17所示。正視圖和俯視圖可參看GB/T14779-93《坐姿人體模板功能設(shè)計(jì)要求》中的圖2和圖3。人體模板的結(jié)構(gòu)1.基準(zhǔn)線2.關(guān)節(jié)3.活動范圍4.手的姿勢5.人體模板的分段尺寸人體模板的尺寸等級對于安全設(shè)施，應(yīng)盡可能按極端的百分位數(shù)設(shè)計(jì)，如選用第1和第99百分位，以適應(yīng)絕大多數(shù)人的要求。對于一般設(shè)施，所選百分位數(shù)可適當(dāng)偏離極端數(shù)值，如第10和第90百分位，這樣可簡化結(jié)構(gòu)、降低成本。人體模板的應(yīng)用人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可借助人體模板進(jìn)行輔助制圖、輔助設(shè)計(jì)、輔助演示或輔助測試。人體模板用于工作人體模板用于工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)人體模板用于人體模板用于轎車駕駛室設(shè)計(jì)人體模板用于工程機(jī)械駕駛室人體模板用于工程機(jī)械駕駛室設(shè)計(jì)人體模板百分位的選擇必須根據(jù)設(shè)計(jì)對象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)來選用適當(dāng)百分位的人體模板。通常，確定外部尺寸，如手臂活動的可及范圍、腳踏板的位置等，宜選用“小”身材的人體模板(如第5百分位)；確定內(nèi)部尺寸，如腿、腳活動的占有空間、人體、頭、手、腳的通過空間等，宜選用“大”身材的人體模板(如第95百分位)。2.4.2人機(jī)系統(tǒng)匹配評價(jià)用人體模型 在人機(jī)系統(tǒng)的評價(jià)中，不同的人對同一個(gè)系統(tǒng)有著不同的評價(jià)，這是人機(jī)工程學(xué)的一個(gè)基本觀點(diǎn)。 人體模型內(nèi)嵌有人體尺寸數(shù)據(jù)庫，用它構(gòu)造出的人體模型在三維尺寸上符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB10000-88的要求。人體模型人體模型坐標(biāo)系人體活動部位的活動方向和角度范圍人體結(jié)構(gòu)的樹形表示人體結(jié)構(gòu)的樹形表示虛擬的人機(jī)界面虛擬的人機(jī)界面虛擬的人機(jī)界面虛擬的人機(jī)界面2.4.3汽車用H點(diǎn)三維人體模型H點(diǎn)，即胯點(diǎn)(HipPoint)，指人體身軀與大腿的鉸接點(diǎn)。在人體模板中為髖關(guān)節(jié)。確定汽車車身或駕駛室內(nèi)部人機(jī)界面幾何尺寸關(guān)系時(shí)，常以此點(diǎn)作為人體的定位基準(zhǔn)。（a）構(gòu)件名稱（b）構(gòu)件尺寸和載荷分配1-背板；2-軀干重塊懸架；3-靠背角水平儀；4-臀部角度量角器；5-座板；6-大腿重塊墊塊；7-連結(jié)膝關(guān)節(jié)的T型桿；8-小腿夾角量器；9-膝部角量角器；10-大腿桿；11-橫向水平儀12-H點(diǎn)支軸；13-H點(diǎn)標(biāo)記鈕；14-靠背角量角器；15-頭部空間探測桿汽車用H點(diǎn)三維人體模型的用途：汽車的實(shí)際H點(diǎn)是指當(dāng)H點(diǎn)三維人體模型按規(guī)定的步驟安放在汽車座椅中時(shí)，人體模型上左右兩H點(diǎn)標(biāo)記連接線的中點(diǎn)。H點(diǎn)三維人體模型除了用來確定汽車的實(shí)際H點(diǎn)外，還可用來檢驗(yàn)汽車座椅設(shè)計(jì)的合理性。H點(diǎn)三維人體模型在汽車內(nèi)的安放方法和步驟可參閱國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6549和我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11563-89。H點(diǎn)二維人體模板汽車車身設(shè)計(jì)中也采用H點(diǎn)二維人體模板來確定或校核車內(nèi)尺寸，H點(diǎn)二維人體模板是根據(jù)H點(diǎn)三維人體模型制作而成的。美國SAE標(biāo)準(zhǔn)中采用的H點(diǎn)二維人體模板2.4.4車輛碰撞仿真分析用人體模型國外至今已研制出許多種先進(jìn)的仿真模型及商品化軟件，這些仿真模型中，都包含有三維或二維的基于多體系統(tǒng)動力學(xué)的人體模型（CAL3D和MADYMO3D）。我國清華大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位也先后研制出基于多體系統(tǒng)動力學(xué)的二維和三維人體模型，應(yīng)用于汽車碰撞過程中乘員運(yùn)動響應(yīng)的仿真分析、汽車碰撞行人事故中人體運(yùn)動的仿真分析等問題的研究。清華大學(xué)研制的“MUL3D汽車碰撞人體運(yùn)動響應(yīng)”軟件系統(tǒng)中的三維人體模型。1.人體模型的結(jié)構(gòu)2.人體模型的參數(shù)3.所建立的多剛體系統(tǒng)動力學(xué)方法的特點(diǎn)4.MUL3D軟件系統(tǒng)MUL3D的人體模型2.4.5汽車碰撞試驗(yàn)用人體模型試驗(yàn)用人體模型都是三維的物理仿真模型，又稱為試驗(yàn)用假人或模型人。對汽車碰撞試驗(yàn)用假人的性能要求主要是：1.假人的尺寸、質(zhì)量分布、關(guān)節(jié)的活動、胸部等部位受到負(fù)荷時(shí)的變形特征應(yīng)與真人很相似；2.能對各部位的加速度、受力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量；3.個(gè)體間的差別小，反復(fù)再現(xiàn)性好；4.耐久性、可靠性高。汽車碰撞試驗(yàn)用假人的構(gòu)造中國首位汽車安全試驗(yàn)用模擬人

第三章人的感知響應(yīng)特性人的感知響應(yīng)過程人的感覺響應(yīng)系統(tǒng)由感覺器官、傳入神經(jīng)、大腦皮層、傳出神經(jīng)和運(yùn)動器官組成。3.1.1感覺與知覺感覺感覺是人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物的個(gè)別屬性的反映。分為：外感受器、內(nèi)感受器、本體感受器。知覺知覺是人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物和主觀狀況整體的反映。3.1.2感覺的基本特性適應(yīng)刺激感覺閾值適應(yīng)性感覺的相互作用對比余覺3.1.3知覺的基本特性整體性選擇性主觀性恒常性錯(cuò)覺人的視覺特性3.2.1視覺器官的功能和基本結(jié)構(gòu)視覺器官的功能人眼的基本結(jié)構(gòu)圖3-2人眼的基本結(jié)構(gòu)視覺形成的機(jī)理光覺光譜光效率圖3-3光譜的可見光區(qū)圖3-4光譜光效率曲線兩種細(xì)胞的工作制簡化眼模型圖3-5簡化眼模型視覺的全過程3.2.2視覺特性視角視力視野視距雙眼視覺與立體視覺對比感度暗適應(yīng)與明適應(yīng)眩光視錯(cuò)覺顏色視覺是覺得運(yùn)動規(guī)律視覺辨認(rèn)能力的特點(diǎn)人的聽覺特性3.3.1聽覺器官的功能與人耳的基本結(jié)構(gòu)聽覺器官的功能是分辨聲音的強(qiáng)弱和高低，以及環(huán)境中聲源的方向和遠(yuǎn)近。3.3.2人的聽覺特性（1）聽覺的頻率響應(yīng)特性圖3-19聲音在空氣中的傳播圖3-20聽力損失曲線圖3-21聽閥、痛閥與聽覺區(qū)域800～1500Hz頻率范圍內(nèi)，聽閾無明顯變化；低于800Hz時(shí)，可聽響度隨著頻率的降低明顯減??；在3000～4000Hz之間達(dá)到最大的聽覺靈敏度。超過6000Hz時(shí)，聽覺靈敏度再次下降，大約在17000Hz時(shí)，聽覺靈敏度降至標(biāo)準(zhǔn)值的1/10；除2000～5000Hz之間有一段谷值外，開始感到疼痛的極限聲強(qiáng)幾乎與頻率無關(guān)；在1000Hz時(shí)的平均聽閾值I0值大約為10-12W/m2，痛閾Imax約為10W/m2。對聲音高低強(qiáng)弱的辨別能力人耳對頻率的感覺很靈敏，表現(xiàn)為辨別音調(diào)高低的能力。對聲源方向和距離的辨別能力人耳的聽覺，絕大部分涉及到所謂“雙耳效應(yīng)”，或稱“立體聲效應(yīng)”，是正常的雙耳聽覺具有的特性。（4）聽覺的掩蔽效應(yīng)一個(gè)聲音被另一個(gè)聲音所掩蓋的現(xiàn)象，稱為掩蔽。一個(gè)聲音的聽閾因另一個(gè)聲音的掩蔽作用而提高的效應(yīng)，稱為掩蔽效應(yīng)。圖3-22純音對純音的掩蔽效應(yīng)曲線人的皮膚感覺特性人體皮膚內(nèi)主要的感受器是：觸覺感受器、溫度感受器和痛覺感受器。皮膚感覺主要有三種：觸覺、溫度覺（冷覺和熱覺）和痛覺。3.4.1觸覺（1）觸覺的類型觸-壓覺觸-壓覺按所受刺激的強(qiáng)度不同，又可分為接觸覺和壓覺。輕輕的刺激產(chǎn)生接觸覺；刺激強(qiáng)度增大就產(chǎn)生壓覺。觸-摸覺觸-摸覺是皮膚感覺與肌肉運(yùn)動感覺的結(jié)合，是在高級神經(jīng)支配下，通過手的運(yùn)動感覺與皮膚感覺把信息傳給大腦，經(jīng)大腦綜合分析后，判別出的肢體與被觸摸的物體之間的相對空間位置。（2）觸覺的適宜刺激對觸覺感受器的適宜刺激是皮膚位移(變形)的梯度和接觸界面皮膚變形的曲率，由皮膚變形引起感受器和神經(jīng)末梢的變形，從而產(chǎn)生觸覺。（3）觸覺的閾限用毛發(fā)觸覺計(jì)測定身體不同部位對刺激的觸覺感受性和觸覺閾限，結(jié)果表明，身體不同部位的觸覺絕對感受性，從高到低，依次為：鼻部、上唇、前額、腹部、肩部、小指、無名指、上臂、中指、前臂、拇指、胸部、食指、大腿、手掌、小腿、腳底、足趾。（4）觸覺定位觸覺不但能夠感知物體的長度、大小、形狀等特征，而且還能夠區(qū)分出刺激作用于身體的部位，這項(xiàng)功能稱為觸覺定位。（5）觸覺編碼大小編碼形狀編碼位置編碼（6）觸覺特性的應(yīng)用人的觸覺特性的應(yīng)用，關(guān)鍵問題在于如何選擇合適的形狀或壓力作為觸覺的適宜刺激，與此相關(guān)的一些實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)要領(lǐng)，也需嚴(yán)格掌握。3.4.2溫度覺溫度感受器分布在皮膚的不同部位，形成所謂冷點(diǎn)和熱點(diǎn)。每一平方厘米皮膚內(nèi)，冷點(diǎn)有6～23個(gè)，熱點(diǎn)有3個(gè)，溫度覺的強(qiáng)度，取決于溫度刺激強(qiáng)度和被刺激部位的大小。在冷刺激或熱刺激不斷作用下，溫度覺也會產(chǎn)生適應(yīng)。3.4.3痛覺人體各個(gè)組織的器官內(nèi)，都有一些特殊的游離神經(jīng)末梢，在一定刺激強(qiáng)度下，就會產(chǎn)生興奮而出現(xiàn)痛覺。神經(jīng)末梢在皮膚中分布的部位，稱為痛點(diǎn)。人的信息傳遞理論人在進(jìn)行各種操作活動的同時(shí)能給出身體及四肢所在位置的信息，這種感覺稱為本體感覺。3.5.1平衡覺平衡覺系統(tǒng)的外周感受器官是前庭器官，前庭器官由位于內(nèi)耳迷路中的三個(gè)半規(guī)管和橢圓囊、球囊組成，是人體對運(yùn)動狀態(tài)和頭部在空間位置的感受器。3.5.2運(yùn)動覺人體組織中，有三種類型的運(yùn)動覺感受器，第一類是肌肉內(nèi)的紡錘體，它能給出肌肉拉伸程度及拉伸速度方面的信息；第二類是位于腱中各個(gè)不同位置的感受器，它能給出關(guān)節(jié)運(yùn)動程度的信息，由此指示運(yùn)動速度和方向；第三類是位于深部組織中的層板小體，埋藏在組織內(nèi)部的這些小體對形變很敏感，能給出深部組織中壓力的信息。人體運(yùn)動的生物力學(xué)特性3.6.1人體運(yùn)動系統(tǒng)人體運(yùn)動系統(tǒng)由骨、骨連結(jié)和骨骼肌三部分構(gòu)成。骨是人體運(yùn)動的杠桿，骨連結(jié)是支點(diǎn)，骨胳肌是動力。人體骨骼關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)的運(yùn)動：角度運(yùn)動(通常有屈、伸和收、展兩種運(yùn)動形態(tài))、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動。關(guān)節(jié)的活動范圍如圖3-27、圖3-28和表3-11所示。3.6.2骨骼肌的力學(xué)特性收縮性伸展性彈性粘滯性3.6.3人體的出力坐姿時(shí)手臂的操縱力立資時(shí)手臂的操縱力坐姿時(shí)的足蹬力手的握力3.6.4人體動作的靈活性與準(zhǔn)確性人體動作的靈活性人體動作的準(zhǔn)確性

第四章顯示裝置第一節(jié)顯示裝置的類型人機(jī)系統(tǒng)中，顯示裝置的功能通過可視化的數(shù)值、文字、曲線、符號、標(biāo)志、圖形、圖像，可聽的聲波以及其它人體可感知的刺激信號向“人”傳遞“機(jī)”的各種運(yùn)行信息。4.1.1顯示方式的類型4.1.2視覺顯示裝置的功能視覺顯示裝置是人機(jī)系統(tǒng)中功能最強(qiáng)大、使用最廣泛的顯示裝置。視覺顯示裝置的功能，是向操作人員提供機(jī)器系統(tǒng)運(yùn)行過程的有關(guān)信息，使操作人員及時(shí)、合理地進(jìn)行操縱，從而使機(jī)器系統(tǒng)按預(yù)期的要求運(yùn)行，完成預(yù)定的工作。對視覺顯示裝置的要求，最主要的是使操作人員觀察認(rèn)讀既準(zhǔn)確、迅速而又不易疲勞。按所顯示的信息量類型來劃分，視覺顯示裝置可分為數(shù)字顯示和模擬顯示兩大類。常用指針式儀表指針式儀表的設(shè)計(jì)視覺顯示裝置設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)問題，可概括為下列三個(gè)方面：確定操作者與顯示裝置間的觀察距離。根據(jù)操作者所處的位置，確定顯示裝置相對于操作者的最優(yōu)布置區(qū)域。選擇有利于傳遞和顯示信息、易于準(zhǔn)確快速認(rèn)讀的顯示器型式及與其相關(guān)的匹配條件(如顏色、照明條件等)。4.2.1刻度盤設(shè)計(jì)刻度盤的形狀，常用的有圓形、半圓形、直線形、扇形等。刻度盤大小與其刻度標(biāo)記數(shù)量和觀察距離有關(guān)。4.2.2刻度和刻度線設(shè)計(jì)刻度盤上刻度線間的距離稱為刻度?？潭鹊拇笮「鶕?jù)人眼的最小分辨能力來確定。人眼直接讀數(shù)時(shí)，刻度的最小尺寸不應(yīng)小于0.6～lmm，一般宜在1～2.5mm間選取，必要時(shí)也可取為4～8mm。若用放大鏡讀數(shù)，最小刻度一般應(yīng)取為1/fmm(f為放大鏡的放大率)?？潭鹊淖钚≈颠€受所用材料的限制，鋼和鋁的最小刻度為1mm，黃銅和鋅白銅的最小刻度為0.5mm?？潭却笮∫m宜，太小不利于認(rèn)讀，讀數(shù)的準(zhǔn)確度和速度都低；太大則使刻度盤尺寸增大，不但不經(jīng)濟(jì)，而且也使認(rèn)讀效果降低。圖4-4刻度線寬度對讀數(shù)誤差的影響4.2.3文字符號設(shè)計(jì) 用得最多的字符是數(shù)字、漢字、拉丁字母及各種專用符號。（1）字符的形狀對字符形狀的要求是簡單醒目。因此，宜多采用直線和尖角，加強(qiáng)各字體本身特有的筆劃，以突出“形”的特征。避免采用草體和裝飾形體。字符的大小數(shù)字的立位符號和標(biāo)志4.2.4指針設(shè)計(jì)指針的形狀和大小指針的零點(diǎn)位置指針與刻度盤面的關(guān)系指針的顏色和涂料4.2.5指針式儀表的顏色匹配圖4-13儀表板的空間位置儀表板的總體設(shè)計(jì)4.3.1儀表板的空間位置儀表板離人眼的距離最好是710mm左右，其高度最好與眼平齊，板面上邊緣的視線與水平視線的夾角不大于10°，下邊緣的視線與水平視線的夾角不大于45°。儀表板應(yīng)與操作者的視線成直角，至少不應(yīng)小于60°，當(dāng)人在正常坐姿下操作時(shí)，頭部一般略自然前傾，所以布置儀表板時(shí)應(yīng)使板面相應(yīng)傾斜。通常，儀表板與地面的夾角為60°～75°。4.3.2儀表板上的儀表排列根據(jù)視覺運(yùn)動規(guī)律，儀表板面一般應(yīng)呈左右方向?yàn)殚L邊的長方形形狀。最常用、最主要的儀表應(yīng)盡可能安排在視野中心3°范圍內(nèi)，這是人的最優(yōu)視區(qū)。一般性儀表允許安排在20°～40°視野范圍內(nèi)。40°～60°視野范圍只允許安排次要的儀表。各儀表刻度的標(biāo)數(shù)進(jìn)級系統(tǒng)，應(yīng)盡可能一致。圖4-15美國SAEJ209號標(biāo)準(zhǔn)推薦的一種儀表板上儀表的分區(qū)和排列形式4.3.3儀表板面的有效認(rèn)讀范圍試驗(yàn)指出，觀察距離為800mm時(shí)，若眼球不動，則水平視野20°范圍為最優(yōu)認(rèn)讀范圍，其正確認(rèn)讀時(shí)間為1s左右。圖4-16儀表版面的有效認(rèn)讀范圍儀表的照明設(shè)計(jì)4.4.1儀表照明與周圍照明的關(guān)系一般說來，周圍環(huán)境的光照度與儀表照明區(qū)的光照度相近時(shí)，觀察效率較高。周圍環(huán)境的光照度不宜大于或小于儀表照明區(qū)光照度的十倍。夜間行駛的車輛，為了保證對車外環(huán)境觀察的視覺效率，儀表照明的光照度應(yīng)在能看清指示的前提下盡可能低。4.4.2儀表照明的方式外照明：用燈光照射儀表板。這種照明方式需注意避免外照射光在儀表板、儀表的刻度盤面和儀表玻璃上產(chǎn)生反射光。一般都希望采用間接照明，它對儀表的視覺認(rèn)讀效果較好，受暗適應(yīng)的影響較小。透射光：光線由儀表內(nèi)部照射，透過儀表面而形成發(fā)光的儀表面或發(fā)亮的刻度。儀表殼內(nèi)側(cè)照射：用很小的燈泡，從儀表殼的內(nèi)側(cè)、儀表面的上方和側(cè)面照射儀表面。熒光涂料：儀表刻度線和指針使用熒光涂料，能產(chǎn)生不影響夜間視力的熒光，熒光以黃色光最清晰。但熒光畢竟不如燈光清晰，并且熒光在黑暗背景中易產(chǎn)生幻動錯(cuò)覺，觀看時(shí)間久了還容易引起視覺疲勞。蝕刻式刻度的側(cè)面光照：用燈光從玻璃儀表面的側(cè)面照射，光線在蝕刻的刻度線上產(chǎn)生折射和反射，使儀表面上的刻度表現(xiàn)為發(fā)光似的記號，而儀表的其它部分則很暗。這種照明方式使刻度十分清晰。4.4.3儀表照明的強(qiáng)度黑夜里，儀表照明的合適的光照度約為0.1lx。儀表照明的最低光照度不宜小于0.03lx。4.4.4儀表照明的顏色對人眼來說，最接近日光的光線視覺頻率最高。信號燈設(shè)計(jì)信號燈的優(yōu)點(diǎn)：面積小、觀察距離遠(yuǎn)、引人注目、簡單明了。信號燈的缺點(diǎn)：信息負(fù)荷有限，當(dāng)信號燈數(shù)量太多時(shí)，會形成雜亂和干擾。4.5.1信號燈的視距和亮度信號燈必須清晰醒目并保證一定的視距。車內(nèi)信號燈必須保證駕駛員看得清楚，又不能太亮而造成眩目或夜間影響對車外情況的觀察。交通信號燈應(yīng)保證較遠(yuǎn)的視距，而且在日光明亮和惡劣氣象條件下都清晰可辨。信號燈的亮度要能吸引操作者的注意，其亮度至少是背景亮度的兩倍，而背景最好灰暗無光。4.5.2信號燈的顏色、形狀和閃爍頻率作為警戒、禁止、停頓或指示不安全情況的信號燈，應(yīng)使用紅色；提請注意的信號燈，宜使用黃色；表示正常運(yùn)行的信號燈，應(yīng)使用綠色；其它信號燈則用白色或別的顏色。4.5.3信號燈與操縱器和其它顯示裝置的協(xié)調(diào)性當(dāng)信號燈的含義與某種操作響應(yīng)相聯(lián)系時(shí)，必須考慮它與操縱器和操作響應(yīng)的協(xié)調(diào)關(guān)系。4.5.4信號燈的位置設(shè)計(jì)信號燈應(yīng)安設(shè)在顯眼的地方。性質(zhì)重要的信號燈必須安置在視野中心3°范圍之內(nèi)；一般信號燈應(yīng)安排在視野中心20°范圍之內(nèi)；只有相當(dāng)次要的信號燈才允許安排在視野中心60°～80°范圍內(nèi)。4.5.5信號燈的編碼表示復(fù)雜信息內(nèi)容的信號燈系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)采用合適的編碼方式，避免采用過多的單個(gè)信號燈。信號燈編碼方式常以顏色編碼為主，輔之以形狀編碼和亮度編碼。圖形標(biāo)志設(shè)計(jì)根據(jù)人的視覺特性和視覺運(yùn)動規(guī)律，圖形標(biāo)志的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：圖形標(biāo)志應(yīng)明顯突出于背景之中，使圖形與背景形成較大的反差。圖形邊界應(yīng)明確、穩(wěn)定。應(yīng)盡量采用封閉輪廓的圖形。圖形標(biāo)志應(yīng)盡可能簡單，表示不同對象的標(biāo)志都應(yīng)蘊(yùn)含有利于理解其涵義的特征。應(yīng)使顯示部分結(jié)合成為統(tǒng)一的整體。第七節(jié)車輛駕駛員的眼橢圓4.7.1車輛駕駛員眼橢圓的概念運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)和方法研究駕駛員的視點(diǎn)分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)車輛駕駛員的視點(diǎn)分布圖形是呈橢圓狀，故稱為駕駛員眼橢圓。汽車駕駛員眼橢圓的確立為研究汽車視野性能提供了科學(xué)的基準(zhǔn)。圖4-23不同百分位人群的眼橢圓側(cè)視圖4.7.2眼橢圓的測定方法眼橢圓的測定需在相當(dāng)大的室或廳內(nèi)進(jìn)行。在室或廳的一面墻上設(shè)有寬銀幕，銀幕前方一定距離處停放測定用的汽車，銀幕中央安設(shè)一架照相機(jī)，在汽車駕駛員旁側(cè)一定距離處設(shè)置第二架照相機(jī)，兩照相機(jī)等高，并且光軸互相垂直。測試場地的布局如圖所示。圖4-23眼橢圓測定場地的布局4.7.3眼橢圓的畫法和眼橢圓樣板汽車車身設(shè)計(jì)中，常將各種百分位的眼橢圓事先制作成樣板，以便設(shè)計(jì)或校核之用。4.7.4眼橢圓樣板在車身視圖上的位置的確定方法眼橢圓樣板在車身視圖上的位置應(yīng)如圖4-26所示。圖中標(biāo)注的關(guān)鍵符號說明如下：L17：H點(diǎn)的前后方向的水平調(diào)節(jié)量；L40：座椅靠背角；L33：H點(diǎn)至加速踏板踵點(diǎn)的水平距離；H30：H點(diǎn)至加速踏板踵點(diǎn)的垂直距離；H50：H點(diǎn)的垂直調(diào)節(jié)量；W3：H點(diǎn)向上254mm處的駕駛室最小寬度；W7：方向盤中心離汽車縱向?qū)ΨQ平面的距離。圖4-24眼橢圓的畫法圖4-25確定眼橢圓的位置4.7.5眼橢圓在汽車車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用風(fēng)窗玻璃刮掃面積和部位的確定：以駕駛員眼橢圓為基準(zhǔn)。車身A立柱形成的盲區(qū)方向盤一側(cè)的風(fēng)窗玻璃框架立柱稱為A立柱，是形成駕駛員前方視野盲區(qū)的主要結(jié)構(gòu)因素之一。圖4-29A立柱形成的盲區(qū)的作圖法直接視區(qū)駕駛員無需借助汽車后視鏡可直接看到的區(qū)域。間接視區(qū)駕駛員借助汽車后視鏡能看到的區(qū)域，也就是后視野。單眼視區(qū)駕駛員用左眼或右眼單獨(dú)觀察時(shí)所能看見的區(qū)域。雙眼視區(qū)駕駛員用左、右兩眼同時(shí)觀察時(shí)，兩眼都能看見的區(qū)域。兩單眼視區(qū)左、右眼分別單獨(dú)觀察時(shí)所能看見區(qū)域的疊加，即兩單眼視區(qū)的合成。由于兩單眼視區(qū)中的重疊部分就是上述雙眼視區(qū)，因此雙眼視區(qū)包含在兩單眼視區(qū)之中。雙眼盲區(qū)左、右眼不能同時(shí)都看見的區(qū)域。駕駛員的視區(qū)與盲區(qū)車內(nèi)后視野的確定圖4-30確定車內(nèi)后視野的作圖法汽車后視鏡設(shè)計(jì)4.8.1后方視野的評價(jià)方法安裝在汽車上的車外、內(nèi)后視鏡，可以使駕駛員在正常操作位置上駕駛汽車時(shí)，不必回頭就能間接地看清車輛后方的道路交通情況，有助于提高車輛行駛的安全性。GB15084-94《汽車后視鏡的性能和安裝要求》中，規(guī)定了對車外、內(nèi)后視鏡的后方視野的基本要求，如下圖所示。汽車內(nèi)后視鏡的后方視野區(qū)域美國SAE推薦采用沿橢圓的方法確定后方視野，規(guī)定轎車和小客車的后方視野范圍，如圖4-33所示。圖4-33轎車的后方視野區(qū)域后方視野的評價(jià)方法分感覺評價(jià)和試驗(yàn)評價(jià)兩種。4.8.2對后視鏡的基本性能要求后視鏡的視野角度：取決于鏡面大小、鏡面曲率以及鏡與視點(diǎn)間的距離。后視鏡的左右單眼總視野E—內(nèi)后視鏡；OD、OE—駕駛員眼點(diǎn)；ID、IE—單眼虛像；I—左、右眼總虛像；A—左眼視角；B—右眼視角；C—雙眼視角；D—左、右單眼總視角（2）后視鏡的反射率：按GB15084-94第5.2節(jié)規(guī)定的方法測定的數(shù)值，不得小于40%。（3）后視鏡的失真率：平面鏡不得大于3%；凸面鏡不得大于7%。（4）后視鏡的有效面積：車內(nèi)后視鏡，允許遮擋部分的總和占規(guī)定視野的15%以下;車外后視鏡，允許遮擋部分的總和占所規(guī)定視野的10%以下。（5）后視鏡的耐氣候性：包括耐高溫、耐低溫、耐濕空氣、防水等性能)（6）后視鏡的緩沖性能：后視鏡在遭到撞擊時(shí)，應(yīng)具有移位或脫落的功能。4.8.3汽車后視鏡新功能的研究和開發(fā)（1）遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)后視鏡角度（2）后視鏡加熱除霧（3）后視鏡除灰裝置（4）后視鏡的清洗甩水機(jī)構(gòu)（5）防眩目后視鏡液晶防眩目后視鏡（6）新型多曲面、無盲區(qū)后視鏡（7）后視攝像-防撞系統(tǒng)第九節(jié)改善車輛視認(rèn)性的途徑4.9.1駕駛室(車身)人機(jī)界面的合理設(shè)計(jì)（1）提高車內(nèi)視覺顯示裝置的視認(rèn)性（2）擴(kuò)大車外直接視野范圍a.前方視野b.前上方視野c.動態(tài)前方視野d.側(cè)方視野e.全周視野4.9.2惡劣天氣條件下保持良好視野的技術(shù)措施（1）刮水、洗滌雨天行車時(shí)，為了洗凈、刮掉風(fēng)窗玻璃外表面的雨水、泥污，保持良好的視野，汽車上裝有風(fēng)窗刮水器和風(fēng)窗洗滌器。GB15085-94《汽車風(fēng)窗玻璃刮水器、洗滌器的性能要求及試驗(yàn)方法》中規(guī)定了對M1類汽車的風(fēng)窗玻璃刮水器、洗滌器的性能要求。（2）除霜、除霧除霜裝置是用來溶化鳳窗玻璃內(nèi)、外表面上的霜和冰，使之恢復(fù)清晰視野的裝置。除霧裝置是用來清除風(fēng)窗玻璃內(nèi)表面上的水蒸汽凝結(jié)物，使之恢復(fù)清晰視野的裝置。4.9.3提高夜間視認(rèn)性的技術(shù)措施夜間行車，機(jī)動車必須配備一系列的燈具：有用于夜間外部照明，恢復(fù)本車行駛前方視野的前照燈、輔助前照燈、前側(cè)位燈；有向道路的其他利用者傳遞信息的轉(zhuǎn)向信號燈、制動燈、駐車燈、后側(cè)位燈、中側(cè)位燈、示廓燈以及反射器；有二者兼用的倒車燈；有在霧、雨、雪等天氣能見度差時(shí)，用于恢復(fù)視野和使迎面來車及尾隨車輛知道本車位置的前、后霧燈等等。這些燈具中，最重要的是前照燈。（1）車輛設(shè)計(jì)和使用中保證前照燈的正確配光性能（2）改善前照燈的使用性能4.9.4增強(qiáng)視認(rèn)性的輔助信號燈（1）制動燈要求制動燈的生理可見度，在陽光下距離30m可見，夜間良好天氣距離300m可見。（2）轉(zhuǎn)向信號燈在夜間天氣良好的情況下，轉(zhuǎn)向信號燈應(yīng)在300m距離處可見；在陽光下，應(yīng)在30m距離處可見。（3）前位燈和后位燈在夜間天氣良好的情況下，前位燈和后位燈應(yīng)在300m距離處可見。（4）示廓燈：示廓燈應(yīng)保證夜間良好天氣時(shí)距離300m處可見。機(jī)動車必須裝設(shè)后反射器，車長大于10m的機(jī)動車以及汽車列車和輪式拖拉機(jī)車組的掛車還必須裝有側(cè)反射器。反射器應(yīng)能保證夜間在正面前方150m處用汽車前照燈照射時(shí)，在照射位置就能確認(rèn)其反射光。（5）倒車燈及倒車報(bào)警器（6）危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈：危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈的閃光頻率應(yīng)為1.5±0.5Hz，起動時(shí)間不大于1.5s。危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈應(yīng)保證白天距離100m處可見。4.9.5高新技術(shù)的應(yīng)用為了擴(kuò)展或/和增強(qiáng)車輛駕駛員的視覺功能，以進(jìn)一步改善車輛的視認(rèn)性能、視野性能及回避危險(xiǎn)性能，基于現(xiàn)代高新技術(shù)的各種輔助裝置和系統(tǒng)，在車輛上和交通工程領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。例如：全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)、智能視覺系統(tǒng)、攝像-監(jiān)視系統(tǒng)、雷達(dá)-監(jiān)控系統(tǒng)、超聲波監(jiān)控系統(tǒng)、紅外線監(jiān)控系統(tǒng)、智能車輛公路系統(tǒng)IVHS(IntelligentVehicleHighwaySystem)、智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)ITS(IntelligentTransportationSystem)等等。這些裝置和系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、電子、自動控制和人工智能等各種先進(jìn)的技術(shù)以提高車輛的自動化、智能化水平。具體裝置的實(shí)例：美國研制的一種發(fā)射無線電波的探測器，通過電腦數(shù)字處理區(qū)分車外一定距離處的不同物體。法國的雷諾和標(biāo)志在自動引導(dǎo)車上裝設(shè)一種通過雷達(dá)探測30～80m的障礙物，并在電腦屏幕上顯示出來的裝置和一種通過激光測距儀、攝像機(jī)和后視鏡使司機(jī)能看清30m范圍內(nèi)行人過馬路情況的裝置。

第五章操縱裝置操縱裝置的類型和選擇操縱裝置的類型操縱裝置的類型按人體操作部位按實(shí)現(xiàn)的功能手控操縱裝置腳控操縱裝置開關(guān)式操縱器

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器旋轉(zhuǎn)式操縱器移動式操縱器按壓式操縱器5.1.2操縱器的選擇根據(jù)操縱器的功能特點(diǎn)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。曲柄(搖把)適用于費(fèi)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(gè)旋轉(zhuǎn)動作之后停止在一個(gè)位置上的操縱工況。曲柄的優(yōu)點(diǎn)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(shí)，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。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(shí)，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(gè)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(xiǎn)裝置。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)?？捎糜谀骋还の坏目焖僬{(diào)整，能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動不受限制，可廣泛用于粗調(diào)或細(xì)調(diào)。按鈕只允許有兩個(gè)工位。適用于安裝空間受限制或要求單手同時(shí)快速操縱多個(gè)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。(按鍵只允許有兩個(gè)工位。適用于安裝空間受限制或要求單手同時(shí)快速、準(zhǔn)確地操縱多個(gè)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。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(shí)可以有2~24個(gè)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(gè)工位有指示數(shù)值，以利于提高操縱的準(zhǔn)確性。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(gè)工位上的操縱要求。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(gè)或多個(gè)工位的操縱，也可用于多個(gè)運(yùn)動方向及無級調(diào)節(jié)。當(dāng)要求每個(gè)工位都可見、可及和快速調(diào)節(jié)時(shí)，選用開關(guān)桿極為合適。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(gè)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(gè)或三個(gè)工位。擺動式開關(guān)只能用于兩個(gè)工位。最適宜于空間小的情況下，對幾個(gè)操縱器用單手同時(shí)進(jìn)行快速操縱，且要求可見和可觸及相應(yīng)工位的場合。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(shí)間保持在調(diào)節(jié)位置上，可用于兩個(gè)或幾個(gè)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。鍵盤鍵盤由幾個(gè)或幾十個(gè)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。手閘適用于操縱頻率較低的場合，可進(jìn)行兩個(gè)或數(shù)個(gè)工位的調(diào)節(jié)及無級調(diào)節(jié)。當(dāng)阻力不大時(shí)，可用作為兩個(gè)終點(diǎn)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(gè)滑動操縱器需要用單手同時(shí)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。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(gè)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(gè)、幾個(gè)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。牽拉式操縱器適用于兩個(gè)、幾個(gè)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(jì)（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。操縱裝置設(shè)計(jì)的人機(jī)工程問題5.2.1操縱器設(shè)計(jì)的一般原則操縱器要適應(yīng)于人的生理特點(diǎn)，便于大多數(shù)人使用操作。操縱器的運(yùn)動方向要同機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)相協(xié)調(diào)。操縱器要容易辨認(rèn)。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。在條件許可的情況下，盡量設(shè)計(jì)多功能的操縱器。操縱器的造型設(shè)計(jì)，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。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(xiǎn)裝置的操縱器，其終點(diǎn)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(shí)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(shí)，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。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。5.2.4操縱器的布置操縱器的排列應(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。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(shí)，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。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)。當(dāng)操縱器很多時(shí)，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。同一臺機(jī)器的操縱器，其操作運(yùn)動方向要一致。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。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(shí)。操縱器與顯示器配合使用時(shí)，兩者之間應(yīng)有優(yōu)良的協(xié)調(diào)性?？v器的總體布置要力求簡潔、明確、易操作及造型美觀。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(shí)有較高的操縱工效。各種操縱裝置之間的內(nèi)側(cè)間隔距離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。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(shí)間工作也不會感到疲勞。影響最優(yōu)操縱力的主要因素：操縱器的結(jié)構(gòu)型式及其位置人體的姿勢操縱器的性質(zhì)和使用要求靜態(tài)施力操縱操縱器的用力梯度操縱用力的差別閾值5.4.6操縱位移操縱器位移參數(shù)的設(shè)計(jì)，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(shí)際變化量與操縱器的操縱量之間的比值。5.2.6操縱器的編碼將操縱器進(jìn)行合理編碼，使每個(gè)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(cuò)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。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(jì)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。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。（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(shí)，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(dú)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）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。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?yàn)棰?、Ⅲ、Ⅱ、Ⅳ，有人對它們進(jìn)行過1200次操作試驗(yàn)出現(xiàn)操作差錯(cuò)的次數(shù)分別為0、76、116、129。圖5-5操縱器與顯示器的空間協(xié)調(diào)性（2）運(yùn)動關(guān)系的協(xié)調(diào)性顯示器指針或光點(diǎn)的運(yùn)動方向與操縱器的運(yùn)動方向應(yīng)當(dāng)互相協(xié)調(diào)。（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(xiàng)要求。5.2.8操縱器的操作方向與受控對象物的運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動或發(fā)生同樣的變化，此時(shí)至少應(yīng)使操縱