操纵装置设计课件.ppt

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1、第七章操纵装置设计操纵装置的特征编码与识别旋纽、手柄、按纽、按键设计手握式工具的设计1第一节　手足尺寸与人体关节活动第二节　人体的施力与运动输出特性第三节　操纵器设计的人机学原则第四节　常用操纵器的设计2第一节　手足尺寸与人体关节活动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。3一、手足尺寸单位：mm4单位：mm5二、人体关节的活动手部关节活动可分为腕关节活动和指关节活动两种类型腕关节主要有两个自由度的活动：①向手心或手背方向的转动，分别称为掌

2、侧屈、背侧屈；②向拇指或小手指方向的转动，分别称为桡侧偏、尺侧偏。6与手掌相连的指关节有两个自由度的活动：手指握拳或伸开的伸屈活动；指间张开或并拢的张合活动。不与手掌相连的指关节只能作伸屈活动。7人体的其他关节活动8第二节　人体的施力与运动输出特性9一、人体的肌力及其影响因素1．人体主要部位的肌肉力量102．坐姿的手臂操作力坐姿下手臂在不同角度、不同指向上的操纵力11坐姿的手臂操纵力（中等体力的男子，右利者）123．立姿的手臂操纵力前臂上臂间夹角约为70°时，具有最大的操纵力。立姿屈臂操纵力的分

3、布需手持的较重器具，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。13a）前后方向的推拉b）内外方向的推拉男子、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。向内的推力大于向外的拉力，男子平均瞬时推力可达约395N。144．握力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％。人体所有的施力状态下，力量的大小都与持续的时间有关。随着施力持续时间加长，力量逐渐减小。例如某

4、些类型的肌力持续到4min时，就会衰减到最大值的1／4左右；155．坐姿的脚蹬力坐姿下不同侧视体位的脚蹬力与铅垂线约成70°的方向才是最适宜的脚蹬方向。此时大腿并不完全水平，而是前端膝部略有上抬，大小腿在膝部的夹角在140°－150°之间。从俯视的方向来看，腿的蹬踩方向偏离正前方15°以上，脚蹬操纵力就大幅度减小，操作灵敏度也明显降低。16二、反应时和运动时从汽车驾驶者发现障碍，到完成一定操作，例如转动转向盘急速转向避让，或脚踩制动器立即制动，这段时间实际上由两个时间段构成：第一个时间段是感知的

5、时间，称为反应时；第二个时间段是动作的时间，称为运动时。人机系统中其他各种操作的时间均由这样两部分构成。17（一）反应时反应时指从刺激呈现，到人开始作出外部反应的时间间隔，也称为反应潜伏期。1．简单反应时、辨别反应时与选择反应时如果呈现的刺激只有一个，要求接受刺激者作出的反应也是一个，且两者都是固定不变的，这种条件下的反应时称为简单反应时。如果呈现的刺激可能多于一种，要求刺激接受者只对其中特定刺激作出反应，而对其他刺激不作反应，且即将出现哪种刺激事先并不知道，这种条件下的反应时称为辨别反应时。如

6、果可能呈现的刺激不止一种，要求接受刺激者对不同的刺激作出一一对应的不同反应，且即将出现哪种刺激事先并不知道，这种条件下的反应时称为选择反应时。18简单反应时最短，辨别反应时次之，而选择反应时因为既要辨别刺激种类，又要确定相应的反应形式，所以时间最长。辨别反应时与刺激数目相关性的一项测试结果192．刺激类型与反应时反应时随刺激类型即接受刺激的感觉器官不同而不同各种刺激类型（感觉器官）的简单反应时范围触觉、听觉和视觉反应时比较短，味觉和深部感觉反应时比较长203．刺激强度与反应时人的听觉能够感受到的

7、最弱的声音称为“听阈”。刺激很弱、刚刚达到阈值的条件下，反应时比正常值长得多；随着刺激强度加大，反应时逐渐缩短，但变化越来越小；到达一定的刺激强度以后，反应时就基本稳定不再缩短了。刺激强度与反应时的关系214．刺激的对比度与反应时反应时还受刺激量值与背景量值对比度的影响，同样的声刺激，因背景噪声的强度、频率不同而有不同可辨性，反应时也随之不同。视觉刺激中，刺激颜色与背景色的对比影响刺激的可辨性，因而也影响反应时。颜色对比对反应时的影响红一橙颜色对比下反应时较长22（二）运动时运动时指从人的外部反

8、应运动开始到运动完成的时间间隔。由于知觉和运动是人体两种性质不同的过程，所以反应时和运动时之间没有显著的相关性。运动时随着人体运动部位、运动形式、运动距离、阻力、准确度、难度等的不同而不同，影响因素非常多。通常作为“人体功能”基础数据进行测试的。所以各种操作运动的时间一般不作为人体功能基础数据、而属于操纵设计中肢体运动输出数据的范围。23三、肢体的运动输出特性（一）运动速度与频率1．人体运动部位、运动形式与运动速度人体完成一次动作的最少平均时间24右手在水平面内8个方向上运动时间的对比2．运动方