人機工程學復習提綱-供參考

1、人機工程學復習提綱（2014.4）題型：一、填空：30分二、選擇：20分三、判斷：10分四、簡答：25分五、綜合：15分第1章 人機工程學概論1、人機工程學概念。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；研究在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學科。2、人機工程學的三個發(fā)展階段：時間、特點、研究人員等。 階段時間特點研究人員經(jīng)驗人機工程學20世紀初至第二次世界大戰(zhàn)之前機械設計的主要著眼點在于力學、電學、熱力學等工程技術(shù)方面的原理設計上，在人機關(guān)系上是以選擇和培訓操作者為主，使人適用于機器。

2、大多是心理學家，其中突出的代表是美國哈佛大學的心理學教授H.閔思特潑格?？茖W人機工程學第二次世界大戰(zhàn)期間，延續(xù)到20世紀50年代末重視工業(yè)與工程設計中“人的因素”，力求使機器適用于人。心理學家、生理學家、工程技術(shù)專家、醫(yī)學家等?，F(xiàn)代人機工程學從20世紀六十年代至今不同于傳統(tǒng)人機工程學研究中著眼于選擇和訓練特定的人，使之使用工作要求；現(xiàn)代人機工程學著眼于機械裝備的設計，使機器的操作不越出人類能力界限之外。密切與實際應用相結(jié)合，通過嚴密計劃設定的廣泛性研究，盡可能利用所掌握的基本原理，進行具體的機械裝備設計。力求使實驗心理學、生理學、功能解剖學等學科的專家與物理學、數(shù)學、工程學方面的研究人員共同努

3、力、密切合作。實驗心理學、生理學、功能解剖學等學科的專家與物理學、數(shù)學、工程學方面的研究人員人機工程學的研究內(nèi)容1.人的特性的研究；2.機器特性的研究；3.環(huán)境特性的研究；4.人機關(guān)系的研究；5.人環(huán)境關(guān)系的研究；6.機環(huán)境關(guān)系的研究；7.人機環(huán)境系統(tǒng)性能的研究。研究方法：觀察分析法、實測法、實驗法、模擬和模型實驗法、計算機數(shù)值仿真法。人機工程學的學科體系。它是以人體科學中的人體解剖學、勞動生理學、人體測量學、人體力學和勞動心理學等學科為“一上肢”；以環(huán)境科學中的環(huán)境保護學、環(huán)境醫(yī)學、環(huán)境衛(wèi)生學、環(huán)境心理學和環(huán)境監(jiān)測學等學科為“另一上肢”；而以管理科學為“一下肢”；以人文科學為“另一下肢”；而

4、以工程科學中的工業(yè)設計、工業(yè)工程、工程設計、安全工程、系統(tǒng)工程以及管理工程等學科為“軀干”，形象地構(gòu)成了本學科體系。5、人機工程學與工業(yè)設計的關(guān)系。1.為工業(yè)設計中考慮“人的因素”提供人體尺度參考2.為工業(yè)設計中“物”的功能合理性提供科學依據(jù)3.為工業(yè)設計中考慮“環(huán)境因素”提供設計準則4.為進行人機環(huán)境系統(tǒng)設計提供理論依據(jù)5.為堅持以“人”為核心的設計思想提供工作程序第2章 人體測量與數(shù)據(jù)應用1、人體測量學的概念。通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設計和工程設計提供人體測量數(shù)據(jù)。人體測量數(shù)據(jù)的分類。主要分為兩類，即人體構(gòu)造尺寸

5、和功能尺寸的測量數(shù)據(jù)。人體構(gòu)造尺寸是指靜態(tài)尺寸；人體功能尺寸是指動態(tài)尺寸，包括人在工作姿勢下或在某種操作活動狀態(tài)下測量的尺寸。人體測量對產(chǎn)品設計的意義？（1）、通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設計和工程設計提供人體測量數(shù)據(jù)。（2）、各種機械、設施、設備和工具等設計對象在適合于人的使用方面，首先涉及的問題是如何適合于人的形態(tài)和功能范圍的限度。（3）、提高設計對象的宜人性，讓使用者能夠安全、健康、舒適地工作，從而有利于減少人體疲勞和提高人機系統(tǒng)的效率。人體測量主要方法。1.普通測量法耗時耗力，數(shù)據(jù)處理容易出錯，數(shù)據(jù)應用不靈活，但

6、成本低廉，具有一定的適用性2.攝像法3.三維數(shù)字化人體測量法人體測量常用儀器。 1.人體測高儀；2.人體測量用直腳規(guī)；3.人體測量用彎腳規(guī)。人體測量中主要統(tǒng)計函數(shù)的概念，百分位數(shù)概念的靈活應用。均值：表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個值。均值是描述測量數(shù)據(jù)位置特征的值，可以用來衡量一定條件下的測量水平和概括的表現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中情況。方差：描述測量數(shù)據(jù)的中心位置上下波動程度差異的值。方差表明樣本的測量值是變量，既趨向均值又在一定范圍內(nèi)波動。標準差：方差的平方根。抽樣誤差：又稱標準誤差，即全部樣本均值的標準差。Sx=Sd/ n.百分位數(shù)：人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)Pk作為一種位置指標、一個界值。一個百

7、分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分為兩部分，有K%的測量值等于和小于它，有（100-K）%的測量值大于它。我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸：主要尺寸的概念及百分位選擇應用。主要尺寸：身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項為人體主要尺寸數(shù)據(jù)。人體測量數(shù)據(jù)的應用：產(chǎn)品最小功能尺寸和最佳功能尺寸的通用公式。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=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量+心理修正量9、人體尺寸的應用方法步驟。（1）確定所設計產(chǎn)品的類型；（2）選擇人體尺寸百分位；（3）確定功能修正量；（4）確定心理修正量；（5）產(chǎn)品功能尺寸的設定。第3章 人體感知與信息處理1、在人機系統(tǒng)中，人與外界

8、直接發(fā)生聯(lián)系的三個系統(tǒng)分別是什么？ 感覺系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)人在人機系統(tǒng)中的作用是什么？、感覺器官是操作者感受人機系統(tǒng)信息的特殊區(qū)域，也是系統(tǒng)中最早可能產(chǎn)生誤差的部位；、傳入神經(jīng)將信息由感覺器官傳到大腦的理解和決策中心，決策指令再由大腦傳出神經(jīng)傳到肌肉；、 身體的運動器官執(zhí)行各種操作動作，即所謂作用過程；人的各種感覺通道中，最常用的通道是什么？ 視覺通道、聽覺通道、觸覺通道視覺的適宜刺激是什么？ 視覺的適宜刺激是光人眼所能感覺到的波長范圍？ 380nm（1nm=10-9m）到780nm視覺系統(tǒng)的組成？ 眼睛、視神經(jīng)和視覺中樞視覺機能：概念理解與靈活應用。請計算視角，用D和L表示出來。 =2

9、arctanD/2L視覺特征：概念理解與靈活應用。（1）眼睛沿水平方向比垂直方向運動快而且不易疲勞；（2）視線的變化習慣于從左到右，從上到下和順時針方向運動。（3）人眼對水平方向尺寸和比例的估計比垂直方向尺寸和比例估計要精準得多；（4）當眼睛偏離視中心時，在偏離距離相等的情況下，人眼對左上限的觀察最優(yōu)，依次為右上限，左下限，而右下限最差；（5）兩眼的運動總是協(xié)調(diào)的、同步的。在正常情況下不可能一直眼睛轉(zhuǎn)動，另一只眼睛不動；（6）人眼對直線輪廓比對曲線輪廓更易于接受；（7）顏色對比與人眼辨色能力有一定關(guān)系。8、聽覺的適宜刺激是什么？ 聲音聽覺系統(tǒng)的組成及作用？ (1)外耳：包括耳廓和外耳道。是外界

10、聲波傳入耳和內(nèi)耳的通路； (2)中耳：包括鼓膜和鼓室，鼓室中有錘骨、砧骨、鐙骨三塊聽小骨以及與其相連的，這些結(jié)構(gòu)負責將聲音放大并傳導至內(nèi)耳。 (3)內(nèi)耳：結(jié)構(gòu)復雜而精細。內(nèi)耳又叫迷路，分骨迷路與膜迷路兩部分，內(nèi)含聽覺(聽神經(jīng))和平衡的重要裝置。觸覺的生理意義及其在人機系統(tǒng)設計中的應用；觸覺感受器能引起的感覺是非常精準的，觸覺的生理意義是能辨別物體的大小、形狀、硬度、光滑程度以及表面肌理等機械性質(zhì)的觸感。在人機系統(tǒng)的操縱裝置設計中，就是利用人的觸覺特征，設計具有各種不同觸感的操作裝置，以使操作者能夠靠觸覺準確地控制各種不同功能的操縱裝置。人體觸點分布密度較高的部位？面部、口唇和指尖為什么許多操縱

11、裝置都是利用手指觸覺進行操作的？指尖能非常準確地定位，其平均誤差僅1mm左右12、神經(jīng)系統(tǒng)的分類？中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)人的信息處理系統(tǒng)模型。請描述其工作過程。有關(guān)機械狀態(tài)的信息，通過各種顯示設備（視、聽、觸等顯示器）傳送給人。人依靠眼、耳和其他感官接受這些信息，這些感官構(gòu)成了一個感覺子系統(tǒng)。感覺子系統(tǒng)將獲得的這些信息通過神經(jīng)信號傳送給人腦中樞。在中樞的信息處理子系統(tǒng)中，將傳入的信息加以識別，做出相應的決策，產(chǎn)生某些高級使用過程并組織到某些時間系列之中。這些功能都需要有貯存子系統(tǒng)中的長時記憶和短時記憶參與。被處理加工后的信息也可以貯入長時和短時記憶中。最后，信息處理系統(tǒng)可以發(fā)放輸出信息，通

12、過反應子系統(tǒng)中的手腳、姿勢控制裝置、語言器官等，產(chǎn)生各種運動和語言反應。后者將信息送入機器的各種輸入裝置，改變機器的狀態(tài)，開始新的信息循環(huán)。第4章 人的心理與行為特征1、心理與行為的概念；心理：心理是人的感覺、知覺、注意、記憶、思維、情感、意志、性格、意識傾向等心理現(xiàn)象的總稱。行為：行為是有機體對于所處情境的反應形式。 行為的三要項：刺激、生物體、反應。2、感覺與知覺特征：（1）感覺與知覺的基本概念。感覺是一種最簡單而又最基本的心理活動，在人的各種活動過程中起著極其重要的作用。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應。各種感覺器官的適宜刺激？視覺一定頻率范圍的電磁波。380

13、-780nm聽覺一定頻率范圍的聲波。20-20000Hz嗅覺揮發(fā)的和飛散的物質(zhì)味覺被唾液溶解的物質(zhì)皮膚感覺物理和化學物質(zhì)對皮膚的作用深部感覺物質(zhì)對肌體的作用平衡感覺運動和位置變化知覺的基本特性：(1）、整體性；（2）、選擇性（對象和背景的差別、對象的運動、主觀因素）；（3）、理解性；（4）、恒常性（大小恒常性、形狀恒常性、明度恒常性、顏色恒常性）；（5）、錯覺；第5章 人體生物力學與施力特征1、運動系統(tǒng)的組成及各部分作用？運動系統(tǒng)由骨、關(guān)節(jié)和肌肉三部分組成。 三者在神經(jīng)系統(tǒng)的支配和調(diào)節(jié)下協(xié)調(diào)一致，隨著人的意志，共同準確地完成各種動作。人體的3種骨杠桿靈活應用。 （1）、平衡杠桿；（2）、省力杠

14、桿；（3）、速度杠桿；人體的施力特征：理解并應用。主要關(guān)節(jié)的活動范圍：人體各關(guān)節(jié)的活動有一定的限度，超過限度，將會造成損傷。肢體的出力范圍：在操作活動中，肢體所能發(fā)揮的力量大小除了取決于人體肌肉的生理特征外，還與施力姿勢、施力部位、施力方式和施力方向密切關(guān)系。肢體所有力量的大小，都與持續(xù)時間有關(guān)。人體不同姿勢的施力：人體所處的姿勢是影響施力的重要因素，作業(yè)姿勢設計時，必須考慮這一要素。第6章 人機的信息界面設計1、人機界面有哪幾種？最重要的是哪種？信息性界面、工具性界面和環(huán)境性界面。信息性界面最重要。顯示裝置分類？操縱裝置分類？視覺顯示、聽覺顯示和觸覺顯示。操縱裝置分為手動和腳動兩種。儀表顯示

15、設計：儀表的分類：按功能分為讀數(shù)用儀表、檢查用儀表、追蹤用儀表和調(diào)節(jié)用儀表等；按結(jié)構(gòu)分為指針運動式儀表、指針固定式儀表和數(shù)字式儀表等；幾種儀表的誤讀率？垂直形35.5%、水平形27.5%、半圓形16.6%、圓形10.9%、開窗形0.5%儀表設計包含五個方面（P8790）：儀表形式、表盤尺寸、刻度與標數(shù)、儀表指針、儀表色彩儀表盤面與視距關(guān)系？一般表盤尺寸隨刻度量和觀察距離的增大而增大?？潭扰c標數(shù)？表盤上的刻度線、刻度線距，以及文字數(shù)字等尺寸也是根據(jù)視距來確定的。儀表刻度線一般分為長刻度線、中刻度線、短刻度線三級?？潭染€間的距離稱為刻度若視距為L時，小刻度的最小間距為L/600；大刻度的最小間距為

16、L/50。對于人眼直接判讀的儀表刻度最小尺寸不宜小于0.6-1mm，最大可取4-8mm，而一般情況下取1-2.5mm?？潭染€的寬度一般取間距大小為5%-15%。狹長形字母數(shù)字的分辨率較高，其高度比常取5:3或3:2的比例。儀表的標數(shù)原則：通常，最小刻度不標數(shù)，最大刻度必須標數(shù)。指針運動式儀表標數(shù)的數(shù)碼應當垂直，表面運動的儀表數(shù)碼應當按圓形排列。若儀表表面的空間足夠大，則數(shù)碼應該標在刻度記號外側(cè)，以避免它被指針擋?。蝗舯砻婵臻g有限，應將數(shù)碼標在刻度內(nèi)側(cè)，以擴大刻度間距，指針處于儀表表面外側(cè)的儀表，數(shù)碼應一律標在刻度內(nèi)側(cè)。開窗式儀表窗口的大小至少應能顯示被指數(shù)字及其上下兩側(cè)的兩個數(shù)，以便觀察指示運

17、動的方向和趨勢。對于表面運動的小開窗儀表，其數(shù)碼應按順時針排列，當窗口垂直時，安排在刻度的右側(cè)；當窗口水平時，安排在刻度的下方，并且都使字頭向上。對于圓形儀表，不論表面運動式或指針運動式，均應使數(shù)碼按順時針方向依次增大。數(shù)值有正負時，0位設在時鐘12時位置上，順時針方向表示“正值”，逆時針方向表示“負值”。對于長條形儀表，應使數(shù)碼按按向上或向右的順序增大。不做多圈使用的圓形儀表，最好在刻度全程的頭和尾之間斷開，其手尾的間距以相當于一個大刻度間距為宜。語傳示裝置：言語的清晰度、言語的強度。清晰度：75%以上，強度：60-80dB操縱裝置的編碼方法？（1）形狀編碼、（2）位置編碼、（3）尺寸編碼、

18、（4）顏色編碼、（5）符號編碼6、操縱-顯示比； 操縱顯示比就是操縱器和顯示器移動量之比，即C/D。C/D越高表示系統(tǒng)靈敏度越低操縱與顯示相合性：操縱器與顯示器除了有密切的功能聯(lián)系外，兩者的運動方向還應互相適用，而且其相應的動作應符合人的習慣，這樣系統(tǒng)操作效率方能提高。請解釋圖6-1所示人機信息交換系統(tǒng)模型的工作過程？首先是人感受到機器及環(huán)境作用于人感受器官上的信息，由體內(nèi)的傳入神經(jīng)并經(jīng)丘腦傳達到大腦皮層，在大腦分析器中經(jīng)過綜合分析、判斷，最后做出決策，由傳出神經(jīng)再經(jīng)丘腦將決策的信息傳送到骨骼肌，使人體的執(zhí)行器官向機器發(fā)出人的指揮信息或伴隨操作的能量。機器被輸入人的操作信息之后，將按照自己的規(guī)

19、律做出相應的調(diào)整或輸出，并將其工作狀況用一定的方式顯示出來，再反作用于人。操縱裝置設計中要考慮的主要問題？首先要充分考慮操縱者的體形、生理、心理、體力和能力。操縱裝置的大小、形態(tài)等要適應人的手或腳的運動特征，用力范圍應當處在人體最佳用力范圍之內(nèi)，不能超出人體用力的極限，重要的或使用頻繁的操縱裝置應布置在人反應最靈敏、操作最方便、肢體能夠達到的空間范圍內(nèi)。操縱裝置的設計還要考慮耐用性、運轉(zhuǎn)速度、外觀和能耗。操縱裝置是人機系統(tǒng)中的重要組成部分，其設計是否得當，關(guān)系到整個系統(tǒng)能否高效、安全運行。設計合理的操縱手把主要應考慮哪幾方面因素？手把形狀應與手的生理特點相適應手把形狀應便于觸覺對它進行識別尺寸

20、應符合人手尺寸的需要如何合理選擇操縱裝置？操縱裝置的選擇應考慮兩種因素，一種是人的操縱能力，如動作速度、肌力大小、連續(xù)工作的能力等；另一種是操縱裝置本身，如操縱裝置的功能、形狀、布置、運動狀態(tài)及經(jīng)濟因素等。按人機工程學原則來選擇操縱裝置，就是要使這兩種因素協(xié)調(diào)，達到最佳的工作效率。工作臺椅與工具設計1、控制臺的形式？（1）桌式控制臺 （2）直柜式控制臺 （3）組合式控制臺 （4）彎折式控制臺理解手眼協(xié)調(diào)區(qū)？控制臺設計的關(guān)鍵？最關(guān)鍵的是控制器與顯示器的布置必須位于作業(yè)者正常的作業(yè)空間范圍內(nèi)。保證作業(yè)者能良好地觀察必要的顯示器，操作所有的控制器，以及為長時間作業(yè)提供舒適的作業(yè)姿勢。控制臺設計的主要

21、工作是什么？客觀的掌握人體尺度控制臺設計的原則是什么？會計算控制臺上方干涉點高度。電子化辦公臺的調(diào)節(jié)形式？垂直方向的高低調(diào)節(jié)、水平方向的臺面調(diào)節(jié)以及臺面的傾角調(diào)節(jié)設計要點？辦公臺易于拆裝，變動靈活。工作座椅設計主要依據(jù)：整個小節(jié)全掌握。1.肌肉活動度綜合來看，從坐姿生理學角度，應保證腰弧曲線正常；從坐姿生物力學角度，應保證肢體免受異常力作用。手握式工具設計：著力抓握與精確抓握；手握式工具設計原則全掌握。必須有效地實現(xiàn)預定的功能必須與操作者身體成適當比例，使操作者發(fā)揮最大效率必須按照作業(yè)者的力度和作業(yè)能力設計，所以要適當?shù)乜紤]到性別、訓練程度和身體素質(zhì)上的差異工具要求的作業(yè)姿勢不能引起過度疲勞什

22、么是坐墊設計的壓力分布不均勻原則？座墊上的壓力應按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來設計，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減小，至大腿部位時壓力降至最低值，這就是坐墊設計的壓力分布不均勻原則。簡要回答工作座椅設計的主要依據(jù)。從坐姿生理學角度，應保證腰弧曲線正常；從坐姿生物力學角度，應保證肢體免受異常力作用。7、在手握式工具設計中，應考慮的解剖學因素有哪些？（1）避免靜肌負荷（2）保持手腕處于順直狀態(tài)（3）避免掌部組織受壓力（4）避免手指重復動作第8章 作業(yè)崗位與空間設計1、作業(yè)崗位的分類及選擇。視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機界面有幾個？其設計要點？3、理解近身作業(yè)空間、個體作業(yè)場所和總體作業(yè)空間的概

23、念。作業(yè)面高度的靈活應用。作業(yè)面設計。一般，作業(yè)面高度應在肘部以下5-10cm。對于特定的作業(yè)，其作業(yè)面高度取決于作業(yè)的性質(zhì)、個人的喜好、座椅高度、作業(yè)面厚度、操作者大腿的厚度等。作業(yè)場所布置的總體原則有哪幾個？5、在作業(yè)崗位尺寸設計中，當作業(yè)人員性別一致和不一致時，其工作高度的計算公式？式中H2（5%）為某種類別作業(yè)的男性或女性第五百分位數(shù)立姿崗位高度。第9章 人與環(huán)境的界面設計1、人的作業(yè)環(huán)境分為哪4個區(qū)域？允許環(huán)境、舒適環(huán)境和安全環(huán)境的概念區(qū)分。允許環(huán)境：要求環(huán)境條件保證在不危害人體健康和基本不影響工作效率的范圍之內(nèi)舒適環(huán)境：使人感到舒適，而且工作效率達到最高影響熱環(huán)境的要素；人體的熱平

24、衡。光環(huán)境的分類；天然采光和人工照明照明的目的；以功能為主的明視照明和以舒適感為主的氣氛照明采光系數(shù)的選擇；對于室內(nèi)某一點的采光系數(shù)c，可按下列公式計算c=En/Ew *100%,式中En為室內(nèi)某一點的照度；Ew 為與En同一時間的室外照度。顯色指數(shù)的選擇。在顯色性的比較中，一般是以日光或接近日光的人工光源作為標準光源，其顯色性最優(yōu)，將其顯色指數(shù)Ra用100表示圖9-4(a)為氣溫對腦力勞動工作效率的影響曲線，圖(b)為氣溫對相對差錯的影響曲線。請解釋這兩條曲線的含義。（a）表明高溫條件下會降低重體力勞動的效率；（b）表明溫度偏離舒適值將影響事故發(fā)生率。綜上所述，過度的冷或熱都會影響人的腦力以

25、及體力工作能力。5、作業(yè)場所中良好的光環(huán)境有什么作用？良好的光環(huán)境通過改善人的視覺條件（照明生理因素）和改善人的視覺環(huán)境（照明心理因素）來達到提高生產(chǎn)率。簡要回答環(huán)境噪聲對工作者的影響？對于非常單調(diào)的工作，處在中等噪聲級的環(huán)境當中，噪聲就像一只鬧鐘，將可能產(chǎn)生有益的；對能夠遮蔽危險報警信號的交通運行信號的強噪聲環(huán)境下，還易引發(fā)事故。7、根據(jù)圖9-21說明振動對操作能力的影響？由于人體與目標的振動，是視覺模糊，儀表判讀以及精細的視分辨發(fā)生困難；由于手腳和人機界面振動，使動作不協(xié)調(diào)，操縱誤差增加；由于全身受損顛簸，使語言明顯失真或間斷；由于強烈振動使腦中樞機能水平降低，注意力分散，容易疲勞，從而加劇振動的心理損害。振動負荷導致人的操作能力的降低主要反映在操縱誤差、操縱時間、反應時間的變化。第10章 人的可靠性與安全設計1、可靠性概念。人們正確地從事規(guī)定的工作的概率人的失誤的主要原因。設計不良和操作不當一個設計合理的警示應包括的基本元