《人機(jī)工程學(xué)》課件8

1、控制器（操縱裝置）設(shè)計(jì)5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性與人體的施力特性5.2 操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則5.3 常用典型操縱器的設(shè)計(jì)5.4 操縱器設(shè)計(jì)中的其它因素 人體各部分的活動(dòng)范圍5.2 人體各部分運(yùn)動(dòng)范圍人體上部及上肢固定姿勢(shì)活動(dòng)角度范圍立姿彎臂時(shí)的力量分布180圖T2返回表36 身體主要部位肌肉所產(chǎn)生的力（單位：N，2030歲）返回結(jié)論：女性的肌力比男性底20%30%，右手比左手強(qiáng) 10%，而習(xí)慣有左手的人，其左手的肌力比右手強(qiáng) 6%7%。 表37 手臂在坐姿下對(duì)不同角度和方向的操縱力（單位：N）不同體位下的蹬力返回圖T3圖T4結(jié)論：由最大值衰減到1/4，只需要min，操作力最大肌力的20，不容易

2、疲勞,操作力最大肌力的15,操作可無限持續(xù)。返回 影響人體能的因素肢體的動(dòng)作速度與頻率、動(dòng)作速度 (1)肢體肌肉收縮的速度：不同的肌肉，肌力、阻力； (2)動(dòng)作方向和動(dòng)作軌跡等特征(動(dòng)作特征）、動(dòng)作頻率 取決于動(dòng)作部位和動(dòng)作方式。參閱表3-8。3、人體動(dòng)作的靈活性：是指操作時(shí)動(dòng)作速度和頻率，由人體的生物力學(xué)特性所決定。人體重量輕的部位比重的部位、短的部位比長(zhǎng)的部位、肢體末端比主干部位的動(dòng)作更靈活。因此，設(shè)計(jì)機(jī)器及其操縱裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮人體動(dòng)作靈活性的特點(diǎn)。參閱表B5 表38 人體各部位動(dòng)作速度與頻率限度返回表B5 人體各部分的最大運(yùn)動(dòng)頻率返回反應(yīng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)輸出的特性 1）運(yùn)動(dòng)速度與頻率

3、：fitts定律、希克定律、動(dòng)作分析2）人體的施力特性3）運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性及其影響因素5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性 人體運(yùn)動(dòng)部位、運(yùn)動(dòng)形式與運(yùn)動(dòng)速度2）人體的施力特性5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性表人體完成一次動(dòng)作的最少平均時(shí)間人體運(yùn)動(dòng)部位 運(yùn)動(dòng)形式和條件 最少平均時(shí)間ms 手直線運(yùn)動(dòng)抓取曲線運(yùn)動(dòng)抓取極微小的阻力矩旋轉(zhuǎn)有一定的阻力矩旋轉(zhuǎn) 70220220720 腿腳向前方、極小阻力踩踏向前方、一定阻力踩踏向側(cè)方、一定阻力踩踏 3607207201460 軀干向前或后彎曲向左或右側(cè)彎 720l6201260 運(yùn)動(dòng)方向與運(yùn)動(dòng)速度(a) 右手在水平面內(nèi)8個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間的對(duì)比右手在55235方向，即在“右上一左下”

4、方向運(yùn)動(dòng)較快；而在145325方向，即在“左上一右下”方向運(yùn)動(dòng)較慢。5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)速度1)人手在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)快于鉛垂面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)；前后的縱向運(yùn)動(dòng)快于左右的橫向運(yùn)動(dòng)；從上往下的運(yùn)動(dòng)快于從下往上；順時(shí)針轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)快于逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。2)人手向著身體方向的運(yùn)動(dòng)(向里拉)比背離身體方向的運(yùn)動(dòng)(向外推) 準(zhǔn)確度高。多數(shù)右利者右手向右的運(yùn)動(dòng)快于左手向左運(yùn)動(dòng)，多數(shù)左利者左手向左的運(yùn)動(dòng)快于右手向右運(yùn)動(dòng)。 5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)速度3）單手與雙手能較快自如運(yùn)動(dòng)的區(qū)域5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性人體各部位的最高運(yùn)動(dòng)頻率 運(yùn)動(dòng)部位運(yùn)動(dòng)形式最高頻率運(yùn)動(dòng)部位運(yùn)動(dòng)形式最高頻率小指敲擊3.7

5、手旋轉(zhuǎn)4.8無名指敲擊4.1前臂伸屈4.7中指敲擊4.6上臂前后擺動(dòng)3.7食指敲擊4.7腳以腳跟為支點(diǎn)蹬踩5.7手拍打9.5腳抬放5.8手推壓6.7(單位：次s)5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性3）運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性及其影響因素5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性 準(zhǔn)確性是人體運(yùn)動(dòng)輸出質(zhì)量的重要指標(biāo)。準(zhǔn)確地操作是人機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本要求；快速操作只有在準(zhǔn)確的前提才有意義。運(yùn)動(dòng)方向的準(zhǔn)確性；運(yùn)動(dòng)量(操縱量)，如運(yùn)動(dòng)距離、旋轉(zhuǎn)角度的準(zhǔn)確性；操作運(yùn)動(dòng)速度的準(zhǔn)確性(一般操作都要求實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的速度變化，跟蹤調(diào)節(jié)操作則要求更準(zhǔn)確的操作速度)；操縱力的準(zhǔn)確性(在有一定阻力或阻力矩的操作中，準(zhǔn)確的操縱量通常依賴準(zhǔn)確的操縱力才能達(dá)到)。運(yùn)

6、動(dòng)速度與準(zhǔn)確性圖 運(yùn)動(dòng)速度準(zhǔn)確性特性曲線隨著運(yùn)動(dòng)速度加快，準(zhǔn)確性通常將會(huì)降低。但兩者的變化一般呈圖所示的速度準(zhǔn)確性特性曲線關(guān)系：5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性運(yùn)動(dòng)方向與準(zhǔn)確性 手臂運(yùn)動(dòng)方向?qū)?zhǔn)確性影響的實(shí)例5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性使用操縱器和工具可能有各種不同的動(dòng)作類型，由于解剖學(xué)的特點(diǎn)，肢體控制不同類型動(dòng)作的準(zhǔn)確性、靈活性是不同的。準(zhǔn)確性隨動(dòng)作類型不同的例子5.1 人的運(yùn)動(dòng)輸出特性5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則一、操縱器的類型與選用二、操縱器設(shè)計(jì)的一般人機(jī)學(xué)原則三、操縱器的形狀和式樣四、操縱器的尺寸和操作行程五、操縱器的識(shí)別編碼一、操縱器的類型與選用 控制器：把人的控制信號(hào)傳遞給機(jī)器系統(tǒng)的工具。 人

7、機(jī)系統(tǒng)中，控制器是人和機(jī)器之間的紐帶，是把人的控制意愿轉(zhuǎn)化為機(jī)器運(yùn)作命令的手段。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 控制器的概念 5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 按操縱控制器的身體部位的不同分為：手動(dòng)控制器、腳動(dòng)控制器、聲控； 按操控功能可分為：開關(guān)類，轉(zhuǎn)換類、調(diào)節(jié)類、緊急類 ； 按控制器運(yùn)動(dòng)的類別的不同可分為:旋轉(zhuǎn)控制器、擺動(dòng)控制器、按壓控制器、滑動(dòng)控制器和牽拉控制器。 2、控制器的類型5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則2、控制器的類型 1)按操縱方式劃分手動(dòng)控制器，如各種手柄、按鈕、旋鈕、選擇器、杠桿、手輪等。 腳動(dòng)控制器，如腳踏板、腳踏鈕、膝控制器等。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則2)按控制器的功能劃分

8、開關(guān)控制器5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則轉(zhuǎn)換控制器調(diào)整控制器制動(dòng)控制器參數(shù)定量增加或減少啟動(dòng)或停止不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換緊急狀態(tài)下啟動(dòng)或停止3) 按運(yùn)動(dòng)方式控制器的分類基本類型動(dòng)作類別舉 例說 明旋轉(zhuǎn)控制器旋轉(zhuǎn)曲柄、手輪、旋鈕、鑰匙等控制器可以作360以下旋轉(zhuǎn)按壓控制器平移控制器擺動(dòng)按鈕、按鍵、鍵盤等控制器受力后，在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。在施加的力被解除之前，停留在被壓的位置上。通過反彈力可回到起始位置滑動(dòng)牽拉開關(guān)桿、調(diào)節(jié)桿、撥動(dòng)式開關(guān)、腳踏板等控制器受力后,圍繞旋轉(zhuǎn)點(diǎn)或軸擺動(dòng)，或者傾倒到一個(gè)或數(shù)個(gè)其他位置。通過反向調(diào)節(jié)可返回起始位置手閘、指撥滑塊等控制器受力后，在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，并停留在運(yùn)動(dòng)后的位置上，

9、只有在相同方向上繼續(xù)向前推或者改變力的方向，才可使控制器作返回運(yùn)動(dòng)拉環(huán)、拉手、拉鈕控制器受力后，在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。回彈力可使其返回起始位置，或者用手使其在相反方向上運(yùn)動(dòng)5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則按壓5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則2控制器的選擇原則 正確地選擇控制器的類型對(duì)于安全生產(chǎn)、提高功效極為重要，一般原則：5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則2）手控制器應(yīng)安排在肘和肩高度之間且容易接觸到的位置，并且易于看見；3）緊急制動(dòng)的控制器要盡量與其他控制 器有明顯區(qū)分，避免混淆；4）控制器的類型及方式應(yīng)盡可能適合 人的操作特性，避免操作失誤。1）快速而精確度高的操作一般采用手控或指控裝置，用力的操作則采用手

10、臂及下肢控制；3. 控制器的設(shè)計(jì)原則一、控制器編碼二、控制器信息的反饋三、控制運(yùn)動(dòng)方向與系統(tǒng)的關(guān)系四、操作控制系統(tǒng)的安全因素5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則一般人機(jī)學(xué)原則 1)操縱器的尺寸、形狀，應(yīng)適合人的手腳尺寸及生理學(xué)解剖學(xué)條件。2)操縱器的操作力、操作方向、操作速度、操作行程(包括線位移行程和角位移行程)、操作準(zhǔn)確度控制要求，都應(yīng)與人的施力和運(yùn)動(dòng)輸出特性相適應(yīng)。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則一、控制器編碼 對(duì)控制器進(jìn)行編碼有兩個(gè)目的：一是為了說明控制器的位置或狀態(tài)，以便確認(rèn)操作的準(zhǔn)確性；二是使不同的控制器各具特點(diǎn)，便于記憶、尋找和感受信息，保證操作的正確性?？刂破鞯木幋a形式有三種： 5.2操縱

11、器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則視覺編碼、觸覺編碼、位置編碼5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 1. 視覺編碼標(biāo)識(shí)編碼、色彩編碼、形狀編碼、大小編碼直觀性指示5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 安裝在操作者視線可以達(dá)到的位置上; 良好的環(huán)境照明條件; 用作代碼的顏色所具有的標(biāo)準(zhǔn)意義，如緊急關(guān)閉控制器采用紅色; 顏色編碼最好與其他編碼方式如形狀編碼、大小編碼等結(jié)合使用，以提高控制器的可分辨性;5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則25.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則1）形狀編碼根據(jù)控制器的用途，將控制器設(shè)計(jì)成不同的形狀，以使視覺上和觸覺上易于區(qū)分。通常在設(shè)計(jì)形狀編碼時(shí)要注意以下幾點(diǎn)。形狀編碼要盡量簡(jiǎn)單易識(shí)別。

12、實(shí)驗(yàn)證明，簡(jiǎn)單的形狀要比復(fù)雜形狀識(shí)別的準(zhǔn)確性高，易記憶，識(shí)別速度快。形狀編碼的形態(tài)設(shè)計(jì)要盡量與其使用功能的特點(diǎn)相吻合，以使人容易識(shí)別控制器的功能和用途。控制器的形狀編碼的手感要好，不會(huì)引起人的不舒適；當(dāng)戴手套操作時(shí)，也應(yīng)能較好地分辨和使用。美國(guó)空軍常用的控制器形狀編碼 海軍雷達(dá)系統(tǒng)中常用的控制鈕 5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 、控制器的形狀應(yīng)使操作者在無視覺指導(dǎo)下，僅憑觸覺也能分辨不同的控制器，因此，編碼所選用的各種形狀不宜過分復(fù)雜。詹金斯（W.O.Jenkins）1974年通過實(shí)驗(yàn)，得出兩組每組各8個(gè)憑觸覺即可辨認(rèn)的手柄形狀。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則如電話機(jī)上

13、數(shù)字5鍵、計(jì)算機(jī)鍵盤上的F、J鍵都屬于這類編碼的控制器。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則通常在尺寸上分為大、中、小三檔，超過三種就不容易辨識(shí)?？刂破鞔笮≈g的尺寸級(jí)差必須達(dá)到觸覺的識(shí)別閾限。大小編碼不如形狀編碼有效。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 布瑞德內(nèi)通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，旋鈕直徑相差達(dá)1/2in（約12.5 mm）,厚度相差達(dá)3/8in(約9.5mm)時(shí),人即可通過觸覺非常準(zhǔn)確地加以分辨.他建議使用三類表面質(zhì)地(光滑的、有凹槽的和有凸隆的)、三種直徑3/4、11/4、13/4in（約19、31.8和44.5mm）和兩種厚度3/8、3/4（約9.5、19cm）結(jié)合，設(shè)計(jì)18種可供觸覺分辨的旋鈕。享特

14、的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用相對(duì)識(shí)別的方法，當(dāng)小旋鈕的直徑為大旋鈕直徑的5/6in，彼此之間即可被人們所識(shí)別。 控制器的大小編碼不如形狀編碼那么有效，并且需要占用較大的空間，大小編碼最好與形狀編碼組合使用。 5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則3位置編碼 在人機(jī)操縱系統(tǒng)中，利用控制器相對(duì)于人的不同位置進(jìn)行編碼。汽車上的離合器、制動(dòng)器和加速器的踏板，就是以位置編碼的。通常，位置編碼的控制器數(shù)量不多，并須與人的操作順序和操作習(xí)慣相一致，這樣可以使人不用眼看，就可能正確地進(jìn)行操作。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 位置編碼是根據(jù)控制器在產(chǎn)品面板或控制臺(tái)上的位置的不同來分辨控制器的。它們的位置可

15、通過視覺或動(dòng)覺辨認(rèn)。 為了減少使用時(shí)的搜尋時(shí)間，應(yīng)該使操作者在沒有視覺輔助尺寸能準(zhǔn)確操縱控制器。 一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在無視覺指導(dǎo)下，位置編碼5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則水平排列的肘節(jié)開關(guān)，間距為25mm時(shí)，摸錯(cuò)的百分率約為40%，而垂直排列時(shí)，同樣間距，摸錯(cuò)的百分率只有大約17%，如圖所示。肘節(jié)開關(guān)垂直排列比水平排列時(shí)正確識(shí)別率高。一般肘節(jié)開關(guān)垂直排列，間距超過130mm時(shí)，僅憑觸覺，摸錯(cuò)的百分率很低，而水平排列時(shí)，間距至少應(yīng)為200mm，或再大一些。如果控制器可按順序操作，垂直路線自上而下排列，水平路線應(yīng)自左而右排列。 5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 綜上所述，

16、控制器編碼設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求是： 所用代碼首先應(yīng)該是可覺察格可辨認(rèn)的。重要的控制器應(yīng)與其他控制器在編碼上應(yīng)予以突出。 為便于對(duì)編碼所標(biāo)志的的控制功能的理解。代碼應(yīng)具有與功能概念上的兼容，以及功能意義。 為了促進(jìn)編碼的記憶和減少習(xí)慣的干擾，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的代碼。 5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則二、控制器信息的反饋5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 1）光顯示。即在控制器上裝有燈光顯示，如圖所示。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則2）振動(dòng)變化 可以反映在控制器上，也可反映在體覺上（如機(jī)動(dòng)車輛）。振動(dòng)也常常轉(zhuǎn)化為噪聲的形式傳遞給操作者。3）音響顯示 在控制器上設(shè)置到位音響裝置（如“卡嗒”聲），這種音響常由控制器

17、定位機(jī)構(gòu)中自動(dòng)發(fā)出也可以裝設(shè)專門的聯(lián)動(dòng)音響裝置。4）操縱阻力 操縱阻力是控制反饋的主要因素。阻力過小會(huì)使操縱者感覺不到反饋信息對(duì)操作情況心中無數(shù)；阻力過大又會(huì)使控制器的動(dòng)作不靈敏，難以駕馭，而且也會(huì)使操縱者提前產(chǎn)生疲勞。表5列出各種阻力的類型及特性。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則表53 控制器的4種阻力的特性阻力類型特 性使用舉例摩擦力運(yùn)動(dòng)開始時(shí)阻力最大，此后顯著降低，可用以減少控制器的偶發(fā)啟動(dòng)。但控制準(zhǔn)確度低，不能提供控制反饋信息開關(guān)，閘刀等彈性阻力阻力與控制器位移距離成正比，可作為有用的反饋源。控制準(zhǔn)確度高，放手時(shí)，控制器可自動(dòng)返回零位，特別適用于瞬時(shí)觸發(fā)或緊急停車等操作，可用以減少控制器的

18、偶發(fā)啟動(dòng)鍵盤等粘滯阻尼阻力與控制運(yùn)動(dòng)的速度成正比。控制準(zhǔn)確度高、運(yùn)動(dòng)速度均勻，能幫助穩(wěn)定的控制，防止控制器的偶發(fā)啟動(dòng)活塞等慣性阻力與控制運(yùn)動(dòng)的加速度成正比例，能幫助穩(wěn)定的控制，防止控制器的偶發(fā)啟動(dòng)。但慣性可阻止控制運(yùn)動(dòng)的速度和方向的快速變化，易引起控制器調(diào)節(jié)過度，也易引起操作者疲勞調(diào)節(jié)旋鈕等5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則表54 不同類型控制器所需的最小阻力控制器類型最小阻力/N手推按鈕2.8腳踏按鈕腳不停留在控制器上:9.8腳停留在控制器上:44肘節(jié)開關(guān)2.8旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)3.3曲柄由大小決定:922手輪22杠桿9腳踏板腳不停留在控制器上:17.8腳停留在控制器上:44.55.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)

19、原則 控制器到位時(shí)應(yīng)使阻力發(fā)生一種變化，作為反饋信息傳達(dá)給操縱者。這種變化可以是操縱到位時(shí)阻力突然變小或阻力突然變大兩種情況，見圖2。如果是多擋位控制器，每個(gè)擋位都應(yīng)該有這種阻力的變化反饋給操縱者。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 在操作過程中，由于操作者的無意碰撞或牽拉控制器或外界振動(dòng)等而引起的控制器的偶發(fā)啟動(dòng)，即在不必要的時(shí)候意外地驅(qū)動(dòng)了控制器。為避免控制器被無意碰撞或牽拉而引起的意外驅(qū)動(dòng)，造成偶然傷人事故，在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，應(yīng)考慮防范措施。以下防止控制器偶發(fā)啟動(dòng)的7種辦法，可供設(shè)計(jì)控制器時(shí)選用，避免發(fā)生這類錯(cuò)誤： 、將控制器安裝在陷入控制板的凹槽內(nèi)。5) 防止控制器的偶發(fā)啟動(dòng)5.2操縱器設(shè)計(jì)的

20、人機(jī)學(xué)原則 、在控制器上加保護(hù)罩(如：手機(jī)翻蓋)。 、將控制器安裝在不易被碰撞的位置上。 、使控制器的運(yùn)動(dòng)方向向著最不可能發(fā)生意外用力的方向。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 、操作者必須連續(xù)作兩種操作運(yùn)動(dòng)，才能使控制器被啟動(dòng)，而后一種操作運(yùn)動(dòng)與前一種操作運(yùn)動(dòng)的方向不同，以此將控制器鎖定在位置上。 、一組控制器必須按正確的順序操作時(shí)才能被啟動(dòng)，使控制器彼此之間具有聯(lián)鎖作用。如配電柜上的油開關(guān)和刀閘開關(guān)的操作順序聯(lián)銷。 、適當(dāng)增大控制器的操作阻力。 以上七種方法各有利弊，應(yīng)該酌情選用。 5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則三、控制運(yùn)動(dòng)方向與系統(tǒng)的關(guān)系 由于控制器的主要目的是控制系統(tǒng)的變化，因此，應(yīng)盡量使控制

21、器的操作方向*與系統(tǒng)過程的變化方向相一致，這樣可以使控制器的操作形象化，又可使控制器的操作和系統(tǒng)的變化之間產(chǎn)生一定的邏輯關(guān)系，有利于操作人員記憶和辨認(rèn)，提高操作效率。 幾種操縱控制器與系統(tǒng)反應(yīng)的對(duì)應(yīng)方向的關(guān)系圖。5.2操縱器設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)原則 在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，除應(yīng)考慮上述人體工學(xué)因素之外，還應(yīng)考慮下列基本要求： 、控制器應(yīng)根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)、生物力學(xué)以及人體運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于控制器的操縱力、操縱速度、安裝位置、排列布置等，應(yīng)按總體操作者中第5百分位操作者的能力來設(shè)計(jì)，使控制器適合于大多數(shù)人的使用。對(duì)要求快速而準(zhǔn)確的操作，應(yīng)設(shè)計(jì)和選用手指或手操縱的控制器，如按鈕、按鍵、手閘、杠桿鍵、撥動(dòng)或擺式控

22、制器等；對(duì)于用力較大的操作，則應(yīng)設(shè)計(jì)成手臂或下肢操縱的控制器。 、控制器的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與預(yù)期的功能和產(chǎn)品的被控方向相一致。即顯示與控制的相合性。如控制器向上扳動(dòng)或順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從功能角度看，應(yīng)表示向上（按通）或加強(qiáng)；從機(jī)器設(shè)備被控角度看，應(yīng)表示機(jī)器設(shè)備向上運(yùn)動(dòng)或向右轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)產(chǎn)品運(yùn)行為上下直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制器也應(yīng)作上下直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)圈時(shí)，控制器宜采用手輪，如汽車轉(zhuǎn)彎，應(yīng)采用圓形方向盤。 控制器設(shè)計(jì)的基本要求 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 一、手操縱小型控制器設(shè)計(jì) 二、方向盤的設(shè)計(jì) 三、操縱桿設(shè)計(jì) 四、腳和腿操縱的控制器設(shè)計(jì)一、手操縱小型控制器設(shè)計(jì)手的運(yùn)動(dòng)有如下特征：在垂直面內(nèi)手的運(yùn)動(dòng)速度比在水平面內(nèi)

23、為快，準(zhǔn)確度也高；手從上往下運(yùn)動(dòng)比從下往上運(yùn)動(dòng)為快；在水平面內(nèi)，手的前后運(yùn)動(dòng)比左右運(yùn)動(dòng)快，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)比作直線運(yùn)動(dòng)的速度快。對(duì)一般人來說，右手運(yùn)動(dòng)比左手快，且右手向右運(yùn)動(dòng)比向左運(yùn)動(dòng)為快；手向接近身體方向運(yùn)動(dòng)比離開身體方向這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度最慢；順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)比逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)為快；單手操作的精確度高，速度快。 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)人體手部的掌側(cè)觀模型 手的解剖及其與工具使用有關(guān)的疾患 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 中國(guó)成年人的手足尺寸 （GB/T 10000-1988） 在聲控智能充分發(fā)展以前，手足、尤其是手動(dòng)操作還在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)是主要的。 用四肢傳遞信息的可以是力、位移、速度等物

24、理量，但位移、速度等參量難以精確（輸出）控制，實(shí)際使用的主要是力，且只在操縱方向，一般既不依賴于精確的力值大小，也不要求準(zhǔn)確的位移量值。 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)2. 手部的活動(dòng)范圍 掌側(cè)屈、背側(cè)屈、尺側(cè)偏、撓側(cè)偏、指間張角、 測(cè)定數(shù)據(jù)是“活動(dòng)限度”。接近限度工作是勞累和容易致的。 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)二肱二頭肌 與 橈骨 連接的情形 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)抓握工具動(dòng)作分類著力抓握：（手指和手掌同時(shí)用力）精確抓握：手指力與小臂平行力與小臂垂直著力和控制動(dòng)作不能同時(shí)進(jìn)行 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則：必須有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能；保持手腕處于自然直線

25、狀態(tài)；減少手部掌心的組織壓力；避免手指重復(fù)動(dòng)作；適當(dāng)考慮性別、訓(xùn)練程度和身體素質(zhì)的差異；大小、形狀、表面狀況與人手的尺寸和解剖條件適應(yīng)； 作業(yè)姿勢(shì)不能引起過度疲勞，符合手和臂的施力特性；“控制”與“用力”盡可能分離。 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)重復(fù)性積累損傷病癥 腱鞘炎：手腕尺偏、掌曲和腕外轉(zhuǎn)，使腕部肌腱彎曲導(dǎo)致腱鞘處發(fā)炎； 腕道綜合癥（腕隧道癥侯群）：由于腕道內(nèi)正中神經(jīng)損傷所引起的不適。表現(xiàn)為手部疼痛、灼熱、刺痛及麻木感。 網(wǎng)球肘(肱骨外踝炎、主婦肘)：一種肘部組織炎癥，由手腕的過度橈偏引起。尤其是當(dāng)撓偏與掌內(nèi)轉(zhuǎn)和背屈狀態(tài)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，肘部撓骨頭與肱骨小頭之間的壓力增加，導(dǎo)致網(wǎng)球肘。 狹窄性腱鞘炎

26、(俗稱扳機(jī)指)：是由手指反復(fù)彎曲動(dòng)作引起的。在類似扳機(jī)動(dòng)作的操作中，食指或其它手指的頂部指骨須克服阻力彎曲，而中部或根部指骨這時(shí)還沒有彎曲。導(dǎo)致手指前端彎曲。職業(yè)性肩酸痛 （50肩） 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)避免靜肌負(fù)荷手臂自然下垂 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)避免手指重復(fù)動(dòng)作 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)使手工具的使用方式適合于有利的作業(yè)姿勢(shì)和體位。 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器

27、設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)手操縱小型控制器設(shè)計(jì) 5.3 典型控制器設(shè)計(jì)1旋鈕設(shè)計(jì) 旋鈕是一種應(yīng)用廣泛的手動(dòng)控制器，旋鈕是用手指的擰轉(zhuǎn)來達(dá)到控制的，既或多次連續(xù)旋轉(zhuǎn)也可以定旋轉(zhuǎn)。 根據(jù)功能要求，旋鈕一般分為以下三類：第一類適用于作360以上旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)位移并不具有位置信息意義；第二類適用于調(diào)節(jié)控制、轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍不超過360； 第三類旋鈕是在每一轉(zhuǎn)動(dòng)位置具有重要的信息意義選擇開關(guān)。旋鈕的大小選擇考慮的因素：根據(jù)形狀，可分為圓形、多邊形、指針形和手動(dòng)轉(zhuǎn)盤等

28、，如圖411所示。使手指和手與其輪緣有足夠的接觸面積；便于手捏緊和施力；保證操作的速度和準(zhǔn)確性。布瑞德內(nèi)通過實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果： 旋鈕的直徑以50mm為最佳 當(dāng)旋鈕直徑偏離最佳值時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕的時(shí)間將隨軸摩擦力的增加而明顯增加。鈕帽做成各種齒紋-增強(qiáng)手的握?qǐng)?zhí)力。 這種旋鈕多呈圓柱狀或圓錐臺(tái)狀。鈕帽邊緣有各種槽紋。常用于需要連續(xù)旋轉(zhuǎn)一圈或一圈以上，定位精度要求不高的場(chǎng)合。連續(xù)旋轉(zhuǎn)旋鈕的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 、23個(gè)手指操作的旋鈕，直徑1030mm、長(zhǎng)度1525mm；手掌操作的旋鈕，直徑3575 mm、長(zhǎng)度3050mm。單層旋鈕的操縱力和適宜尺寸見圖4-12。 、旋鈕的最大操縱力矩為0.78Nm；大旋鈕的操縱力

29、矩為3.14 Nm。操作阻力矩為0.0340.49 Nm。 圓形旋鈕在功能允許的情況下，可做成同心多層旋鈕。這樣做既節(jié)省空間，操作也方便，但要設(shè)計(jì)合理，避免無意操作。這種旋鈕可做成兩級(jí)或三級(jí)。當(dāng)同心成層旋鈕為三級(jí)時(shí)，可采用布德內(nèi)提出的最佳尺寸：中級(jí)旋鈕的直徑為38.163.5mm；A、圓形旋鈕對(duì)于圓形旋鈕設(shè)計(jì)的主要尺寸為:直徑和高度。 實(shí)驗(yàn)表明 對(duì)于單旋鈕，直徑以50mm為最佳。 多層旋鈕: 旋動(dòng)某一層旋鈕時(shí)不會(huì)無意中觸動(dòng)其他層旋鈕。 當(dāng)三層旋鈕中間一層旋鈕直徑取50mm時(shí)， 最上面的小鈕直徑應(yīng)小于25mm， 最下面的一個(gè)大旋鈕直徑以80mm左右為宜。 鈕的厚度上面的兩個(gè)可取為8mm， 最下面

30、的一個(gè)可取6mm。 各層旋鈕之間應(yīng)不相接觸，多層旋鈕應(yīng)有足夠的旋動(dòng)阻力，才能保證不會(huì)發(fā)生相互影響。 三級(jí)旋鈕三個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)表面之間的距離應(yīng)大于19.2mm,且下級(jí)旋鈕的厚度應(yīng)大于6.4mm，如圖413所示。為防止無意驅(qū)動(dòng)，同心成層旋鈕還應(yīng)具有足夠的摩擦阻力。 這種旋鈕一般用于不需連續(xù)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)定位精度不高，調(diào)節(jié)范圍不足一圈地方。B、多邊形旋鈕 這種旋鈕可具有324個(gè)控制位置，調(diào)節(jié)范圍不足一圈。在調(diào)節(jié)過程中，刻度盤不動(dòng)，通過旋轉(zhuǎn)指針形狀的鈕，確定旋鈕的旋轉(zhuǎn)位置。如電表上的調(diào)節(jié)旋鈕，其特點(diǎn)是讀數(shù)定位迅速。 指針旋鈕的設(shè)計(jì)，可參考圖414，旋鈕長(zhǎng)度L最小為25mm、寬度b最大為25mm高度h為12.5

31、75mm、阻力為3.313.3N。C、指針式旋鈕 指針旋鈕應(yīng)采用彈性阻力，并通過阻力的變化（即旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)，阻力增大，旋鈕到達(dá)控制位置時(shí)，阻力變小）提供反饋信息。也可通過操縱到位時(shí)發(fā)出的卡嗒聲提供反饋信息。 手動(dòng)轉(zhuǎn)盤式旋鈕與指針式旋鈕具有相同的功能，它與指針式旋鈕的不同點(diǎn)僅在于：它是以指針不動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤，來達(dá)到預(yù)定控制位置的。2按鈕設(shè)計(jì) 按鈕有兩種結(jié)構(gòu)：一種是撳則下降，松則彈起，這是單作用按鈕；還有一種撳下之后可以鎖住，再撳時(shí)才能彈回，這是具有保持位的雙作用按鈕。按鈕有三個(gè)主要參數(shù)：直徑、作用力及移動(dòng)距離。1）按鈕直徑 用指尖撳的按鈕直徑，對(duì)大拇指可取20mm，其它手指可取為15mm。如果設(shè)計(jì)

32、需要整個(gè)手端壓撳的按鈕（如要求壓力較大的按鈕或使用頻率較高，要求容易撳到的按鈕），鈕面直徑可設(shè)計(jì)得大一些，但一般不大于30mm，最小按鈕直徑可取6.5mm，戴手套時(shí)最小按鈕直徑為13mm。 按鈕直徑大于15mm時(shí)，可將頂部做成球面線凹坑，以便于手感定位，當(dāng)按鈕布置在暗處時(shí)應(yīng)在其內(nèi)部裝一小燈泡，按扭用透明材料制作，以保證快速準(zhǔn)確的操作。 對(duì)于單指按鈕的阻力 大拇指按鈕可取為2.9419.6N, 其他手指按鈕可取為1.475.89N， 按鈕阻力不宜太小，以免稍有誤碰就會(huì)起作用，造成事故。 到位的反饋信息:用音響，如“卡塔”聲，或以阻力的變化 按鈕應(yīng)采用彈性阻力。阻力的大小取決于用哪個(gè)手指操作。有關(guān)

33、研究結(jié)果表明，用食指尖操作的按鈕，阻力為2.811N；用拇指操作的按鈕，阻力為2.822N；各手指均可操作的按鈕，阻力為1.45.6N。按鈕的阻力不宜太小，以防被無意驅(qū)動(dòng)。到位的反饋信息:用音響，如“卡塔”聲，或以阻力的變化2）按鈕阻力 現(xiàn)在使用按鍵最多的地方是各種計(jì)算機(jī)的鍵盤。通過鍵盤人們把文字和數(shù)字信息輸入計(jì)算機(jī)，并操縱計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作。人們使用鍵盤的最高擊鍵速度可以達(dá)到期15次/s。一個(gè)熟練的使用者平均擊鍵速度為5次/s。由于大量信息需鍵盤輸入計(jì)算機(jī)，因此，鍵盤的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮人手指按壓鍵盤的力度、回彈時(shí)間及使用頻度、手指移動(dòng)距離等，如圖4-17所示。這種QWERTY鍵盤幾乎成了所有英文鍵盤的

34、布局標(biāo)準(zhǔn)。它設(shè)有功能鍵（F1F12）、字母鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)、分列的光標(biāo)控制鍵和特殊功能鍵區(qū)。圓滑弧線外型和觸感按鈕設(shè)計(jì)。但是按鈕內(nèi)在的奧妙需要通過同軟件的整合才體現(xiàn)出來。 返回返回一般認(rèn)為，與QWERTY鍵盤布局相比，DVORAK布局更容易學(xué)，使用中不容易產(chǎn)生疲勞，在數(shù)據(jù)輸入中鍵入速度快且錯(cuò)誤少。表14-13對(duì)QWERTY鍵盤布局與DVORAK鍵盤布局的優(yōu)點(diǎn)作了比較。 表14-13 QWERTY鍵盤和DVORAK鍵盤布局比較 QWERTY鍵盤布局 DVORAK鍵盤布局已被廣泛接受和使用兩手之間交替擊鍵底行是最不常用的字母小指和無名指鍵是不常用的字母同手指連續(xù)擊鍵比較少提高了效率大大增加了雙手交替

35、擊鍵增加了母行鍵的使用增加了右手的擊鍵量手指的擊鍵量與其技能和力量成比例表是對(duì)不熟練打字員使用QWERTY鍵盤和字母順序布局鍵盤的練習(xí)成績(jī)的比較。 QWERTY預(yù)測(cè)速度比字母順序鍵盤快6兩種布局無顯著差異QWERTY鍵盤練習(xí)后與其預(yù)測(cè)試相比，擊鍵速度有明顯增加字母順序鍵盤練習(xí)后與QWERTY預(yù)測(cè)試相比，擊鍵速度無明顯增加 10分鐘 2.5小時(shí) 7小時(shí) 練 習(xí) 時(shí) 間3）移動(dòng)距離 按鈕的移動(dòng)距離不宜太小，太小會(huì)不安全。一般情況下大型按鈕移動(dòng)的距離也應(yīng)大一些。3開關(guān)設(shè)計(jì) 開關(guān)有兩種：一種是扳動(dòng)開關(guān)，另一種是旋轉(zhuǎn)式選擇開關(guān)。扳動(dòng)開關(guān)一般有“開”、“關(guān)”兩個(gè)位置，手柄長(zhǎng)度最大可取50mm，最小不得小于

36、5mm。3開關(guān)設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)可以有多種位置，一般設(shè)計(jì)在324個(gè)位置之間，太多的位置會(huì)因過密而不易控制。 旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)的結(jié)構(gòu)有兩種：一種是刻度盤固定不動(dòng)，旋鈕帶指針一起轉(zhuǎn)動(dòng)；另一種是指針不動(dòng)，旋鈕帶動(dòng)刻度盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 這兩種形式各有特點(diǎn)：指針轉(zhuǎn)動(dòng)的顯示方式，指針的位置有較好的記憶作用，便于監(jiān)視操作情況；指針不動(dòng)的形式調(diào)節(jié)時(shí)視點(diǎn)不需移動(dòng)，有利于操作，但不便于顯示旋鈕位置，容易發(fā)生誤讀。二、方向盤的設(shè)計(jì)二、方向盤的設(shè)計(jì) 方向盤的要用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向。方向盤設(shè)計(jì)中的主要問題有： 方向盤平面間的夾角a、方向盤的直徑D和方向盤的構(gòu)造三個(gè)問題，夾角的大小取決于不同車型駕駛員的位置，直徑的大小取決于司機(jī)施

37、力的舒適性限度。1a、D的取值范圍對(duì)于卡車及公共汽車，為了得到司機(jī)舒適位置，a角可取為15o30o,D值可取為400mm左右。這也是一般車輛的取值范圍。對(duì)于大型載重車輛，需要較大的操作力矩，為了施力的需要，可將方向盤的a值取到接近0o，直徑D可取450500mm。對(duì)于小臥車，小卡車等因司機(jī)座椅較低，方向盤的操縱力也較小，a可取45o60o, D值取為350400mm。以上所述就是各種方向盤與駕駛員之間的舒適相對(duì)位置，這是設(shè)計(jì)時(shí)要注意的。2方向盤的構(gòu)造手握輪緣截面為圓形，直徑在1928mm之間。輪輻截面為橢圓形。重型車輛的駕駛盤為便于用力常在輪緣下部作出波浪形，其節(jié)距為19mm左右。方向盤的橢圓

38、形截面輪輻 兩條輪輻的方向盤 汽車方向盤最大轉(zhuǎn)角為120 ，這樣可以保證在急轉(zhuǎn)彎時(shí)，駕駛員能雙手握住方向盤而不必倒手。汽車方向盤與車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度的比值可取1.53.0，如圖所示。方向盤與車輪 為駕駛中省力，同時(shí)也為車輛自動(dòng)保持直線前進(jìn)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)有自動(dòng)歸復(fù)到保持直線前進(jìn)位置的復(fù)位裝置。 有些小型車輛設(shè)計(jì)了可調(diào)整方向盤角度的結(jié)構(gòu)，方向盤立柱的傾角可調(diào)，一般可調(diào)范圍在15以內(nèi)。調(diào)整方向盤的角度，一是為了應(yīng)不同體形駕駛員的舒適度需要；二是為了使方向盤不遮擋觀察儀表的視線，如圖所示?？烧{(diào)節(jié)方向盤 3安全設(shè)施在發(fā)生撞車事故時(shí)方向盤對(duì)司機(jī)最為危險(xiǎn)為此方向盤要作如下的安全設(shè)計(jì)：輪緣外層應(yīng)用軟體材料，駕駛部位

39、的儀表及臺(tái)面及臺(tái)面均應(yīng)較軟的包敷材料；立柱應(yīng)低于手輪平面，以免撞車時(shí)插到司機(jī)的胸部，對(duì)于高速汽車需要低得多些；高級(jí)轎車在方向盤中央設(shè)置了一個(gè)空氣袋，平時(shí)折合在立柱頂端的一個(gè)圓盆中，一旦汽車發(fā)生碰撞使汽車驟然停止時(shí)氣袋就會(huì)自動(dòng)充氣，以保護(hù)司機(jī)的面部和胸部，如圖所示。同時(shí)還應(yīng)保證快速排氣，及時(shí)排氣，以免造成司機(jī)窒息。 有的設(shè)計(jì)是將方向盤的立柱作成可壓縮的，當(dāng)方向盤受到一定的沖擊。 安全氣囊 三、操縱桿設(shè)計(jì)操縱桿多用在拖拉機(jī)，起重機(jī)，履帶式機(jī)動(dòng)車輛，飛機(jī)等交通工具和各種重型的控制系統(tǒng)中。操縱桿的主要優(yōu)點(diǎn)可歸納為以下三點(diǎn)：可以利用較大的杠桿比，操縱阻力較大的控制器。例如大型機(jī)械的手動(dòng)制動(dòng)器等。使操縱桿

40、的運(yùn)動(dòng)方向與被控機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方向一致，可以實(shí)現(xiàn)模擬操作。例如飛機(jī)即俯沖，向后拉時(shí)飛機(jī)即仰起上升。操縱桿宜作推、拉等直線運(yùn)動(dòng)，較旋轉(zhuǎn)式操縱動(dòng)作反應(yīng)快。操縱桿的缺點(diǎn)是搬動(dòng)角度不能很大，因此不宜作大幅度連續(xù)控制，而且調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性也較差。下面對(duì)操縱桿設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問題進(jìn)行討論。1）短操縱手柄的扳動(dòng)角度短操縱桿的可以設(shè)在座椅扶手前邊，操作只靠手腕轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂可以放在扶手上休息。短操縱桿有三種結(jié)構(gòu)：一種是在桿中裝有自動(dòng)復(fù)位彈簧，松手時(shí)手柄自動(dòng)歸復(fù)到垂直位置；另一種是無復(fù)位彈簧，松手時(shí)手柄可保持不動(dòng)；第三種是以上兩種功能都有，用手柄頂端控制。根據(jù)手腕的解剖和生理特點(diǎn)，操縱短操縱桿在四個(gè)方向的舒適角是不相同的，

41、向內(nèi)轉(zhuǎn)角最大，可轉(zhuǎn)45，向外轉(zhuǎn)角為30，向前推的轉(zhuǎn)角為24，向后扳的轉(zhuǎn)角最小，只有15。根據(jù)上述條件，設(shè)計(jì)短操縱桿時(shí)，應(yīng)控制左右轉(zhuǎn)角不大于45o，前后轉(zhuǎn)角不大于30。2）擋位轉(zhuǎn)換操縱桿汽車擋位轉(zhuǎn)換手柄就是一種擋位轉(zhuǎn)換操縱桿。桿端手柄直徑可選為40mm左右,手柄移動(dòng)距離不小于50mm,距離太小不但手感不明顯，而且也不易盲目識(shí)別所在的擋位。這種操縱桿一般用連鎖銷定位。3）強(qiáng)力操縱分為立位用和座位用的兩種。 立位使用的，為用力的需要，操縱桿手柄應(yīng)與肩部同高，并在腳下設(shè)有提供反力的擋板和粗糙的堅(jiān)實(shí)地面，座位使用的強(qiáng)力操縱桿手柄應(yīng)與腰部同高，并使腳和臀部都有提供反力的支撐設(shè)施，因此為適應(yīng)不同的身材，應(yīng)使

42、座椅可調(diào)整前后位置。 四、腳和腿操縱的控制器設(shè)計(jì)在操作過程中，只有在用腳動(dòng)控制器優(yōu)于用手動(dòng)控制器時(shí)才選用。一般在下列情況時(shí)考慮選用：1）需要連續(xù)進(jìn)行操作，而用手操作又不方便的場(chǎng)合；2）無論是連續(xù)性控制還是間歇性控制，其操縱力超過510kg的情況下；3）手的控制工作量太大，不足以完成控制任務(wù)時(shí)。腳動(dòng)控制器主要有腳踏板，腳踏鈕和腳動(dòng)開關(guān)等。當(dāng)操縱力超過515kg，或操縱力小于5kg，但需要連續(xù)操作時(shí)，宜選用腳踏板。對(duì)于操縱力較小，且不需連續(xù)控制時(shí)，宜選用腳踏鈕或腳踏開關(guān)。1腳踏板的設(shè)計(jì)腳踏板有兩種：一種是調(diào)節(jié)用腳踏板，如汽車的制動(dòng)踏板等，這種踏板應(yīng)使之隨移動(dòng)距離而增加阻力以便產(chǎn)生增量的反饋，如圖所

43、示；另一種是開關(guān)踏板，如汽車起動(dòng)馬達(dá)腳踏按鈕等。剎車反應(yīng)時(shí)間 腳操縱器的適宜用力：一般的腳操縱器都采用坐姿操作，只有少數(shù)操縱力較小（小于50N）的允許采用站姿操作（如剪板機(jī)的踏板），在坐姿下一般腳踏板的阻力采用14N/cm2為宜，當(dāng)腳蹬力小于227N時(shí)，腿的屈折角（膝關(guān)節(jié)角度）應(yīng)以107為好，當(dāng)腳踏用力大于227N時(shí)，則腿的屈折角應(yīng)為130。用腳的前端進(jìn)行操縱時(shí)，腳踏板上的允許的用力不超過60N，對(duì)于需快速動(dòng)作的腳踏板，腳蹬力應(yīng)減少到20N。當(dāng)腳和腿同時(shí)用力時(shí)可達(dá)到1200N。表4-14是腳操縱器適宜用力的推薦值，在需用大的操作力的情況下，最佳角度是：可大到30，為50至165（膝關(guān)節(jié)角度），

44、為80至90（腳與脛骨之間的角度）；在只需用不大的操作力的情況下，最佳角度是：為10至15，為90至150，為90至120圖4-26腳踏板與坐位的適宜位置關(guān)系。表414 腳操縱器適宜用力的推薦值腳操縱器推薦的用力值/N腳休息時(shí)腳踏板的承受力懸掛的腳蹬（如汽車的加速器）功率制動(dòng)器離合器和機(jī)械制動(dòng)器飛機(jī)方向舵可允許腳蹬力最大值創(chuàng)記錄的腳蹬力最大值18324568直至68直至13627222684082 直動(dòng)式腳踏板有以鞋跟為轉(zhuǎn)軸和腳懸空的兩種。以鞋跟為轉(zhuǎn)軸的踏板如汽車的油門踏板，如圖427。A、腳踏板 踏板角度的大小也是影響腳施力的重要因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)踏板與垂直面成1535時(shí)，不論腿處于自然

45、位置還是處于伸直位置，腳均可使出最大的力，如圖430所示。 腳踏板須有一定的操縱阻力，以便向操作者提供反饋信息，并防止踏板被無意操作。最大阻力應(yīng)根據(jù)第5百分位操作者的用力能力設(shè)計(jì)。最小阻力的設(shè)計(jì)，必須考慮不操作時(shí)操作者的腳是否放在腳踏板上。若需要將腳放在腳踏板上，則踏板的初始阻力至少應(yīng)能承受操作者腿的重量。 踏板的外形尺寸，主要取決于工作空間和踏板間距，但必須保證腳與踏板有足夠的接觸面積。保證操縱的可靠性，踏板的操縱位移應(yīng)適量。位移量過小，不足以提供操作反饋信息；位移量過大，則易于引起操作者的疲勞或影響操作活動(dòng)。表415為美國(guó)推薦的踏板設(shè)計(jì)參數(shù)，可供實(shí)際設(shè)計(jì)參考。 腳踏板的型式對(duì)操作效率的影響

46、如表416所示。由表可知，在相同條件下，每踏動(dòng)一次，1號(hào)腳踏板所需時(shí)間最少，4號(hào)腳踏板所需時(shí)間最多。 表415 腳踏板設(shè)計(jì)參數(shù)推薦值名稱最小最大踏板大小/mm長(zhǎng)度寬度752530090踏板行程/mm一般操作穿靴操作踝關(guān)節(jié)彎曲整體運(yùn)動(dòng)13252525656565180阻力（N）腳不停在踏板上腳停在踏板上踝關(guān)節(jié)彎曲整腿運(yùn)動(dòng)184545909045800踏板間距（mm）單腳任意操作 單腳順序操作100501501003）自行車蹬設(shè)計(jì)自行車式的腳蹬不單用于腳踏車，也廣泛用于各種腳動(dòng)裝置。自行車式腳踏蹬為防滑多采用橡膠踏面，實(shí)驗(yàn)證明，腳踏力總是作用于踏板外測(cè)，為了防止滑脫常在腳板外側(cè)裝置擋板。2膝控開關(guān)

47、設(shè)計(jì)膝控開關(guān)多用于座姿操作，為適應(yīng)不同人體尺寸的需要，需將膝板作得大一些，膝控板設(shè)在放腿的空擋里，操縱者從外面看不見，容易碰傷膝蓋，因此，膝控板的板面要光滑，四邊均制成向里彎的折邊，而且四角均應(yīng)作成圓角。此外還有標(biāo)桿式膝開關(guān)。 四、操作控制系統(tǒng)的其他因素 l操作誤差 人們?cè)诓倏v控制器時(shí)，除機(jī)器設(shè)備或系統(tǒng)本身的故障引起事故之外，生產(chǎn)中的許多事故往往是由于操作失誤引起的。這些操作失誤不僅與操作人員缺乏訓(xùn)練或思想不集中有關(guān)，而且還與控制器設(shè)計(jì)沒有充分考慮人機(jī)協(xié)調(diào)關(guān)系有關(guān)。 操作誤差所引起的事故在所有事故中占很大比例，如在汽車運(yùn)輸事故中占90%，在飛機(jī)飛行事故中占50%60%，在化學(xué)工業(yè)中占30%，在

48、煉油工業(yè)中占12%。有關(guān)資料表明，58%78%的事故是由于人機(jī)關(guān)系協(xié)調(diào)性不夠造成的。四、操作控制系統(tǒng)的其他因素操作誤差通常有以下4種情況。1）置換差錯(cuò)。不同功用的控制器安裝在一起，其相互關(guān)系不易辨別時(shí)，常常操作者本應(yīng)操作甲控制器卻操作了乙控制器而導(dǎo)致差錯(cuò)的發(fā)生。其主要原因是不同功用的控制器位置安排不適當(dāng)或控制器的識(shí)別標(biāo)志不明顯。四、操作控制系統(tǒng)的安全因素2）調(diào)節(jié)錯(cuò)誤。調(diào)節(jié)控制時(shí)，調(diào)錯(cuò)控制器的位置，致使機(jī)器或設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生錯(cuò)誤。如自動(dòng)走刀機(jī)床的進(jìn)刀深度及速度的控制，通常是：淺進(jìn)刀，速度大；深進(jìn)刀，速度小。如果在控制調(diào)節(jié)錯(cuò)誤地把進(jìn)刀深度與速度控制調(diào)節(jié)搞反，設(shè)備便會(huì)損壞，造成事故。3）逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤。操作控制器時(shí)，操作的方向與實(shí)際需要的方向相反，因而產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錯(cuò)誤。原因是控制器的運(yùn)動(dòng)方向不合人的操作習(xí)慣，控制器的方向與機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)方向或與指示器的方向缺邏輯上的聯(lián)系，或控制器本身缺乏醒目的導(dǎo)向標(biāo)志。四、操作控制系統(tǒng)的安全因素4）無意的操作錯(cuò)誤。在使用控制器時(shí)忘記復(fù)位或固定，操作時(shí)間不準(zhǔn)確，以及操作不小