特点：
研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。 要求人适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是 选拔与培训操作人员。（“人适机”）

人机学的诞生：
二战时期，认识到武器装备必须充分考虑人的特性，生理医学 家、心理学家参与武器装备的设计。 特点： 以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因 素。 （“机宜人”）
车辆人机工程学
参考教材：毛恩荣 等编著，《车辆人机工程学》，北京理工大学出版社
车辆 人 机 工 程 学
第1章 概论
什么是人机工程？人机工程学研究什么内容？人机工 程学的地位？ 1.1 人机工程学

人机学问题的举例 单肩挎书包与双肩背书包——人体受力→健康 1个枕头嫌低，2个枕头嫌高——人体姿态→舒适 装配线上将电动螺丝刀悬挂——省力→ 效率 桌、椅尺寸——人体尺寸→ 舒适 车床操作件的位置，适合1370mm高、肩宽640mm、臂展 2000mm的人使用——人体尺寸→ 效率 护栏高度、栏杆间隔——人体尺寸→安全 叫壶——信息传递 标志牌的颜色、字体大小、符号——信息传递 阅览室对坐，对视的尴尬——心理→ 舒适 在寝室、餐厅、浴室、商场、教室、实验室、运动场、公交 车、工厂、公园… …，随处可见人机学问题。

人－环境关系



机－环境关系

人－机－环境系统总体性能
车辆 人 机 工 程 学

人机分工


人机的机能 比较 把笨重、 快速、单调、 规律性强、 高阶运算及 在严酷、危 险条件下的 工作分配给 机器。 制约人机分 工的主要因 素： 科技水 平 社会、 经济条 件
车辆 人 机 工 程 学
第2章 人体尺寸与人体模型
2.1

人体尺寸
人体尺寸是一离散的随机变量。
人体尺寸随机变量的特征

正态分布； 数字特征：均值μ，标准差σ。
例：中国男性成年人身高的分布曲线：
车辆 人 机 工 程 学

百分位数
百分位数Pk将随机变量的总体或样本 的全部观测值分为两部分，有k%的观测 值等于和小于它，有(100- k) %的观测值 大于它。 百分位数是一种位置指标、一个界值。 人体尺寸用百分位数表示时，称人体 尺寸百分位数。 如：中国成年男子身高的第50百分位数为1678mm，记为P50=1678mm。 常用P1 或 P5代表“小”身材的人群， P95 或 P99代表“大”身材的人 群。 若已知某项人体测量数据的均值μ、标准差σ，可计算任一百分 位的人体尺寸百分位数： P k ＝ μ± σ K 式中K为转换系数，可根据不同的百分位数查表确定。

产品功能尺寸的设定
车辆 人 机 工 程 学

产品尺寸设计



Ⅰ型产品尺寸设计（双限值设计）： 需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的设计依据。 如尺寸可调节的产品：汽车座椅高度；腰带长度；麦克风高度。 Ⅱ型产品尺寸设计（单限值设计）： 只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的设计依据。 ⅡA型产品尺寸设计（大尺寸设计）： 只用代表“大个”的人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的设计依据。 如门框高度；防护栏杆高度；把手孔圈大小；床的长度。 ⅡB型产品尺寸设计（小尺寸设计）： 只用代表“小个”的人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的设计依据。 如防护罩间距；搁物架上层高度；汽车踏步高度；读报栏高度。 Ⅲ型产品尺寸设计（折中设计、平均尺寸设计）： 用第50百分位人体尺寸作为产品尺寸设计的依据。 如座椅高度；门把手及门锁高度；工具尺寸。 指所设计的产品在尺寸上能满足多少人使用，以合适地使用的人占 使用者群体的百分比表示。 满足度可由设计依据的人体百分位算得。

研究对象：人－机－环境 研究目的：高效、安全、健康、舒适


研究的基本内容：人的生理特性、心理特性
“考虑”：不是唯一的，也未必是优先的。
人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环 境的相互关系和相互作用规律，以优化人－机－环境系统的一门 学科。
车辆 人 机 工 程 学

―人机工程学” Ergonomics （欧）/工效学、人类工效学 Human Engineering（美）/人体工程学 Human Factors Engineering /人因工程学、人因学 Human Factors （美） /人因工程学、人因学 人间工学(日） 工程心理学 人机工程学、人机学、
特点：
车辆 人 机 工 程 学

人机学的孕育期：



泰勒开创了时间与动作研究。铁锹作业实验、砌砖作业实验等。 英国“工业保健研究部”开展工效问题的广泛研究。作业姿势、 负担限度、男女工体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿 度、工作中播放音乐的效果等等。 一战时期，心理学家和医生参与特殊兵种、特种人员的选拔和 训练，解决军工生产中的作业疲劳问题。
车辆 人 机 工 程 学

GB/T 10000《中国成年人人体尺寸》
人体主要尺寸6项
立姿人体尺寸6项
坐姿人体尺寸11项
人体水平尺寸10项
人体头部尺寸7项
人体手部尺寸5项
人体足部尺寸2项
车辆 人 机 工 程 学

人体主要尺寸(mm)

立姿人体尺寸(mm)
车辆 人 机 工 程 学

GB13547《工作空间人体尺寸》
车辆 人 机 工 程 学
1.3 人机工程学的研究内容

“人”的特性




人体尺寸及人体测量技术：静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是人 体测量学。 人体的力学性能：人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢体 运动速度、人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学 科是人体生物力学。 人的劳动生理功能：人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机 制等。其基础学科是劳动生理学。 劳动中人的心理过程：心理调节的特点、心理反射的机制、心理负 荷及疲劳的心理机制等。其基础学科是劳动心理学。 人的信息传递能力：人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的 能力及其机制。其基础学科是工程心理学。 人的可靠性：人在劳动中产生失误的可能性。 人员的选拔和训练研究：人的基本素质的测试与评价、人员的选拔 和训练等。 人的动作时间研究：人的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径， 进行人的操纵动作的合理设计。 人体模型研究：人的数学模型、物理仿真模型、人体模板等。
如：精致－粗糙、高雅－低俗、安全－危险、柔和－硬朗、庄重 －轻浮、轻巧－笨重、厚重－浅薄、朴素－奢侈、华丽－朴实、 时尚－落伍、简洁－复杂、现代－古典、柔软－坚硬、丑陋－美 丽、活跃－稳重、奇异－平庸、个性－大众、张扬－压抑



提炼感性词汇：选择有代表性的几个词汇。 明确设计要素： 感性反馈
车辆 人 机 工 程 学
车辆 人 机 工 程 学

―机”的特性



信息传达技术：仪表显示、声音信息传达、触觉信息传达、图形符 号传达、编码方法等。 操纵控制技术：操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。 安全保障技术：冗余性系统、机器保险装置、防止人的操作失误及 失职的设施、事故预警预防方法、救援方法、安全保护措施、机器 的防错设计等。 动力学仿真技术：受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿 真技术等。 宜人化技术：改善人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声 的控制和隔离，坐椅及用具的宜人化设计等。 作业空间：场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧 急脱险方法等。 物理环境：噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物 理因素。 化学环境：有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。 生物环境：细菌污染及病原微生物污染等。 美学环境：造型、色彩、背景音乐等。

在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：

人体尺寸：乘坐空间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作 （包括装、卸）姿势等； 人体的生物力学特性：手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速 率、操纵位移、操纵节拍和操纵准确度等； 人的感知响应特性：视觉、听觉；显示、报警；照明； 人的反应特性：感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反 应动作等； 人体的耐受性：振动、噪声、车内气候、紧张等引起的疲劳、不舒 适等； 人的安全性：人体伤害极限、安全防护装置。 人的感性需求：（见1.4节）
车辆 人 机 工 程 学
1.2 人机系统

人机系统的构成

“人”：所研究的系统中参与系统 过程的人； “机“：泛指一切人造的，供人使 用的物品； “环境”： “人”、“机”共处的、 对“人”和“机”有直接或间接影 响的周围外部条件。 显示器：机器通过显示器将机器的 运转信息传递给人。 控制器（操纵器）：人通过机器上 的操纵装置对机器传达控制指令。 直接作用型人机界面：“人”与“机”直接相互作用。如座椅、家具、 服装、手动工具等。 间接作用型人机界面：“机”的输出通过对环境的影晌，间接作用于人 的生理、心理过程。如照明、振动、噪声、小气候等。

人机界面


车辆 人 机 工 程 学

人机界面举例 剪刀 把手形状、把手尺寸、把手材料、颜色、… … 不同的人机界面，使有不同的握姿、增（减） 力效果、使用方式、… …
车辆 人 机 工 程 学

人机界面举例 手机 显示器？控制器？ 直接作用型？间接作用型？ 汽车 人机工程设计主要是人机功能分配和人机界面设计。
坐姿
跪姿
立姿
俯卧姿
爬姿
车辆 人 机 工 程 学

立姿人体尺寸（女 ）(mm)
车辆 人 机 工 程 学

GB/T 12985《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》： 尺寸修正量