按钮
3～5
10×5
1～8
用食指按压
10
12×7
12
18×8
15
20×12
按钮
18～30
8～35
用拇指按压
工作行程/mm
＜2 2～3 3～5 4～6 3～8
按钮 用手掌按压
50
10～50
5～10
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键
设计注意事项 ①按钮颜色的选取。 ②用作两种工作状态转换的按键，附加显示当前状态的信号灯。 ③表面形状、触感、凸起高度、间距等都影响按键的使用。
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键
按钮常见；多个连续排列在一起的按钮称为按键。主要人机学参量有：截面尺寸、
操纵力（按压力）和工作行程。
表5-19 按钮按键的人机学参量（摘自GB/T 14775—1993）
操纵器及
基本尺寸/mm
操纵力/N
操作方式 直径d（圆形） 边长a×b（矩形）
字符和按键的排布 “柯蒂（Qwerty）”键盘存在三方面的宜人性缺陷。 ①打英文读物左右手负担比例为 57:43，对人群多数的“右撇子”不利。 ②A、S、I、O等常用字母由不灵活的小指、无名指敲击，分配不合理。 ③ 顶行的E、U、I、O属常用字母，要移动手部才能敲击，费时，不便。 1932年就有Dvorak的改进键盘问世，由于人们的“惯性”而未能流行。
第一节 人体施力与运动输出特性
二、反应时和运动时
反应时
• 指从刺激呈现到人开始作出外部反应的时间间隔，也称反应潜伏期。 • 影响反应时的有人体主观因素，和外界刺激客观因素。
第一节 人体施力与运动输出特性
二、反应时和运动时
1．简单反应时、辨别反应时与选择反应时
简单反应时最短，辨别反应时次之，而选择反应时因既要辨别刺激种类， 又要确定相应的反应形式，时间最长。
第二节 操纵器的分类与一般原则
一、操纵器的类型与选用
（一）操纵器的类型
1．按操控方式分 可分为手动、脚动、声控操纵器等操控类型。 也可以分为直动、遥控操纵器等操控方式。
2．按操控运动轨迹分 旋转式操纵器： 如旋钮、摇柄、十字把手、手轮等。 移动式操纵器： 如操纵杆、手柄、推扳开关等。 按压式操纵器： 如按钮、按键等。
(a)圆形
(b)多边形
(c)指针形
(d)转盘
(ａ)适于微调，(ｂ)力量可大些 (ｃ)旋钮上带有指示刻度线。
第三节 常用操纵器的人机学要素
二、移动式操纵器
（一）旋钮
高度 面积
第三节 常用操纵器的人机学要素
二、移动式操纵器
（一）旋钮 2．尺寸与操作力矩
a）捏握连续调节旋钮 b）指握断续调节旋钮
图5-29 两种常见的旋钮
3．色彩编码 一般只用红、黄、蓝、绿及黑、
白等有限几种色彩用于色彩编码。
4．位置编码
把操纵器安置在不同位置，以避免混淆。 最好不用眼看能伸手举脚操作而不错位。
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学
孙 伦 温州商学院
操纵装置与手工具
1、人体施力与运动输出特性（自学） 2、操纵器的分类与一般原则 3、常用操纵器的人机学要素 4、手工具及人机学
第三节 常用操纵器的人机学要素
按压式操纵器 移动式操纵器 脚踏式操纵器
• 按钮 • 按键
• 旋钮 • 手轮 • 操纵杆
• 脚踏板 • 脚踏钮
三、肢体的运动输出特性
运动准确性的影响因素 ①运动速度与准确性
A点可以兼顾准确性与运动速度
第一节 人体施力与运动输出特性
三、肢体的运动输出特性
运动准确性的影响因素 ②运动方向与准确性
触碰次数
247
202
45
32
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操纵装置与手工具
1、人体施力与运动输出特性（自学） 2、操纵器的分类与一般原则 3、常用操纵器的人机学要素 4、手工具及人机学
立姿屈臂操纵力的分布
第一节 人体施力与运动输出特性
一、人体的肌力及其影响因素
4．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﹪。
• 所有肌力均随施力持续时间加长而 逐渐减小。 例如某些肌力持续4分钟，会衰减 到1/4左右；肌力衰减到1/2所持续 时间，对多数人是基本相同的。
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键 案例：键盘
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键 案例：键盘
第三节 常用操纵器的人机学要素二、移动式操纵器 Nhomakorabea（一）旋钮
• 形状可分为圆形、多边、指针旋钮 和手动转盘等。
• 圆形旋钮需要做出齿纹、刻痕，使 旋钮可以施加足够的转动力矩。
表5-20
操纵方式 捏握和连续调节 指握和断续调节
两种常见旋钮的尺寸和操作力矩
直径D/mm 厚度H/mm 操作力矩/N-m
10～100 12～25
0.02～0.5
35～75
≥15
0.2～0.7
第三节 常用操纵器的人机学要素
二、移动式操纵器
（一）旋钮
指针式旋钮：旋钮带有指针的形状，当旋转旋钮时，可靠指针确定旋钮的位置。可得到较
右手在水平面内8个方 向上运动时间的对比
第一节 人体施力与运动输出特性
三、肢体的运动输出特性
（一）运动速度与频率 3．运动轨迹与运动速度
①人手水平运动快于铅垂运动；前后运动快 于左右运动；往下快于往上；顺时针转快于逆时 针。
②人手向里拉准确度高于往外推。右利者右 手向右快于左手向左，左利者有对应的特性。
第一节 人体施力与运动输出特性
一、人体的肌力及其影响因素
5．坐姿的脚蹬力
有座椅靠背的支撑，可以发挥 较大的脚蹬操纵力。
• 与铅垂线约成70°方向是最适宜的脚蹬 方向。此时的膝部略有上抬，大小腿 在膝部的夹角在140-150°之间。
• 从俯视的方向来看，腿的脚蹬方向偏 离正前方15°以上，操纵力就明显减小， 灵敏度也降低。
腿脚 躯干
向前方、极小阻力 踩踏 向前方、一定阻力 踩踏 向侧方、一定阻力 踩踏
向前或后 弯曲 向左或右 侧弯
360 720 720～1460
720～1620 1260
第一节 人体施力与运动输出特性
三、肢体的运动输出特性
（一）运动速度与频率 2．运动方向与运动速度 肢体在不同方向上的运动快慢有所差异。
表5-5 身体主要部位肌肉能产生的力值 （单位：N）
第一节 人体施力与运动输出特性
一、人体的肌力及其影响因素
2．坐姿的手臂操作力
图5-4 坐姿手臂操纵力的 测试方位和指向
第一节 人体施力与运动输出特性
一、人体的肌力及其影响因素
3．立姿的手臂操纵力
a）前后方向的推拉
b）左右方向的推拉
• 瞬间向后拉的力比连续操作向后拉的力要大很多 • 向内推的力＞比向外拉的力
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导入
课程收集 1、收集操纵装置并进行简单的分类 2、时间30分钟/收集数量每人20个 3、PPT呈现
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操纵装置与手工具
1、人体施力与运动输出特性（自学） 2、操纵器的人机学原则 3、常用操纵器的人机学要素 4、手工具及人机学
操纵装置与手工具
形状适合手的解剖特性。
第三节 常用操纵器的人机学要素
二、移动式操纵器
（三）手柄形状
1、设计合理的操纵手把，主要考虑以下几个方面： ➢手把形状应与手的生理特点适应 ➢手把形状应便于触觉对它进行识别。
第三节 常用操纵器的人机学要素
二、转动式操纵器
（三）手柄形状
设计手的接触物时应避 免将受力集中于掌心和 指骨肌，防止受压受震 而引起难于治愈的痉挛， 至少也减少了手的疲劳 和操作不准。
1、人体施力与运动输出特性（自学） 2、操纵器的人机学原则 3、常用操纵器的人机学要素 4、手工具及人机学
第一节 人体施力与运动输出特性
一、人体的肌力及其影响因素
1．人体主要部位的肌肉力量
人体施力来源于肌肉收缩的力量，称为肌力。 工作操纵力主要是臂力、握力、指力、腿脚力，有时也用腰力、背力等。
操纵力与施力的人体部位、施力方向和指向、体位姿势、施力位置、对 速度、频率、耐久性、准确性的要求等因素有关。
③单手可在此手一侧60°内自如运动；双手 在左右各30°内自如运动。正中方向及附近单、 双手运动最自如。
第一节 人体施力与运动输出特性
三、肢体的运动输出特性
（一）运动速度与频率 4．运动频率
表格中是一般人运动能达到的限值， 适宜的工作操作频率应小于这些数值， 长时间工作的操作频率应该更小。
表5-12 人体各部位的最高运动频率 （单位：次/s）
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键 案例：键盘
操作尺侧偏与手腕伤害 键盘一字形横向排列，操作时手腕尺侧偏，易引起疾患。 克罗沫（Kroemer）于1972年提出了改进设计“K键盘” 。
图5-26 传统键盘与K键盘
第三节 常用操纵器的人机学要素
一、按压式操纵器
（一）按钮和按键 案例：键盘
第二节 操操纵纵器器的的分人类机与学一原般则原则
一、操纵器的类型与选用
（二）操纵器的选用
第二节 操操纵纵器器的的分人类机与学一原般则原则
二、操纵器的一般原则
符合人生理学 视觉与识别性 与显示器匹配
①尺寸形状适合手脚尺寸及解剖学条件。 ②操作力、操作方向、速度、行程、准确度控制要求，与人出特性适应。 ③不同操纵器易于识别，避免互相混淆。 ④操作体位合理，减轻疲劳和厌倦感。 ⑤操纵器与显示器有正确的互动协调关系；且与人的自然行为倾向一致。 ⑥形状美观、式样新颖，结构简单。合理设计多功能操纵器。