第一篇：作業(yè)崗位設計中人機工程學案例分析（范文模版）

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作業(yè)崗位設計中人機工程學案例分析

一、檢驗作業(yè)崗位設計原則

在工業(yè)生產(chǎn)中，涉及到控制產(chǎn)品質量水平的作業(yè)稱之為檢驗。檢驗的方法有直觀目視掃描，人工測量和自動測量。對于多品種、小批量產(chǎn)品的檢驗，一般采用目視掃描檢驗。產(chǎn)品通常在傳送帶上移動或自動送至檢驗作業(yè)崗位，而工藝過程控制是在時間限制的壓力下檢驗產(chǎn)品。顯然，檢驗作業(yè)的效能與產(chǎn)品質量控制水平密切相關。為了給檢驗人員創(chuàng)造一個方便、舒適的作業(yè)崗位，以保證檢驗效能，對檢驗作業(yè)崗位提出相應的設計原則。

① 使檢驗人員盡可能采用向下的觀視角，而不用向前的和向上的觀視角。

② 讓被檢產(chǎn)品向檢查人員方向移動而不是離開檢查人員方向移動，見圖5-1。如果產(chǎn)品從右向左或從左向右橫過檢查人員的視野，不會出現(xiàn)很大差別。對每分鐘移動18m 的產(chǎn)品至少應有30cm 觀視范圍，并排除觀視范圍內的所有障礙物。

圖5-1 檢驗移動產(chǎn)品的觀察方向

③ 工作面高度應由人體肘部高度確定。統(tǒng)計研究指出，人的肘部高度約為人體身高的63%，而工作面的高度在肘下25---76mm 是合適的。

④ 坐姿作業(yè)比站姿作業(yè)要好，因為心臟負擔的靜壓力有所降低，而且坐姿時肌肉可承受部分體重負擔。如選擇坐姿作業(yè)，必須提供舒適的、且可調節(jié)的座椅。

⑤ 選用可調座椅時，可能會造成檢驗者腳不著地的情況，此時必須使用腳踏板支持下肢的重量。

⑥ 無論坐姿或站姿作業(yè)，都應給檢查人員用輔助活動來中斷檢查周期的機會，以便調節(jié)視力和體力，減輕作業(yè)疲勞。通常一次連續(xù)監(jiān)測時間不超過30min。

二、立姿檢驗作業(yè)崗位設計

1．紙張取樣檢驗作業(yè)基本要求

在紙張生產(chǎn)系統(tǒng)中，紙幅以 0.6m / min 的速度運行，檢驗員在紙機尾端仔細檢查寬度90cm--------------------------精品

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-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應有盡有------------------------------的整個紙幅。當紙幅速度暫時降到 0.15cm / min 時，即從紙幅上取樣。檢驗員用小刀切取長50cm 紙樣，然后將兩端拼接起來，以保證紙幅繼續(xù)運行。要求每隔15min 即切取紙樣一張，取樣時間約需3—4s。取樣工作需在平臺 面上進行，工作臺置于靠近紙機尾端，使紙幅自左至右通過檢驗員的視野。紙幅從紙機出來時，方向可以改變；能升高至地上190cm 處，然后降至90cm 的卷取高度，在任何角度都能適于目測和取樣抽查。

2．立姿檢驗員崗位設計特點

為保證檢驗效能和減輕檢驗員的疲勞，該崗位設計有以下特點：

① 在此項設計中，紙幅速度每分鐘為0.3m，應有觀察距離30cm或使總觀察區(qū)為60cm。

② 眼高尺寸要求，在檢驗點的紙幅不應高于地面145cm。應使高度對較矮的檢驗員，在檢驗工作中也能向下觀察。但最好保證檢驗員的向下視角，至少不小于450。

③ 在質量控制工作中，工作面須高出地面91cm。為此，檢驗員能用足夠的力量切取紙樣，紙幅寬度為90cm，以便檢驗員能彎腰突臀夠到紙幅的另一邊。切取紙樣和拼接紙幅的工作面高度在91cm 處，這是一個適宜的高度。

④ 由圖5-2(a）所示，紙幅（A）從高c m 的紙機中出來，直接引向高122cm 的檢驗崗位C，當紙幅以0.6m / min 速度運行至檢驗員身邊時，取長度至少為50cm 的紙幅樣品后，即將其領回至高91cm 的檢驗臺和拼接臺（D）。工作臺面長度至少60cm，不同的臺高是為了檢驗員能方便地完成不同的檢驗工序。

⑤ 假定檢驗員能站在離紙幅約50cm 處，用幾何法或三角函數(shù)來分析目測工作的要求。以圖5-2(b）中對視角計算法予以說明。假設在設計中對邊為o，鄰邊為a，直三角形和斜邊為 h，則可從三角形的各邊之間的三角函數(shù)關系來計算視角。

⑥ 為尋求目測工作的最佳設計方案，可規(guī)定檢驗員俯視角45。如圖5-2(b）所示，作為三角形對邊與鄰邊之間的最大比值，tg45等于1。

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圖5-2 立姿檢驗作業(yè)崗位

三、坐姿檢驗作業(yè)崗位設計

圖5-3 坐姿檢驗作業(yè)崗位

1．瓶子包裝檢驗作業(yè)崗位的原設計

在檢驗瓶子和包裝瓶子的工作中，檢驗員可站在或坐在工作臺旁。瓶子沿著運輸帶從右邊送入，從左邊送出，以每分鐘6個的速度經(jīng)過檢驗員。要求檢驗員從中取出產(chǎn)品進行檢驗，剔除不合格產(chǎn)品，將其余的放入包裝箱中。在圖5-3所示的原設計方案中，工作臺高85cm(A）、寬30cm、臺面厚5cm，在其下方留有80cm 立腿空隙，腿部前伸方向空隙為35cm。椅子可調--------------------------精品

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至地面高63cm。一般檢驗者能向前取到瓶子的距離是51cm。工作臺與輸送帶的間距為15cm(B)，輸送帶固定于輸送機上，離地高100cm，輸送帶嵌于一個高為5cm(C）的護軌中，以保證瓶子排列整齊成行，并不致從輸送帶中掉出。對原設計方案進行調查分析，對于坐姿和立姿兩用的工作崗位，多數(shù)檢驗員喜歡采取坐姿，因坐姿比立姿工作舒適得多。當然，有時還得站起來拿取瓶子或搬移裝滿合格品的箱子。但對這樣的檢驗崗位，卻有許多檢驗員抱怨肩臂酸痛。從人體勞動生物力學分析可知，手臂和肩膀出現(xiàn)酸痛，認為是肌肉組織產(chǎn)生靜負載。此種靜負載主要是和檢驗員需過度抬臂并臂伸在18cm 以上，從輸送帶上取出每個瓶子有關。

2．瓶子包裝檢驗工作崗位改進設計

通過對原設計方案的參數(shù)和存在間題的分析，認為改進檢驗及包裝瓶子的作業(yè)崗位設計從而減輕全日工作人員的肩臂酸痛則成為改進設計的主要目的。為此目的，按照坐姿和立姿工作崗位的設計原則，來尋求改進設計的思路。首先發(fā)現(xiàn)在原方案中沒有腳踏板，對坐姿的作業(yè)崗位臺面高度在85cm 時，是太高些；而對于坐、立姿工作崗位則嫌太低；同時由于檢驗員在作業(yè)崗位容腿及伸腿的空隙受到限制。為減輕檢驗員在工作過程中肩臂肌肉靜負荷，可采取兩種基本方法之一，即升高檢驗員或降低輸送帶。

因為輸送帶不能降低，那就只有把檢驗員工作面升高，然而工作面又不能簡單地采用提高座椅高度的方法來實現(xiàn)。顯然，改進設計比新設計要受到更多的限制。由于原設計方案的限制，只能采取較為特殊的改進設計方案，其要點如下：

① 設置一木制平臺，置于輸送機的任一邊，以將工作面升高到100cm 處。由于檢驗作業(yè)崗位也可能要處理一些應急事件，故設置的木制平臺不宜過小，并須備有低的護軌，以防人們不小心從邊緣滑下。這一改進措施可解決檢驗員過度抬臂而產(chǎn)生靜負荷。

② 在椅子或工作凳前設置一踏腳板，以減輕腿部懸空的不適，從而減輕全身疲勞。

③ 如檢驗員工作臺有足夠的空間，可將在檢驗員正前方的工作臺部位剖成半圓開口，使檢驗員更接近伸展部位，以減少手臂向前伸展所引起的肩臂負荷。此外，這一開口的另一優(yōu)點是當檢驗員將座椅推向工作臺時，其身后的通道空間加大，有利于進行相關的輔助工作。

通過對原設計方案的改進，解決了原方案存在的關鍵間題，使檢驗員在工作時感到舒適并不易疲勞。最后需要說明的是，以上所介紹的幾個產(chǎn)品設計中人機工程學分析范例，目的在于說明人機工程學分析的一般思路和方法。由于工業(yè)設計的對象千變萬化，不同的設計對象，所涉及的人機工程學因素差異很大。

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第二篇：自行車設計中人機工程學分析

自行車設計中人機工程學分析

一、人d自行車系統(tǒng)組成

自行車的功能是供人騎行，就發(fā)揮自行車的功能作用而言，把人看作自行車的組成部分

是完全合理的。因此，人在騎車時組成了人d車系統(tǒng)，該人-車系統(tǒng)中的人t車界面關系可由圖

12b13來進行分析。

1·人與支撐部件關系

支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是自行車的構架。支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上，保證自行車的整體性，實現(xiàn)自行車的功能。

從人機關系來看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關系，與騎車人的位置和肌肉的動作有著密切的聯(lián)系。人坐的位置怎樣更合適，車架多高使人腳蹬起來用力才方便，如何保證人的上身有正確姿勢，手握車把的距離多長才合適等，都是決定于人體特性的設計參數(shù)。

2·人與動力接受部件關系

動力接受部件主要是腳蹬和曲柄。動力是靠騎車人的雙腳踩在腳蹬上，下肢運動的力使曲柄轉動而產(chǎn)生的。為了使人省力和有舒適感，必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關系上下功夫，即研究人體下肢肌肉的收縮運動與曲柄轉動之間的能量轉換問題。

3·人與傳動部件關系

傳動部件主要是滾珠、鏈條和鏈輪。人的作用力是通過鏈條和鏈輪傳動而帶動后輪轉動，從而使自行車前移。傳動部分的設計關鍵是要有較高的傳動效率和可靠性，且有易操縱的變速機構。保證較高的傳動效率，才能使人用一定的肌力而獲得較大的輸出功率。

4·人與工作部件關系

工作部件就是車輪，即車圈、輪胎等。絕大部分輪胎是充氣的，少數(shù)是實心的。車輪一方面把騎車人的肌肉力量，有效地轉換為同地面接觸而向前運動的力;另一方面將騎車人的握力轉換為與接地部分所產(chǎn)生的剎車阻力。在設計自行車的各部分尺寸、車閘及變速器等時，應該著眼于騎車人一動力一傳動一工作的連貫性，才可能設計出同騎車人手的大小或握力相適應的閘把、剎車力適當?shù)能囬l，才不會發(fā)生剎車阻力不夠而造成失誤現(xiàn)象。

二、影響自行車性能的人休因素

影響自行車性能的人體因素很多，如圖12-14所示。現(xiàn)主要分析下述幾點:

1·人的體格因素

以身高H為基本因素，其他身體的能力與H成比例，并有與H'、H'成比例的特性。如手臂、腿、氣管等的長度與身高成比例，從而以骨關節(jié)為中心所產(chǎn)生的力矩、步幅等，都取決于H的大小。肌肉、大動脈、骨鉻的截面積以及肺泡的表面積等都可看成與H'成比例。肺活量、血液量、心臟容量等都可看成與H'成比例。體格對出力性能的影響，從理論上講，彈跳能力與H成比例，速度能力與H，成比例，作功能力和H'成比例。但實際上因每個人身體素質不同，常有20乃以上的偏差。

2·人的下肢肌力

自行車騎行的原動力，主要是騎車人的下肢肌力。人騎車時，骨鉻肌肉內部的化學能轉換為肌肉收縮的機械能。自行車腳蹬的轉動就是通過腿肌收縮出力而完成的，一般說腿肌長的人比腿肌短的人有利。肌肉收縮時產(chǎn)生的力，一般與肌肉的截面積成比例，約為每平方厘米40~5ON，通過一定訓練的人可提高到65N。

3·人的輸出功率

"人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為0·7馬力(0·5lkW)，能持續(xù)10，左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù)lh，大約只有0·1~0·2馬力(0·07~0·1SkW)。

4·人的腳踏速度

自行車運動是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關系。健康人的心臟跳動為70次/min，一般腳踏以60r/min節(jié)奏轉動較為合適。設計時以這一常用速度來確定相關設計參數(shù)。

5·人的平衡機能

騎車人本身的平衡機能是影響自行車性能的重要因素，如果缺少平衡機能，哪怕是運動性能很好的自行車也不能平穩(wěn)行駛;若人有很好的平衡機能，卻可掩蓋自行車設計上的某些缺陷。

6·人的手和握力

影響剎車性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性，成年人和兒童，手的大小和握力都不相同。據(jù)試驗，為了長時間施閘而不致使手有疼痛的感覺，希望只用最大握力的10%左右便能得到必要的減速度。

7·人的疲勞

人體疲勞和疼痛是對騎車出力性能的不利因素，其產(chǎn)生原因有人體因素，也有自行車結構因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負擔過大，騎車姿勢不合適，以及體重對鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外，影響出力因素還有人的最大攝氧量。

三、自行車設計結構要素分析

影響自行車性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機械因素，如圖12-15所示。為了獲得自行車較佳的性能，必須把人的因素與機械因素有機地結合起來，以使人--車協(xié)調。為此，著重分析與人體相關的結構要素。

1·速比

大小鏈輪的齒數(shù)比，與鏈輪直徑比相一致，一般控制在2·3~4·0的范圍內。利用速比關系可取得騎行時所必要的功率和必要的速度。速比要合適，如果太小，無論人的肌力有多大，由于不能充分提高轉速，所以就得不到大的輸出功率。也由于速比小，在限定的曲柄轉速下，得不到必要的騎行速度(后輪轉速)。速比過大時，要求的踏力也大，容易使人疲勞。為了保持不疲倦的持續(xù)騎行，希望肌肉的負擔約力最大肌力的10始，按此選擇速比和曲柄轉速，可得到比較好的效果。

2·曲柄長度

傳統(tǒng)的自行車設計，一般從杠桿原理考慮比較多，對人研究少，認為曲柄越長越有力。曲柄過長后，為了不使腳蹬碰到前泥板，不得不加大中軸至前軸的距離(前心距)。這樣勢必加長車架，影響了正確的坐車姿勢，使人感到臀部痛。若能按人的身長或下肢長來考慮曲柄長度，則可使人省力和舒適。通常曲柄長度的基準，取人體身長的1/10，也相當于大腿骨長的 1/2。

3·三接點位置

正確的騎車姿勢，是由騎車人和自行車三個接點位置決定的，如圖12-16(a)中所示的鞍座位置A、車把位置B、腳蹬位置C。按三點調整法，AB和AC約等，一般AB=(AC一 3)cm，A點略低于B點，約為5cm。

4·鞍座位置

鞍座裝得過低，騎行時雙腳始終呈彎曲狀態(tài)，腿部肌肉得不到放松，時間長了就會感到疲軟無力;鞍座裝得過高，騎行時腿部的肌肉拉得過緊，腳趾部分用力過多，雙腳也容易疲勞。騎車時適當?shù)挠昧Σ课皇悄_掌。設計或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窩部位中心緊靠鞍座中部，使手的中指能觸到裝配鏈輪的中軸心為宜。人體各部尺寸都有一定的聯(lián)系，只要腋窩中心至中指的長度確定下來，鞍座高度便可大致確定。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動，否則都不利于騎行，如圖12-16(b)、(c)所示。

5·車閘

設計時，閘把開擋、力率和閘把力要與人手的大小和握力相適應。靈敏度高的車閘，隨著閘把上力的增大，剎車力也按比例地增加。如果閘把力到達某一程度不發(fā)生剎車作用，繼而又驟然生效，說明這種車閘設計不良。在緊急情況下操縱時，理想的施閘力和減速度見表12-4。

四、人-車動態(tài)特性分析

1·動態(tài)穩(wěn)定性

自行車的穩(wěn)定是行駛過程中的穩(wěn)定，是一種動態(tài)平衡的穩(wěn)定性。動態(tài)穩(wěn)定性影響到自行車騎行中的動作，包括直進穩(wěn)定性和前后左右方向的穩(wěn)定性，見圖12-17(a)。顯然，穩(wěn)定性對安全行駛是必不可少的特性。

2·力學特性

自行車行駛在平地上轉彎的條件是側向力(與離心力平衡)與自行車總重量(人和車的重量)的合力作用線要通過輪胎與地面的接觸點。這當然與騎車人有關，但更重要的是自行車的造型要有適合這種力學特征的結構形式。

3·轉向特性

自行車轉彎時可能有三種情況:

人體和車身向內傾的角度相等。即騎車人身體的中心線和車子的中心線一致時，自行車就可以轉彎，即所謂中傾旋轉，見圖12-17(b);騎車人的傾斜角比車子的傾斜角大時，此時的轉彎即所謂內傾旋轉，見圖12t17(c);騎車人的傾斜角比車子的傾斜角小時，此時的轉彎即所謂外傾旋轉，見圖12-17(d)。

第三篇：關于工業(yè)設計中人機工程學理論研究論文

摘要：近年來，人機工程學得到了飛速發(fā)展，并已逐步發(fā)展成為了一門多學科交叉的工業(yè)設計學科。人、機器以及環(huán)境之間的關系是人機工程學的主要研究目標。在科學技術飛速發(fā)展的今天，人機工程學該門學科具有一定的現(xiàn)實意義。本文從人機工程學角度入手，系統(tǒng)的闡述了人機工程學相關理論的研究速度，旨在進一步推動人機工程學理論研究工作的深入。

關鍵詞：人機工程；人體性能；環(huán)境因素

人、機器和環(huán)境之間的關系是人機工程學的主要研究內容，該門學科的研究方法眾多，評價手段非常豐富，包括心理學和生理學等等，通過對人機工程學理論的深入研究，我們能夠通過多門學科的有效應用，為工業(yè)設計領域提供必要的理論依據(jù)，這種做法能夠有效提高我國工業(yè)設計領域的工作效率，能夠極大的改善工業(yè)設計的工作方式，因此，我們必須對其予以高度的重視。

一、人體特性

作業(yè)者以及機器的使用者在人機工程學理論中被稱之為“人”，研究人機工程學理論中的“人體特性”應當從以下兩個方面入手。一是深入的研究人體結構。[1]從本質上來說，該種研究方式就是在應用人體尺寸測量知識來實現(xiàn)對人體結構的研究，從而將單個主體同群體之間的差別挖掘出來，得出相關數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠為人體測量提供必要的標準。例如，在設計駕駛員座椅的時候，我們就可以以人體數(shù)據(jù)為標準，制作出適應駕駛員實際情況的座椅等等，由此可見，人機工程學理論在工業(yè)設計中占據(jù)著非常重要的地位。二是深入的研究人的具體勞動動作。在這里我們又將人的具體勞動動作稱之為作業(yè)，其內涵是設計者通過作業(yè)這種手段，將材料逐步轉變?yōu)榕c具體工作順序相一致的活動。所謂作業(yè)空間是指作業(yè)者以及機器的使用者在工作的過程中，同機器以及工具等所需要的所有空間總和。之所以進行作業(yè)空間設計主要目的在于通過這種方式能夠將人機系統(tǒng)的工程優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來，從而不斷的滿足作業(yè)的需求。[2]筆者認為，在設計作業(yè)空間的過程中，設計者應當做到全方面的考慮諸多因素，例如個人的行為因素、設計作品的舒適度等等，只有這樣做，才能夠設計出符合大眾需求的優(yōu)秀作品。良好的作業(yè)空間具有以下幾方面的優(yōu)勢，一是作業(yè)者的工作效率能夠得到極大的提升；二是能夠確保作業(yè)者四肢所分擔的工作量保持適中；三是適應群體的范圍非常廣泛；四是安全性高，舒適、便捷。在設計作業(yè)空間的過程中，我們應當遵循以下幾點要求：1）在設計作業(yè)空間的過程中，設計者應當以具體設施和元件的重要程度為依據(jù)，像顯示器、控制器這類裝置是比較重要的裝置，因此，在布置這類裝置的過程中，我們應當考慮布置區(qū)域是否能夠方便作業(yè)者進行操作，筆者認為，這些設備可以安放在空曠的作業(yè)區(qū)內。[4]2）在設計作業(yè)空間的過程中，設計者還應當依照具體設施和元件的使用頻率進行布置。在最佳操作區(qū)域內放置的設施和元件往往是一些使用頻率較高的元件，值得注意的是，在依照該順序進行擺放的過程中，應當盡可能的將上述元件安排的接近一些，這樣做能夠使整個操作過程形成一個流水線，極大地提高了工作效率。3）在設計作業(yè)空間的過程中，設計者除了應用上述順序進行排序外，還可以依照不同設施和元件的功能來進行排序，這樣，能夠極大地方便操作，提升管理水平。值得注意的是，上述排列順序并不是獨立存在，是有機結合在一起的。設計者在進行空間布局的過程中，應當將上述順序有機結合在一起，并在此基礎上，充分考慮作業(yè)的安全性、人流的組織形式以及方便特殊人群等因素，可見，雖然空間布置看上去比較簡單，其中所蘊含的道理則非常的多。

二、機器系統(tǒng)

作業(yè)者以及機器的使用者所操作和使用的產(chǎn)品就是指人機工程學中的“機”，值得注意的是，大家在理解這一概念的過程中，應當明確這里所說的“機”并不是狹義的機器。機器系統(tǒng)主要研究和設計人機界面層次，它具有一定的具體性。一般情況下，我們會將機器系統(tǒng)劃分為兩個方面，一是顯示設計，二是控制設計。很早以前的一段時間內，我們都是通過手工技能來實現(xiàn)對機器質量的控制的，在這種情況下，作業(yè)者及機器的使用者與機器之間的協(xié)調配合就顯得非常重要。常見的手動控制機器的作業(yè)包括機床操作等等。隨著社會的發(fā)展，科學技術水平的提升，大型智能機器應運而生。與傳統(tǒng)機器不同，大型智能機器的輸出量非常大，其操作幅度也越來越復雜，這就要求作業(yè)者以及機器使用者（人）具有較強的決策能力，能夠正確的判斷信息，并以此為依據(jù)選擇正確的操作方案。現(xiàn)如今，人機工程學的主要研究內容已經(jīng)逐步向顯示器與控制器的設計方向轉變。顯示器在工作過程中占據(jù)著非常重要的位置，主要原因在于，現(xiàn)如今的生產(chǎn)過程中，操作人員需要大量的處理信息，這就要求操作人員具備精準的、快速的信息處理速度，而上述這些要求則必須通過顯示器來實現(xiàn)；控制器在信息傳遞的過程中也發(fā)揮著巨大的作用。筆者認為，設計師在設計控制器的過程中，應充分考慮操作人員的性別特征以及生理尺寸，這樣才能夠提高工作效率。

三、環(huán)境因素

在人機系統(tǒng)中，環(huán)境的作用也非常的重要。所謂環(huán)境主要是指人們工作的環(huán)境以及生活的環(huán)境。這些小環(huán)境往往與人機系統(tǒng)存在著密切的聯(lián)系。工作環(huán)境不好，會給作業(yè)者帶來一定的負面影響，例如，作業(yè)者如果長期在聲音較大的環(huán)境下工作，就會導致聽力有所下降等。因此，必須對環(huán)境因素給予高度的重視。通過長期的研究與實踐我們可以得出這樣的結論，在深入了解人體對環(huán)境中各種因素適應能力的基礎上，我們可以確定什么樣的環(huán)境才能夠保障作業(yè)者以及機器使用者工作的舒適度，才能夠確保他們的安全，使整個作業(yè)在安全的環(huán)境下進行，這樣做，能夠極大地提高作業(yè)者以及機器使用者工作的積極性，保障他們的健康。四、結語總而言之，工業(yè)設計中人機工程學理論的研究具有非常重要的意義，它能夠進一步提高作業(yè)者的工作效率，保障作業(yè)者的人身安全，除此之外，還能夠實現(xiàn)流水操作，從而推動工業(yè)領域的發(fā)展，正因如此，我們應當對其予以高度的重視。

作者:王興 單位:九江職業(yè)技術學院

參考文獻:

[1]盧兆麟,湯文成.工業(yè)設計中的人機工程學理論、技術與應用研究進展[J].工程圖學學報,2009,06:1-9.[2]劉繼航.工業(yè)設計中的人機工程學理論、技術與應用研究進展[J].科技展望,2015,09:280.[3]姚君,劉淼,陳亞明,王菊.基于人機工程學知識的設計認知與應用方法研究[J].包裝工程,2010,06:5-8.[4]謝正文,吳超.近十年我國人機工程學應用研究進展[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2005,03:52-53+19.

第四篇：電腦桌的人機工程學設計

《人機工程學》課程論文

新疆工程學院

論文題目：大學生電腦桌的人機設計 專 業(yè)：礦山機電 班 級：12-9 姓 名：柴苑 學 號：2011252946 指導教師：金 葵 日 期：2014年5月 日

大學生電腦桌的人機設計 摘要：通過對大學生電腦桌使用過程中存在問題的分析，根據(jù)學生的生理、心理特點，提出基于人機工程學的設計方法。分別對電腦桌桌面相關尺寸，鍵盤托盤相關尺寸，以及電腦桌造型與色彩等方面進行人性化分析。結合人機工程學的相關設計，設計出屬于我們大學生自己宿舍用電腦桌。

關鍵詞：人機工程學

大學生

人體尺寸

電腦桌

設計

人機工程學是研究人與系統(tǒng)中其他因素之間的相互作用，以及應用相關理論、原理、數(shù)據(jù)和方法來設計以達到優(yōu)化人類和系統(tǒng)效能的科學。它以人的生理、心理特征為依據(jù)，以提高人的工作、生活質量為目的，運用系統(tǒng)工程、信息理論和工程技術的觀點和方法，研究人、機器、環(huán)境之間的相互關系，把人的因素作為系統(tǒng)設計的重要條件和原則，以達到確保人一機一環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。

現(xiàn)在大學生使用電腦上網(wǎng)已經(jīng)特別普遍，大學生幾乎是人手一部電腦。的確，作為當代大學生，電腦已經(jīng)是一個不可缺少的工具。大學生特別是高年級學生，需要完成編程，網(wǎng)絡作業(yè)，查閱各種電子文獻，娛樂等，這些可能需要大學生長期使用電腦。電腦桌的設計變得尤為重要。一般來說，大學生使用的電腦桌是由學校統(tǒng)一提供的，而學校的家具特點是結構簡單，功能單一，易于批量生產(chǎn)，從人機工程學的角度來看，這樣的電腦桌與使用者的實際需求相去甚遠，實現(xiàn)在電腦桌存在的問題有（根據(jù)調查）：

(1)79％的調查者對現(xiàn)在所使用的電腦桌不太滿意，有52％的人認為桌面高度偏高，這讓使用者不得不仰視顯示器，易產(chǎn)生頸部肌肉疲勞。84％的人認為桌面設計得過窄，一方面保證不了操作者看視屏的視距，使眼睛過于疲勞，時間一長容易引起近視，另一方面對于經(jīng)常要使用電腦桌來學習的大學生來說，過窄的桌面，造成他們的使用空間不夠。

(2)有39％的人認為鍵盤托盤長度剛好只夠放鍵盤，使鼠標只能放在桌面上進行操作，此時如果鍵盤高度使用起來是合理的，那使用鼠標的高度就太高，同時，有67％的人認為他們在操作鍵盤和鼠標時肘部缺少必要的支撐，使手腕和手臂處于懸空狀態(tài)，極易造成肌肉群疲勞。

(3)62％的調查者認為電腦主機箱位置過低，每次進行各種操作時總要彎下腰去，使用極不方便，此外，放主機箱的位置太閉塞，不利于空氣流通及主機散熱。

(4)78％的調查者會把常用物品放在電腦桌上，而現(xiàn)有的電腦桌功能過于單一，缺少必要的收納功能，而對于有電腦配件多的用戶來說，電腦桌顯得“小”，放不下其它設備，比如音箱、打印機等配件就沒有專門的放置地點。

(5)調查顯示，對于電腦桌的色彩，72％的女性調查者喜愛暖色調，而90％男性調查者喜歡冷色涮或無色調；材質方面，大部分調查者偏向環(huán)保材質，造型風格偏向時尚風格。(6)此外，還有82％的調查者認為電腦桌的走線位置設計不合理；而隨著筆記本電腦越來越走向平民化，更多的大學生開始使用筆記本電腦，現(xiàn)有的電腦桌根本不能滿足他們的需求，這些都是需要設計者解決的問題。

（7）我校幾乎所有同學同學認為：在學生身體能夠接觸到的部分應該著重處理，進行拋光打磨，或者倒角光滑處理，避免磕碰等不必要的傷害。

（8）電腦桌是批量化生產(chǎn)的，沒有考慮到由于性別差異造成的設計差異。

基于以上的問題，我們現(xiàn)在利用人機工程學設計電腦桌——適于大多數(shù)的。

大學生電腦桌設計分析

世界上沒有兩個完全一樣的人，所以每個人的人體尺寸各不相同。人體的測量數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)PK作為一指標。一個百分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分為兩部分，由K%的測量值小于它，有（100-K）%的測量值大于它。最常用的是P5，P50，P95三個。我們這里的電腦桌設計采用P50，是指大于和小于此人體尺寸的人各為50%。

大學生取下表的18-25歲的P50。（GB10000-88）

1.1電腦桌的高度設計

電腦桌的高度不當是引起電腦綜合癥的主要原因，太低則造成背部向前傾屈；太高則必須抬高肩部，引起頸肩的不適，理想的作業(yè)面高度應使上臂自然下垂，前臂接近水平或向下咯斜，避免小臂上舉狀況的發(fā)生。同時,電腦桌桌面的高度影響到顯示器的擺放高度，進而影響到人眼的觀察角度，從人機工程學角度分析，顯示器的最佳擺放高度應是它的上沿不高于人坐姿時眼睛的水平視線，它的中心應在水平視線以下l0o～20o,比較合適。考慮人在屏幕時，一般視線與屏幕相垂直時比較舒服，還可以減少反光對眼睛的傷害，所以顯示器一般后傾10o～15o。

現(xiàn)在大學生主要用的是14寸的筆記本電腦，它的高度大約是276mm，一般為了散熱都裝有散熱器大約50mm，顯示屏邊緣高度共40mm。

計算公式: 桌面的高度+底座高度+(顯示器面板高度／2)×cosl5o=坐姿眼高+小腿加足高+著裝修正量一姿勢修正量一視距×tanl5o 視距取710mm，顯示器后傾的角度和眼睛觀察顯示器的角度均取l5o 經(jīng)過計算得：男人桌高735mm，女人桌高645mm。

此可見，男性與女性電腦桌高度相差90mm學校提供的電腦桌為通用尺寸，這

是很不合理的。所以設計高度因性別而異。

1.2鍵盤托盤設計

1.21高度設計

操作鍵盤時的高度(即作業(yè)面的高度)是影響人體坐姿的重要因素。作業(yè)面高度不當是引起電腦綜合癥的主要原因，如太低，則背部過分前屈；如果太高，則必須抬高肩部，超過其松弛位置，引起肩部和頸部的不適。因此，一般情況下，使用鍵盤和鼠標時，小臂接近水平或略下斜。

計算公式

鍵盤托盤高度+鍵盤高度=坐姿肘高+小腿加足高+著裝修正量一姿勢修正量

鍵盤高度取25mm，坐姿時的坐高修正量為44mm，著裝修正量為3mm。

男性適用

鍵盤托盤高度=261+417+3-44-25=612mm 女性適用

鍵盤托盤高度=249+384+3-44-25=567mm 此外，由國家標準GB／T 3326—97規(guī)定容膝空間高度應不小于580mm，凈高應大于520mm。為了滿足人體下肢活動的需要，桌下空間深度應不小于600mm，寬度應不小于520mm。因此，可取女性適用鍵盤高度為580mm，取男性適用鍵盤托盤高度為620mm。1.22鍵盤托盤進深

因為鍵盤托盤都是拖出來操作，當操作者使用鍵盤時，托盤被拉出的進深近似等于手腕休息區(qū)+鍵盤寬度=100mm+180mm=280mm，而在腕關節(jié)和鍵盤問應該留有100mm左右的手腕休息區(qū).。考慮未拉出的部分為50mm，這樣整個鍵盤托盤進深為280mm+50mm=330mm。1.23鍵盤托盤寬度

取目前市場上鍵盤寬度的大尺寸為480mm，鼠標摯的寬度一般為200mm，同時還應考慮到鍵盤和鼠標摯都不可能緊挨著托盤邊緣放置，因此兩邊各自留出50mm的空余距離。所以托盤寬度=鍵盤寬度+鼠標墊寬度+空余出距離=480mm+200+100mm=780mm。

1.3電腦桌桌面深度設計

為了有合適的視距，電腦桌還應該有合理的深度。視距為710mm一760mm可以保護眼睛不受電子射線傷害。計算公式

桌面進深一顯示器進深+托盤拉出進深+對手腕起支撐作用的前臂長=人眼與屏幕之問距離

計算得 男性

450mm 女性 474mm 1.4色彩設計

對于電腦桌的顏色，除了與使用者的喜好有關，還要保持與室內環(huán)境相協(xié)調，不但要滿足人的生理需要，還要滿足人的審美需要。但總的來說，電腦桌桌面的顏色不宜太過于鮮艷，這樣容易讓人產(chǎn)生視覺疲勞。以暗色調（如木質黃）為好。這個的設計還應和大學生宿舍環(huán)境相適宜。

1.5其他細節(jié)設計

在學生身體能夠接觸到的部分應該著重處理，進行拋光打磨，或者倒角光滑處理，避免磕碰等不必要的傷害。

另外，在使用鍵盤或鼠標時，手在進行運動時，最好給予支撐，在進行文字輸入時最好有肘部的支撐，否則肘部懸空，需要聳肩用力，時間長了會使頸、肩、背、腰、手臂、手腕、手的肌肉疲勞與疼捅。所以應有支撐肘部托板，讓雙臂放置在身體兩側的支肘板上，可以使上身自然放松、緩解疲勞、減少疼痛。

增加書架等設施。

在設計是還要環(huán)保與經(jīng)濟綜合考慮。

結語

大學生是祖國的未來設計師，他們的身心健康很重要。基于他們的人性化設計可以使他們事半功倍。我們現(xiàn)在使用的電腦桌是學校統(tǒng)一提供的，而適應性較差。

我們設計一個真正適合大學生使用的電腦桌很需要。

參考文獻

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第五篇：鍵盤的人機工程學設計[范文]

《人機工程學》課程論文

新疆工程學院

論文題目：計算機鍵盤的人機工程學分析 專 業(yè)：礦山機電 班 級：12-9 姓 名：成永虎 學 號：2011252951 指導教師：金 葵

日 期：2014年5月 22 日

計算機鍵盤的人機工程學分析

摘要：本論文運用人機工程學原理展開對計算機鍵盤的分析。從鍵盤存在的問題及解決方案、鍵盤的的平面布局和鍵盤的整體規(guī)劃對鍵盤進行了全面分析。是人們進一步了解鍵盤，既將大大提高用戶的操作效率并保證他們的健康、舒適。

關鍵詞：人機工程學；鍵盤；解決方案；整體規(guī)劃

前言

電腦已經(jīng)成為人類不可或缺的工具,它帶來了快速的運算、精確的計算以及方便的管理模式。伴隨著IT技術的飛速發(fā)展,電腦的更新?lián)Q代速度非常之快,鍵盤作為人機交互的輸入設備也在不斷地推陳出新。然而目前市面上多數(shù)臺式電腦鍵盤卻未能滿足良好的宜人性。在人類越來越依賴于電腦的今天,許多電腦癥候群也隨之而來。長時間地使用鍵盤容易造成雙手肌肉的緊張,嚴重的甚至造成使用者肌體上的勞累損傷,其癥狀包含因使用鍵盤造成的手腕神經(jīng)壓迫、坐姿不良引起的脊椎神經(jīng)傷害以及頸部和腰部、累積性骨骼肌肉損傷，重復某一動作而形成強迫性體位,以致身體相應部位處于持續(xù)的緊張狀態(tài)而導致的局部神經(jīng)。在鍵盤的中運用人機學原理,結合手的解剖學特點、坐姿生理學等學科知識以及視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機界面設計原則,使人機環(huán)境系統(tǒng)相協(xié)調,為使用者創(chuàng)造安全、舒適、健康、高效的工作條件。目前鍵盤存在的問題和解決方案

根據(jù)圖1鍵盤在生活中的使用及實驗研究發(fā)現(xiàn)目前標準鍵盤的缺點主要表現(xiàn)以下幾點

圖1 1.1 兩手距離偏近及其解決方式

當雙手放置在基準鍵位時, 食指間距約45mm, 與自然姿態(tài)相比, 容易導致前臂內旋、兩肘兩肩內收、屈前臂肌緊張, 短時間內就可造成肩頸部酸痛, 以至影響整個輸入過程的正常進行。

手—鍵盤界面最自然的姿勢為上臂從肩關節(jié)自然下垂,與前臂之間夾角70～90°,以保證作業(yè)時肘關節(jié)受力而不是上臂肌肉受力;還應保持手和前臂呈一直線,腕部向上不得超過20°,腕外展不超過15;雙手向內相向交叉成60～70°, 兩手掌間距約100～280mm。

目前鍵盤的理論和實踐上的改進設計絕大多數(shù)都沒有很好地重視這個問題多帶來的負面影響。要想真正設計出符合人因工程學的鍵盤, 必須在這一點上作出突破,將鍵盤做成左右分離式的,將鍵盤左右手所操作的部分分離,使用戶在操作的時候上肢保持為自然的態(tài)。使用分離鍵盤且鍵盤與水平面成20°夾角時,有助于減少肌張力;即使夾角為13°,仍能顯著降低肌肉負荷。1990 年,Thompson 等人的實驗表明18°夾角是最舒適的角度。因此分離式鍵盤與水平面之間的夾角應該控制在18°左右, 如圖2 所示,同時應該做成可調式的,用戶 可以根據(jù)自己的喜好自由的進行調節(jié)。用戶雙手置于這種跟水平面成一定夾角的鍵盤上時, 手處于最自然的狀態(tài),避免了手腕的屈伸以及手的橈偏和尺偏,同時大拇指的動作不再是按壓動作, 而是側向的劃撥動作,大大提高了大拇指的動作效率。而且因為前四指的長度不同, 鍵盤的水平方向可以設計成內凹圓弧面, 使之與手指擺放時的自然位置相適應。

1.2 雙手小指均負擔過重及其解決方式

小指力度最弱, 空間方位的判斷能力差, 按標準操作法使用現(xiàn)行標準鍵盤, 左手小指負擔10 個鍵的操作, 右手小指負擔的鍵達15 個之多,是十個手指中負擔鍵數(shù)最多的。由于小指作業(yè)往往造成整個手的外展角增大, 特別是敲擊下緣或邊緣鍵時, 外展角最大, 手向外運腕達到極限甚需要移動前臂, 如圖1 所示。這就造成擊鍵速度慢, 出錯率高, 難以盲目定位, 易于疲勞等不良后果。特別是很多使用頻率和重要性都很高的鍵例如Back Space 鍵被設計在遠離J 鍵的角落, 使用者在進行文本輸入時經(jīng)常誤按成其鄰近的鍵。在擊鍵時右手被迫騰起,食指離開基準鍵位。而在實際的作業(yè)過程中,Back Space 鍵的使用頻率比回車鍵要高4 倍以上, 這導致了敲擊速度和正確率大大下降。同樣, Enter 鍵的敲擊也需要右手食指離開J 鍵, 否則敲擊成功率極低。Delete 鍵的設計偏離J 鍵更遠。與此同時拇指的作用被忽視了。實際上拇指的力度、空問方位的判斷能力、活動速度都是可 以信賴的, 而且位置居中, 動作范圍大, 單獨動作能力強, 發(fā)揮拇指的作用是減少小指壓力的重要思路。此外, 空格鍵的鍵長太大, 浪費了鍵盤上寶貴的空間。

改進方式，分離之后的鍵盤Space 鍵保持在原來位置, 使用頻率極高的Back Space鍵和Delete 鍵根據(jù)其使用頻率差異分別放置到Space 鍵的旁邊, Enter 鍵則放置到左右手大拇指很容易控制到的Space 鍵的下方區(qū)域。Insert 鍵則調整到右手小指比較容易控制的地方。這樣就很好的解決了以上的問題。此外右手所控制的Shift 鍵使用頻率較高而且需要與其它鍵同時按壓, 但是它偏離小指較遠, 改進設計之后將其與“/”進行了調換。同樣的道理, 將Ctrl 鍵調換到離小指較近的地方。

1.3 左右手的分工不合理及其解決方式

一般情況下右手基本上需要包攬主鍵盤區(qū)中線以右的敲擊任務,約占整個鍵盤的2/3。編輯與定位鍵盤區(qū)占據(jù)了寶貴的鍵盤空間, 迫使右手需要頻繁的離開基準鍵位對這個區(qū)域進行操作。當需要在主鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)之間進行切換時, 右手需要跨過此區(qū)域, 跨越距離加長。

以上種種原因導致右手操作效率低下。可以通過取消這個編輯與定位鍵盤區(qū), 將這個區(qū)域的按鍵分散到其它區(qū)域的方法很好地解決這個問題。因為左手控制的按鍵相對較少, 離開基準鍵位的機率相對 較少。所以可以將PageUp、PageDown、Home 和End 這四個鍵放置到左手食指控制區(qū)域, 如圖1 所示。因為在數(shù)字鍵盤區(qū)當NumLock 燈為熄滅狀態(tài)時同樣可以實現(xiàn)上下左右四個方向鍵的功能, 所以可以將上下左右四個方向鍵調整到右手主鍵盤區(qū)的下方。這樣右手在控制這幾個鍵時只需要在縱向方向上移動即可。整個右手在水平方向上的移動頻率和距離也會大大減少, 提高了操作的準確度和效率。

1.4 操作鍵盤易疲勞及其解決方式

現(xiàn)行標準鍵盤的設計, 沒有考慮到手的支撐點問題, 使人手在操作時常常處于懸腕狀態(tài), 整個手臂都處于緊張狀態(tài), 這是產(chǎn)生疲勞和誤操作等現(xiàn)象的主要原因。如果長期或者頻繁操作這種鍵盤, 就會造成腕腱組織勞損, 甚至導致忍受喪失感覺能力等嚴重的電腦職業(yè)病。

圖2 為了解決這個問題, 腕托的配置是必不可少的(如圖2所示), 雖然市場上有一部分鍵盤已經(jīng)配置了腕托, 但是還有很多鍵盤并沒有配置。而且, 市場上的腕托大多數(shù)都是塑料制品, 柔軟程度不夠。在腕部有2～3cm長的腕部通道, 豐富的血管、肌腱和神經(jīng)都要從腕部通道穿過, 堅硬的支撐物與手腕的壓迫和摩擦以及手腕在敲擊鍵盤時的頻繁動作容易導致手腕神經(jīng)損傷從而產(chǎn)生腕部通道癥候群以及肌腱炎等病癥。因此腕托的材料最好采用較為柔軟的材料。鍵盤的平面布局分析

現(xiàn)在普遍使用的臺式計算機鍵盤為1971年國際標準化組織認證的國際標準鍵盤QWERTY鍵盤,由主鍵盤區(qū)、F鍵功能鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)組成。普通QWERTY鍵盤的主鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)的布局。許多鍵盤加大回車鍵的尺寸來方便敲擊,卻忽略了BackSpace鍵,將其放置在鍵盤主鍵區(qū)最右上角,該鍵鍵帽大小也只有12mm×14mm。由于Back Space鍵被設計在遠離J 鍵的角落,使用者在進行文本輸入時經(jīng)常誤按成其鄰近的鍵。在擊鍵時右手被迫騰起,食指離開基準鍵位。這導致了敲擊速度和正確率大大下降。而在實際的作業(yè)過程中,Back Space鍵的使用頻率比回車鍵要高4倍以上。所以此鍵的改進設計是一個重點。傳統(tǒng)鍵盤的編輯與定位鍵區(qū)設計在鍵盤中部偏右位置。右手在操作鼠標時若要按這些鍵,要么右手放下鼠標操作后又返回點擊鼠標,要么左手伸到鍵盤右部來進行此操作。這使得操作起來極不方便。左右手的分工也不盡合理,一般情況下右手基本上需要“包攬”主鍵盤區(qū)中線以右的敲擊任務,約占整個鍵盤的2/3。而且此鍵區(qū)也沒有一個起定位作用的基準鍵位, 操作時幾乎無法實現(xiàn)盲打。另外鍵位排列不夠科學,定位鍵與編輯鍵的配合脫節(jié),定位鍵與定位鍵之間的配合也不方便。

數(shù)字輔助鍵盤區(qū)提供給專門數(shù)字錄入人員極大的操作方便性,卻忽視了“ = ”鍵。用戶在編寫程序或進行計算時,習慣將“ = ”鍵與“ + ”、“”鍵,在原來“25 [2] 嚴揚.人機工程學設計應用[M ].北京: 中國輕工業(yè)出版社,2000 [3] 丁玉蘭.人機工程學[M ].修訂版.北京:北京理工大學出版社,2002 [4] 趙英新,陳淑,景璟.人機工程鍵盤的設計與研究[ J ].山東工業(yè)大學學報, 2001, 31(5):433–440 [5] 吳小勇.鍵盤操作板的人機工程學設計和分析[J ].人類工效學,1998 ,4(1):58260.[6] 楊明朗,袁桃.基于人機工程學的鍵盤設計[J].包裝工程,2005,5.[7] 趙英新,陳淑,景璟.人機工程鍵盤的設計與研究[J].山東工業(yè)大學學報,2001,5.[8] 宿芳,張智君.鍵盤操作的工效學研究回顧[J].應用心理學,2003,3.[9] 郝玉哲.人機工程型鍵盤[J].中國安全科學學報,1995,6.