第一篇：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自行車系統組成

自行車的功能是供人騎行，就發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，該人-車系統中的人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。

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、剎車力適當的車閘，才不會發生剎車阻力不夠而造成失誤現象。

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，從而以骨關節為中心所產生的力矩、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10，左右。如果持續時間長，其值要小得多，持續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奏的，其節奏常常與人的心臟節律保持一定關系。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。

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，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。騎車時適當的用力部位是腳掌。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-車動態特性分析

1·動態穩定性

自行車的穩定是行駛過程中的穩定，是一種動態平衡的穩定性。動態穩定性影響到自行車騎行中的動作，包括直進穩定性和前后左右方向的穩定性，見圖12-17(a)。顯然，穩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)。

第二篇：作業崗位設計中人機工程學案例分析（范文模版）

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作業崗位設計中人機工程學案例分析

一、檢驗作業崗位設計原則

在工業生產中，涉及到控制產品質量水平的作業稱之為檢驗。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、小批量產品的檢驗，一般采用目視掃描檢驗。產品通常在傳送帶上移動或自動送至檢驗作業崗位，而工藝過程控制是在時間限制的壓力下檢驗產品。顯然，檢驗作業的效能與產品質量控制水平密切相關。為了給檢驗人員創造一個方便、舒適的作業崗位，以保證檢驗效能，對檢驗作業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。如果產品從右向左或從左向右橫過檢查人員的視野，不會出現很大差別。對每分鐘移動18m 的產品至少應有30cm 觀視范圍，并排除觀視范圍內的所有障礙物。

圖5-1 檢驗移動產品的觀察方向

③ 工作面高度應由人體肘部高度確定。統計研究指出，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 坐姿作業比站姿作業要好，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，必須提供舒適的、且可調節的座椅。

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，都應給檢查人員用輔助活動來中斷檢查周期的機會，以便調節視力和體力，減輕作業疲勞。通常一次連續監測時間不超過30min。

二、立姿檢驗作業崗位設計

1．紙張取樣檢驗作業基本要求

在紙張生產系統中，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關系來計算視角。

⑥ 為尋求目測工作的最佳設計方案，可規定檢驗員俯視角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 立姿檢驗作業崗位

三、坐姿檢驗作業崗位設計

圖5-3 坐姿檢驗作業崗位

1．瓶子包裝檢驗作業崗位的原設計

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個的速度經過檢驗員。要求檢驗員從中取出產品進行檢驗，剔除不合格產品，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，手臂和肩膀出現酸痛，認為是肌肉組織產生靜負載。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和存在間題的分析，認為改進檢驗及包裝瓶子的作業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。首先發現在原方案中沒有腳踏板，對坐姿的作業崗位臺面高度在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。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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第三篇：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：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中其他因素之間的相互作用，以及應用相關理論、原理、數據和方法來設計以達到優化人類和系統效能的科學。它以人的生理、心理特征為依據，以提高人的工作、生活質量為目的，運用系統工程、信息理論和工程技術的觀點和方法，研究人、機器、環境之間的相互關系，把人的因素作為系統設計的重要條件和原則，以達到確保人一機一環境系統總體性能的最優化。

現在大學生使用電腦上網已經特別普遍，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，網絡作業，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，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，實現在電腦桌存在的問題有（根據調查）：

(1)79％的調查者對現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，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，我們現在利用人機工程學設計電腦桌——適于大多數的。

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。人體的測量數據常以百分位數PK作為一指標。一個百分位數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(即作業面的高度)是影響人體坐姿的重要因素。作業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+鍵盤寬度=100mm+180mm=280mm，而在腕關節和鍵盤問應該留有100mm左右的手腕休息區.。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，還要保持與室內環境相協調，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境相適宜。

1.5其他細節設計

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。

在設計是還要環保與經濟綜合考慮。

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。我們現在使用的電腦桌是學校統一提供的，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

陳漪;葉喜基于人體工程學的電腦桌設計

余肖紅;費海玲;張亞池人體工程學與全方位電腦桌椅的設計 國家標準GB10000-88 曹云飛等基予人機工程學學生電腦桌設計

羅碧娟；張飛飛基于人機工程學的大學生電腦桌設計 楚杰；楚良海；邱曉利多媒體演示儀的人機安全設計 蘇垣以人為本設計健康的桌面工作狀態 李文彬建筑室內與家具設計人體工程學

第四篇：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：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；整體規劃

前言

電腦已經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技術的飛速發展,電腦的更新換代速度非常之快,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壓迫、坐姿不良引起的脊椎神經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的緊張狀態而導致的局部神經。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崗位的人機界面設計原則,使人機環境系統相協調,為使用者創造安全、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

根據圖1鍵盤在生活中的使用及實驗研究發現目前標準鍵盤的缺點主要表現以下幾點

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自然下垂,與前臂之間夾角70～90°,以保證作業時肘關節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。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 可以根據自己的喜好自由的進行調節。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,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最多的。由于小指作業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。編輯與定位鍵盤區占據了寶貴的鍵盤空間, 迫使右手需要頻繁的離開基準鍵位對這個區域進行操作。當需要在主鍵盤區和數字輔助鍵盤區之間進行切換時, 右手需要跨過此區域, 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, 將這個區域的按鍵分散到其它區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域, 如圖1 所示。因為在數字鍵盤區當NumLock 燈為熄滅狀態時同樣可以實現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, 整個手臂都處于緊張狀態, 這是產生疲勞和誤操作等現象的主要原因。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損傷從而產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、F鍵功能鍵盤區、編輯與定位鍵盤區和數字輔助鍵盤區組成。普通QWERTY鍵盤的主鍵盤區、編輯與定位鍵盤區和數字輔助鍵盤區的布局。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。傳統鍵盤的編輯與定位鍵區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”主鍵盤區中線以右的敲擊任務,約占整個鍵盤的2/3。而且此鍵區也沒有一個起定位作用的基準鍵位, 操作時幾乎無法實現盲打。另外鍵位排列不夠科學,定位鍵與編輯鍵的配合脫節,定位鍵與定位鍵之間的配合也不方便。

數字輔助鍵盤區提供給專門數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.

第五篇：機車駕駛室的人機工程學設計

人機工程學小組論文

題 目： 機車駕駛室的人機工程學設計 班 級： 鐵車二班 學 號: 20097836 姓 名： 陳 明 指導教師： 李懷仙 人機工程學是近幾十年才發展起來的一門新興邊緣科學。它主要研究工程技術設計如何與人體尺寸、生理和心理特性相適應的問題, 其目的在于獲得最高效率及作業時的安全和舒適。機車駕駛室是機車乘務員的作業場所,在機車駕駛室的設計中,應用人機工程學,其目的就是使所設計的機車駕駛室不僅能滿足機車乘務員的作業要求,而且能使機車乘務員操作方便、舒適、安全,減少體力疲勞和精神負擔。筆者主要從人-機關系和人-環境關系兩個方面來分析機車駕駛室的設計,使其更適宜于人的操作,有效地發揮機車乘務員和設備的作用,從而使人-機-環境系統總體性能達到最優。從人-機關系方面考慮機車駕駛室的設計 1.1 操縱臺面板的設計

機車操縱臺是列車運行的人機界面,是機車乃至列車設備系統的集中反映,操縱臺上器件設置是否科學合理,對乘務員能否全面準確地完成駕駛職能有很大影響。(1)GB,U IC有關操縱臺布置的幾項原則[ 1, 2 ] GB /T67696 OR7.2 等同):“正常運行時使用的操縱裝置均應靠近司機,盡可能集中在司機操縱臺上。”U IC6172000中3規定(與U IC617-6 OR2.1等同):“司機駕駛室的所有裝置可由單人操作(司機室的布置應做到所有裝置可單人操作)。”(2)操縱臺面板的人機工程學設計在頭部保持靜止,而眼睛正常活動的狀態下,根據人眼對視覺信號的覺察效果的優劣可以將視野分為3個區域:良好

視區(A)、有效視區(B)和不適宜視區(C),如圖1 所示[ 3 ]。一般將最重要的和需要頻繁視察的信號置于A區,而實踐證明,視距為800mm遠時,操縱臺面板最優尺寸范圍如圖2所示,其中O為視野中心[ 4 ]。

對于操縱臺面板上控制系統,手的功能可及范圍是將肘關節伸直,即呈180°狀態,以肩關節為軸心旋轉時, 3個手指(拇指、食指、中指)所能抓握操縱器的區域。這個區域一般用第五百分位數的男子人體活動模板來確定,也可使用作圖法。手臂可視為二桿系統,如圖3所示[ 3 ]。

國內于1997年曾分別對DF11內燃機車和SS4型電力機車的機車乘務員就儀表、顯示器的鏈值進行過問卷調查,得出的基本結論是:第一鏈值層為與制動有關的壓力表,第二鏈值層為與速度控制有關的儀表和顯示屏,第三鏈值層為與功率、力有關的儀表,第四鏈值層為與機車設備狀態有關的儀表和顯示屏。根據人機工程學,在布置控制器或顯示器時,還應考慮功能性,即將功能上相關的控制器或顯示器,布置在鄰近位置上,對在操作程序上彼此有聯系的幾個控制器,按使用順序予以合理布置,一般是由左至右(推薦采用)或由上到下2種方法兼用排列。幅控制系統設計還要考慮各種操作件的造型、色彩和運動方向。操作手柄的外型一般要根據手幅的長度、手握的粗度、手掌肌肉和手柄接觸位置來設計。按鈕接通/斷開要有燈光色彩的顯示。按鈕、旋鈕和手柄三者的運動方向應符合外力的方向。顯示裝置設計還要考慮選擇顯示器和儀表的易讀性和準確性。對于定量讀數的顯示,選擇電子式數字顯示。對于定性讀數的顯示,由于它不要求具體的數字,且模擬顯示更為靈敏、方便,因此選用指針式顯示。

1.2 座椅的設計

在機車駕駛中,乘務員主要采用坐姿工作,人與機器的一個重要接口即為座椅。座椅的設計與布置直接影響到乘務員的乘座舒適性和室內其它相關設施的布置。合理安置座椅,改善人與座椅之間的關系,對于給乘務員創造一個舒適安全的工作環境,起至關重要的作用。

考慮座椅應有良好的靜態特性、動態特性及足夠的結構強度、剛度,并能進行適當的調節,還要符合乘務員的了望要求,根據人機工程學設計理念,對座椅進行如下設計要求: ①乘務員坐定在座椅上,在最佳視角范圍內對側窗幾何中心進行了望時,其頭部轉動的角度不得超過60°,透過側窗觀察后視鏡時,應能看見站臺的發車信號。②座椅高度可以調節,其可調范圍應該滿足不同身高使用者的要求,使用者的腳和腿能保持在舒適位置。③座椅有背靠,背靠應該大小合適,設計成彎曲形,以適合人的腰椎形體,工作中根據需要加以調節,使其能分擔部分體重及工作受力。④為支撐上肢,座椅兩邊應有扶手,尺寸和角度均應符合人體尺寸要求。⑤具有旋轉調節功能,有充足的旋轉范圍,滿足使用者工作的需要。⑥質地。椅面的質地應柔軟并具有一定彈性和透氣性,以緩沖局部壓力,提高舒適度。

1.3 駕駛室前窗的設計

駕駛室前窗上緣離木地板的高度不得低于1.7m[ 2 ] ,而95%的人眼高不高于1.7m,因此機車乘務員站立操縱時符合了望條件。

設計機車乘務員了望條件時應注意:乘務員以松弛坐姿坐定在座椅上,在水平視線左右各35°范圍內了望前方時,前窗結構應無視覺干擾;乘務員坐定在座椅上,在最佳視角范圍內對側窗幾何中心進行了望時,其頭部轉動的角度不得超過60°;透過側窗觀察后視鏡時,應能看見站臺的發車信號[ 5 ]。因此,前窗玻璃采用整體式的,另外必須根據機車乘務員的眼橢圓范圍確定風動刮雨器刮掃前窗玻璃的面積和部位,并在滿足前窗振動抑制要求的前提下,以最細的支柱來減小視野死角。為防止霜凍結冰,前窗玻璃應設有加熱器,如電阻加熱元件。為避免刺眼陽光對機車乘務員的直射,前窗玻璃應設有遮陽板。從人-環境關系方面考慮駕駛室的設計

環境是影響安全、工效、健康和舒適性的因素,噪聲、熱環境、色彩和照明等環境因素均會影響機車乘務員的操作質量。因此,機車駕駛室的設計也要從人-環境關系方面加以考慮。

2.1 噪 聲

噪聲是一種有害身體健康的刺激因素,可以對操作者產生干擾,影響重要的語言信息傳遞。擔當鐵路運輸的機車車輛產生的噪聲對機車乘務員的影響表現為乘務員的聽力下降、易于疲勞,影響對線路的了望以及接受音響信號的能力,因而可危及列車的安全。因此,要控制和減弱機車噪音。機車噪音的控制和減弱,一般是指使機車駕駛室內的聲強在不超過80～83Pb(A)的狀態下,乘務員能持續工作,聽力不受損傷,能接受音響信號。經過調查可知影響駕駛室噪音的因素為:機器間噪聲的強弱;柴油機、輔助機組減振消聲狀況;駕駛室圍護結構的隔振特性;駕駛室內的吸聲程度等。使駕駛室隔絕或減弱噪音是一項綜合性問題,須全面考慮隔聲、隔振和吸聲等各項措施。

在機車駕駛室設計中,主要采用以下措施來控制和減弱噪音: ①駕駛室的地板采用雙層浮筑型結構,其特點為用彈性墊將地板與支承架、四周墻壁完全隔開,嚴格避免剛性連接,起到顯著的隔聲效果。另外駕駛室的后壁、側壁和車頂也都用組合式阻尼材料層覆蓋。②在駕駛室和機器間設置四道隔墻,對四道隔墻的門窗均采用了雙層玻璃,很大程度上將噪聲封閉在機器間內。③隔墻上的小孔、縫隙都加以密封。如傳動軸通過孔四周的縫隙用鋼板和密封橡膠加以密封。④在駕駛室圍護結構的墻面上,均敷設軟質聚胺酯泡沫塑料作為吸聲材料。

2.2 熱環境

駕駛室的溫熱環境也是決定乘務員的作業效能和健康的重要影響因素。乘務員所處的環境條件主要包括空氣的溫度、濕度和風速這3種物理因素。高溫易使乘務員的注意力渙散,動作準確性下降,協調能力減弱;低溫易使肢體麻木,特別是影響手的精細運動靈巧度和雙手的協調動作。據研究,在夏季18～24℃,冬季17～22℃的條件下,乘務員的工作效率高、質量好。人機工程學稱它為溫度的“快感帶”。在機車駕駛室設計中,改善熱環境方面主要是設置取暖、通風和補充新鮮空氣的電氣空調設備,如在駕駛室頂部安裝加熱和通風的聯合裝置。當駕駛室內氣溫發生變化時,它可使新鮮空氣在控制好的溫度下進入駕駛室,通過駕駛室下部和上部設置進風口和排風口,形成氣流來控制室內溫度。

2.3 色彩和照明

色彩是人體視覺的生理特性以及人的心理屬性的綜合反映。好的色彩環境有助于提高工作效率,減少或避免差錯,提高人對信號、標志的辨別速度,且可加快恢復人的視覺能力,減少疲勞等;而壞的色彩環境將影響人的心理情緒和視覺功能,影響工作效率。駕駛室的色彩配置一般以較低明度的偏冷色,使機車乘務員在視覺和心理上產生柔和安靜的感覺,以愉快的情緒、飽滿的精神投入工作。照明環境應根據駕駛室的布局及窗戶的方位情況來設計,既要滿足工作照明,又要避免眩光。合適的照明能夠提高近視力和遠視力,有助于提高工作效率。當照明不良時,因反復努力辨認,易使視覺疲勞,引起視力下降、眼球發脹、頭痛及其它疾病而影響健康,并引起工作失誤和產生事故。為此,用日光燈照明,采用透明燈罩來提高光的漫射性能,使燈光柔和;將光源布置在視線外微弱刺激區;選用合適的材質或涂色降低反射系數,避免反射眩光。結束語

將人機工程學原理應運于機車駕駛室的設計中,可以在完成機車乘務員駕駛作業的前提下,提高機車乘務員的作業效率,有效發揮乘務員和設備的作用,減少乘務員的體力疲勞和精神負擔,從而使列車的運行更為安全可靠。結 論

綜上所述,這些降低噪聲的措施和途徑是在實踐中摸索出來的,其實降低機床噪聲的途徑還有很多,這就要求工程技術人員進一步研究、探索。