人机工程学论文【精品多篇】

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安全人机工程学

研究人、机械、环境三者之间的相互关系�探讨如何使机械、环境符合人的形态学、

生理学、心理学方面的特性�使人一机械一环境相经协调�以求达到人的能力与作业活动要 求相适应�创造舒适、高效、安全的劳动条件的学科。安全人机工程学侧重于人和机的安全、减少差错、缓解疲劳等课题的研究。

人机工程学在欧洲是以劳动科学为基础发展起来的�英国有欧洲开展人机学研究最早 的国家�于1950 年成立了英国人机学研究会�1957年创办会刊《Ergonomics》。美国于 1957年成立人类因素工程学会�同时发行了会刊。日本于 1963 年成立日本人间工学研究 会。苏联、德国、法国、荷兰、瑞典、丹麦、芬兰、澳大利亚等国也先后开展了人机工程学 的研究。1960年成立国际人机学协会。我国进入 80年代以后�也开始人机工程学的研究。

关于人机工程学的研究命名�各国有所不同�侧重点也各不相同。欧洲称作 Ergonomics�人机学��美国称作HumanEngineering�人类工程学�和 HumanFactors Engineering �人类因素工程学��日本称为人间工学�目前普遍采用的是Ergonomics� 我国曾译为人类工效学�人机工程学、人机学等。

安全人机工程学研空的内容大体包括�

1� 研究人机之间分工及其相互适应问题。分工要根据两者各自特征�发挥各自的优势� 达到高效、安全、舒适、健康的目的。

2� 研究信息传递过程。人与机器在操作过程中要不断传递信息�因此�机器上各种显示 器、控制器要设计得适合于人使用。

3�研究作业环境�创造安全的条件。生产场所有各种各样的环境条件�例如高温、高湿、振动、噪声、空气中的有害物质、工作地的状况等。这些因素�都会影响人的健康。安全人 机工程学研究的目标�是要将这些因素控制在规定的标准范围之内�使环境条件符合人的生 理和心理要求�从而使操作者感到舒适和安全。

4�研究安全装置。许多设备都有“危区”�若无安全装置、屏障、隔板、外壳、将危区与人 体隔开�便可能对人产生伤害。因此�设计可靠的安全装置�是安全人机工程学的任务。

5�选择合适的操作者。人的个体差异�使操作者对工作的适应程度不同。在人事安排上� 要研究人机关系的协调性�人适其职�才有利于安全生产。

6�研究生产过程中�操作者疲劳的特点以及减轻疲劳和紧张度的措施。

7�研究人机系统的可靠性�保证人机系统的安全。研究事故的预防和危险情况的控制。

安全人机工程学的研究方法主要有调查法、实验法和模拟法。

人机工程学

人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关科学知识�研究组成人机系统的机器和

人的相互关系�以提高整个系统工效的新兴边缘科学。

人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力�以及人受机器、作业和环 境条件的限制。人机工程学还研究人的训练�人机系统设计和开发�以及同人机系统有关 的生物学或医学问题。对于这些研究�在北美称为人因工程学或人机工程学�苏联称为工程 心理学�欧洲�日本和其他国家称为工效学。

人开始使用机器就构成了人机系统。第二次世界大战期间�人们认识到对制造出来的各 种高效能的新式机器和机器系统（生产、运输、通信、武器和航空飞行器等）进行操纵和控制 时�整体系统的工作效率在很多情况下是由其中人的活动来决定的。如雷达运行时�要求操 纵人员接收和分辨出显示器上显示的各种信息�根据这些信息在很短时间内作出决策和进行 操作。若雷达设备的全部潜力没有发挥出来�至少部分原因是操纵人员不能掌握这个电子设 备的复杂操作。

经验和教训提醒人们�有时飞机弄错方向坠毁�炸弹误中友船�就是因为设计时没有考 虑人的各种长处和短处。电子计算机发展的初期�计算机运算速度很快�输入数据、编制程 序和打印结果很慢�机器经常处于空闲状态�也是因为没有考虑和研究人机接口系统和人机 功能分配等因素引起的。

人的能力和机器的潜力很好地配合�能提高管理和控制效率。随着机械化、自动化和电 子化的高度发展�人的因素在生产中的影响越来越大�人机协调问题也就越来越显得重要� 人机工程学就是在这样的背景下创立和发展起来的。

在人机系统中操纵人员被看作系统中的一个元件。操作人员通过感觉器官（视、听、触、嗅、味）接收来自机器的信息�了解其意义并予以解释�或先进行计算�再把结果与过去的 经验和策略进行比较�然后作出决策。

作出决策后�人通过控制器官（手、脚等）去操纵机器的操纵器�如开关、按钮、操纵杆、操纵盘、光笔或呼口令等�来改变机器的运转情况。机器随即发出新的信息�如此重复不断。 人机系统不是孤立存在的�而是存在于某种环境之中。环境特性影响人的效率和行为。环境 因素包括温度、湿度、噪声、照明、加速、振动、污染和失重等。

设计人机系统时�要把人和机器作为一个整体来考虑�合理地或最优地分配人和机器的 功能�保证系统在环境变动下达到要求的目标。有些人机系统能用定量的系统分析和系统综 合的方法进行设计。一个简单系统�如一位操纵人员和一台机器构成的单参数跟踪系统�操 纵人员被看作是系统中一个元件�可用定量方法�即用传递函数或其他数学方法近似表达操 纵人员的动态特性�建立操纵人员的准线性数学模型�用控制理论方法对操纵人员的传递函 数�和机器的传递函数进行综合�便可得到调节品质合乎要求的稳定的人机跟踪系统。

建立人机系统�必须考虑以下五个方面�人员选择训练（包括训练设备）、设备设计、操作 程序和环境。建立复杂的人机系统�除了这五个方面外�还要考虑人机系统的系统性能、人 和机器的特性等�采用系统科学或信息科学的方法来设计和分析�然后进行系统试验�检查 系统性能和操纵人员操纵的难易程度。

一般说来�人机系统要反复试验和使用才能逐渐完善。人机系统中�操纵人员是人机系 统中的主体�设计和运用人机系统时应当充分发挥人在人机系统中的能动和主导作用。设计 人员要和操纵人员密切配合�使人机系统达到要求的性能和指标�同时保证操纵人员操纵简

便。安全舒适和提高系统工效。

人机工程学是一门年轻的科学。人机系统中人的特性、能力和限制已经有大量测试数据 可查。从系统分析角度研究人机系统�在原有设备基本不变的情况下�由于考虑了人的动态 特性而进行系统分析�再适当改动设备�就能显著提高工效。如手动控制系统�即操纵人员 直接参与的用手连续控制的系统�在飞机、火炮、雷达、汽车、舰船和航天飞机等方面已广 泛应用�在 ……此处隐藏17538个字……反应

驾驶员坐在行使中的汽车上所承受的振动属于全身振动的范畴。外界振动传入人体时所引起的增大或减弱效应与身体在振动系统中的姿势有关，一般来说，坐姿工作时，由于人腿的减振作用大大降低，抗振性要比站姿工作时差，特别是脊柱和胃部受到振动的损害，因此坐姿作业者容易产生脊柱损伤和胃病这两种职业病。

振动对驾驶员操作的影响主要表现为视觉作业效率的下降和操作动作准确性变差。另外人体在振动环境中会加速疲劳过程。当振动环境中的振动特性处于人体神经系统的敏感区域时，这种刺激频繁传入大脑皮质，引起大脑皮质细胞兴奋。当达到一定限度时，皮质细胞的工作强度将减弱，人就会感到疲劳，工作效率明显下降。

（2）环境变化对人的影响

驾驶员在驾驶状态下的舒适温度为18℃～23℃，舒适湿度为40%～60%，代谢量为1.0～2.0met。座椅对人体热环境的主要影响因素有：座椅表面的温度和湿度。座椅表面的温湿度特性将影响人体背部、臀部、下体等部位的散热性能及皮肤的呼吸功能，当其温湿度特性与人体生理机能不适应时将引起人体局部不快感，从而促使人体疲劳的形成。

三．汽车座椅的人机工程设计

汽车驾驶座椅的人机工程学分析，安全舒适的汽车驾驶座椅的设计必须满足以下要求：意识坐姿舒适性（静态舒适性）；二是振动舒适性（动态舒适性）；三是操作舒适性；四是安全性（包括主动安全性及被动安全性两个方面）。

1、座椅结构的设计:驾驶座椅结构设计的研究把注意力集中在人体生理结构特点对驾驶舒适程度的影响上，寻求最佳的座椅结构形式、尺寸、轮廓形状及材料选择。 （1）座椅结构设计

①座垫设计：座垫应坚实平坦。过于松软的椅面，使臀部与大腿的肌肉受压面积增大，不仅增加了躯干的不稳定性，而且不易改变坐姿，容易产生疲劳。

②靠背设计：在座椅靠背设计时应保证有靠背两点支撑，即就是人体背部和腰部的合理支撑。。

（2）座椅材料选择

考虑2个方面：①振动舒适性以及座椅对人体热环境的主要影响。座椅材料是座椅的主要减振元件，必采用合适的座垫和靠背减振材料。 ②根据驾驶室的微气候环境，调整座椅表面的湿温度特性，可以适当调节人体代谢，达到减轻疲劳的目的。 2.座椅舒适性设计

长时间地承受高强度的全身振动对于人体健康的损害是相当严重的。主要是腰脊和相关的神经系统会受到影响。通常认为环境因素，如身体姿势、低温及气流会引起肌肉疼痛。 （1）座椅舒适度的指标

根据人机工程学原理，设计中应遵循以下原则：①座椅尺寸应与人体测量尺寸相适宜；②座椅应可调节，能使乘坐者变换姿势，并最大范围满足各类人体的乘坐要求；③座椅应能使乘坐者保持舒适坐姿，靠背结构和尺寸应给腰部充分的支撑，使脊柱接近于正常弯曲状态。

（2）座椅舒适度的影响因素 ①座椅的几何尺寸②座椅的腰托③座椅的调节特性④压力分布

注：腰托的安装位置在座椅靠背结构设计中十分重要。乘员正常入座时，人体身躯与大腿的连接点—胯点(hip point)简称H点，H点的位置是决定驾驶员操作方便、乘坐舒适性相关的车内尺寸的基准。 （3）座椅舒适度的研究方法

建立定量模型，预测座椅的不舒适性能消除座椅不舒适性，模型有3种：利用模糊理论建立的模型、线性模型和神经网络模型。 3.座椅空间位置设计

座椅空间位置设计就是为了达到操作舒适性的目标，而进行驾驶室座椅空间位置设计以确保驾驶员有良好的视野，同时对汽车转向盘、脚踏板等操作部件有恰当的操作要求距离，以达到操作舒适性的最终目的。 4. 座椅安全性设计

主要包括以下几个方面:座椅强度的设计、座椅结构型式的设计、靠背的设计、坐垫的设计、头枕的设计。 （1） 座椅强度的设计

座椅强度的设计是安全性设计的首要内容。汽车行驶中，座椅要承受复杂的载荷。汽车座椅 必须有足够的强度，以确保座椅上的人所受的伤害最小；座椅的寿命应足够长，不致过早变形或损坏；受冲击载荷作用时，座椅不应发生断裂、严重变形等损坏现象。所以设计座椅时必须对汽车座椅的强度进行计算，尽量以最少的材料、最小的质量满足强度要求。 （2） 座椅结构型式的设计

座椅整体结构的安全性设计应考虑其对其他约束系统效能的影响及与其他约束系统之间的连接方式等。 （3） 靠背的设计

靠背的安全性设计应考虑靠背的强度、倾角、基本尺寸及其形状。靠背的强度设计不但应该在“追尾”等后部碰撞时给乘员提供良好的保护，而且也要考虑侧碰时对乘员的保护。而靠背倾角、基本尺寸及其形状对尾部碰撞的严重程度有很大影响。

（4） 坐垫的设计

坐垫一般不会造成对乘员的直接冲击伤害，但坐垫的结构可以影响到乘员运动过程约束力加到乘员身体上的方式及外部载荷（加速度、力等）的绝对值大小。坐垫深度设计的原则是在充分利用靠背的情况下，使臀部得到合理的支撑。坐垫深度不应该超过人的大腿长度。

（5） 头枕的设计

头枕是一种用以限制乘员头部相对于躯干向后移位的弹性装置，其作用是在发生碰撞时，减轻乘员颈椎可能受到的损伤。尤其是在汽车受到追尾碰撞时，可抑制乘员头部后倾，防止或减轻颈部损伤。现多采用模拟计算和试验验证相结合的研究方法。

人机工程学课程论文

本论文为《人机工程学》课程的考核环节，通过书写论文巩固课堂教学过程中所讲授的知识内容，掌握人机工程学在作业环境、操作系统等方面的应用。

二、论文选题：

论文题目为自选，应用人机工程学的知识对研究对象进行分析，确定其合理性；应用人机工程学的知识对研究对象进行设计，使其复合人机工程要求。（只选一个方面）

三、论文内容：

1、应用人机工程学的知识对研究对象进行分析，确定其合理性。研究对象可以为操作环境、操作系统、人及交互产品、日常用品等。

2、应用人机工程学的知识对研究对象进行设计，使其复合人机工程要求。研究对象可以为操作环境、操作系统、人及交互产品、日常用品等。

要求要有必要的图表说明。

四、论文要求：

1．时间：

论文上交日期为2011年1月10日。2．字数要求： 字数不少于3000字。3．提交文件：

同时提交打印稿和电子稿件。

五、评分原则

1．考核成绩(1)平时成绩20%；(2)论文70%。2．评分原则

课程论文（设计）中，最终的论文或设计说明书并不能完全反映学生的真实水平，因此，对同学的评分，特别要注意抓两头：一头抓平时，一头抓论文。可按下述原则作原则上的评定成绩：

成绩优秀的条件：

（1）设计或书写论文过程中表现有一定的独立工作能力，能按老师的指导的内容自己独立完成论文或设计；

（2）论文或设计中没有较大错误和较多的一般性错误（允许有个别非原则性错误）；

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