工业设计人机工程之操纵装置设计

6
• 操控装置设计
6
6.操纵装置设计
6.1操纵控制器的类型
6.2操纵控制装置的选择 6.3手动操纵装置设计 6.4脚控操纵器的设计 6.5操纵装置编码
6.6操纵与显示的相容性
6
6
请尽可能多地列 举出你所知道的 操纵装置，画或 写在纸上！
6.1操纵控制器的类型
6
这么多操 纵装置， 如何分类？
6
控制器分开布置，以免紧急操作时混乱，造成事故。
6
3】按人体操作部位分 • 手动控制器：按键、开关、 旋钮、手柄及转轮等 • 脚动控制器：踏板
• 其它：？
6
每一类操纵装置的特点 描述的角度：使用功能、使用情况
觉
6
操纵装置的定义：
• 操纵控制装置则是起着执行信息传递的 作用。
• 是将人的信息输送给机器，用以调整、 改变机器状态的装置。
操纵控制器的种类很多，分类方法也不尽相同。一 般来说，常见的分类方法有如下几种： 1】按运动方式分
• 旋转控制器：曲柄、手轮、旋塞、钥匙、旋钮等
• 摆动控制器：开关杆、调节杆、杠杆键、拨动式开关 、摆动开关、踏板等。
• 滑动控制器：手闸、指拨滑快等。
• 按压控制器：按钮、按键、键盘等。 • 牵拉控制器：拉环 、拉手、拉圈、拉钮等。
6
作业：操纵装置设计改进
• 2人一组。 • 寻找操纵装置设计不合理的案例6 个，拍照。 • 根据操纵装置设计的原则改进之， 画出每一个的改进方案。 • 做成ppt • 文件名：工设0901-学号-姓名-作业 名
操纵装置类型
6
每一类操纵装置的特点 描述的角度：使用功能、使用情况
觉
6
6.2操纵装置的选择
如何选择操纵装置？ 操作要求，一般应遵循如下几个原则: • 快速、精细的操作，主要采用手动或指动控制器。用力 的操作应采用手臂及下肢控制。
• 手动控制器应安排在容易接触到和易看到的空间。
• 按钮的间距应为15mm，各手控制器的间距不小于50mm。 • 手揿按钮、旋钮适用于费力小、移动幅度不大及高精度 的阶梯式或连续式调节。 • 长臂杆、手柄、手轮、踏板则适用于费力、幅度大和低 精度的操作。 对于各种控制器的使用情况，见表。
34
6
站姿：若是站立操作，则脚踏板的高度不得超过地面25cm，
最佳为20cm或稍小些。立姿、坐姿、立坐交替操作时的脚踏板设 计参数，可供选用。
37
6
2．脚踏钮
在某种情况，当手操作 不便时，可采用脚踏钮来 代替手动按钮的迅速操作。 图为常用脚踏钮的尺寸供 参考。 脚踏钮的主要一般仅 限于开或关的简单操作， 操作空间过小情况下使用。
6
2.操纵与显示相合性原则
6
2.操纵与显示相合性原则
•操纵器右移或右旋时，指针应右移或上移；
•操纵器向上或向前时，指针应向上或向右移； •操纵器右移或顺时针时，被控量为增加
•操纵器右移时，固定指针显示器的表盘左移，
数值增加； •操纵器朝上、前、右移动时，显示器读数增 加，或开关进入“开”。
6
3.操纵－显示的编码和编排相合性
手动控制器设计中，有旋钮、按键、操纵手把等。
6
2.旋钮设计
• 旋钮种类:其形状可分为圆形、多边、指针旋钮和手动转盘 等。 (ａ)适于微调，(ｂ)力量可大些，(ｃ)旋钮上带有指 示刻度线。
(a)圆形
(b)多边形
(c)指针形
(d)转盘
6
圆形同心旋钮尺寸设计及注意事项
15
6
• 多边形旋钮：力量大，常用于不需要连 续旋转的场合。一般调节范围不足360 度，旋转定位精度不高。
6
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。可得到较精确的调节。设计时应突出指针的形状，以便使操
作者了解旋钮的最终位置。参考尺寸如图。
适宜操作的旋钮尺寸
18
6
3.按键
•在设计中经常使用的按键以四角钝圆的四方 形最方便。不常用的可采用圆形。 •按键表面应稍有凹陷或纹理粗糙，以便揿时 手指不易滑脱。以手掌揿压的按键表面应为
满操作要求外，还应符合手的结构、尺度及触觉特性。
(a)(b)(c)为好 (d)(e)(f)为差
把手长度=>手幅宽 把手径向尺寸适中
手把与手掌的关系
24
6
便于触觉识别，特别市戴手套时。 把手表面光洁平滑，触觉舒适。
6
4. 适宜的用力范围
操纵装置不但在形状、尺寸上与人手相适应，还要在操 纵力上与人适应。
重要的原则是见操纵－显示的编码应尽可能一 致。
6
总结
控制器的设计有以下几个基本的要求：
1）任何控制器，都要适应人体生理特征的要求。如控制器的安装位置、排列方式 、操纵速度和操纵力的大小都要符合人体的生理特征，以便使操作者都能舒适而 满意的进行操作。 2）控制器要与设备系统的工作状态结合起来。控制器的运动方向应和显示器指针 或设备的运动方向相适应，并使之符合人的习惯。如设备某部分是上下直线运动 时，此部分的控制器的操作方向也应上下直线运动；又如汽车的方向盘操作的方 向与汽车转弯的方向应该是一致的。 3）控制器的形态应体现其操作方式，以利于辨认。 4）控制器的造型设计要求外形尺寸大小适当，适应人体生理恃点，而且造型应美 观大方，且便于操纵。 5）操纵中的握、动等动作都是人与物接触的过程，从关心人的角度来考虑，我们还 是以手动控制器和脚动控制器为主来进行设计探讨。
蘑菇形，这样有利于手掌用力均匀。
a)操作手感不好,常用于轻 小型操作次数少的设备上；
b)按键应凸出一定高度,低不易 感觉位置是否正确
c)按键间应有间距,否则容易同时接触两个键 d)按键以中凹的型为佳； e)适宜的尺寸可参考图
f)密集按键的形式
6
三、操纵控制装置的设计（一）手动控制器设计
6
4．操纵手把：操纵手把的外形、大小、长短、重量以及材料等，除应
6
2】按功能分 • 开关控制器：用简单的开或关实现起动或停止的纵控 制。如按钮、踏板、手柄等。
• 转换控制器：把系统从一个工作状态转到另一个 。
如手柄、选择旋钮、操纵盘等。 • 调整控制器：系统的工作参数稳定地增加或减少 。
如手柄、按钮、旋钮、操纵盘等。
• 紧急停车控制器：用于最短时间内产生制动效果 ， 启动要十分灵敏。它与开关控制器基本相同，但要与开关
作起来费劲、易疲劳。
31
6
脚动控制器主要有脚踏 板和脚踏钮两类。
1．脚踏板
脚踏板可分双脚操作和 单脚操作。双脚操作的脚踏 板主要有往复式和回转式； 单脚操作的脚踏板是直动式， 分脚踏式和脚踩式。
32
6
坐姿：脚踏板典型的例子，如汽车的制动踏板。这种踏板人腿与脚的舒
适角度为90度，其位置有三种。
a)是座位较高，小腿 与地面几乎垂直的情 况，脚的下压力不能 超过90N； b)是座位较低，小腿 倾斜的情况，此时踏 力不能超过180N； c)是座位很低，小腿 较平的情况，此时一 般蹬力能达到600N。
6
6
• 掌心部位肌肉 最少，指骨间 肌和手指肌是 神经末梢满布 的区蜮，而指 球肌、大鱼际 肌、小鱼际肌 是肌肉丰满的 肌肉部位，是 手掌上的天然 减震器
6.3手控操纵装置设计
如果没有合适的操纵装置供 选择或者公司本身就是制作 操纵装置的！
手控操纵装置设计要 考虑哪些方面内容？
6
1.手动控制器设计考虑的因素 • 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。 • 形状应便于触觉对它进行识别。 • 尺寸应符合人手尺度的需要。
6
• 讨论一个问题
1】选择什 么操纵装置 控制大门？ 2】为什么？
6
6.2操纵装置的选择
如何选择操纵装置？ 主要是按使用功能和操作要求进行选择，这对于安 全生产、提高工作效率非常重要。一般应遵循如下几 个原则:
使用功能【执行信息特征】： • 启动制动 • 不连续调节 • 定量调节 • 连续调节 • 数据输入
40
6.5 操纵装置编码
操纵装置编码
1）形式编码 2）位置编码 3）尺寸编码 4）颜色编码 5）符号编码
在使用多种操作器时，安形状、 位置、尺寸、色彩或符号进行编 码，以提高效率和减少误操作。
6
6.6操纵与显示相合性
1. 操纵-显示比 操纵器与显示器移动量之比。
6
2.操纵与显示相合性原则
6
6.4脚控操纵器的设计
脚操纵的控制器也是比较常用的。如汽车的离合器踏板、刹车踏 板及其它机械(如冲床、蒸汽锤)的脚踏板等。用脚控的情况有：(1) 需连续操作，用手又不方便的场合；(2)无论是连续性控制，还是间 歇性控制，其操纵力都超过5-15kg的情况下；(3)手的控制工作量过 大，不足以完成控制任务时。 在设计和选用脚控时，一般尽量采用坐姿。因为坐姿状态下人体 容易保持平衡，且容易出力。用于精确操作时，坐姿显然优于立姿。 为使操作既省力又舒适，必须处理好控制器相对于人的位置；否则操