【非标设计】人机工程学_5控制器及手动工具设计
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第五章 控制器及手动工具设计
5.1 控制器概述
5.1.1 控制器的类型
控制器是指人通过某种装置操纵控制一台机器或一个设备系统的专用机具。控制器的类型很多,分类方法也不尽相同。一般来说,常见的分类方法有以下几种:
1)按运动方式分
旋转控制器 如曲柄、手轮、旋塞、旋钮、钥匙等。
摆动控制器 如开关杆、调节杆、杠杆键,拨动式开关、摆动开关、踏板等。
按压控制器 如钢丝脱扣、按钮、按键、键盘等。 滑动控制器 如手闸、指拨滑块等。
牵拉控制器 如拉环、拉手、拉圈、拉钮等。
2)按功能分
开关控制器 用简单的开或关就能实现启动或停止的操纵控制。常用有按钮、踏板、手柄等控制器
转换控制器 用于把系统从一个工作状W到另一个工作状态的操纵控制。常用的有手柄、选择开关、选择旋钮、操纵盘等控制器。
调整控制器 用于使系统的工作参数稳定地增加或减少。常用有手柄、按钮、操纵盘和旋钮等。
紧急停车控制器 用于要求在最短时间内产生制动效果,启动要十分灵敏,S“一触即发”的特点。所用的控制器与开关控制器基本相同,但此类控制器,无论是在仪表盘上还是在控制台上,都不宜与开关控制器布置在一起,以免紧急操作时发生混乱。
3)按人体操作部位分
手动控制器:凡是用手操作使用的装置都属手动控制器。如各种旋钮、按键、手柄、转轮等
脚动控制器:凡是人用脚操纵的装置都属于脚动控制器,如脚踏板和脚踏钮等
5.1.2控制器设计的基本原则
1 应根据人体测量数据、生物力学及人体运动特征进行设计。对操作力、操纵速度、安装位置、排列布置应按第5百N荒芰来设计,使适合于大多数人使用。
对要求快速而准确的操作,应设计和选用手指或手操纵的控制器:按钮、按键、手闸、杠杆键、拨动或摆式开头,对于用力较大的操作,则应设计成手臂或下肢操纵的控制器
2. 控制器的运动方向应与预期的功能被控方向相一致。即:显示和控制的相合性。
控制器向上或顺时针方向转动 从功能角度:应表示向上或加强,从被控角度,应表示机器设备向上或向右转动,当被控元件运行是上下直线运动时,控制器也应做上下直线运动,当被控元件转动时,控制器宜采用手轮,如汽车转弯,宜采用圆形方向盘
3. 应尽量利用控制器的结构特点(弹簧、杠杆原理),或利用操作者身体部位的重力进行控制。对于连续性或重复性的操作,应使身体用力均匀,而不应只集中于某一部位用力,以减轻疲劳和避免产生单调厌倦感
4. 应尽量设计和选用多功能控制器,以节省控制面板空间,并减少手的运动和加强视觉与触觉辩认。
多功能鼠标
5.2 控制器设计的生物力学基础
5.2.1手操纵力
手操纵力的大小与人体姿势、着力部位、用力方向和用力方式都有关系。
在设计控制器时,操纵力所依据的指标应当低于一般人的力量水平,而按照力量较弱的人的水平进行设计。
当然也不是用力越小越好。如果操纵杆丝毫没有阻力,就很容易被碰移,而且操纵时,操作者不能从动作中感觉出操纵量的大小,从而影响操作的腥沸浴,(1)坐势操纵时的手操纵力 手臂操纵力的一般规律是:左手的力量小于右手;拉力大于推力;手臂处于侧下方时,推、拉力量都较弱;手臂处于正下方时,其向上和向下的力量都较大且向下的力量大于向上的力量(图6.20)。
图6.20 手臂的操纵力测试图
(2)站姿操作时的手操纵力 图6.21为站立操作姿势时手臂在不同方位角度上的拉力和推力。从图可知,手臂的最大拉力产生在肩的下方180度和肩的上方0度的方向上。同样,推力最大的方向是产生在肩的上方0度方向上。所以,以推拉形式操纵的控制装置,安装在这两个部位时将得到最大的操纵力。图中还为站姿操作的把手设计提供了适宜的设计参数图6.21 站立时的推力与拉力(N)(根据体重50kg的人所示)
图6.21
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