时间：2023-02-23 19:12:45
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇人机工程学论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
人机工程学和室内环境设计都是为了创造有利于人类身心健康的环境而存在的，这两者的结合，能够更好地营造出更加舒适的室内环境。人机工程学在室内设计上的应用主要有以下几点。
1.1确定室内空间的范围
根据人体工程学的有关计测数据，从人的尺度、动作以及人际交往的空间等，来确定室内空间的范围。
1.2确定家具设施的造型和使用范围
家具设施作为人的实用工具，在设计造型和尺寸时，必须符合使用者的身体尺度，同时还要兼顾到它的使用范围，在这些设施周围必须留有一定的活动空间。
1.3提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
室内物理环境多种多样，对人体的影响也各不相同。在进行室内设计时，有了对室内热环境、声环境、重力环境、辐射环境等的科学参数后，就能设计出更加合理、更加科学的室内环境。
1.4进行视觉要素计测
人眼的视觉要素包括视力、视野、光觉、色觉等，对这些要素数据的计测，能够对室内光照设计、色彩设计、视觉最佳区域设计等提供科学的依据。
2人机工程学中行为心理对室内设计的影响
人的行为心理常常因为文化、社会制度、民族等因素的影响，而呈现出复杂多样的行为特征，这也就影响了人对室内设计的要求。
2.1心理空间
人们在衡量空间范围时，不仅是通过生理的角度，也通过心理的角度。对空间的满意程度以及使用方式取决于人的心理尺度，这就是心理空间。每个人在心理上都有一个个人空间，并随着现实位置的移动而移动。比个人空间更加私密的则是每个人的领域性。这两点使得人们对室内空间设计时区域的划分有了更加明确的要求，必须保持一定的人际距离。
2.2人在空间中的定位
有人观察研究过，不论是在车站候车还是在剧场和门厅，人们总是愿意站在柱子附近并远离人们行走的路线。这就是人们在空间中对自己的定位，选择视野开阔而本身不受注意，又不至于受到他人干扰的地方。
2.3空间环境与人际交流
通过对不同布局空间中发生的人际交流类型的研究，发现位于住宅群体布局中央的人有较多的朋友，这也就说明人类的行为模式与空间的构成有着密切的关系。
2.4捷径效应
所谓捷径效应是指，人们在穿过某一空间时，总是尽量采取最简洁的路线，即使有其他因素影响，也会选择捷径。
2.5幽闭恐惧症
对于幽闭空间的恐惧感，人们在生活中多少都会有一些，有些人重，有些人轻，所以在室内设计时，要建立这一空间与外界的联系，尽可能缓解人在空间中的危机感。阿尔特曼指出“可以认为空间的使用是由人决定，同时又决定人的行为”，由此可以看出，人与人之间的相互作用、人的行为方式，对空间环境的形态设计起着很大的影响作用。
3结语
1设计思路
人机工程学是指应用人体测量学、劳动心理学等学科的研究方法［1］，起源于欧洲，形成和发展于美国，20世纪50年代开始迅速发展的一门新兴边缘科学。它从人的生理和心里特性出发，研究人、机、环境的相互关系和相互作用的规律，该学科在其自身的发展过程中，逐步打破了各学科之间的界限，以优化人－机－环境的一门科学［2］。国外对垃圾桶设计研究较早，一些发达国家如德国、美国、荷兰等，其垃圾桶的设计大多考虑人机关系［3］，国内的垃圾桶设计与国外相比还存在差距，且对垃圾桶的设计很少考虑人机关系。该设计从垃圾桶的结构和功能出发，主要从垃圾桶外观、结构尺寸、自动打包收紧功能、自动推袋功能等方面进行垃圾桶的设计，力求使用的避免用手接触垃圾，有效防止细菌通过手传播，保持室内空气清新。并且垃圾桶的高度及其他尺寸符合人机工程学原理，色彩能与周围环境相和谐，成为环境的重要组成部分。其总体设计原理如图1所示。
2环保垃圾桶的创新设计
2．1垃圾桶的外形设计(1)外形尺寸设计要使垃圾桶与人之间达到最优化配合，使人不需大幅度改变自己的姿势就可顺利地将垃圾放到垃圾桶里。经研究与垃圾桶有关的人体尺寸有:立姿时的肘高、立姿时手的功能高度、立姿时双手功能上举高，手的长、宽等，见表1［4］。据人机工程数据图2、3，当人投垃圾时，保持身体正直，手腕处于顺直操作，腰部和腕关节处于相对放松的状态。当身体弯曲和腕关节处于一系列别扭状态时，会产生腰部及腕部酸痛、手的力量减小等，如长时间保持这个状态会引起一些腰部及腕部的综合症。根据对多款垃圾桶的调查及垃圾桶的尺寸人机分析表1，一般的家用便捷垃圾桶的高度应为400～550mm。考虑到自动打包套袋垃圾桶的功能实现机构主要安装在垃圾桶底部，将会占用一部分空间，占用的高度定位为100mm。所以垃圾桶的高度应取大一些，将垃圾桶的高度定位为500mm。垃圾桶的桶口直径不应过大，在实际生活中一般生活垃圾偏多，考虑到饮料瓶的投放，垃圾桶投入口的桶口直径应大于垃圾的投放尺寸，垃圾中废弃饮料瓶的高度一般小于300mm，考虑到自动打包套袋垃圾桶要实现自动打包，在垃圾桶投入口处将会有钢圈等打包机构，将会占用一小部分空间，所以垃圾桶的桶口直径也应取大一些，所以将垃圾桶垃圾投入口的直径定位为350mm。(2)外观设计垃圾桶桶身设计要求外观美观大方，有一定艺术性和观赏性，适合现代绿色环保的理念。在三维设计时，选用主流CAD软件Pro/E5.0，其三维外形图如图4所示。图4(a)垃圾桶的桶身正面设计有一个米老鼠图案。在米老鼠头像的下面，设计为一个内部齿轮传动的保护罩，而上部分就是用来装垃圾的。图4(b)桶身背面设计的图案是一动漫《喜羊羊与灰太狼》中灰太狼一家，卡通形象深受小朋友甚至是80，90后的喜爱，给人以温馨幸福的感觉，整个桶身的设计看起来比较新颖，颇有中西结合的感觉。满足现代年轻人的审美需求和有小孩家庭的氛围营造。垃圾桶的桶盖设计为帽子形状，易清洁，很有观赏性，桶盖上有个透视孔，可清楚地看到垃圾是否装满;盖上延伸部分，专门为开盖设计，另外，桶盖上有绿色环保标志，适合现代绿色环保理念。桶身的背面有两个踏板，左边是踏板一，主要控制打包机构，右边是踏板二，主要控制推袋机构。踏板的颜色与灰太狼一家的皮肤的颜色相近，颜色协调。
2．2垃圾桶的功能实现(1)打包收紧机构设计如图5所示，该传动机构由踏板一、连杆、棘轮、锥齿轮，直齿轮等部分组成，当打包踩踏踏板一时，人踩踏踏板的力量通过连杆变为动能，带动棘轮向左运动，从而带动与之相连的锥齿轮向内转动，进而带动后面的直齿轮作对应的方向的转动，最终将运动传递至垃圾桶上部的钢圈收紧部分，其主要零件如图6所示。(2)收紧扎口机构设计运动由上述踏板一传递至垃圾桶上部的钢圈收紧部分后，通过转动将钢圈慢慢收紧，最终收紧好的垃圾口部被挤压到V型卡槽中，对压缩好的垃圾进行扎扣处理，如图7所示。3)推袋机构的设计推袋机构如图8，通过踩踏踏板二，运动由踏板经过各个连杆机构传递至推板上，推板与连杆连接处为间隙配合，由销钉连接，在推出垃圾袋时不会翘起，整个过程保持版面竖直，垃圾也在水平方向被推出，效果图如图9。
3结语
第一，项目任务前期调研。相关教师根据用人单位和市场需求量较大设备的基础上，灵活选择某知名企业的挖掘机作为本次项目任务对象，用人单位要求技术型人才掌握设备各部分的专业术语，了解设备的常见维护方法和内容，了解设备维护作业方面的注意事项等，教师根据上述调研结果制订项目任务工单。
第二，制订项目任务工单。任务工单制订的过程是师生共同探索完成项目任务的途径和方法的流程，项目任务工单的制订既要将理论和实际联系起来，又要难度适当，内容适宜，概括性强，注重学生职业技能的培养和提升。结合学生所学挖掘机的专业知识和掌握的公共英语情况，将挖掘机底盘、电气控制系统、液压系统、工作装置以及动力系统五大块常见故障维护作为5个母项目任务，每个母项目任务下又可以分为若干子项目任务，再根据学生英语口语情况制定教学情景。项目制定完成后，教师和学生要对每个项目可能涉及的专业知识和英文进行提前准备，教师还要注意项目任务在实施过程中与其它教学手段的协调融合。
第三，准备项目任务。事先将班级学生（42人）以宿舍为单位分为7个团队，为了充分调动和激发学生的积极性和热情，每个团队从既定的5个母项目任务中任选一个自己熟悉或者感兴趣的母项目任务，团队之间如果选择的母项目任务冲突，那子项目任务就要不同，项目任务选定后，学生根据各自的项目任务去网络、图书馆、用人单位等处收集相关资料，然后将收集的资料以PPT形式规整上交。这些都由团队成员协作完成，增强了团队合作，在资料收集过程中的还提升了学生的职业能力。
第四，实施项目任务。项目任务实施过程重点在于培养学生独立分析问题和解决问题的能力，实现理论知识向实际能力转化的过程。项目任务实施时，挖掘机模块需要的专业词汇，采取图文并茂的方式，由师生共同对挖掘机各个部分进行回顾和翻译，例如动臂（boom）；动臂缸（boomcylinder）；挖斗（bucket）等等，对于性能参数部分的专业词汇，学生可以结合专业知识和公共英语知识自行连线翻译，既增加趣味又降低难度，无形之中培养了自主学习能力。接下来学生根据自己在课前准备的情况，由团队选派代表上台进行项目任务完成结果的展示和讲解，这时要求学生尽量用英语讲述，刚开始学生觉得困难吃力，经过多次鼓励和练习后，基本上能用简单句子进行故障维护的描述。这个过程既锻炼了口语表达能力又增强了自信心。
第五，评估项目任务完成情况。每个团队展示和讲解完毕之后，结合评价标准，由师生共同评价各团队完成的质量，给出一个展示分值，教师再根据学生项目任务完成后上交的PPT课件和其他材料，对每个团队的优缺点进行点评，对各团队的表现进行总结，最后教师综合各项指标评出最佳团队，给予相应的物质或者平时成绩加分奖励，学生的期末成绩由原来的笔试，改为平时任务工单成绩加笔试成绩。通过这种方式很多团队的凝聚力和协作能力越来越强。
2结语
【关键词】人机工程学 汽车座椅 设计
一、汽车座椅的设计要求
在汽车行驶过程中，驾驶员采用坐姿驾驶，这样腰椎就会偏离正常状态，如果长时间驾驶就会引起要不疲劳。这就要求设计合理的座椅，以减少驾驶过程中的疲劳。对于汽车来说其座椅的设计要满足以下两个方面的内容：
（一）良好的静态特性
1.座椅的尺寸和形状要根据人才测量学给出的相关资料来确定，以保证驾驶员能够选择合适的坐姿。即能够使其肌肉放松，血液通畅，身体稳定并处在舒适的活动范围内。
2.臀部和坐骨结节应该能够承受人体大部分的重量，使座椅前缘大腿处与座椅间的压力尽可能的小。
3.靠背的支撑方式要合理，以保证驾驶员的腰椎、椎间盘及软组织能够承受上半身大部分的负荷。
4.驾驶员在保证不滑脱的情况下能够方便的更换坐姿。
（二）良好的动态特性
1.在合理的范围内座椅要能够实现尺寸和位置的调整，以保证驾驶员能够根据自身条件选择合适的位置，但是考虑到空间的限制，应尽量减小需要调节的尺寸和位置。
2.座椅要能够起到缓冲的作用，以减少路面不平带来的影响，避免驾驶疲劳。
3.座椅还要具有较好的软硬度和温湿度，既能够让驾驶员保持在一种稳定的坐姿状态不产生疲劳，又能够起到透气增加舒适度的作用。
4.要有足够的强度、刚度和合适的使用寿命，以保证驾驶过程中的安全性。
二、汽车座椅的参数选取原则
对于汽车座椅来说其尺寸的基准是人才尺寸，下面是人机工程学中座椅参数的选择方法：
高度：对于座椅来说其高度要跟驾驶员大腿在同一水平线上，既要保证大腿肌肉不会受到挤压，又要保证驾驶员背部肌肉不受增加的负荷作用。
座宽：对于不同体型的人要能够适应，一般情况下是参考女性群体臀宽尺寸的上限。座宽也不宜太大，否则肘部就会失去支撑，引起驾驶疲劳。
座深：它是指座椅前端到靠背之间的距离的大小，一般情况下应使靠背能够方便的支撑腰椎。如果座深过大腰椎得不到有效的支撑就会改变腰部曲线[1]，或者驾驶员不得不向前移动，这样又会压迫膝窝。所以在设计座深时要按照大多数的人群来设计，这样既能保证身材矮小者能够驾驶舒适，又能够保证身材高大人的小腿得到有效的支撑，避免大腿疲劳。
座面倾角：座面与水平面之间的角度。一般情况下座面后倾，这样能够使背部获得有效的支撑，还能够防止驾驶过程中由于震动等滑出座椅。通常座面倾角的大小为5°～15°，太大的话就会在驾驶过程中压迫腹部，破坏腰椎曲线，造成驾驶员生理上的伤害。
椅垫：在驾驶过程中，驾驶员与座面接触的只有其臀部的两块坐骨结节，大约承受了人体75%的重量，长时间的驾驶就会造成压力疲劳，产生臀部麻木感。如果在座椅上加上坐垫，那么驾驶员臀部与座椅的接触面积就会大大增加，压力大大减小。另外坐垫还可以起到稳定坐姿的作用，坐垫选择时不宜选用过硬或者过软的。
三、汽车座椅的人机工程学设计
为了保证驾驶员驾驶过程中不会产生疲劳，在设计过程中就要根据人机工程原理，在座椅面高度，深度和倾角等方面做好设计工作。汽车座椅各参数如下：
（一）椅面高度
椅面高度要能够保证驾驶员在驾驶过程中能够方便的操作方向盘，双脚平放在地板面，同时还要保证其大腿能够水平放置。座椅椅面的高度一般在350～450mm之间，根据实际需要可以进行适当调整，但是最低不得低于300mm。
（二）宽度
在上一节中我们知道座椅的宽度是根据人体臀部的宽度进行设计的，但是由于人性别和体型等方面的差异较大，在座椅宽度选择时非常困难。采用宽度可调节的座椅，在设计时非常困难，增加了汽车的成本。综合各方面的因素考虑我们将座面的宽度定在450～500mm之间，这样既能保证驾驶员小臂能够得到有效支撑又能够便于驾驶员进行坐姿调整，从而保证驾驶的操纵方便性。
（三）倾角
根据人机工程学原理[3]，座椅的椅面是前高后低，对于轿车来说其椅面的倾角用A40来表示，单位是度。对于A型车骑椅面倾角一般在15～40°之间，B型车载11～18°之间，这样驾驶员在驾驶过程中能够实现坐姿稳定，在刹车震动等情况下不会过度前倾或者滑出椅面，在加速或者启动时也不会过度后仰，影响操作安全性[2]。另外座椅的深度要小于驾驶员大腿的长度，否则就会降低其乘坐舒适性和稳定性。
（四）靠背高度和靠背的倾角
座椅靠背的高度和宽度要根据人体的参数来决定，不同的驾驶员其身形来决定，一般情况下座椅靠背的高度和宽度都不能对驾驶操作产生妨碍。靠背倾角是汽车座椅人机工程学设计中非常重要的参数，它是座椅靠背直线与椅面之间的夹角，一般情况下取117°为宜，这样能够保证坐姿下脊椎的舒适性[4]。
四、结论
驾驶舒适性与汽车座椅的设计密切相关，它的设计比一般工作座椅的设计有很大的区别。虽然人们对汽车座椅的研究已经有很长的历史，但是其舒适性还有待进一步提高。论文从人机工程学的原理出发，通过对人体模型的研究，对汽车座椅进行了设计，保证了驾驶员在驾驶过程中的坐姿舒适性和操作舒适性。
参考文献：
[1]李莉.座位作业腰背痛生物力学分析机工效学评价.北京医科大学硕士学位论文，1993，5
[2]李增勇，王成熹.驾驶疲劳与汽车人机工程学初探[J].机械设计与制造工程，2001（4）
关键词 驾驶舱设计;人机工程
中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）21-0072-01
1 绪论
人机工程驾驶舱设计中的重要性：
科技的发展促使着各行各业都逐渐向自动化、智能化方向发展。在以前需要人为完成的工作在当今时代很大部分都能够由计算机来自动完成，而且比人工完成的速度更快、精确度更好，这就使得人机之间的关系发生了转变。在现今人工智能技术、自动化技术已经被人们熟练的应用机的操作中，但是不管技术如何先进，人依旧是操作的主体，在整个过程中依旧起着决定性的作用。因此，为了更好的将飞机的作用发挥出来，必须要对人的体力、心理、生理等对人们产生影响的因素做到充分的考虑，使飞机驾驶舱设计适合人的要求，构成以人为中心的统一的人-机-环境系统。
2 人机工程在驾驶舱设计中的应用
人机工程学是按照人的特性来设计和优化人-机-环境系统的科学。其主要目的是使人能安全、健康、舒适和有效地进行工作。
人机工程学与航空技术的结合，是人机工程学研究和应用的一个极其重要的方面。在航空技术（如飞机驾驶舱）的人机系统设计中，无论是人机分工、人机界面设计，引入人机工程学的原理和方法，并渗入到航空技术设计之中，进行分析、评价和设计，会进一步提高人机系统整体优化水平。
2.1 人机工程学发展概况
人机工程学作为一门科学，其建立和发展仅50余年。
第一次世界大战至第二次世界大战期间，由于军事的需要，使用了飞机、潜艇等现代化设备，开始重视兵员的选拔和训练，人机关系有所改善，主要是使人去适应已定型的机器装备。
第二次世界大战至20世纪60年代，由于新设计的武器装备不符合人的生理心理特点，即使经过严格训练的人也难以适应，并经常发生事故，从而促使人们把人机匹配的研究方向从过去的由人适应机器转向使机器适合于人。1959年，国际人类工效学学会（IEA）正式成立，标志着人机工程学已发展成为一门成熟的学科。
20世纪70年代后，人机工程已渗透至各个行业，且在高新技术领域中予以应用。1975年，国际标准化组织（ISO）成立了人类工效学标准化技术委员会（TC 159），标志着人机工程学的应用进入了一个新阶段。
人机工程学在我国起步较晚，20世纪70年代末才确立起来并获得蓬勃发展，1989年，中国人类工效学学会（CES）成立，并于1992年被国际人类工效学学会（IEA）接纳为正式成员，标志着我国的人机工程学已进入一个新的发展阶段。
2.2 人机工程设计
人机工程在飞机驾驶舱设计中应用的目的是提高驾驶员操作效率、减轻驾驶员工作负荷，以确保系统的安全可靠。飞机驾驶舱设计对人机性能有两方面的要求：1）客观的人机工程学设计原则;2）对这些设计原则的正确履行，使之在设计中转化为驾驶舱的布局、尺寸、形态等各项指标中合理的人机数据。
2.2.1 人机工程设计原则
人机工程设计中应遵循的原则是安全、高效、舒适，这三个要求是相辅相成的。
安全是人机界面设计的第一原则，评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行：是否对飞行员有直接的生理伤害;是否易于造成飞行员的错误;提供一个友好的显示界面;飞行员要能够迅速有效地控制各个系统。
驾驶舱人机界面的舒适程度不仅仅关乎于驾驶人员的感觉，同时能够影响到他们的心理及生理。这对于驾驶人员能力的发挥有很大的影响，甚至间接的影响到飞行的安全问题，因此，对此我们必须加以重视。
在设计驾驶舱人机界面的过程中，设计人员通常首先考虑的都是高效原则，将设计的功能和性能作为首要问题进行考虑，而对安全以及舒适度放在了次位，或者没有做到足够重视。其实在整个设计的过程中，这三者之间是紧密相关、互相影响的。因此在设计时应该对三方面通盘考虑，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的人机界面。
2.2.2 人机工程在飞机驾驶舱设计中的应用
1）人体尺寸数据库及人体建模。
随着CAD、CATIA等计算机辅助绘图软件的飞速发展，在飞机驾驶舱设计中，越来越多的用到人体模型。人体模型的建立，需要广泛搜集人体尺寸数据，并建立人体尺寸数据库及相关标准。我国在2003年了飞行员专用标准《中国男性飞行员人体尺寸》GJB4856-2003。
利用飞行员的人体尺寸数据，可以在CATIA等软件中构建人体模型，来优化驾驶舱设计，使整个人机系统中的人和机器合理匹配。
2）操纵台、仪表板和座椅等设计。
驾驶员眼位确定后，在进行操纵台、仪表板和座椅等设计时需考虑驾驶员视野要求、驾驶员对操纵器件的可达性要求等。
在驾驶员眼位确定的前提下，应根据驾驶员坐姿身体尺寸设计操纵台、仪表板的位置及倾斜角度，将安全操作所需要进行观察辨认的所有显示器和控制器提供给驾驶员。使他们在需要观察一个控制器或显示器时不需要移去一个障碍物或重新调节座椅，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可视性、可达性要求。
飞机座椅属于工作用座椅，在座椅设计时，通过以往的飞机各元件人机工程设计原理和相关试验，按照驾驶员坐姿身体尺寸设计座高、座宽、座深、座面倾角、靠背、靠背倾角、扶手高度和坐垫，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可达性要求。
3）可达性、可视性评估验证。
采用电子模型与实体模型相结合的方法，供飞行员体验新飞机驾驶舱，对可视性和可达性进行评估验证，提高设计效率和质量。
利用CATIA等软件设计1：1的飞机驾驶舱模型，并用CATIA软件中的人机工程模块进行驾驶姿势评价、视域分析和可达性仿真验证，对驾驶舱的设计进行评估和完善，能够有效的缩短研制的周期并降低研制成本，给飞行员建立一个舒适、安全的飞行环境。
3 未来人机工程在驾驶舱设计中应用展望
尽管目前我们已经将CITTA等软件的人机工程设计与仿真验证应用于设计驾驶舱的过程中，但是就现实情况而言还不能够完全的满足驾驶员体验驾驶舱的要求，而且因为软件中生成的人体模型没有穿着衣物，这样对衣物尺寸的设计会有很大的影响。虚拟座舱的适时出现能很好的解决这一问题。
虚拟座舱是虚拟现实技术在航空领域的重要应用。虚拟座舱有临境性、交互性和想象力的特点，能使人进入一种封闭的虚拟环境，通过人机接口输出3维视觉、听觉和触觉信息，多通道刺激人的感官，从而使人在头脑中形成身临现实环境的感觉;同时，又能接受人的手指动作、话音、头眼指向等多通道控制信息，实现人机交互。
参考文献
关键词：教学；演讲；设计；辩论；实物制作
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）13-0079-02
《人机工程与造型设计》是一门介绍人机工程学的基本理论和造型设计相关知识的课程，也是一门将技术与艺术紧密结合的课程[1]。人机工程与造型设计是作为一种新的产品设计观和方法论而兴起和存在的，是探讨如何应用各种先进技术，达到产品科学与艺术的高度统一，它不同于传统的工程设计，也不同于一般的艺术设计，而具有多学科相互渗透、交融的特点
人机工程与造型设计是一门多学科综合的边缘学科。人机工程学研究的主要内容就是“人―机―环境”系统，人机工程学既研究人、机、环境每个子系统的属性，又研究人机系统的整体结构及其属性。力求达到“人”尽其力，“机”尽其用，“环境”尽其美，使整个系统安全、高效，且对人有较高的舒适度和生命保障功能，最终达到系统综合使用效能最高[2]。造型设计主要以各种产品为表现对象，在满足产品物质功能的前提下，用艺术手段创造出实用、经济、美观的产品，造型设计必须满足实用要求的物质功能和审美要求的精神功能两方面的要求[3]。人机工程与造型设计包括设计生理学和心理学基础、人体测量学、工业造型设计的美学基础、形态设计、色彩设计等丰富的内容，通过人机工程与造型设计课程的学习，可使学生了解人机工程与造型设计的基本设计原理与方法，提高设计素养。本课程的特点是基本理论知识点涉及面广、分布较散，内容相互关联较少，学生容易看懂，深入理解则有难度。如采用传统的教学方式，则不易引起学生的兴趣，不利于培养学生的自学能力、动手能力。而应采取灵活的教学方式，对教学思路、教学内容、教学方法和教学手段进行改革。已有学者在相应的教学方法改革上进行了有益尝试。作者在教学中把相关知识和理论与实际情况相结合，将老师为主变为师生并重的教学方式，把学生的创造性、主观能动性和好胜心结合到教学中，发挥学生的积极性，旨在加深学生的理解，开阔思路，培养学生的综合能力。
一、论文演讲
设计生理学与心理学基础这一章包括人的神经系统结构与功能、人对信息的处理、人的感觉和知觉特性、视觉功能与特征、听觉机能与特征、心理因素等内容，这些内容里的神经系统结构、人对信息的处理、记忆、遗忘等内容与我们的日常学习有较大关系，对指导如何正确进行学习有重大作用。在进行生理学与心理学基础教学时，布置学生撰写“根据生理学与心理学知识谈如何学习”的小论文，要求学生们根据学到的生理学和心理学知识谈如何学习得快，如何记得牢，如何提高效率，用所学知识指导日常学习。很多同学在教材知识的基础上又查阅大量资料，并结合自己的经验，认真撰写论文，分别从身体健康、记忆、复习、遗忘等不同方面对学习的作用和影响进行了论述，谈了各种不同学科的正确的学习方法。老师把其中有特色的论文挑选出来，让学生在课堂上进行交流演讲，各自介绍自己的好的学习方法和建议，每位同学演讲结束后，由下面的学生提问，演讲者解答。课堂上气氛热烈，一些平时上课总是坐在教室后排听讲的同学也大胆地演说，并能恰当地回答其他同学提出的问题，教学效果较好。课后有的同学说以前只知道认真学习、努力学习，对如何正确地学习、学习的方法与技巧等知之甚少，通过知识学习和论文演讲获益非浅。通过让学生演讲和相互提问，锻炼了学生的自我表现能力和演说口语表达能力，加深了对相关教学内容的理解。
二、设计仪表
仪表是显示装置中使用最多的一类视觉显示器，仪表的大小、颜色、刻度、指针、外形等对仪表的正常发挥作用有重要的影响，根据不同的使用人群和不同的使用环境，设计相应的仪表，在讲解仪表设计的基本原理后，必须让学生实际设计，以便把理论和实际结合起来，每个学生根据自己的体会、生活经历等设计不同风格、式样的仪表，在设计完仪表后，组织学生交流，每人介绍自己设计的思路、意义、作用和使用环境等。通过交流，同学开阔了设计思路，加深了对仪表作用原理的理解，之后再进行第二轮仪表设计，大家对仪表的设计有深刻的理解和印象。仪表是大家经常见到的一种常用的设备，看似简单，但真正开始设计，才能发现其中需要解决的各种尺寸关系、颜色配比问题，通过两轮设计学生在绘图、配色、比例关系、美学素养等方面有提高，体会出仪表设计中的奥妙。
三、正反方辩论
在工业造型设计的美学基础教学时，涉及比例与尺度、对称与均衡、稳定与轻巧、节奏与韵律、统一与变化、主从与重点、调和与对比、过渡与呼应、比拟与联想、单纯与和谐等十个既对立又统一的概念，这些概念有的每一对概念既相互关联近似，又有很大差异，短时间理解和记忆有一定难度，为此每一对概念请两个同学结合自己的经历和体会，谈其中一个概念的优点、用途等，相互辩论，如两个同学辩论调和与对比，一个同学认为设计中应多采用调和的表现方法，另一个则认为在设计中采用对比的方法能带来视觉冲击，给人留下深刻印象，经过这样的热烈辩论，大家对这些概念理解深刻、记忆牢固。在课堂上辩论让学生在相互争论中及时找出辩论对方论点中的漏洞和逻辑错误，把自己的观点有条理地展现给大家，提高了思维敏捷能力和逻辑分析判断能力。
四、实物制作
构成是形态设计中的重要内容，构成包括平面构成、立体构成和色彩构成。构成是研究物质世界形态要素及其组合规律的科学。它不以客观物象为模特进行写生，而是从造型要素入手，把客观物象分解为点、线、面、体，然后按照一定的秩序重新组合，构成一新的形态。构成与设计是有区别的。构成研究的内容是涉及各个艺术门类之间的、相互关联的形态因素，从整个设计领域中抽取出来，专门研究它的视觉效果和造型特点，从而做到科学、系统、全面地掌握形态。构成能为设计提供广泛的发展基础。构成的构思不完全依赖于设计师的灵感，而是把灵感和严密的逻辑思维结合起来，通过逻辑推理，并结合美学、工艺、材料等因素，确定最后方案。构成是包括技术、材料在内的综合训练。在构成过程中须结合技术和材料考虑造型的可能性。因此，作为设计师来讲，不仅要掌握造型规律，且要了解或掌握技术、材料等方面的知识和技能。构成的特点和技能必须通过实际的设计和制作才能深刻理解和掌握。布置学生制作实物，学生利用一切可以利用的材料，如纸张、木板、一次性筷子、易拉罐和矿泉水瓶等进行构成制作，包括平面的、立体的，所有的制作带到教室展示交流，并评选最佳作品，取得较好的效果。通过实物制作，动手能力得到锻炼，制作的作品形态各异，丰富多彩。
通过对《人机工程与造型设计》教学方式的改革，改变了老师讲、学生听的传统教学模式，采用学生演讲、设计、辩论、实物制作等教学方法，学生对教学内容的理解和掌握有较大的提高，表达能力、逻辑分析能力、思维敏捷水平、动手能力得到加强提高，培养了学生的综合能力，取得较好的教学效果。
参考文献：
[1]左春柽，杨斌宇，王晓峰，等.人机工程与造型设计[M].北京：化学工业出版社，2007：12-13.
大学工业设计有以下学习内容：
主干学科：机械工程，艺术学。
主要课程：力学，电工学，机械设计基础，工业美术，造型设计基础，工程材料，人机工程学，心理学，计算机辅助设计，视觉传达设计，环境设计。
主要实践性教学环节：包括军训，金工，电工，电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计论文等。
（来源：文章屋网 ）
关键词： 人类工效学；设计；SolidWorks；CATIA
中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0119-01
0 引言
随着计算机技术的发展，在概念设计阶段使用三维数字化人机工程设计是现代工业设计的必然要求。以人体参数为基础建立的数字人体模型是描述人体形态和力学特征的有效手段，是研究、分析、设计和评价人机系统不可缺少的测量和模拟工具。目前可进行人机工学分析的软件较多，本文尝试以SolidWorks和CATIA这两种三维软件为例来探讨计算机辅助技术在人类工效学方面的应用。
1 建立模型的思路
由于SolidWorks软件基于具体的尺寸绘制草图完成建模，然后通过在装配体文件中添加几何关系组成完整的人体模型。所以在创建之前需要计算出各个人体百分位所针对的主要部位尺寸。笔者首先进行了油田作业工人的人体测量工作，由于人体测量中所得到的测量值，都是离散的值随机变量，大多数都符合正态分布(高斯分布)规律，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数[1]。
通过实际测量，利用上述方法可以计算出对应人体尺寸百分位5%、10%、50%、90%、95%共5组模型尺寸。由于所有部位零件都使用了SolidWorks的配置功能，所得到的最终模型通过选择不同配置就可以改变各部位的尺寸比例。
CATIA与SolidWorks不同，它具有专门的人机分析模块，还提供了美国、加拿大、韩国、日本和法国的人体模型数据库，遗憾的是没有中国的人体模型。这里笔者依据韩国人人体模型的各部位比例和测量参数，通过修改模型库中韩国人的相关参数[2]，还可以建立针对目标人群的文件来实现，如图1所示，当定义完人体模型相关数据后导入CATIA的人体模型库，然后再确定要建立的人体模型的父系产品、人体模型名、性别、百分数，就能生成中国地区的虚拟人体模型[3]。
2 人机优化方法的不同
使用SolidWorks笔者建立了一个操作平台,这里对于操控域设置为站姿操作方式来进行设计。以空间分析为例，根据人机工学对站姿操作评估的需求，作业面高度同作业姿势有关。一般在站姿作业时，身体向前或向后倾斜以不超过10°～15°为宜，工作台高度一般为操作者身高的60％左右。当台面高度为900mm～1100mm时，台面处于最佳作业区内[4]。以此为依据，可以参考导入的人体模型对平台进行优化，将作业人员所处的作业空间尺寸设定为1100mm*900mm的空间，满足作业岗位中横向活动间距大于1000mm的要求，参考建立的人体模型还可以近一步设定操控台面的最低线距离操作站立面的距离为1135mm，由于操控台平面为坡面，最高处与最低处的高度差为111mm，则可以算得操控平面中线距离作业站立面的高度为1191mm，在身高60%的比例高度稍微偏高处，在软件中完全适合我们所测得的平均身高为1753mm的华北地区作业人员使用。操控台宽度为540mm，与虚拟人体模型肩宽接近，两侧各多出83mm。这样作业者作业时手臂减少横向的施力，可以降低肌肉疲劳。依据以上人机工学评价标准，我们最终完成的操控域的优化设计工作。
这里我们将修井机的操控域设计为室内坐姿作业方式。CATIA也具有独立建模的能力，首先对操控域进行建模，然后导入建立好的人体模型。在对现场作业姿势有了充分了解后，可以利用约束工具进行身体部位与其它虚拟物体的定位，利用干涉检查和终止干涉来避免虚拟人体模型的身体和虚拟物体的重合，使人体模型姿势符合作业姿势。
由于CATIA具有人体模型姿态分析（HPA）模块，所以我们可以直接针对这一坐姿，利用CATIA的姿态评估大腿与小腿夹角的舒适度为92.6%。同理对其他模型部位进行评估。以这一坐姿为依据，我们可以调整操控域的座椅以及作业台的具体尺寸，使得操控域满足作业人机舒适性的要求。
3 结论
在对操作平台操控域两种不同方案的人机优化过程当中我们可以得到以下结论：SolidWorks和CATIA虽然都能进行三维建模，但是在建模方面SolidWorks采用参数化驱动模型，用数值参数和几何约束来控制三维几何体建模过程要更加简便易行，当发现不符合人机工学要求的尺寸时可以及时修改。其不足之处是当人体模型建立完成之后没有一个专门的人机分析模块对方案进行智能化分析，需要借助工程图和零件图依据人机工程学的人机评价标准来人工调整。而CATIA虽然在所建立模型的编辑和调整上不如SolidWorks便捷，但是它拥有专门的人体模型构造（HBR）模块和人体模型姿态分析（HPA）模块，可以很快地对所需作业姿势进行优化评价。评价结果以分数来显示清晰明了。
通过以上比较我们可以总结出这样的一个设计思路，如果结合两个软件各自的优势，利用SolidWorks对操作平台进行建模工作，然后使用CATIA软件确定最佳的作业姿势，最终以这一姿势所需要的具体人机尺寸来修改SolidWorks中建立的操控域模型，这样整个设计过程会更加便捷有效。
参考文献：
[1]载敏．基于人机工程的动态人体模型研究和应用．四川大学研究生学位论文．2004（5）：12-13.
[2]郝增涛．80型轮式装载机驾驶室人机工程学设计.吉林大学，2008：62-63．
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