第4章 操纵装置设计

第四章操纵装置设计第一节手操纵装置的设计第二节手握式工具设计第三节脚动操纵器设计第四节操纵与显示相合性设计内容概括第四章操纵装置设计手操纵装置，按其操纵的运动方式可分为以下三类：1.旋转式操纵器这类操纵装置有手轮、旋钮、摇柄、十字把手等，它们可用来改变机器的工作状态，调节或追踪操纵。2.移动式操纵器这类操纵器有按钮、操纵杆、手柄和刀闸开关等．可用来把系统从一个工作状态转换到另一个工作状态，或作紧急制动之用。3.按压式操纵器这类操纵器主要是各式各样的按钮、按键和钢丝脱扣器等，具有占地小、排列紧凑的特点。第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计图4-1旋转式操纵器图4-2移动式操纵器图4-3按压式操纵器第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计一、旋转式操纵器设计1、旋转式操纵器的类型（1）旋钮，是供单手操纵的控制器，根据功能要求，旋纽可作多圈转动，也可作小于360度的转动和定位转动。（2）手轮，可供单手或双手操纵，按不同的用途，其尺寸相差较大，如机床上使用的手轮直径一般只有100～200mm，而汽车驾驶盘的直径有40～500mm。第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计（3）摇把，一般供单手操作，但在操纵力要求较大时，需双手操作，不同的摇把其尺寸差别亦较大（4）十字把，是旋转控制器中较大的一种，往往需双手操作。如船舶驾驶用的舵轮图4-4旋钮图4-5手轮第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计图4-6摇把图4-7十字把2、旋转式控制器的操纵力旋转式控制器因其功能、形状和尺寸的不同，操纵力的大小亦不同。但每一个具体的控制器都有其适宜的用力。第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计3、旋转式控制器的形体设计（1）旅钮的形体设计（2）手轮和摇把设计（3）其它旋转式操纵器设计第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计二、移动式操纵器设计1、移动式操纵器的类型移动式操纵器可分为手柄、操纵杆、推钮、滑移式操纵器和刀闸等2、移动式操纵器的操纵力利用手柄操纵时，其操纵力的大小与手柄距地面的高度、操纵方向、使用的左右手不同等因素有关3、移动式操纵器设计手柄一般供单手操作，所以要求是，手握舒适，施力方便，不产生滑动，同时还需控制它的动作第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计在设计手柄时，要防止手柄形状丝毫不差地贴合于手的握持部分，尤其是不能紧贴掌心。图4-8手的生理结构及把手形状设计第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计三、按压式操纵器设计按其外形和使用情况，大体可分为两类：1、按钮其外形常为圆形和矩形，有的还带有信号灯。2、按键如微电脑的键盘、打字机、传真机、电话机、家用电器等，都大量使用了按键。第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计图4-9按键的形式和尺寸第一节手操纵装置的设计第四章操纵装置设计工具是人类四肢的扩展。使用工具使人类增加了动作范围、力度，提高了工作效率。第二节手握式工具设计图4-10手握式工具第四章操纵装置设计使用设计不当的手握式工具会导致多种上肢职业病甚至全身性伤害，如腱鞘炎、腕道综合症、腱炎、滑囊炎、滑膜炎、痛性腱鞘炎、狭窄性腱鞘炎和网球肘等，一般统称为重复性积累损伤病症第二节手握式工具设计一、手的解剖及其与工具使用有关的疾患第四章操纵装置设计二、手握式工具设计原则1、一般原则工具必须满足以下基本要求，才能保证使用效率：（1）必须有效地实现预定的功能；（2）必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大率；（3）必须按照作业者的力度和作业能力设计，所以要适当地考虑到性别、训练程度和身体素质上的差异；（4）工具要求的作业姿势不能引起过度疲劳。图4-11铬铁把手的设计第四章操纵装置设计第二节手握式工具设计图4-12把手弯曲式工具设计图4-13避免掌部压力的把手设计（a）传统把柄（b）改良后的把柄2、解剖学因素（1）避免静肌负荷（2）保持手腕处于顺直状态（3）避免掌部组织受压力（4）避免手指重复动作第四章操纵装置设计第二节手握式工具设计三、把手设计操作手握式工具，把手当然是最重要的部分，所以有必要单独讨论其设计问题。对于单把手工具，其操作方式是掌面与手指周向抓握，其设计因素包括把手直径、长度、形状、弯角等。（a）拇指操作（b）指压板操作图4-14避免单小指（如食指）反复操作的设计第四章操纵装置设计第二节手握式工具设计四、手握工具改进实例图4-15手枪钻的设计为了让使用者手握工具时手腕尽可能Woodson(1981年)发明了一种与工具的作用力方向成45°角的手柄使用这种手柄可以同时产生向下和向前两个方向的作用力。第二节手握式工具设计第四章操纵装置设计第三节脚动操纵器设计一、脚操纵装置的形式及操纵特征脚操纵器主要有两种形式：脚踏板和脚踏钮。脚踏板的形式又有直动式、摆动式和迴转式(包括单曲柄和双曲柄)。踏板有下面几种分类：摆动式、双曲柄式、单曲柄式和直动式踏板图4-16摆动式图4-17双曲柄式第四章操纵装置设计图4-18单曲柄式图4-19直动式踏板第四章操纵装置设计第三节脚动操纵器设计二、脚操纵器的适宜用力一般的脚操纵器都采用坐姿操作，只有少数操纵力较小(小于50N)的才允许采用站姿操作。在坐姿下脚的操纵力远大于手。操纵过程中，人脚往往都是放在脚操纵器上的，为防止脚操纵器被无意碰移或误操作，脚操纵器应有一个起动阻力．它至少应超过脚休息时脚操纵器的承受力。第三节脚动操纵器设计第四章操纵装置设计第三节脚动操纵器设计三、脚操纵器设计为便于脚施力，脚踏板多采用矩形和椭圆形平面板，而脚踏钮有矩形、也有圆形。图4-20脚踏板的尺寸图4-21脚踏钮的尺寸第四章操纵装置设计机器、设备的显示装置与操纵装置在很多情况下有联用关系，这种显示与操纵之间的联用关系称为“操纵-显示”的相合性。图4-22操纵与显示相合性第四章操纵装置设计第四节操纵与显示相合性设计一、操纵-显示相合性的人机工程原理遵循以下几条原则：1、运动相合性根据人的生理与心理特征，人对操纵器与显示器的运动方向有一定的习惯定式。图4-23运动相合性第四章操纵装置设计第四节操纵与显示相合性设计2、空间相合性操纵器和显示器配合使用时，操纵器应该与其相联系的显示器紧密布置在一起，操纵器一般布置在显示器的下方。图4-24空间相合性第四章操纵装置设计第四节操纵与显示相合性设计3、操纵-显示比在操纵中，通过操纵装置对机器进行定量调节或连续控制，操纵量则通过显示装置（也可以是机器本身或其执行机构图4-25操纵显示比第四章操纵装置设计第四节操纵与显示相合性设计二、操纵-显示相合性应用实例1、操纵-显示相合性在仪表监控系统中的应用2、操纵-显示相合性在汽车中的应用图4-26仪表中的操纵与显示的相合第四节操纵与显示相合性设计第四章操纵装置设计第4章结束回总目录第5章