第5章 操纵装置设计(车辆人机工程学).ppt

人机系统中, 操纵装置(又称控制装置、调节装置)是指通过人的动作(直接或间接)来使机器起动、停车或改变运行状态的各种元件、器件、部件、机构以及它们的组合等环节。其基本功能是把操作者的响应输出转换成机器设备的输入信息, 进而控制机器设备的运行状态。 操纵装置的设计, 应使操作者能在其一个作业班次内,安全、准确、迅速、舒适、方便地持续操纵而不产生早期疲劳。为此, 设计者必须充分考虑人体的体形、尺度、生理特点、运动特征和心理特性、以及人的体力和能力的限度, 才能使所设计的操纵装置达到高度的宜人化。 (1) 曲柄(摇把) 适用于费力、 移动幅度大而精度要求不高的调节。主要用于无级调节、且要求几个旋转动作之后停止在一个位置上的操纵工况。曲柄的优点是操纵转矩较大, 适应范围较广, 其形状确保操作者不可能产生无意识的操作, 安全性较好。但它受空间限制较大。 当两工位或多工位有级操纵时, 为了快速调节, 而调节位置还要看得见、摸得着, 也可选用曲柄。 (2) 手轮 适用于细微调节和平稳调节。当手轮一次连续转动角度大于120°时, 应选用带柄手轮。主要适用于无级调节、三工位或多工位的分级开关。手轮很适宜于保持在一个位置上, 要求精确地调节, 但容易产生无意识操纵。因此, 手轮要有联锁或保险装置。 （6）旋塞 既适用于无级调节，又适用于分级开关。若调节范围小于一周，则旋塞用于分级控制时可以有2~24个工位（例如，旋转量程旋择开关）。旋塞通常做成指针形状或带有指示标记，各个工位有指示数值，以利于提高操纵的准确性。 （7）钥匙 适用于对安全有特殊要求，不允许产生非授权的和无意识的调节的场合。尤其适用于保持在一个工位上的操纵要求。 （8）开关杆 适用于要求能保持并精确调节的场合，可用于两个或多个工位的操纵，也可用于多个运动方向及无级调节。当要求每个工位都可见、可及和快速调节时，选用开关杆极为合适。 （9）拨动式开关 适用于快速调节、占据空间小、单手操纵几个操纵器，以及要求可见、可及的场合。视其结构不同，可调节两个或三个工位。 （10）摆动式开关 只能用于两个工位。最适宜于空间小的情况下，对几个操纵器用单手同时进行快速操纵，且要求可见和可触及相应工位的场合。 （11）脚踏板 适用于动作简单、快速、需要的操纵力较大的调节。能较长时间保持在调节位置上，可用于两个或几个工位的调节和无级调节。脚控操纵器一般适用于需要连续进行操作，而且用手又不方便的场合，或手的任务量太大，需要的操纵力较大的场合。在坐姿、有靠背的条件下宜选用脚控操纵器。 （12）键盘 键盘由几个或几十个按钮开关或按键组成，其按键组合应符合国家标准或国际标准。键盘主要适用于安装空间受限制、便于集中控制的场合。 （13）手闸 适用于操纵频率较低的场合，可进行两个或数个工位的调节及无级调节。当阻力不大时，可用作为两个终点工位之间的精确调节。手闸的工位容易保持，并且可以看见和触及。若有多个滑动操纵器需要用单手同时操纵，则可用手闸进行快速精确调节，并且能保持在调节的工位上。 （14）指拨滑块 指拨滑块分两类，一类是人手施加的力通过滑块与手指间的摩擦来传递，它只允许有两个工位，适用于安装空间受限制且可看见工位的场合，也适用于要求防止无意识操纵的场合；另一类是滑块所受的力通过滑块的突起形状来传递，它允许有两个、几个工位及无级调节，适用于要求可以看见和触及的操纵，并能快速调节和保持在调节位置的场合。 （15）牵拉式操纵器 适用于两个、几个工位及无级调节，它要求有恰当的结构设计（如行程、标记等），适宜用于要求能保持调节位置，并能进行快速精确调节的场合。 b. 操纵杆的行程和扳动角度 应适应人的手臂特点, 尽量做到只用手臂而不移动身躯就可完成操作。 对于短操纵杆 ( 150 ～ 250 mm ), 行程约为150 ～ 200 mm , 左右转角不大于 45°, 前后转角不大于 30°；对于长操纵杆 ( 500 ～ 700 mm ),行程约为 300 ～ 350 mm ,转角约为 10°～ 15°。通常操纵杆的动作角度为 30°～ 60°, 不超过90°。 c. 操纵杆的操纵力 最小为 30 N, 最大为 130 N, 使用频率高的操纵杆, 操纵力最大不应超过 60 N。例如,汽车变速杆的操纵力约为 30 ～ 50 N。 d. 操纵杆的位置 当操纵力较大、采用立姿操作时, 操纵杆手柄的位置应与人的肩部等高或略低于肩部的高度；当采用坐姿操作时, 操纵杆手柄的位置应与人的肘部等高。 (2)常用移动式操纵装置的工作行程和操纵力 手柄的适宜操纵