不合理的人机工程案例

第一篇：不合理的人机工程案例

人机工程学案例分析对公共木椅的分析

对公共木椅的分析

随着我国经济的迅速发展，公共设施也趋于完善，不仅是现代家具还是公共设施如座椅连廊的设计正趋于技术上先进、工艺上可行、经济上合理、款式上美观、使用上安全等方向发展。对他们的设计就是设计一种新的生活方式、工作方式、休闲方式、娱乐方式。“家具的功能不仅是物质的，也是精神的”，现代家具正朝着实用、多功能、舒适、保健、装饰、休闲、娱乐等方向发展。公共设施也如此。

如图，这是一款公共座椅的设计，形态上采用的是Q的形状(侧视图)， 首先是尺寸的确定，严格按照人机工程学来讲，休闲座椅的各部分最佳尺寸分别为: 座高:380mm~450mm 座宽:380mm~480mm 座深:420mm~450mm 座面角度:15~200 靠背高:46Omm~61Omm

然而此款座椅最终确定的设计尺寸是:

座高:420mm(在人机尺寸的指导下确定的) 座深:400mm 靠背高:400mm

很明显其中有些数据并不符合人机工程学尺寸要求，主要是因为考虑到此座椅的使用环境为公共场所，其功能是为来往的人暂时性的休息提供方便，同时又不希望人在上边停留的时间过长，因此在设计上并没有严格按照人机工程学尺寸来确定其所有尺寸。

与其他的公共椅子相比，该木椅的优点是采用天然木材，更贴近生活，形体流畅，造型优美，整体充满了“e时代文化”，即充满了现代感的同时又融入了古朴厚重、回归自然的纯朴气息。

初始方案中，该木椅造型为实心的，其缺点自然也随之显现，即整体的重量重，为运输带来很多不便，而且有很大的空间浪费。另外保持其初始的古朴颜色导致色调单一，有时难免让人生出不干净的念头。

改进措施很简单，分为两方面。一方面就是挖空靠背。其优点则是显而易见的：①减轻了整体的重量，同时节约了木材，方便运输，节约运力，使外观更加简洁，线条充满柔和的变幻美②空间的增加增强了呼吸感，镂空的图案让人充满的想象力和轻松愉快的心情③增加了服务面积和空间，呈现出来的小平面可以用作副座面，尽管座面的宽度只有180mm，但也可以为劳顿的过客提供暂时性的休息。

在色彩的改进上，由于色彩对人的心理和生理产生影响，不同的消费群体对色彩的偏好(年龄差异，地域差异，性别差异等)均有所差异，家具的具体使用环境以及设计形态的表达都是家具设计中色彩确定的影响因素。此款座椅的形态设计表达了一种时尚前卫的设计理念，因此亮丽的颜色能更好的论释其内涵;公共座椅的受众人群较为宽泛，所以不能单纯的去迎合某一特定人群而确定，因此需要根据具体的使用环境来具体确定。以下是几个色彩方案，譬如古朴的灰色，调皮的橙色，浅黄等可分别适合不同的使用环境。

从以上的分析我们不难看出，现代人的需求已不仅仅是停留在“实用”的层面上，人们更多追求的是家具的丰富文化内涵和精神满足，他们需要的是有时代特征的并能满足自身心理诉求的家具产品。因此单单满足人机工程学要求的家具设计己不能满足人们的需求。

人机工学是家具设计中的应用原则与尺度考量，但随着现代生活方式的急速转变，人们对于时尚的态度和对潮流的把握使得家具等设施的设计有了更多发展的空间和变通的余地。在设计中，我们应该把握好人机工学与家具设计的关系，建立起一种理性与感性相互融合、借鉴、协调的产品设计思想才是顺应时势与时俱进的正确应对法方法。

第二篇：人机工程学案例分析报告（范文）

人机工程学案例分析报告

摘要：高校宿舍公寓的设计合理性、舒适性越受重视。本文主要是运用人机工程学的知识， 从国家标准以及全国高校宿舍情况出发对于我校 5 号宿舍楼的内部的尺寸、方位上进行合 理的评价与分析，并在此基础上提出了一些合理的改善措施。

关键字：宿舍公寓

人机工程学 分析

评价

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我校女生公寓的人机学评析和改进设计

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1 选题背景

当今中国高校的学生宿舍己经公寓化，服务性设施也在改进。了解高校学生宿舍的发 展情况，将使本文的评析更加具有现实针对性。 1 )解放后到文化大革命以前，学生宿舍每层有集中的盥洗室和卫生间。 2) 1977 年文化大革命后，新学生宿舍楼采用砖混结构中廊式布局，通常 6-7 层，每层 采用集中的盥洗室和卫生间。中央走道两侧排列房间和公用的盥洗室及卫生间。 3)2000 年以来宿舍分三类：①每层采用集中的盥洗室和卫生间;②旅馆式学生公寓， 每个房间都有 独立的盥洗室和卫生间， ;③高层学生公寓，是为解决高校扩招学生增多问 题而建，设施设计上受很多条件限制，电梯、盥洗室和卫生间。 我校女生公寓楼属第二种类型一一拥有独立的卫生间学生公寓，但在在卫生间的设计 方面受到了面积、空间等因素的限制。本文将在基本不突破这些限制的前提下，作进一步 评析，提出改进设计方案，使之更加宜人。 国家标准中宿舍设计的行业标准与设计规范 居室的面积要求 表 1 居室类型与人均使用面积 人数 项目 每室居住人数(人) 人均使用 2 面积(m / 人) 单层床、高 架床 双层床 1 16 — 2 8 — 3～4 5 — 6 — 4 8 — 3 类型 1类 2类 3类 4类

储藏空间

壁柜、吊柜、书架

4)居室的床位布置尺寸不应小于下列规定: (1)两个单床长边之间的距离0.60m。 (2)两床床头之间的距离0.10m。 (3)两排床或床与墙之间的走道宽度 1.20m。 5)居室的储物空间 (1)居室应有储藏空间，每人净储藏空间不宜小于0.50m3;严寒、寒冷和夏热冬冷地区 可适当放大。 (2)储藏空间的净深不应小于0.55m。设固定箱子架时，每格净空长度不宜小于0.80m， 宽度不宜小于0.60m,高度不宜小于0.45m。书架的尺寸，其净深不应小于0.25m，每格净高 第2页 共8 页

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不应小于0.35m。 6)层高和净高 (1)居室在采用单层床时，层高不宜低于2.80m;在采用双层床或高架床时，层高不宜 低于3.60m。 (2)居室在采用单层床时，净高不应低于2.60m;在采用双层床或高架床时，净高不应 低于3.40m。 7)门窗和阳台 (1)宿舍门窗的选用应符合国家相关标准。 (2)宿舍的外窗窗台不应低于0.90m，当低于0.90m时应采取安全防护措施。 (3)宿舍居室外窗不宜采用玻璃幕墙。 (4)开向公共走道的窗扇，其底面距本层地面的高度不宜低于2m。当低于2m时不应妨 碍交通，并避免视线干扰。 (5)居室的门宜有安全防范措施，严寒和寒冷地区居室的门宜具有保温性能。 (6)宿舍宜设阳台，阳台进深不宜小于1.20m。各居室之间或居室与公共部分之间毗连 的阳台应设分室隔板。 (7)顶部阳台应设雨罩，高层和多层宿舍建筑的阳台、雨罩均应做有组织排水，雨罩 应做防水，阳台宜做防水。 (8)低层、多层宿舍阳台栏杆净高不应低于1.05m;中高层、高层宿舍阳台栏杆净高不 应低于1.10m。 目前，我校女生公寓的平面图如图 1 所示。

图1 第3页 共8 页

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2 人机评析及改进准备 2.1 女生公寓的布局 1)门的宽度 现有门的宽度为 800mm，宿舍的门应考虑能方便地进出，平日的实际使用情况及实地 试验表明，800mm 的门宽已经足够。 2)门的位置 门的位置是调查的重点问题之一，根据同种布局，此门的位置是很合理的。 3)阳台使用面积 每个寝室住 4 名学生，总体面积为 21.6 m2 ，但阳台却占据了 3.6m2 的面积，由于学生 活动关系，阳台只能晾晒一些衣物，所以其空间应适当减少。

2.2 盥洗池 盥洗池区域的视图如图 2 所示，分析盥洗池使用中的人机关系，可以得出以下结论：

图2

由于卫生间区域有限，而便池所占空间和盥洗池所占空间相同，学生洗漱以及洗衣服 都需要在面池处活动，但是目前空间很小，应该予以改进。将便池面积缩窄加大面池所在 面积。 2.3 宿舍进门走廊的宽度 进入宿舍的走廊现有宽度为一米，根据学生带物品进出的实验，这个宽度是合理的。 第4页 共8 页

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2.4 宿舍的置物架 置物架分四层正好适合四人使用，但是根据图一所示，它正好摆放在进门的走廊处， 而走廊只有一米的宽度， ，如果把置物架放在哪个位置影响到学生的进出，这是不合理的， 所以置物架的位置可以改变一下。 2.5 目前只供应凉水淋浴，只在炎热的夏季才有部分同学使用，利用率甚低。

3 宿舍改进

宿舍的改进如图

3、

4、

5、

6、7 所示，说明如下：

图3 图4

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6 图5 图6 图7

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1)将宿舍阳台的宽度减低，节省学生经常活动的范围。 2)把卫生间中面池的范围加大减少便池的面积以方便学生的正常活动。 3)把放在进门走廊的置物架挪动地方，以便方便学生的进出。 4)鞋柜：我校宿舍几乎都没有鞋柜的设置。大学生是一个青春活泼的年纪，每个人都有三 五双鞋子，甚至十几双。鞋子的摆放就成了大的问题，直接放在地上很不美观，而放在阳 台上又容易受潮。所以可以在阳台上加一个封闭鞋柜，既美观又免于受潮。 5) 台式电脑置放处：我校宿舍内几乎没有设置有放置电脑的位置。这很不方便学生的空间 活动和学习。 6)经过如上改进设计的宿舍，方便了学生的生活，使宿舍空间利用更加合理。

4 结果分析

本论文应用人机工程学的知识，对我校女生寓楼的宿舍进行评析并作改进设计。通过 调查宿舍的信息发现问题，提出质疑，查找资料，解决问题，设计提案并加以总结。通过 绘图软件的应用提高评析和设计的精确度和可信度。设计方案是在原有环境限制基础上进 行的改进，具有可操作性和可实现性。

5 设计体会

这次调查，我们主要是先通过对于标准的了解，又对于全国大学的状况，以及本校情 况的调查。基于以上的调查研究，又进一步对我校的现状进行了分析，并对其不足的地方 提出了一些建议。希望能够给设计者们提供一点点建议。也为我们自己的环境做些力所能 及的事，一切的设计都是为人们的生活提供方便，为了设计出更加合理更加符合人们生活 生存的产品以及空间布局，我们一定要好好学习课本理论知识并且多多参加各种实践以便 积累经验。

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参 考 文 献

[1] 何人可编著.工业设计史[M].北京：北京理工大学出版社,1991 年 [2] 丁玉兰编著.人机工程学[M]. 北京：北京理工大学出版社，2005 年 [3] 王继成编著.产品设计中的人机工程学[M]. 北京：化学工业出版社，2004 年 [4] 杨君顺编著.人机工程学[M].陕西：陕西科技大学，2000 年

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第三篇：设计中的人机关系教学案例

《设计中的人机关系第一课时》教学设计

淮海中学 王宾

一、设计思想

《设计中人机关系》讲述的是基础性知识,是后面内容的学习的基础。本节从人机关系的角度对日常生活事件进行思考分析，帮助学生树立“以人为本”的设计理念，提高学生的技术素养，培养学生的创新精神。该内容主要采用案例分析、讨论、等方法，深入浅出地讲解教材内容，以师生互动、生生互动等方式，烘托课堂气氛，加深知识的理解和掌握。

二、教材分析

《设计中的人机关系》是《通用技术》中《技术与设计(1)》苏教版第二章第二节。本节分成三个内容：(1)什么是人机关系;(2)人机关系要实现的目标;(3)如何实现合理的人机关系。本节教学内容是完成前两个目标，它和上一节《技术与设计的关系》都是围绕技术与设计的问题展开的。在技术世界中的的设计，是以满足人的需要为最终目的的。因此，设计时要考虑人机关系，以便能使设计的技术产品适合人的需要。这里的人机关系不是专业的设计，它更多地反映一种理念，重在使学生能够在这种关系的视野中认识设计，为构思、评价、优化方案打下基础。

在整个教学过程中，先让学生理解人机关系的含义，特别是“机”的丰富内涵。并通过简单的案例分析，提高学生的学习兴趣，引导学生能较好的把握人机关系的概念，体验到人机关系在设计中的重要性。联系现实生活中的案例，通过学习，引导学生较好的掌握和熟悉人机关系在设计中要实现的目标。

三、学情分析

学生对人机关系是比较陌生的，学习时容易对本概念产生误解。对于本节课内容不必要求学生能够熟练或灵活地运用，只要求学生达到理解水平，认识理解人机关系的知识，使学生形成“以人为本”的设计理念。高中学生已有一些生活经验，在具体的教学中，可以有针对性地设置情景，列举学生身边熟悉的具体实例，从人机关系的角度对日常生活中的事例进行思考和剖析，帮助学生理解人机关系的含义及其在设计中的应用。

四、教学目标

1、知识目标：

理解人机关系的含义;熟悉人机关系在设计中要实现的目标。

2、能力目标：

使学生能够对生活中所存在的人机关系进行简单分析，掌握一些设计分析方法的知识，形成“以人为本”的设计理念。

3、情感、态度与价值观：

通过人机关系的分析，从中体会到在产品设计中人性化、人文关怀的设计思想，并形成认真严谨的态度，一定的创新精神和实践能力，进而树立起正确的设计观念。

五、重点与难点

1、重点：理解人机关系。

2、难点：人机关系在设计中要实现的目标

六、教学策略和手段

1、通过观察、思考和讨论，理解人机关系的含义。

2、学生的活动，体验设计中的人机关系，初步掌握人机关系在产品设计中的应用。

3、通过对案例的分析、实物的演示及对日常事件的思考，引导学生归纳出产品在设计中要实现的目标。

4、教学时间：1课时

七、课前准备

教师“吃透”本教材;搜集人机关系的案例、图片、视频、制作课件;设计并准备好两把高低不同的一椅子和一把普通的椅子、两把不同的扫帚、两把不同的牙刷;了解教室门的具体结构。

八、教学过程 导入：

教师提问：早晨起床后你们会做哪些事情? 学生回答：刷牙、洗脸、叠被子、扫地„„

教师：在这些所有的活动中你们与哪些物品发生了联系? 学生回答：牙刷、毛巾、被子、扫帚„„

教师展示不同牙刷，同时提问：这些牙刷有什么不同?为什么? 学生观察、讨论、回答

教师总结：生活中我们经常与物品发生联系，这些物品不同的设计可以实现不同的目标，本节课我们就一起学习设计中的人机关系以及人机关系在设计中要实现的目标。(板书)

2 同时展示幻灯片：学习目标 第二节 设计中的人机关系 (一)人机关系

1、什么是人机关系

教师：请同学们阅读课本，自己说一说什么是人机关系。(板书)

学生回答：在现实生活中，我们每时每刻都会与身边的物品发生联系。当我们使用这些物品时，物品就与人产生了一种相互关系。这种相互的关系就称为人机关系。

教师提问：人机关系中的“机”是我们平常所说的机器吗?

2、人机关系中的“机”指的是什么?

学生讨论回答：除了人们通常所说的机器外，还包括各种各样的工具、仪器、仪表、设备、设施、家具、交通车辆，劳动保护用具等。

马上行动

P28页：找出下列活动中的“人”与“机”，体会其人机关系。 a、教师拿着粉笔板书 b、农民用锄头助地 c、渔翁在河边用钓鱼竿钓鱼 d、司机手握方向盘 e、妈妈拿着拖把拖地

教师：生活中我们经常要开门，在这个活动中哪两者之间存在人机关系? 学生回答：“人”与“门”之间存在人机关系

教师：开门由一个动作能完吗?需要几个动作?请同学来体会一下开门的过程，大家一起观察他做了哪些动作。

学生合作、讨论：①人走进门 ②人握门把 ③人通过门„„ 教师：在人与某个产品构成的人机关系中，往往存在复杂的多方面关系，开门过程中存在哪些具体的人机关系?

学生讨论回答：人与手把、人与门板、人与门框 案例分析

讨论教材p29页人与电梯存在哪些方面的人机关系 ①人与电梯门 ②人与电梯外按键 ③人与电梯厢体之间 ④人与电梯内按键

⑤人与厢体内的照明、高度、宽度等的人机关系

教师：物品有不同的部分，人也有不同的部位，讨论分析 马上行动

分析人坐在椅子上的时候，人体的哪一些部位与椅子构成哪些人机关系。 ①手臂与椅子的扶手

3 ②背与椅子垫 ③腿与椅子垫 ④脚与椅子脚

延伸思考：还有哪些?

学生活动

教师：这儿有几把不同的椅子，请几个同学来体会一下，注意①椅子的舒适程度 ②高矮是否合适 ③哪个更安全，其他同学仔细观察椅子的结构。

学生回答感受

教师：你希望椅子有哪些功能?(展示图片) 学生讨论，发言

教师：这些功能可以在人机关系的实际中可以实现哪些目标?请大家阅读课本30页(板书)

(二)人机关系要实现的目标

学生讨论思考：要达到高效，舒适、健康、安全等要求。

1、高效：

在设计中，应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能，以促进二者的协调，提高人的工作效率。

案例分析：铁锹的作业效率(合作探究) 几个同学分为一组，阅读案例，思考讨论： ①泰勒具体研究了哪几个问题?

②改进哪些具体的人机关系而使工人的工作效率大大提高? ③如果是你，还会从哪些方面来提高个人的工作效率?

还应考虑人机所在的环境中的一些因素，如温度、湿度、噪声、照明、振动污染和失重等也影响人的效率和行为。

延伸思考：你们在生活中遇到哪些人机关系的改进而提高了工作效率?

2、健康：

是指人在长期操作或使用产品的过程中，产品不会对人造成不良的影响。

马上行动(学生讨论分析)：

根据椅子的设计原则，指出教材p31页图片中设计不合理、有损人体健康的地方。 a 椅背设计太靠后，正常坐姿时靠不上 b 椅面太过倾斜，会导致人体自然下滑 c 椅背设计太低，支持不住人的身体 d 椅面与人体的接触面积太小

延伸思考：生活中哪些物品的设计影响到身体的健康?

3、舒适：

4 是指人在使用产品的过程中，人体处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然、正常的肢体活动范围之内，从而使人不致过早地产生疲劳。

学生活动：请几个同学使用不同的扫帚，哪个更舒适，为什么? 案例分析：

教材P31页图片思考并回答：右图使用 起来更舒适，理由： (1)塑料包裹处理使抓握舒适;穿孔处理可以方便悬挂放置。 (2)把手大小较合适，使用 时，省力、舒适。

(3)手柄长度比较合适，使用时，腰不用弯太低，减轻腰部疲劳，提高工作效率。

想一想，生活中还有哪些类似的例子?

4、安全：

是指人们在操作和使用产品过程中，产品对人的身体不构成生理上伤害。 (1) 学生列举生活中人机关系中哪些设计实现了安全的目标 (2) 视频展示：汽车的安全带设计

学生思考：①在我们学校有哪些地方实现了人机关系中的安全目标? 同时实现了其它什么目标吗?

②人机关系要实现的几个目标是融为一体的，在设计中，除了上述目标以外，人机关系还需要实现哪些目标? 总结：

1、什么是人机关系?

2、人机关系设计中要实现哪些目标? 课后思考：

如何实现这种合理的人机关系呢?

九、板书设计

第二章第二节 设计中的人机关系

一、人机关系

二、人机关系要实现的目标

高效 健康 舒适 安全

第四篇：人机工程学的认识和看法

人机工程学的认识

摘要：通过对人性产品设计具体实例来说明人性化设计中所包含的人机工程学因素，指出中国未来的产品设计必以创新和革新为首要条件，人机工程学，使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心，是一种人文精神的体现，是人与产品完美和谐结合。的社会的发展，技术的进步，产品的更新等等都与人，机，环境有密切的联系，所以要实现“以人为本”人性化设计思想，必定以人机工程学为参照。

关键词：人性;人性化设计;人机工程学

人机工程学是我们专业选修课，从这门课程中我们必须理解，明白，并且深切的感悟出人机工程学与我们专业，设计的相关性。使我们在产品设计过程中应充分考虑人和所设计的产品及他们所处的环境的协调及统一，提高产品与人之间的和谐关系，尽量满足舒适和安全的使用要求，以实现 “ 以人为本 ” 的人性化设计思想，使我们在设计方面得到了启迪和发展，使我们对我们的专业的认识也加深了一步。

一、 人机工程学的定义

我们看到有越来越多的厂商将“以人为本”、“人体工学的设计”作为产品的特点来进行广告宣传，特别是计算机和家具等与人体直接接触的产品更为突出。实际上，让机器及工作和生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在舒适和便捷的条件下工作和生活，人机工程学就是为了解决这样的问题而产生的一门工程化的科学。

所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数;还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性;分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力;探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

人机工程学的范围是很广泛的，其基础学科是研究人的生理、心理。就是实用科学，把技术科学直接应用的实际的操作之中，也是人体工程的本源之处。人机工程学以人为最根本、最直接的研究、服务的对象，所以一切信息必须从人的自身中去获得，综合了这些信息才能做出判断。人类工程学是与人相关的科学信息在对对象、体系和环境进行设计中的应用，它涉及到人类生活的方方面面。理想的设计应当在工作体系、运动、休闲、健康和安全等诸多方面充分体现人类工程学的原理。人机工程学的特点是在认真研究人，机，环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究，在人机工程学中将这个系统称为“人—机—环境”系统，这个系统中，人，机，环境三个要素之间相互作用，相互依存的关系决定着系统总体的性能，人机工程是科学地利用三个要素见的有机联系，来寻求系统的最佳参数。随着机械化、自动化和信息化的高度发展，人的因素在产品设计与生产中的影响越来越大，人机和谐发展的问题也就越来越显得重要，人机工程学在产品设计的地位与作用愈显出其的重要性。

二、人机工程学的应用

人机工程学研究内容及其对于设计学科的作用可以概括为以下几方面：为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数：应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和肌能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时相互关系和可及范围等人体结构特征参数提供人体各部分的发力范围、活动范围、动作速度、频率、重心变化以及动作时惯性等动态参数分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及肢体感觉器官的肌能特征，分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力，探讨人在工作中影响心理状态的因素，及心理因素对工作效率的影响等。人体工程学的研究，为工业设计全面考虑“人的因素”提供了人体结构尺度，人体生理尺度和人的心理尺度等数据，这些数据可有效地运用到工业设计中去。为工业设计中“产品”的功能合理性提供科学依据：现代工业设计中，如搞纯物质功能的创作活动，不考虑人机工程学的需求，那将是创作活动的失败。因此，如何解决“产品”与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理和心理肌能相协调的“产品”，这将是当今工业设计中，在功能问题上的新课题。人体工程学的原理和规律将设计师在设计前考虑的问题。为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则：通过研究人体对环境中各种物理因素的反应和适应能力，分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程序，确定了人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度，从保证人体的健康、安全、合适和高效出发，为工业设计方法中考虑“环境因素”提供了设计方法和设计准则。以上几点充分体现了人机工程学为工业设计开拓了新设计思路，并提供了独特的设计方法和理论依据。社会发展，技术进步，产品更新，生活节奏紧张，这一切必然导致“产品”质量观的变化。人们将会更加重视“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”、和“效率”等方面的评价，人机工程学等边缘学科的发展和应用，也必须会将工业设计的水准提到人们所追求的那个崭新高度。

三、人机工程学在汽车设计中的作用

汽车是人的代行工具，与人在日常生活中息息相关，己形成独特的汽车文化。“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的。车身造型设计必须以人为本，体现人机协调，使用操作方便、舒适，使汽车适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全、维护健康。未来的车身造型设计将在车身外观设计、人机工程以及室内环境等方面更加注意人性化的发展。人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导汽车产品的设计，主要是人和汽车之间的界面设计。在"绿色浪潮与汽车"、"人-机-环境大系统观与汽车设计"中，现代机器的设计不仅要考虑机器本身的功能，还要考虑机器与人、机器与环境之间的关系。这样就产生了两条边界：人-机器、机器-环境。而人机工程学就是研究"人-机器"这条边界的问题的。 人与机器共同工作，人有人的特性，机器有机器的特性，要设计出能最大限度与人协调工作的机器，就要充分研究两者的特性，才能设计出良好的人机界面。人机工程学在对人的特性进行详细研究的基础上设定了一系列的设计准则，用来指导机器产品的设计，主要是人和机器之间的界面设计。其中与汽车设计相关的主要有 ：基于人体感

官的界面设计;基于人体形态的界面设计;基于力特性的界面设计;基于人脑特性的界面设计等等。

四、人机工程学在家具中的作用

家具设计中要考虑的因素远比人机工程学要多,任何成功的设计都是综合考虑人、社会、经济、技术、材料等多种因素的结果,人机工程学只是其中需要的一个重要因素,它只是在家具设计的各个要素中给予理论上的指导。在进行设计时,选定特定消费群,特定环境之后,在人机工程学的指导下进行人与“物”、人与环境的分析,从而初步确定设计的定位。设计展开阶段,人机工程学对家具设计的各个要素都有一定的指导作用,在各个要素的确定中,要考虑人机工程学因素,但不能僵硬地套用人机工程学提供的数据以及各种参数。即便人机关系本身也是包含多方面、多层次的内容，从流通过程来考虑，我们要考虑运输、销售、使用、维修、回收全过程中可能发生的人机关系。因此,要求家具设计师在整个家具设计过程中,坚持人机工程学与家具设计的指导与被指导原则,避免僵硬的套用数据及参数,要具有全局观念,分清各种影响因素的主次关系,从而协调好它们之间的关系。在家具设计全过程的各个阶段,人机工程学都是验证家具设计的舒适性、宜人性、方便性以及功能合理性的有力武器。设计过程中确定最佳设计方案后,要运用人机工程学理论以及人机工程学试验对该设计方案进行验证,验证设计方案的尺寸舒适性、操作方便性、以及宜人性等,并将验证中发现的不合理因素反馈到设计生产中,进行及时地设计调整,从而设计出能与人达到最佳匹配的家具。当然,在人机工程学对设计的验证过程中,要综合考虑各方面因素,不能把人机工程学因素作为设计的唯一衡量标准,例如公共座椅的设计,它在尺寸上不一定完全满足尺寸的舒适性,但是它是合理的设计。一项好的家具设计是可以涵盖形态和人机因素的，产品的外形一样可以有机会做人机工程的发挥。除了在一般产品外，特殊消费群体的家具产品在人机工程学上也有更多的考虑。因此设计师在充分考虑了人机工程学的基础上，为不同的群体设计出不同充满人性话的家具。

五、人机工程学在室内设计中的作用

随着生活在不断的改善，人们对住房的要求也越来越高。这里所谓的高，不是指家具多豪华，多贵重，而是住房的设计以及家具的设计是否更符合人的习性，是否给人带来更多的方便，在方便之余在提倡豪华。优秀的住宅空间设计应充分联系生活的实际与应用的关系，并将两者有机的结合起来，如说是设计住宅空间，倒不如说是设计生活方式。设计住房要考虑到3个方面：1)居住空间与人机工程学;2)居住空间中人的活动行为;3)居住空间与人际的关系，这是设计者应该考虑到的问题。就拿我们学生寝室来说吧，它的设计也是要根据人体工程学来的。通常大学里每个寝室都住了6个人，怎么样才能使6个人住在一起不拥挤呢?一个好的设计可以解决这些问题。寝室是最简单的住所了，在不大的范围里摆了几张床，桌子和椅子。就拿我们寝室来说，我们寝室住了6个，从我们寝室门进来，右边是衣橱，左边是卫生间，衣橱分两层，上下各3个。但由于上层的有些高，不方便使用，每次放取衣服时都要借用板凳才行。这个没有考虑周全。我觉得6个衣橱应该全在一层比较好，这样方便每个人使用。在每个人衣橱的下面还和做两个柜子。在进门的边上应该做一个鞋架，这样宿舍就不会很乱。卫生间太小，每次只允许一个人进去，多一个则会拥挤。每天早上起床赶着出门时，大家就像是热锅里的蚂蚁--七上八下。你来我往，大家争先恐后的上卫生间，前面的

刚进去，后面的就在摧她赶快出来。实在是不方便，我认为卫生间应该大一点，也便于里面的空气流通，一次可以进去两人，就像公厕一样，中间做个屏障。目前的卫生间只有一个洗澡用的喷头，但喷出来的只有冷水，难道我们洗澡要用冷水吗?如果不提供热水，倒不如不要喷头。住在高楼的学生，有谁愿意去开水房提水呢?连喝的水都不愿下去提，更别说洗澡提水，只好用电热快了。所以既然学校装了喷头就应该提供热水，这样学生就不会在用电热快了，安全也提高了。 与衣橱并排的是桌子，上面有书架，衣橱和桌子的中间有点空，有电脑的刚好可以放电脑箱子，没电脑的放行李箱。桌子对面是床，3张上下铺。寝室里还有电视，但是摆放的太高，开关电视时很不方便，应该提供一张桌子，放电视，电话。寝室的天花板上有3盏日光灯，两台电扇，电扇的风实在是太小了，夏天无法照顾到6个人，为了大家能睡个好觉，就要多装一台电扇。最外面是阳台，有一扇玻璃门划开了空间，阳光可以直接照射进来。阳台一侧是水池，两个，也少了，应该在加一个。这就是我对我们寝室的人机工程学分析，有很多的东西还需要改进。

六、小结

通过上面的介绍和分析，我们不难发现人机工程学在我们生活中的应用是非常的广泛，我们的生活也离不开它，设计一件好的产品我们一定要好好利用人机工程学。 参 考 文 献

[1] <人机工程学>.吕杰锋.陈建新.徐进波主编.北京理工大学出版社. [2] <人机工程学设计应用>.严扬.编著.中国轻工业出版社.

[3] <世界著名设计公司卷>.蔡军.徐邦跃.编著.黑龙江科学技术出版社.

第五篇：人机工程学对耳机设计的优化

人机工程学课程论文

人机工程学对耳机设计的优化

摘要

人机工程学是一门专门研究人体及身心与外界事物联系的技术学科。该学科的发展已经有60多年历史，在其自身的发展过程中，逐步打破了与之相关学科间的界限，形成了一门研究和应用范围都极为广泛的综合性交叉学科 。其根本研究方向是通过揭示人一机一环境之间相互关系的规律，最大限度地适合人类的形态，生理和心理特性，以求达到人一机一环境系统总体性能的最优化的目的。本文的研究基于目前人们对音乐的热爱，随处我们都可以看见人们戴着耳机听着音乐，在大学里更是普遍，许多大学生边听着音乐边学习，或者做其他的事情，我们已经不能离开没有音乐的生活，但是长期戴着耳机会对人的耳朵造成伤害，在一些戴耳机听音乐的青年人中听力减退的情况已越来越多。而且耳机戴久了会特别不舒服，出现头疼等症状。这是因为人戴上耳机后，外耳道口即被耳机紧紧堵塞住。高音量的音频声压会直接进入耳内而损伤听力，造成不可恢复的听力损害。长期用耳机听音乐，听觉就会出现疲劳、损伤，引起听力减退，人体就会出现烦躁不安、头晕、失眠、记忆力减退、注意力不集中、思维反应迟钝、异常心理障碍等情况，对身体健康十分有害如果不戴耳机听音乐，又会对他人造成干扰，故本文对耳机进行分析和改进，让人能享受音乐的美感的同时减少对耳朵的伤害。

关键词：人机工程学

耳机

健康

优化改进

一、 耳机的概述

耳机根据其换能方式分类，主要有：动圈方式、动铁方式、静电式和等磁式。从结构上功能方式进行分类，可分为半开放式和封闭式;从佩带形式上分类则有耳塞式，挂耳式，入耳式和头戴式;从佩戴人数上分类则有单人耳机和多人耳机;从音源上区别，可以分为有源耳机和无源耳机;有源耳机也常被称为插卡耳机。

图1-1

二、 听觉机能及其特征

1.人的听觉系统

人耳的基本结构如图1-2所示，外界的声波通过外耳道传到鼓膜，引起鼓膜振动，然后经杠杆系统的传递，引起耳蜗中淋巴液及其底膜的振动，使基底膜表面的科蒂式器中的毛细胞产生兴奋。机械能形式的声波就在此处转变为听神经纤维上的神经冲动，并以神经冲动的不同频率和组合形式对声音信息进行编码，然后被传送到大脑皮层听觉中枢，从而产生听觉。

(a)人耳的基本结构

(b)耳蜗

2.人听觉的特性

频率相应：对于具有正常听力的青少年来说(年龄在12~25岁之间)能够觉察到的频率范围大约是16~20000Hz。而一般人的最佳听闻频率范围是20~20000Hz

动态范围：可听声取决于声音的频率外，还取决于声音的强度。听觉的声强动态范围可用下列比值表示：

/正好能听见的声强

(1) 听阀

在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到的正弦式纯音的最低声强Imin，称为相应频率下的“听阀值”。可根据各个频率f与最低声强Imin绘出标准听阀曲线，如图1-3

图1-3 该曲线可以得出以下结论：

①在800-1500Hz这段频率范围内，听阀无明显变化;②低于800Hz时，可听响度随着频率的降低而明显减小。例如，在400Hz时，只有在1000Hz时测得的“标准灵敏度”的1/10;在90Hz时，只有“标准灵敏度”的1/10000;而在40Hz时，只有“标准灵敏度”的1/1000000;③在3000-4000Hz之间达到最大的听觉灵敏度，在该频率范围内，灵敏度高达标准值的10倍;④超过6000Hz时，灵敏度再次下降，大约在17000Hz时，减至标准值的1/10。

(2) 痛阀 对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax，称为相应频率的“痛阀值”，如图1-3 (3) 听觉区域

图1-3还绘出了由听阀与痛阀两条曲线所包围的“听觉区”(影线部分)

三、耳机在人机工程学上的应用与优化设计 1.耳机的频率响应

对于具有正常听力的青少年来说(年龄在12~25岁之间)能够觉察到的频率范围大约是16~20000Hz。而一般人的最佳听闻频率范围是20~20000Hz，可见人耳能听闻的频率比为：fmax/ fmin =1﹕1000，人到25岁左右时，开始对15000Hz以上频率的灵敏度显著降低，当 频率高于15000Hz时，听阈开始向下移动，而且随着年龄的增长，频率感受上限逐年连续降低。但是对于f<1000Hz的低频率范围，听觉灵敏度几乎不受年龄的影响，见下图。因此听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。为了满足人的频率需求，耳机在设计时使其能够重放的频带相当宽，一般的耳机为20~20000Hz，优秀的已经可以达到5Hz-40000Hz。 2.耳罩与耳塞的结构特性

耳罩是头部与发声单元接触的部件，它对于动圈式耳机是至关重要的，其功能是将低频反射回来，保证低频的重放。根据人耳的外部形状，耳罩一般被设计成两种样式，一种压在耳朵上，叫压耳式耳罩(如下图1-4)，这种耳罩在调整头带长度时要注意：头带短，对头顶的压力大，耳罩对头的压力就小，头带长时相反，三点的压力要取得平衡才是最舒适的。另一种耳罩呈杯状，环绕着耳朵，叫绕耳式耳罩(如下图1-5)。这两种设计都是为了使其贴住耳廓而不至于滑落。另外在耳罩的内部一般填充海绵，使其尽量的柔软，并在外面蒙上皮革或绒布，使人耳感觉舒适。 而耳塞的外部形状、尺寸大小是根据人耳外耳道的特征而设定的，它能够适合多数人佩戴使用。

图1-4 压耳式耳罩

图1-5 绕耳式耳罩 3.耳塞的材料选择

人体听觉的形成是由外界的声波通过外耳道传到鼓膜，引起鼓膜的振动，然后经杠杆系统的传递，引起耳蜗中淋巴液及其底膜的振动，使基底膜表面的科蒂氏器中的毛细胞产生兴奋。科蒂氏器和其中所含的毛细胞，是真正的声音感受装置，听神经纤维就分布在毛细胞下方的基底膜中，机械能形式的声波就在此处转变为听觉神经纤维上的神经冲动，并以神经冲动的不同频率和组合形式对声音信息进行编码，然后被传到大脑皮层听觉中枢，从而产生听觉。劣质的耳塞是听力健康的杀手，他过于尖锐的高音容易在瞬间使你的听力过度疲劳，导致听力衰退，而过于厚重，缺乏细节的低音好比慢性毒药很容易使耳朵酸痛，紧张敏感，头部满涨，造成听力水平的慢慢降低。因此，耳塞的设计需充分利用人机工程学的原理，使其为人长期佩戴也不会对人体造成伤害。在材料的选择上，塑料材质一般含有邻苯二甲酸盐，容易使皮肤产生过敏症状;而金属耳塞经过氧化处理，主要成分是三氧化铝水合物，同红宝石成分基本相同，对人体无不利影响。另外，从环保角度，塑胶耳塞不利于回收，一般处理方式是任其变质;金属加工品则可以无限次回收循环使用，不会对环境造成污染。

3. 耳塞的舒适性

在耳塞上套入海绵套，能够有效地解决棱角对耳朵的伤害，同时也增强了耳塞的低频表现。在材质上，更多地运用防滑塑胶和橡胶，防滑塑胶能够使耳朵跟耳机之间更好的贴合，而橡胶的柔软特性，除更加舒适外还可进一步防止声音的外露，达到更好听音效果。例如水珠型设计的正式面世，使耳塞前盖的设计得到了充实，而且由于在舒适度和密封性上比传统的圆形前盖更加优秀，无论是日系还是欧美系产品都多次使用，SONY更把这样的设计运用到其最顶级的8系列耳塞上，成为耳塞历史上最辉煌的一个经典。

四、 通过人机工程学原理个人对耳机的改进

头戴式耳机存在过于太大，且上部的跨弧直接接触头的顶部，长时间戴的话会对头的顶部造成压迫感，使人感到疲劳，针对这种情况，采用后挂式，从人们戴眼镜的角度考虑的，眼镜是一种常见的头部使用工具，但是长时间戴眼镜并没有对头部造成压迫感，眼镜的稳定性也是比较高的，同时眼镜的镜腿利用到了人的耳部构造，来达到稳定效果，所以后挂式耳机采用眼镜腿的原理和人的头部构造设计而成，解决了原来头戴式耳机的问题，减少对人体的伤害。再者使用耳机使得耳近距离接触声音刺激，接触噪音源较近，加之其频率特性较高，声音强度越大，对听力的损伤也更明显。所以无论怎么改进还是会对人的耳朵造成伤害，所以最好的办法还是减少对耳机的使用值得推荐的一个原则为“60-60”原则：即人们在使用耳机时，音量不宜过大，建议一般不要超过最大音量的60%，也可以根据自身的情况，将音量调至更低，只要保证能听清楚即可。另外，连续使用耳机的时间不宜超过60分钟。故可以在耳机出植入一个小芯片，设置温馨提示，当用耳塞听音乐超过一小时时，发出语音提醒，提醒用户休息会耳朵。

五、 结束语

从人机工程学在产品设计中“以人为本”的设计理念出发，详细分析了耳机中的人机因素，并做了一些改进，阐明了产品的每一个设计细节都和人有关系，都要以人的使用为中心，值得注意的是在设计中要考虑共用性设计的方法，为更多的人群提供舒适便利的生活，达到人一机一环境系统总体性能的最优化的目的。 参考文献

[1] 丁玉兰.人机工程学 [M]. 第四版. 北京：北京理工大学出版社，2011. [2] 欧阳文昭，廖可兵.安全人机工程学 [M]. 北京：煤炭工业出版社,2002.