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人体工程学概述范文1
人体工程学是艺术设计专业重要的学习内容，也是专业基础必修课之一。它主要服务于实用艺术，为提高事物的使用功效和舒适度提供科学依据和保障。在现代生活中，随着科技成分在社会生活中所占比重的增大，人体工程学已成为实用艺术不可缺少的组成部分。如环境艺术、城市雕塑、工业设计等学科有着较强的科学性、工程性的特点，需要相关工科知识的有力支持，才能办得更具特色，更符合现代社会发展的需要和人的需求。因此这门课程教学的成效直接关系到后续的设计类专业课程教学是否能顺利展开，帮助学生在具体课题的设计当中将艺术性与科学性结合起来，对相应的设计理论课也起到示范作用。
人体工程学课程的内容对艺术设计的作用主要体现在以下几个方面：
⑴ 为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数；
⑵ 为设计中“物”的功能合理性提供科学依据；
⑶ 为设计中考虑“环境因素”提供设计准则；
⑷ 为进行“人—机—环境”系统设计提供理论依据；
如何使艺术设计专业的学生正确理解人体工程学的内涵，并将该课程的知识更好地应用于实际的设计项目当中，是一个值得我们所有专业教师共同探讨重要的课题。
一、教学中存在的问题分析
1．教学模式陈旧，缺乏针对性
人体工程学是从工程技术类科学延伸到设计领域的，课程内容偏重理论、原理、公式和数据，相对比较枯燥，特别是对艺术类的学生来说是一门非常头疼的课。部分院校的艺术设计由于办学时间不长、师资力量不足等原因，在人体工程学教学时还是采取传统的“课堂理论知识灌输 +课终闭卷考试 ”的模式进行教学。学生普遍有厌学心理，虽然靠在考前死记硬背都能基本过关 ，但考过之后很快就忘记。这种教学模式无法使学生真正在后续的各专业课的学习和课程设计中具体应用本学科的知识，导致理论学习和工程实践严重脱节。
2．人体工程学是实践性很强的专业，但在学校期间的学习往往和社会实际脱节，难以使学生从现实层面了解课程内容
人体工程学的实践课程大都基于课堂练习及在实验室训练等这些表面的“实践”方式，忽略了学生参与和直接动手的生产实践环节，从而使课题的解决方法单一、与社会实际脱节。这样培养出来的学生很难快速适应社会对综合型艺术设计人才的高要求。
二、主要教学方法的探讨
1.多元化的教学方法
①．重视设计实践教学
在信息多元化的社会中，学生自主学习的渠道越来越多样化，教师要根据时代的变化不断更新自己的教育理念。目前的教育方法主要还是以教师单方面授课、学生个人动手实践的模式居多。根据现实需要，教师也可挑选网上设计招标项目，如家具、展厅或环境小品的设计等，让学生自组团队，设计投标，当然教师也可虚拟课题进行。在这种实战或模拟的互动教学中，学生会更加投入，互相协作并且了解哪方面欠缺，为以后自学指明了方向，有利于完善他们的知识结构。
②．合理运用多媒体
在课件的设计上采用多媒体课件形式，将繁杂枯燥的理论知识化为浅显易懂的图表，灵活运用多种直观形式如文字、图形、声音、视频等，将传统教学中的各种信息表现出来，在较短时间里，让学生的各种感官并用，利用多种信息渠道， 提高对信息的吸收率，加深对知识的理解，从而达到优化教学的目的。
③．结合案例进行讲授
为了使学生在具体的设计中能更好地运用人体工程学原理，更好地理解其使用范围和应用方法，在教学中就应注重运用丰富、典型的案例进行阐释，通过对具体案例的评析、讲解和讨论，使学生更好地理解人体工程学和本专业的关系，学会进行相关知识和方法进行设计。例如，在人体测量与数据应用这一章中，为了更好地理解各个人体测量数据的应用范围及应用场景，除了选择书中介绍的案例外，还参考了大量和艺术设计相关的案例，特别是大量的人体测量数据与环境设计和室内设计的关系，像室内展厅设计中的空间设计、展具设计等，就会涉及到身高、立姿双手上举高、眼高的相关尺寸等。
2.灵活进行课程设计
虽然人体工程学是理论课程，但是它的作业最好要求学生以简单的设计形式来完成，或者开设相应的课程设计进行辅助教学。
①．调研报告
调研报告可以很好地引导学生对所学理论知识的重新理解，本课程设计了一次调研报告：“用人体工程学眼光去审视我们的校园环境”，要求同学们认真观察思考，从室外环境景观——寝室、教室、绘图室、阅览室等——坐具、寝具、文具等三个角度，去发现现实生活和校园环境当中不合理的人体工程学问题。此次作业可随着课程章节内容的展开逐步进行调研及资料的搜集，重点在发现问题，深入分析问题和提出完善的解决方案。学生通过调查分析汇总以后，不但加深了对人体工程学概念和基本理论的认识，而且有助于发现问题和解决问题的思维方法的养成。学生将报告制作成幻灯片的形式，在课堂上进行陈述，不同的案例及每个学生的思考都能得到共享，加深了大家对理论知识的理解和掌握。
②．小课题的设计
本课程安排了一次小课题设计“工作椅设计”，根据人体尺寸依据及椅子设计原则，分析目前学生用椅的缺点，设计一种适合学生用的椅子。作业提交内容包括效果图、必要的结构图、基本外观尺寸图及设计说明。课题主要是对人体尺寸测量章节内容所进行的一次设计实践，通过训练使学生重点掌握椅类家具（休闲椅、工作椅）基本尺寸规律，座面、椅背的倾斜角度及其弯曲曲率规律。养成整体匹配意识，亦即尺寸、倾斜度、曲率的整体配合规律。最后通过作业的展示及点评， 使学生们受益匪浅。
③．大课题的设计
大课题设计既是实践性教学的重要环节之一，又是教学的核心内容。以小型空间设计作为设计题目，如居室设计、书房设计、小酒吧设计、小办公环境设计或专卖店设计等，制定完整的任务书，要求根据空间功能恰当地分割空间、布置和营造空间，尺寸处理要满足人的心理和行为需求，其中的家具及用具设计要以人的舒适使用为宜，并将设计意图以效果图的形式体现出来。该课题的设计内容几乎涵盖了人体工程学课程主要知识点的各个方面，所以用作设计实践非常适合。
三、结语
在人体工程学的教学中，尤其针对艺术专业的学科特点，如果仍旧采取传统教学模式，课程教学的效果难以满足人才培养目标的需要。在该课程的教学中，一方面要利用多元化的教学手段系统地给传授学生人体工程学的基本概念、理论、方法和技能，另一方面作为主讲教师还要灵活进行课程设计的安排，注重培养学生综合运用知识和创新实践的能力。
参考文献
1． 罗碧娟·工业设计专业“人机工程学”课程的教学改革与探讨[J]·科技信息，2009，（24）
2． 吕天娥·浅议环境艺术设计专业中的人体工程学教学[J]·艺术与设计，2008，（08）
人体工程学概述范文2
前言：工程机械的主要功能是施工、建筑、起重、运输等，它可以替代人力完成超大负荷的任务，在较短的时间内完成需要大量人力花费大量时间才能完成的工作，因而其应用具有提高工作效率的重要意义。但是工作人员的工作环境不是十分理想，各种恶劣的情况经常发生，因而提高工程机械驾驶室的舒适程度对于工作的顺利进展很有意义。
1.人机工程学概述
国际的权威机构IEA对人际工程学的描述为：它是一种学科知识，主要研究对象是针对人在一些特定的工作环境中的表现，涉及的其他领域学科为解剖学、心理学等，目的是探索一个人如何在工作、娱乐、健康中寻找平衡[1]。
但是针对这个学科的研究多种多样，各种名称和定义充斥着这个学术领域，但是各种研究内容并没有太大的差别。这也为研究工作提供了诸多便利，有利于理论知识的应用[2]。
人机系统是进行人机工程研究的重要概念，它指的是任何机械在生产活动中因为某些特定的因素而联接在一起形成的综合统一体。人机系统在尺寸上的限制较小，比如人和汽车、人格桌椅等。人机系统的三个组成要素是环境、人和机械。三者之间互相联系，产生交互作用。
2.工程机械驾驶室人机工程学发展现状
国外已经在工程机械驾驶室人机工程学的应用方面进行了深入的研究。随着信息化进程的推进，计算机的仿真技术的发展使得人体模拟已经取得深入的发展，许多公司都已经开展了研发活动[3]。
在德国，许多大型汽车生产厂商已经开始研发三维人体模型，使得传统的二维人体模型得到较大的改进，让人体工程的发展水平得到了较大的提高。这个模型能够实现的功能较多，可以实现对汽车舒适性等性能的测试，因而被广泛地应用于汽车的新产品研发之中。美国的工程机械驾驶室的主要特点是自然流畅，实现了经济适用的原则，具备安全、舒适等特性，但是这个方面的最先进的技术集中在欧洲，设计出的工程机械室体现出各方面指标的高标准。美国已经在将设计参数进行了明确的确认，并代表了高水准，但是我国国内的相对研究相对薄弱[4]。
由上述描述不难看出，国外在人体工程方面的探索和应用已经取得了较大的发展，之所以会出现这样的状况，是因为国家层面的重视，企业方面也大力投入研发资金。但是对于我国国内而言，这种在汽车领域的人体工程设计，如果的在符合中国发展的现实情况下进行设计，也可以起到良好的效果。当前，在世界范围内，对于人体工程学研究历史较长的国家是美国、德国和日本等，它们已经将其视为机械设计的有效助力，但是在其发展的初期，并不能满足现实的需求，因为存在很多的缺陷，而目前的三维类型弥补了这些不足[5]。
3.工程机械驾驶室人机工程学发展趋势
工程机械驾驶室的发展趋势必然围绕着智能化、人性化等方面开展。驾驶室在工程机械当中发挥着重要的作用，是人体和机械的有机结合，在对它进行设计的过程中，是否符合科学原理，会直接影响到其使用性能。针对工作人员的工作环境恶劣的情况，舒适感和降疲劳是研究的重要方向。人体工程学在工程机械驾驶室中的应用，使得其所需具备的安全、舒适等性能早已代表了其具体的发展动向。国际上的研究组织已经开发出针对性的产品，在这些组织的努力下，工程机械驾驶室的大体框架已经形成，具体包括：驾驶室的部件、座椅以及操作系统等。一些厂家已经确定了发展方向，要求驾驶室内部的设计必须围绕人体工程学展开，各种设备必须具备安全舒适的特点，应该将空气弹簧应用在悬置系统之中。通过这些方面的完成，可以使工程机械驾驶室在满足安全舒适功能之后，还可以具备一定的娱乐效果，实现了噪音的阻隔以及防止一些自然的振动，较为重要的是工作效率也会随之提升。
当前，我国国内的许多工程机械驾驶室设计都是停留在人体工程学的理论层面，另外一些较为深入的也都是在操作上进行探索，而进行人体工程学实验的情况较少。一项研究想要取得重大进展，应该在实验的辅助下实现，让现实实践的信息促进这项工作的发展才是研究的根本依靠。而国家上许多从事工程学研究的工作都是在实验室中展开的，实验人员都会使用专用的生理测试仪器，对人体的电波、血压、心跳等生理表征参数进行搜集，运用这些数据指导工程机械驾驶方面的人体工程学研究，可以实现为人体工程学现实需求的判断提供数据支持的目的。
综合以上种种因素，在对工程机械驾驶室进行设计的过程中必须在人本理念的指导下进行，将人体工程学切实应用在其设计的过程之中，确保其能够改变以往工作人员所处的恶劣的工作环境，使其具备舒适、安全等基本性能，提高工作效率的思路更是需要重视，我国需要制定这个方面的发展目标，让国内在工程机械驾驶人体工程学方面取得良好的发展。
4.总结
我国正处于发展中国家的阶段，各项基础设施需要进行大规模的建设，工程机械的应用领域正在急速扩展。虽然它在我国的工程建设中发挥着不可或缺的作用，但是其工作人员所处的工作环境却十分恶劣，因此对其进行改进十分必要。本文对人机工程学进行概述，分析了工程机械驾驶室人机工程学发展现状以及趋势。
参考文献：
[1]高世杰.浅谈机械的人机工程学设计[J].黑龙江科技信息.2007（24）：123 126.
[2]陈园.浅谈人机工程学在家具设计中的应用[J].科技信息（科学教研）.2008（20）：145 146.
[3]殷彩玉.论人机工程学与机械工程[J].现代商贸工业.2010（06）：179 181.
人体工程学概述范文3
1.含义论述
人体工程学是我们大学中一门应用型学科，主要研究人和机器与环境之间的关系，为人们更好的实现各种居住的舒适环境与家居产品之间的交互提供科学的理论。
2.人机研究范围
人机工程学范围十分广泛，大到工业产品，小到手机界面交互。人机工程学在我们生活中随处可见。例如：鼠标，不再是以前那么简单的造型，用久后手会很疼。现在的鼠标用起来更舒适，仅仅只是在造型上做了一点点的改变。再到家居的灯具，以前的灯具不讲究光感，柔和度，时间照久了，人会稍感不适。随着科技的发展，LED灯的兴起，现在的家居灯具更讲究光感的柔和度，照明舒适度，照明范围，这些都是人机工程学的范畴。
1.家居设计与人机工程学
家居产品也就是工业产品，产品的诞生是为人所用，既然为人所用就要服务好人，也就是要符合人机工程学。在工业革命开始，工业产品都是标准化生产，在这个个性化的时代，现代化设计与个性化设计充斥在产品里面，这就表示着标准化生产逐渐失去生命力。家居产品朝着私人定制的方向在发展。而私人定制，注定离不开每个人的尺寸，每个人不同的造型审美，色彩的选择……这些都是人机工程学的体现。从另外一个方面来说，家是人居住的场所，家居产品是人在使用，如何提高人在使用家居产品在家活动的幸福感，就得看家居设计与人机工程学的契合度。
2.家居设计的灵魂
家居设计的灵魂在于造型，而造型设计，注定牵扯到材料的选择，工具的选择，制作工艺的选择。这些都是人机工程学的核心，也就是说家居设计的灵魂是人机工程学。而做到这个必须从造型起手，以造型落地。一个好的家居设计必定是造型上吸引人，造型上符合人使用舒适度，造型上感受到家居的艺术灵魂。通过设计，将家居产品的艺术性，交互性，表达出来，使它存在而被感知，既是一种形式上的赋予活动，也是家居艺术的灵魂体现。
下面介绍一个案例，能充分体现人机工程学的理念。Designarium的创意总监Stephane
Leathead设计的第一款椅子《飞鱼椅》，造型上仿生了一只鱼，十分优雅，线性感十足。材料采用原木，体现了一种大自然的视觉感官。首先在视觉上体现了一种回归大自然的感觉，给人的心理传输着一种舒适感。这是人机工程学的一种体现。
然后这把椅子没有看上去那么简单，他可以同步折成不同角度，就可以看到不一样的鱼，亦可变化不同的使用方式，一张椅子满足了你不同的行为方式。不仅在功能上十分强大，他也是经过设计师冥思苦想，调查研究人在不同活动状态的尺寸，活动范围以及他的布置方式。通过折叠成不同的角度，变换成不同的形式，可以满足人在不同的行为方式下的使用状态。轻尔易见的就能看出他在家居设计中的人机工程学的体现。比如说，坐着看书时，椅背的高度，椅面的长度都恰到好处的符合人在使用中的尺寸，不会感觉坐的不舒服。椅面也有一定曲线性，符合人坐着的时候的身体曲性。还有躺着和趴着的时候，曲线性都符合人体结构，使用这款椅子时不会感觉到累。唯一的感觉就是舒适。最后来看下材料的运用与结构的穿插。采用原木质材料的椅子，在中国历史上是经久不衰的，视觉感官上也很体现人的视觉舒适习惯。结构上，采用穿插的形式，去掉了平面的单调性，由于穿插的比较密集，不会产生坐上去感觉不舒服。连接部位中空，有一定的收纳空间。这在一定程度上又上升的这个产品的档次。在家居设计充分体现人机工程学的基础上，运用了空间。这是一个很成功的案例。
3.家居与人的融合发展
面对这个大设计，小个性的时代，家居作为人类日常，朝夕相处的产品，必定是要与人融合发展才能兴盛下去的。这就要求家居设计不仅仅只是在造型上光有美感，还得使用舒适。重视“以人为本”的设计理念。要求设计师在以人为设计主体的前提下，进行一切有可能的融合发展设计。这就要求设计师对人体结构有一定了解，例如设计座椅高度时，以人的坐位来测量，高度常设定在390mm-420mm，高于这个数值或低于这个数值就会在人使用时感觉不适。当然，这仅仅只是一个家居与人融合发展的一个小方面，还有更多方面需要我们去考虑，例如：从人的生理需求来说有尺寸，活动范围，色彩，材质等等。从人的心理需求来说有造型设计的美感度，艺术性，色彩搭配所带的感官体会，家居的气质等等。
所以说良好的家居设计是符合现代化家居设计的趋势下，追求个性化的。不仅能够减轻人的负担，还可以愉悦人的心情。
4.家居的发展趋势
继现代化艺术的发展，简约化艺术发展之后，现在的设计走向了个性化的发展。家居产品是工业产品，在符合人机工程学的前提下，追求个性，才能成为好的设计。这已经成为了一种趋势。
人体工程学概述范文4
关键词：老年人；居住空间设计；人体工程学
0 绪论
我国已经进入了人口老龄化发展阶段，在2002年就进入了老龄化社会，现有庞大的老年人口，尤其是高龄老年人口。面对这种严峻的人口压力，满足庞大数量的老年人群对居住空间的特殊要求，创造适合老年人生活的环境，已经成为众多学者研究的一个重要课题。
随着室内学科的不断完善，人体工程学在室内居住设计中的作用日益彰显，它是现代室内外环境人性化设计的指导理论。在老年人居住空间设计中引入人体工程学的相关理论，可以使物质环境与人的行为之间达到最佳水平，促进老年人的生活品质达到一个更高的境界。
1 人体工程学概述
国际人类工效学协会的会章中把人体工程学定义为：这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸方面的因素，研究系统中各组成部分的相互作用（效率、健康、安全、舒适等），研究在工作和家庭中，在休假的环境里如何实现人-机-环境最优化的问题的学科。[1]它为解决“人-机-环境”系统中人的效能、健康等问题提供了大量的研究方法和理论支持。
本文以老年人的身体尺寸和空间尺度为切入点，提出与老年人相关的空间环境设计和家具设计必须要考虑老年人的体型特征、动作活动范围等物理因素，还要考虑到老年人感觉器官的适应能力。人体工程学在老年人居住空间的运用主要体现在以下几个方面。
2 人体工程学在老年人居住空间的运用
2.1 为家具设计提供依据
人体结构是家具设计的重要基本资料，只有运用这些数据的有效值进行设计才能使设计出来的家具更加舒适、更加高效、更加安全。具体设计时必须以人体工程学为指导，使家具符合老年人的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸。
由于年龄的差异，人体尺寸存在着差异。老年人人体尺寸有两方面值得我们注意：一方面，无论男女，上了年纪后身高均会比年轻的时候矮；另一方面，老年人伸手拿东西的能力不如年轻人，设计者在考虑老年人的使用功能时，还要对上述的人体特征给予充分考虑。例如，对日常生活家具的选择上，过于高的橱柜、低于膝盖的抽屉不宜使用。此外，由于老年人身体机能逐渐衰退和操作能力下降，应尽量多使用圆滑、没有棱角、易于操作的家具，最大程度保证老年人的安全。床具和座椅要尺度合理、软硬适中。
同时，由于老年群体具有高患病、高伤残、高医疗费用的特性，老年人尤其是高龄的老年人，都可能变成程度不同的残疾人。所以老年残疾人也是一个相对重要的群体。我们可以根据残疾人活动方式的不同，分为乘轮椅者和能走动的残疾人。对于能走动的残疾人，必须考虑到他们使用的辅助工具，如拐杖、支架等，这些是残疾人身体尺寸的一部分，应该把这些工具看成一个整体来考虑。对于要乘轮椅的老人活动空间的限定，最重要的是要考虑到手臂能够得到的距离、各种间距以及其他物体的尺寸。例如，橱柜和吊柜应该具有可调节高度的功能，其最适宜的高度应在480mm～1300mm。
总之，只有结合老年人生理的具体特点来进行家具设计，才能为老年人提供良好的居家活动场所，真正实现高品质的居住空间的目标。
2.2 为空间尺度提供依据
按照人体工程学理论，首先应该准确设定出老年人在立、坐、卧等状态下的平均尺寸，其次测定出老年人在使用各种家具、设备和从事活动时所需的空间的体积和高度。这样，一旦确定了空间内的总人数，就能推算出特定空间的合理面积与高度，以及相关的基本尺寸。
厨房与卫生间是住宅的重要组成部分，它对满足居住功能和保障生活质量的提高都具有重要的意义。协助老人克服身心功能退化并降低潜在的危险是厨卫设计的重点。从功能上看，卫生间最基本的设施是坐便器和洗手池。除了最基本的功能外，其余的功能增减则取决于卫生间的面积。卫生间面积大则可能包含众多的功能，如化妆台、淋浴间、浴缸等，面积小功能也随之递减。面积过大过小都不合适，过大会影响老年人的撑扶，过小会导致活动不便。以日本TOTO公司的研究为例，一个满足基本卫生设施功能的卫生间，其最小室内空间尺寸为1235mm*750mm。在洁具的尺寸方面要考虑周到，避免使用带棱角的器具。在马桶浴缸、淋浴间周围的墙面设置安全扶手，以便于抓扶，最好还要有标志高度的标识。厨房设计的合理性关系到老年人的生活自理能力。厨房的布局以开敞式为佳，尽量使用U型或L型布局，不但空间流畅，而且行进距离短，便于轮椅旋转。洗菜池、操作台尺寸的设计要合理，如洗手台下部要留有一定的空间，方便采用坐姿或乘轮椅的老人使用。因为老年人不宜爬高和屈身，所以橱柜的选择要注重尺寸的设计。
门户空间指的是建筑进户门和居室内的门及其相邻空间。对于进户门的空间设计，其开放通道应该大于850mm，最好可以设计成大小双扇，大扇打开时满足轮椅通过，而双扇同时打开后满足急救设施通过需要的1200mm宽度。除了门扇本身，其周围空间的视觉环境应该要有良好的视角，避免打开进户门时出现视觉盲区。同时，要保证进户门外有一定的回旋余地以便于停留、休息、交流活动的开展。对于居室内的门户空间，应该充分考虑到老人需要使用轮椅后对通道、门扇宽度的要求，还要考虑到护理人员的活动空间。
卧室是老年人所呆时间较长的环境，设计时要求老人卧室的面积净宽应大于3400mm，床与家具的距离控制在900mm以上，保证轮椅的正常通行。
2.3 为感知环境设计提供依据
人的感觉能力是有差别的，而人体工程学既要研究一般的规律，还要研究不同年龄的人的感知差异。人类的感觉器官依照作用可以分为五类，即视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉。而视觉、听觉对老年人的行为影响较大。通过这些感知行为，老年人对于光照、噪音环境状况有了更加直观和敏感的认识。感知环境设计，能够对老年人的生活质量产生影响，并且能解决老年人因环境产生的各种行为活动问题。
感知环境设计主要包括光学环境设计和声学环境设计。光学环境设计针对老年人的视觉老化问题，它强调提供充分的照度，除了尽可能使用自然光外，还要提高人工照明的照度标准。具体做法是，自然光可以通过扩大外墙开窗面积获得，应用新型节能灯具以提高照度，降低能耗。声学环境设计针对老年人听觉退化问题，目标是减少噪音对老人生活的影响。具体做法是除了居住单元远离噪声源的位置外，室外外墙安装隔音材料，使用双层隔音玻璃，室内合理地运用吸音材料，如吸音板、隔音密封条等。此外，室内采用隔音效果好的绿色植物也是一种流行的做法。
3 总结
人体工程学的主要功能和作用在于通过对人的生理特征和心理特征的正确认识，使一切环境更适合人的生活需要。据研究发现，把人体工程学引入老年人居住空间设计中，通过合理地设计环境而改善不适宜的生活氛围，可以有效地解决各种情绪问题，保障老年人的身心健康，提高其生活品质。
参考文献：
人体工程学概述范文5
关键词：3D打印；个性化；精准人机工学；设计方法
13D打印技术概述
3D打印技术又称“快速成型技术”，是多种“增材制造技术”的俗称。3D打印作为一项革命性的新型制造技术，其逐层叠加的制造方式具有无模具、无刀具柔性制造、快速制造、绿色制造、复杂形态制造、复合材料与复合结构一体化制造的特征，能够实现小批量产品的快速、低成本控形控性制造，进而满足消费者的个性化、特殊性需求。
2人机工学发展历程与特征
人机工学又称“人机工程学”“人体工学”“人因工程学”“人类工程学”等，主要应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科，研究人体的结构特征和机能特征，以人、机器、环境为三要素，着重分析这三者的相互作用，为设计舒适、可靠、简洁、安全等诸多方面相结合，为三要素之间达到一种最佳配合状态的系统工程提供科学依据和指导。人机工学的发展历程及特征如下：第一，萌芽时期（19世纪末至第一次世界大战）。这一时期人机工学的发展主要是解决工业革命带来的机械化生产方式的生产效率问题，主要特征是研究人如何适应机器。第二，初兴时期（第一次世界大战至第二次世界大战）。由于战争中使用了大量的飞机、坦克、潜艇等装备，对操作效率提出了较高的要求。这一时期的主要特征是通过从生理的、心理的、社会的角度促进人对机器的适应，以提升工作效率。第三，成熟时期（第二次世界大战至20世纪60年代）。第二次世界大战期间，复杂的高性能武器装备的使用更为普遍，由于设计不符合人的生理和心理特点，即使经过选拔和训练的人员也难以适应，从而促使人们在人机匹配的研究中，从过去注重对人去适应机器转向机器适应人的方向的研究。第四，新的发展时期（20世纪70年代之后）。人机工学的研究领域越来越广泛，人机交互行为更为普遍，机器和技术适应人的需求成为共识。产品的舒适度在各个层面得到提升，产品的生产方式为批量化生产，通过多类别、多型号、模块化、可调节模式满足消费者的多样化、个性化需求。
3基于精准人机工学的产品设计方法
现代工业设计基于工业革命带来的机械化批量生产的模式发展而来，传统的生产模式难以实现个性化定制。多类别、多型号、可调节的产品能够以不同百分位在一定的细分程度下满足人的需求，而无法实现个体的精准需求。3D打印技术的出现及其制造特征，使得个性化、小批量生产成为可能，逆向工程技术使得人体个体化尺度特征的获取更加便捷，由此催生了精准人机工学产品的个性化定制设计。精准人机工学产品设计是为了满足人对产品的舒适性和匹配性的设计需求，结合个体化人机尺度特征进行个性化定制设计的方法。在基于精准人机工学的产品设计流程中，以采集的数据模型为基础、面向个体的人机尺度特征、结合人机测量与医疗反馈进行精准的个性化设计，通过3D打印快速制造，经过产品试佩戴后进行体验反馈和设计优化。
4精准人机工学产品设计方法验证
本文以颈椎矫形器为例，进行了产品设计方法的验证。颈椎矫形器是固定于脖颈周围、用于固定头部、保护脖颈的器具，其功能主要包括稳定与支持、固定与矫正、保护与免负荷、代偿与助动几个方面。传统的颈椎矫形器主要为费城颈托，丑陋、笨重、密闭且难以适应患者的个性化需求。笔者结合3D打印技术和逆向工程技术，进行了颈椎矫形器的再设计。设计过程如下：第一，人体数据获取。为了获取人体精准数据，可以通过三维扫描技术和CT图像处理技术进行。本文的研究中通过CT数据进行建模，以医生提供的CT/MRI数据为基础，通过Mimics设计软件进行骨骼、肌肉、皮肤组织的建模，获取完整的人体颈部数据。第二，医学诊断与模拟恢复。结合医生对颈部恢复的医疗诊断，在Zbrush软件中对获取的人体精准数据进行模拟复位，并结合医学诊断对模型进行调整，对颈椎矫形器的压力分布进行设计和匹配，通过调整网格的拓扑结构位置确定基本形体的分布。第三，矫形器区域划分。以模拟恢复后的模型和医学诊疗模型为基础，划去和人体皮肤接触的区域，确定矫形器的基本构型。第四，拓扑网格设计。结合矫形器的基本构型，进行矫形器内部衬垫模型和外骨骼模型的建造，设计过程中利用grasshopper参数化建模软件进行，根据用户个性化需求设计不同形态的外骨骼模型。第五，3D打印制作。利用光固化3D打印设备对模型进行打印和后处理，得到设计实物模型。第六，佩戴与反馈。对打印后的模型进行处理，并进行佩戴，根据佩戴舒适性进行设计反馈，然后进行产品的优化设计。通过设计案例验证了基于精准人机工学产品设计方法的有效性，通过精准人机工学产品设计能够提升产品的舒适性与个体匹配性，对产品满足消费的个体化需求具有重要意义。
5总结与展望
3D打印技术在多个层面对设计产生着广泛的影响，在个性化产品的设计上体现着突出的优势。个性化需求代表着未来设计的发展方向，在消费者的个性化需求中，与马斯洛需求第一层次对应的舒适性需求一样具有较高的要求。3D打印技术与逆向工程技术的结合对人机工学产品的设计具有重要的意义，是满足个体化人机需求的重要设计方法，使得设计越来越朝着科学理性的个性化定制方向发展。
参考文献：
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［2］…刘泽恒，罗锦宏.工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展［J］.艺术科技，2017（1）.
人体工程学概述范文6
关键词 手轮；人机工程学；球面设计
中图分类号：THll 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-070-01
随着飞机在我军空中力量建设中的日益凸显，部队对飞机提出了更高的要求，这不仅反应在飞机的性能要求上，也对飞机操作舒适性方面提出了新的要求，比如前轮转弯手轮，本文将着重从前轮转弯手作舒适性方面进行改进研究，用以满足部队对操作舒适性方面的需求。
1 概述
为了改善飞机在地面转弯的灵活性，前起落架机轮在构造上能绕缓冲支柱轴线转动，飞行员在座舱中通过前轮转弯手轮能操纵飞机在地面运动时转弯。
前轮转弯操纵系统属于机械系统中的液压系统，在整个飞机设计中起着举足轻重的作用，飞机在地面低速滑行和大角度转弯时，采用手轮机构控制前轮转弯。前轮转弯手轮安装在驾驶舱内左操纵台上，由左驾驶员对飞机实施前轮转弯，驾驶员转动前轮转弯操纵手轮，通过一系列动作驱使前轮转动。由于驾驶员经常操纵手轮进行飞机前轮转弯，因此对前轮转弯手轮的要求更高，为了增加前轮转弯手轮舒适感，因此将目前的前轮转弯手轮进行改进。
2 方案描述
产品的造型设计，是具有实用功能的造型，必须以人机工程学观点，去确定人和机器之间最适宜的相互作用方式和方法，提高人的操纵灵活能力，以达到高效和高准确度的要求。依据造型几何要素，按照一定的构成方法进行平面或立体的形体构成，是产品形体设计的基础。正确的比例尺度是完美造型的基础和框架。
在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对前轮转弯手轮总体性能的影响，依据人机工程学相关知识，参照符合人机工程原理数据，并利用三维软件CATIA对飞机前轮转弯手轮进行了适应性改进，做出理论效果图，校正改进方案。
2.1 改进措施
前轮转弯手轮的设计是可以涵盖形态和人机因素的，其外形一样也可以有机会作人机工程的发挥。在方案决定之前对飞行员的抓握方式进行了研究，从而从以下两方面对前轮转弯手轮进行了改进：
1）为增加手轮舒适度，并考虑到力臂与操纵力成反比关系，将手轮分度圆直径由φ90 mm改为φ81 mm，并将手掌和手轮接触部分由原来的平面设计改为球面设计，参考人机工程学一般人体尺寸，将球面直径定为110 mm，并保证装配后的螺钉低于球面最高点，避免手掌接触螺钉顶端引起不舒适感；
2）前轮转弯手轮是采用ZL101材料进行制造并装配而成，为改善前轮转弯手轮手感偏凉，经过查阅相关资料，对前轮转弯手轮外表面进行硫化橡胶处理，硫化3 mm厚的黑色氯橡胶4172，进一步增加前轮转弯手纵舒适感。
2.2 手轮力分析
根据力矩公式，推算出操纵力计算公式，影响力F的因素有力矩Mo和力臂L，公式为
F=式中：F：力，N；Mo：力矩，Nmm；L：力臂，m 。
力F对轴心0产生的力矩如图所示：
前轮转弯系统中受力部件没有更改，所需力矩亦无变化，因此影响前轮转弯手纵力因素之一的力矩Mo无变化（M=1.681 N.m）。
由于前轮转弯手轮分度圆直径由φ90 mm改为φ81 mm，加上硫化3 mm厚的黑色氯橡胶，相当于前轮转弯手轮分度圆直径减小了3 mm，力臂L由φ45 mm减少为φ43.5 mm，前轮转弯手纵力F稍有增大：
前轮转弯手轮改进前操纵力F===37.356N
前轮转弯手轮改进后操纵力F===38.644N
前轮转弯手纵力F 增大1.288N，前轮转弯手纵力F在相关技术条件要求范围内。
综上所述，前轮转弯手纵力F相比改进之前稍有增大，但满足相关技术条件要求，另外在前轮转弯手轮分度圆直径改小和加上硫化3mm厚的黑色氯橡胶两方面改进的基础上，对手轮棱角部分进行了最大化倒圆处理，进一步增加舒适感，对与前轮转弯手轮装配的零件进行了协调更改，用来满足部队对操作舒适性方面的需求。
3 结束语
本文运用人机工程学的基本原理，全面分析了前轮转弯手轮设计中的人的因素，并将人的因素的研究融入到前轮转弯手轮改进的全过程中。对手轮外形进行了一次成功的适应性改进，结果表明改进措施效果明显，取得了用户的肯定，提高了飞机操作舒适性。
参考文献
[1]杨可桢，程光蕴.机械设计基础[J].高等教育出版社械，2001.
