1、第十三章 控制器的設(shè)計(jì) 控制器的分類方法很多。按操縱控制器的身體部位的不同，控制器分為手動(dòng)控制器和腳動(dòng)控制器；（按功能可分為：開關(guān)類，轉(zhuǎn)換類、調(diào)節(jié)類、緊急開頭類）；按控制器運(yùn)動(dòng)的類別的不同，控制器可分為旋轉(zhuǎn)控制器、擺動(dòng)控制器、按壓控制器、滑動(dòng)控制器和牽拉控制器，如表13-1與圖13-2所示。 控制器的類型及其適用范圍控制器的類型產(chǎn)品實(shí)例基本類型動(dòng)作類別舉 例說 明旋轉(zhuǎn)控制器旋轉(zhuǎn)曲柄、手輪、旋鈕、鑰匙等控制器可以作360以下旋轉(zhuǎn)。近似平移控制器擺動(dòng)開關(guān)桿、調(diào)節(jié)桿、撥動(dòng)圍繞旋轉(zhuǎn)點(diǎn)或軸擺動(dòng)。平移控制器按壓按鈕、按鍵、鍵盤等在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。滑動(dòng)手閘、指撥滑塊等在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，并停留在運(yùn)動(dòng)后的位置上

2、。牽拉拉環(huán)、拉手、拉鈕在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)?；貜椓墒蛊浞祷仄鹗嘉恢谩１?3-1 控制器的分類 在書中表13-2中，各類控制器的特性及其適用范圍列于表13-3表13-7中，可供選擇和設(shè)計(jì)時(shí)參考。 13.1.2 控制器的特征及適用范圍以適當(dāng)?shù)囊曈X、觸覺、聽覺刺激為代碼，標(biāo)定控制器的功能特點(diǎn)，即對(duì)控制器進(jìn)行編碼。編碼方式主要有形狀編碼、表面紋理編碼、大小編碼、位置編碼、顏色編碼、標(biāo)記編碼和聲音編碼。 控制器編碼 控制器編碼A.形狀編碼 形狀編碼是將不同用途的控制器，設(shè)計(jì)成不同的形狀，以此使各控制器彼此之間不易混淆。它雖然可以通過視覺辨認(rèn)，但主要用于觸覺辨認(rèn)。采用形狀編碼應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 控制器的形狀應(yīng)

3、盡可能地反映控制器的功能。 圖13-3為美國(guó)空軍飛機(jī)所使用的控制器形狀編碼故。 （2）控制器的形狀應(yīng)使操作者在無視覺指導(dǎo)下，僅憑觸覺也能分辨不同的控制器，因此，編碼所選用的各種形狀不宜過分復(fù)雜。 詹金斯（）1974年通過實(shí)驗(yàn)，得出兩組每組各8個(gè)憑觸覺即可辨認(rèn)的手柄形狀，如圖13-4所示。 （3）應(yīng)使用操作者在戴手套的情況下，也可以通過觸摸而區(qū)分不同的控制器。 圖13-5為享特（）通過實(shí)驗(yàn)在31種旋鈕形狀中篩選出的三類16種適合于不同情況的識(shí)別效果好的用于形狀編碼的旋鈕。 控制器的表面紋理可以通過觸覺加以辨認(rèn)，因此用不同的表面紋理對(duì)控制器進(jìn)行編碼。 布瑞德內(nèi)（Bradley）對(duì)光滑的、帶槽紋的和

4、壓花紋的三類9種不同表面紋理的旋鈕進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，光滑的、帶槽紋的和壓花紋的三類表面紋理可用作控制器的紋理編碼。如 機(jī)上數(shù)字5鍵、計(jì)算機(jī)鍵盤上的F、J鍵都屬于這類編碼的控制器。 B、表面紋理編碼產(chǎn)品實(shí)例C、大小編碼 大小編碼是通過控制器的尺寸大小不同來分辨控制器，因此，通常在尺寸上分為大、中、小三檔，超過三種就不容易辨識(shí)。 控制器大小之間的尺寸級(jí)差必須達(dá)到觸覺的識(shí)別閾限。大小編碼不如形狀編碼有效。C、大小編碼 C、大小編碼 C、大小編碼 布瑞德內(nèi)通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，旋鈕直徑相差達(dá)1/2in（約12.5 mm）,厚度相差達(dá)3/8in(約9.5mm)時(shí),人即可通過觸覺非常準(zhǔn)確地加以分辨

5、.他建議使用三類表面質(zhì)地(光滑的、有凹槽的和有凸隆的)、三種直徑3/4、11/4、13/4in（約19、和）和兩種厚度3/8、3/4（約、19cm）結(jié)合，設(shè)計(jì)18種可供觸覺分辨的旋鈕。 控制器的大小編碼不如形狀編碼那么有效，并且需要占用較大的空間，大小編碼最好與形狀編碼組合使用。 位置編碼是根據(jù)控制器在產(chǎn)品面板或控制臺(tái)上的位置的不同來分辨控制器的。它們的位置可通過視覺或動(dòng)覺辨認(rèn)。 一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在無視覺指導(dǎo)下，水平排列的肘節(jié)開關(guān)，間距為25mm時(shí)，摸錯(cuò)的百分率約為40%，而垂直排列時(shí)，同樣間距，摸錯(cuò)的百分率只有大約17%，如圖13-6所示。由圖可知，肘節(jié)開關(guān)垂直排列比水平排列時(shí)正確識(shí)別

6、率高。D、位置編碼顏色編碼分為兩種形式，其一是對(duì)一個(gè)控制器用一種顏色相互區(qū)分，這適合于控制器比較少的產(chǎn)品，其二是把功能相近或功能上有一定聯(lián)系的控制器放置某一顏色區(qū)域內(nèi)，作為控制器使用功能的區(qū)分，這種情況適合于控制器較多的產(chǎn)品。用作代碼的顏色所具有的標(biāo)準(zhǔn)意義，如緊急關(guān)閉控制器采用紅色。顏色編碼最好與其他編碼方式如形狀編碼、大小編碼等結(jié)合使用，以提高控制器的可分辨性。 E、顏色編碼E、顏色編碼E、顏色編碼E、顏色編碼編碼實(shí)例 在不同控制器的上方或旁邊，標(biāo)注不同的文字或符號(hào)，通過這些文字或符號(hào)標(biāo)示控制器的使用功能，即為標(biāo)記編碼。 采用標(biāo)記編碼時(shí)應(yīng)注意：標(biāo)記要簡(jiǎn)明、通用、盡可能不使用抽象符號(hào)；標(biāo)記應(yīng)清

7、晰、可讀；標(biāo)記位置應(yīng)有規(guī)則性，并在操縱時(shí)標(biāo)記在祖母范圍內(nèi)，盡量把標(biāo)記放在控制器上方；應(yīng)有良好的周圍照明條件允許可使用局部照明或者采用自發(fā)光標(biāo)記。 F、標(biāo)記編碼PHILIPS為日本市場(chǎng)設(shè)計(jì)的電暖器 對(duì)不同的控制器在操縱過程中，給予不同的聲音由聲音區(qū)別不同控制器，在使用中予以區(qū)分。如 機(jī)上每一個(gè)數(shù)字鍵都有不同的聲音。 綜上所述，控制器編碼設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求是： 所用代碼首先應(yīng)該是可覺察格可辨認(rèn)的。重要的控制器應(yīng)與其他控制器在編碼上應(yīng)予以突出。 為便于對(duì)編碼所標(biāo)志的的控制功能的理解。代碼應(yīng)具有與功能概念上的兼容，以及功能意義。 為了促進(jìn)編碼的記憶和減少習(xí)慣的干擾，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化的代碼。 G、聲音編

8、碼對(duì)于手動(dòng)控制器，不同的操作方式要求不同的控制器尺寸，而操作方式則取決于手的哪一部分操縱控制器。圖13-7給予出了手操縱控制器的六種方式。例如，用手指指尖推壓的按鈕，操縱力是通過手指施加于控制器的，其直徑至少應(yīng)與手指指尖等寬（約10mm）。需要用手握住進(jìn)行操縱的手柄，其直徑過小，容易引起肌肉過度緊張；直徑過大，則手難于握牢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，手柄直徑為50mm時(shí)，手和手柄的接觸面積以及握力的發(fā)揮都有是最為理想的?？刂破鞯耐庑谓Y(jié)構(gòu)對(duì)于手動(dòng)控制器，其形狀設(shè)計(jì)應(yīng)考慮手的生理特點(diǎn)。由于指還應(yīng)肌、大魚際肌和小魚際肌是手掌上肌肉最豐富的部位，而掌心是肌肉最少的部位，指骨間肌則是布滿神經(jīng)末梢的部位（見圖13-8

9、a）。因此，手柄形狀應(yīng)使手柄被握住的部位與掌心和指骨間肌之間留有空隙，以改善掌心和指骨間肌集中受力狀態(tài)，保證手掌血液循良好，神經(jīng)不受過強(qiáng)壓迫。 不論手動(dòng)控制器還是腳動(dòng)控制器都應(yīng)有一定的操作阻力。操作阻力的作用，在于提高操作的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性和速度以及向操作者提供反饋信息，以判斷操縱是否被執(zhí)行同時(shí)防止控制器被意外碰撞而引起的偶發(fā)啟動(dòng)。 控制器的操作阻力主要有靜摩擦力、彈性阻力、粘滯阻尼和慣性等4種，其特性列于表13-8中。 操作阻力的大小與控制器的類型、安裝位置、運(yùn)動(dòng)距離、使用頻率、持續(xù)時(shí)間、施力方向等因素有關(guān)。一般操作阻力的最大值應(yīng)使大多數(shù)操作者的都能操作，即可按第5百分位操作者的用力能力來設(shè)計(jì)

10、，以保證絕大多數(shù)操作者操作時(shí)不感到困難。操作阻力的最小值可根據(jù)控制器類型參照表13-9選取。操作阻力的變化應(yīng)大于操縱者辨認(rèn)阻力的差別閾。 控制器的阻力表13-8 控制器的4種阻力的特性阻力類型特 性使用舉例摩擦力運(yùn)動(dòng)開始時(shí)阻力最大，此后顯著降低，可用以減少控制器的偶發(fā)啟動(dòng)。但控制準(zhǔn)確度低，不能提供控制反饋信息開關(guān)，閘刀等彈性阻力阻力與控制器位移距離成正比，可作為有用的反饋源?？刂茰?zhǔn)確度高，放手時(shí)，控制器可自動(dòng)返回零位，特別適用于瞬時(shí)觸發(fā)或緊急停車等操作，可用以減少控制器的偶發(fā)啟動(dòng)鍵盤等粘滯阻尼阻力與控制運(yùn)動(dòng)的速度成正比?？刂茰?zhǔn)確度高、運(yùn)動(dòng)速度均勻，能幫助穩(wěn)定的控制，防止控制器的偶發(fā)啟動(dòng)活塞等慣

11、性阻力與控制運(yùn)動(dòng)的加速度成正比例，能幫助穩(wěn)定的控制，防止控制器的偶發(fā)啟動(dòng)。但慣性可阻止控制運(yùn)動(dòng)的速度和方向的快速變化，易引起控制器調(diào)節(jié)過度，也易引起操作者疲勞調(diào)節(jié)旋鈕等表13-8 控制器的4種阻力的特性阻力類型特 性使用舉例摩擦力運(yùn)動(dòng)開始時(shí)阻力最大，此后顯著降低。開關(guān)，閘刀等彈性阻力阻力與控制器位移距離成正比，可作為有用的反饋源。鍵盤等粘滯阻尼阻力與控制運(yùn)動(dòng)的速度成正比。活塞等慣性阻力與控制運(yùn)動(dòng)的加速度成正比例，能幫助穩(wěn)定的控制。調(diào)節(jié)旋鈕等 視覺操作反饋信息可通過設(shè)置的顯示器獲得，例如操作到位時(shí)信號(hào)燈發(fā)光或操作到位時(shí)顯示屏提示操作已經(jīng)執(zhí)行，也可通過操作阻力的變化獲得，此時(shí)，阻力的變化應(yīng)大于操作

12、者辨認(rèn)用力的差別閾值。還可通過操作者的眼睛、手、手臂、肩、腳、腿等感受到的位移或壓力來獲得，以及耳朵聽到的機(jī)器發(fā)出的聲音的變化獲得。 圖13-9 是操縱器用力的差別閾值。它隨用力大小而變，用力較大時(shí)，力級(jí)差偏大一些較好；而當(dāng)動(dòng)作量較大時(shí)，則力的級(jí)差不宜太大。 13.2.4 操作信息反饋表13-9 不同類型控制器所需的最小阻力控制器類型最小阻力/N手推按鈕2.8腳踏按鈕腳不停留在控制器上:9.8腳停留在控制器上:44肘節(jié)開關(guān)2.8旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)3.3曲柄由大小決定:922手輪22杠桿9腳踏板腳不停留在控制器上:17.8腳停留在控制器上:413.5 在操作過程中，由于操作者的無意碰撞或牽拉控制器或外

13、界振動(dòng)等而引起的控制器的偶發(fā)啟動(dòng)，即在不必要的時(shí)候意外地驅(qū)動(dòng)了控制器。為避免控制器被無意碰撞或牽拉而引起的意外驅(qū)動(dòng)，造成偶然傷人事故，在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，應(yīng)考慮防范措施。以下防止控制器偶發(fā)啟動(dòng)的7種辦法，可供設(shè)計(jì)控制器時(shí)選用，避免發(fā)生這類錯(cuò)誤： 將控制器安裝在陷入控制板的凹槽內(nèi)。13.2.5 防止控制器的偶發(fā)啟動(dòng) 、在控制器上加保護(hù)罩(如：手機(jī)翻蓋)。 、將控制器安裝在不易被碰撞的位置上。 、使控制器的運(yùn)動(dòng)方向向著最不可能發(fā)生意外用力的方向。 、操作者必須連續(xù)作兩種操作運(yùn)動(dòng)，才能使控制器被啟動(dòng)，而后一種操作運(yùn)動(dòng)與前一種操作運(yùn)動(dòng)的方向不同，以此將控制器鎖定在位置上。 、一組控制器必須按正確的順序操作

14、時(shí)才能被啟動(dòng)，使控制器彼此之間具有聯(lián)鎖作用。如配電柜上的油開關(guān)和刀閘開關(guān)的操作順序聯(lián)銷。 、適當(dāng)增大控制器的操作阻力。 以上七種方法各有利弊，應(yīng)該酌情選用。 控制器的設(shè)計(jì)要充分滿足操作者在產(chǎn)品使用過程中能安全、準(zhǔn)確、迅速、舒適地操作。因而設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮操作者的體形和生理、心理特征，以及人的能力限度，使控制器的形狀、大小等都具有宜人性和人的施力特征。 控制器的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，除應(yīng)考慮上述人體工學(xué)因素之外，還應(yīng)考慮下列基本要求： 、控制器應(yīng)根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)、生物力學(xué)以及人體運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于控制器的操縱力、操縱速度、安裝位置、排列布置等，應(yīng)按總體操作者中第5百分位操作者的能力來設(shè)計(jì)，使控制

15、器適合于大多數(shù)人的使用。 、控制器的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與預(yù)期的功能和產(chǎn)品的被控方向相一致。即顯示與控制的相合性。13.3.1 控制器設(shè)計(jì)的基本要求 、應(yīng)盡量利用控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如利用彈簧、杠桿原理等）或利用操作者身體部位的重力進(jìn)行控制。 、盡量設(shè)計(jì)和選用多功能控制器，以節(jié)省空間并減少手的運(yùn)動(dòng)和加強(qiáng)視覺辨認(rèn)。如計(jì)算機(jī)的多功能鼠標(biāo)和游戲操縱桿等如圖13-10所示。 常用的手動(dòng)控制器設(shè)計(jì)： 旋鈕是一種應(yīng)用廣泛的手動(dòng)控制器，旋鈕具用手指的擰轉(zhuǎn)來達(dá)到控制的，既或多次連續(xù)旋轉(zhuǎn)也可以定旋轉(zhuǎn)。根據(jù)功能要求，旋鈕一般分為以下三類：第一類適用于作360以上旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)位移并不具有位置信息意義；第二類適用于調(diào)節(jié)控制、轉(zhuǎn)動(dòng)

16、角度范圍不超過360；第三類旋鈕是在每一轉(zhuǎn)動(dòng)位置具有重要的信息意義選擇開關(guān)。如圖13-5所示。根據(jù)形狀，可分為圓形、多邊形、指針形和手動(dòng)轉(zhuǎn)盤等，如圖13-11所示。手動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)13.3.2 . 1、旋鈕 旋鈕的大小應(yīng)使手指和手與其輪緣有足夠的接觸面積，便于手捏緊和施力以及保證操作的速度和準(zhǔn)確性。 為了使手操縱旋鈕時(shí)不打滑，常把手操作部分的鈕帽做成各種齒紋，以增強(qiáng)手的握?qǐng)?zhí)力。 這種旋鈕多呈圓柱狀或圓錐臺(tái)狀。鈕帽邊緣有各種槽紋。常用于需要連續(xù)旋轉(zhuǎn)一圈或一圈以上，定位精度要求不高的場(chǎng)合。連續(xù)旋轉(zhuǎn)旋鈕的設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 、23個(gè)手指操作的旋鈕，直徑1030mm、長(zhǎng)度1525mm；手掌操作的旋鈕，直徑

17、3575 mm、長(zhǎng)度3050mm。單層旋鈕的操縱力和適宜尺寸見圖13-12。 、旋鈕的最大操縱力矩為m；大旋鈕的操縱力矩為3.14 Nm。操作阻力矩為0.49 Nm。 圓形旋鈕在功能允許的情況下，可做成同心多層旋鈕。這樣做既節(jié)省空間，操作也方便，但要設(shè)計(jì)合理，避免無意操作。這種旋鈕可做成兩級(jí)或三級(jí)。當(dāng)同心成層旋鈕為三級(jí)時(shí)，可采用布德內(nèi)提出的最佳尺寸：中級(jí)旋鈕的直徑為；A、圓形旋鈕 三級(jí)旋鈕三個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)表面之間的距離應(yīng)大于19.2mm,且下級(jí)旋鈕的厚度應(yīng)大于，如圖13-13所示。為防止無意驅(qū)動(dòng)，同心成層旋鈕還應(yīng)具有足夠的摩擦阻力。 這種旋鈕一般用于不需連續(xù)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)定位精度不高，調(diào)節(jié)范圍不足一圈

18、地方。B、多邊形旋鈕 這種旋鈕可具有324個(gè)控制位置，調(diào)節(jié)范圍不足一圈。在調(diào)節(jié)過程中，刻度盤不動(dòng)，通過旋轉(zhuǎn)指針形狀的鈕，確定旋鈕的旋轉(zhuǎn)位置。如電表上的調(diào)節(jié)旋鈕，其特點(diǎn)是讀數(shù)定位迅速。指針旋鈕的設(shè)計(jì)，可參考圖13-14，旋鈕長(zhǎng)度L最小為25mm、寬度b最大為25mm高度h為75mm、阻力為。C、指針式旋鈕 指針旋鈕應(yīng)采用彈性阻力，并通過阻力的變化（即旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)，阻力增大，旋鈕到達(dá)控制位置時(shí)，阻力變小）提供反饋信息。也可通過操縱到位時(shí)發(fā)出的卡嗒聲提供反饋信息。 手動(dòng)轉(zhuǎn)盤式旋鈕與指針式旋鈕具有相同的功能，它與指針式旋鈕的不同點(diǎn)僅在于：它是以指針不動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤，來達(dá)到預(yù)定控制位置的。 按鈕也稱為按鍵

19、、撳鈕，按鈕是用手指或工具按壓進(jìn)行操作，圖13-16步話機(jī)上部分按鈕。按其外表面開頭來分類，可分為：圓柱形、方形、橢圓形和其它異形等。按用途可分為代碼鈕（包括數(shù)字與符號(hào)鈕），功能鈕和間隔鈕三種；按接觸情況可分為接觸式和非接觸式（如光電開關(guān)等）。 按鈕的尺寸，主要根據(jù)人的手指端尺寸確定。用拇指操作的按鈕，其最小直徑建議采用19mm；用其他手指尖操作的按鈕，其最小直徑建議采用10mm，如圖13-17所示。如果根據(jù)四個(gè)手指寬度的平均值，且整個(gè)指尖都按壓在按鈕上，一般圓弧形按鈕直徑以8-18mm為宜，矩形按鈕以1010、1015或1520mm為宜，按鈕高出盤面512mm，按鈕的升降行程36mm，按鈕之

20、間的間隔距離一般為25mm，最小不得小于6mm。 13.3.2.2 、按鈕或按鍵 按鈕應(yīng)采用彈性阻力。阻力的大小取決于用哪個(gè)手指操作。有關(guān)研究結(jié)果表明，用食指尖操作的按鈕，阻力為11N；用拇指操作的按鈕，阻力為22N；各手指均可操作的按鈕，阻力為。按鈕的阻力不宜太小，以防被無意驅(qū)動(dòng)。 按鈕可用卡嗒聲或阻力的變化向操縱者提供到位反饋信息。也可通過指示燈提供反饋信息。使用指示燈的效果通常與同時(shí)亮著的燈的數(shù)目成反比，即同時(shí)亮著的燈越多，對(duì)操作者的意義越小。人們使用鍵盤的最高擊鍵速度可以達(dá)到15次/s。一個(gè)熟練的使用者平均擊鍵速度為5次/s。由于大量信息需鍵盤輸入計(jì)算機(jī)，因此，鍵盤的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮人手指按

21、壓鍵盤的力度、回彈時(shí)間及使用頻度、手指移動(dòng)距離等，如圖13-17所示。這種QWERTY鍵盤幾乎成了所有英文鍵盤的布局標(biāo)準(zhǔn)。它設(shè)有功能鍵（F1F12）、字母鍵區(qū)、數(shù)字鍵區(qū)、分列的光標(biāo)控制鍵和特殊功能鍵區(qū)。 按鍵的尺寸應(yīng)按手指的尺寸和指端弧形設(shè)計(jì)，方能操作舒適。圖13-18（a）為外凸弧形按鍵，操作時(shí)手的觸感不適，只適用于小負(fù)荷而操作頻率低的場(chǎng)合。 按鍵的端面形式以中凹的圖13-18（d）型為優(yōu)，它可增強(qiáng)手指的觸感，便于操作，這種按鍵適用于較大操作力的場(chǎng)合。按鍵應(yīng)凸出面板一定的高度，過平不易感覺位置是否正確，如圖（b）所示；各按鍵之間應(yīng)有一定的間距，否則容易同時(shí)按著兩個(gè)鍵，如圖13-18（c）所示

22、；按鍵適宜的尺寸可參考圖13-18（e）。 對(duì)于排列密集的按鍵，宜做成圖13-18（f）的形式，使手指端觸面之間相互保持一定的距離；縱行的排列多采用階梯式，如圖13-18（g）所示。 按鈕的顏色主要根據(jù)使用功能選定。例如，紅色按鈕表示“停止”、“斷電”或發(fā)生事故。“起動(dòng)”、“通過”首先選用綠色按鈕，也允許使用白色、灰色或黑色按鈕。對(duì)于連續(xù)按壓后改動(dòng)功能的按鈕，如第一次按壓為“啟動(dòng)”，接著第二次按壓為“停止”，則忌用綠、紅色，應(yīng)采用黑色、白色或灰色。按下為開，抬起為停的或級(jí)進(jìn)的按鈕，宜采用黑色，忌用紅色。單一功能的復(fù)位，可用藍(lán)、黑、白或灰色按鈕；對(duì)同時(shí)具有“停止”或“斷電”功能的采用紅色按鈕。

23、扳動(dòng)開關(guān)一般只有開和關(guān)兩種功能，但可分為兩種控制位置（開和關(guān)）和三種控制位置（關(guān)低速高速）。對(duì)于有兩種控制位置的扳動(dòng)開關(guān)，其位移量最小為30、最大為120，理想的為120。對(duì)于有三種控制位置的肘節(jié)開關(guān)，其位移量最小為18、最大為60，理想的為25。扳動(dòng)開關(guān)的其他設(shè)計(jì)參數(shù)參考圖13-19，d為325mm、L為50 mm。操作阻力，對(duì)于小開關(guān)，為；對(duì)于大開關(guān)，為11N。 C、扳動(dòng)開關(guān)控制桿的運(yùn)動(dòng)多為前后推拉，左右推拉或作圓錐運(yùn)動(dòng)如汽車變速桿，因而其需占用較大的操作空間。適用于小范圍內(nèi)的速度調(diào)節(jié)。控制桿的長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)定的位移量和操縱力決定。當(dāng)操縱角度較大時(shí)，控制桿端部應(yīng)設(shè)置球狀手把。球狀手把用指尖抓住

24、時(shí)，其直徑為12.5mm;用手握住時(shí),其直徑為25mm,最大不超過75 mm.控制桿的操縱角度以3060為宜,一般不超過90(見圖13-20)?？刂茥U的位移量隨控制桿的運(yùn)動(dòng)方向不同而不同，當(dāng)控制桿前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，最大為350mm；控制桿左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，最大為950mm?？刂茥U的最小阻力，用手指操作時(shí)為3N；用手操作時(shí)為9N。最大阻撓力，用手指操作時(shí)為9N；用手操作時(shí)如表13-10所示。D、控制桿 對(duì)于需要使用很大力量操縱的控制桿，為便于施力，手把的位置，對(duì)于立姿作業(yè)應(yīng)與肩同高；對(duì)于坐姿作業(yè)應(yīng)與肘同高，并應(yīng)在操作者臀部和腳部設(shè)置支撐，如圖13-19所示。在操作過程中，應(yīng)盡量減少身體的扭轉(zhuǎn)。 表13-10

25、 控制桿的最大阻力動(dòng)作類型單 手雙 手說 明前后推拉132手把設(shè)置離坐位基準(zhǔn)點(diǎn)前25cm前后推拉221手把設(shè)置離坐位基準(zhǔn)點(diǎn)前4060cm前后推拉397手把設(shè)置離坐位基準(zhǔn)點(diǎn)前2548cm左右推拉88132手把設(shè)置離坐位基準(zhǔn)點(diǎn)前2548cm手柄具有快速回轉(zhuǎn)和連續(xù)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，適用于大范圍的精調(diào)和粗調(diào)。其控制定位不好掌握，手柄的形狀和尺寸，可參考圖13-22。輕載荷或高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，d為1325mm。手柄的操作阻力與其旋轉(zhuǎn)半徑和轉(zhuǎn)速有關(guān)。對(duì)于作高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的手柄，當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑L為75mm時(shí),阻力為22N;當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑為125200mm時(shí),阻力為2244N。在1r/min之間作精確定位時(shí),阻力為8.8N)35N

26、。操作手柄時(shí)，操縱力的大小與手柄距地面的高度，操縱方向，使用左右手不同等因素有關(guān)，如表13-11所示，表13-12為操縱速度與手柄長(zhǎng)度的關(guān)系，由表可知，手柄長(zhǎng)度為60mm時(shí)，可獲得最大轉(zhuǎn)速。 E、手柄 表13-11 手柄適宜操縱力手柄距地面高度適 宜 用 力/N右 手左 手向 上向 下側(cè)向 上向 下側(cè)5006506501050105014001400160014012080907012080140406060401201006040120100606030404030表13-12 手柄操頻率與手柄長(zhǎng)度關(guān)系最大轉(zhuǎn)動(dòng)頻率（r/min）手柄長(zhǎng)度/mm26.027.027.525.5304060100

27、23.518.5113.0140240580 轉(zhuǎn)輪的功能相當(dāng)于旋鈕或曲柄，但它的轉(zhuǎn)動(dòng)力量較旋鈕和曲柄大。故適宜于要求控制力量較大場(chǎng)合。轉(zhuǎn)輪常用作汽車、輪船的駕駛方向盤，也用于機(jī)械設(shè)備的控制（見圖13-23）。 轉(zhuǎn)輪可單手操作或雙手操作。當(dāng)單手操作時(shí)，其直徑最小為50mm，最大為110mm。當(dāng)雙手操作時(shí)，其直徑最小為180mm，最大為530mm。輪圈直徑為1950mm，為便于施力，可在其邊緣刻上手指狀凹槽。轉(zhuǎn)輪的操作阻力，單手操作時(shí)，為22133N；雙手操作時(shí)為22220N。 轉(zhuǎn)輪、手柄的適宜安裝位置和旋轉(zhuǎn)半徑之間的關(guān)系，如表13-13所示。表列安裝位置如圖13-24所示。F、轉(zhuǎn)輪安裝高度/mm

28、安裝位置（）轉(zhuǎn)輪或手柄操縱扭矩/Nm013.510放置旋轉(zhuǎn)半徑/mm4800轉(zhuǎn)輪38761022031272030手柄641141141141916100轉(zhuǎn)輪38761272039100轉(zhuǎn)輪38102127203203側(cè)向轉(zhuǎn)輪38761271270手柄3811411419111419199090轉(zhuǎn)輪3812712720320390手柄641141141911141911006-45轉(zhuǎn)輪387676203127203-45手柄641911141911141911020-45轉(zhuǎn)輪387676203127203-45手柄64191114191114191107045轉(zhuǎn)輪381141271272034

29、5手柄641146411411412200手輪38761022031272030手柄63102122102190表13-13 轉(zhuǎn)輪、手柄的適宜安裝位置和尺寸 腳操縱的控制器主要有兩種形式：腳踏板和腳踏鈕。腳踏板的形式又分為直動(dòng)式、擺動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式（包括單曲柄和雙曲柄），如圖13-25所示。腳控制器常用于以下情況： 需要連續(xù)進(jìn)行操作，而用手又不方便的場(chǎng)合； 無論是連續(xù)性控制還是間歇性控制，其操縱力超過50150N的情況； 手的控制工作量太大，不是以完成控制任務(wù)的場(chǎng)合。當(dāng)操縱力超過49147N，或操縱力小于49N但需要連續(xù)操作時(shí)，宜選用腳踏板。對(duì)于操縱力較小，且不需要連續(xù)控制時(shí)，宜選用腳踏鈕或腳踏開

30、關(guān)。 腳動(dòng)控制器的設(shè)計(jì) 腳操縱器的適宜用力：一般的腳操縱器都采用坐姿操作，只有少數(shù)操縱力較?。ㄐ∮?0N）的允許采用站姿操作（如剪板機(jī)的踏板），在坐姿下一般腳踏板的阻力采用14N/cm2為宜，當(dāng)腳蹬力小于227N時(shí)，腿的屈折角（膝關(guān)節(jié)角度）應(yīng)以107為好，當(dāng)腳踏用力大于227N時(shí)，則腿的屈折角應(yīng)為130。用腳的前端進(jìn)行操縱時(shí)，腳踏板上的允許的用力不超過60N，對(duì)于需快速動(dòng)作的腳踏板，腳蹬力應(yīng)減少到20N。當(dāng)腳和腿同時(shí)用力時(shí)可達(dá)到1200N。表13-14是腳操縱器適宜用力的推薦值，在需用大的操作力的情況下，最佳角度是：可大到30，為50至165（膝關(guān)節(jié)角度），為80至90（腳與脛骨之間的角度）；

31、在只需用不大的操作力的情況下，最佳角度是：為10至15，為90至150，為90至120圖13-26腳踏板與坐位的適宜位置關(guān)系。表13-14 腳操縱器適宜用力的推薦值腳操縱器推薦的用力值/N腳休息時(shí)腳踏板的承受力懸掛的腳蹬（如汽車的加速器）功率制動(dòng)器離合器和機(jī)械制動(dòng)器飛機(jī)方向舵可允許腳蹬力最大值創(chuàng)記錄的腳蹬力最大值18324568直至68直至13627222684082 直動(dòng)式腳踏板有以鞋跟為轉(zhuǎn)軸和腳懸空的兩種。以鞋跟為轉(zhuǎn)軸的踏板如汽車的油門踏板，如圖13-27。A、腳踏板 腳懸空的踏板如汽車的制動(dòng)踏板，這種腳踏板的位置有3種.，圖13-28a表示座位較高，小腿與地面夾角很大，腳的下壓力不能超過

32、90N；圖13-28b表示座位較低，小腿與地面夾角較圖13-28a小，此時(shí)腳的蹬力不能超過180N；圖13-28c表示座位很低，此時(shí)小腿較平，一般蹬力能達(dá)600N。由圖可知，腳踏板與珍保持適宜的位置關(guān)系，有利于人向踏板施力。 當(dāng)需要大的操縱力時(shí)，踏板的安裝高度應(yīng)與座椅面同高或略低于座椅面高，如圖13-29所示，座椅靠背與受力點(diǎn)連線成80，膝關(guān)節(jié)角成135155，腳與小腿成90，且腳踏板偏離人體正中矢狀面應(yīng)不超過75125mm。 踏板角度的大小也是影響腳施力的重要因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)踏板與垂直面成1535時(shí)，不論腿處于自然位置還是處于伸直位置，腳均可使出最大的力，如圖13-30所示。 腳踏板須

33、有一定的操縱阻力，以便向操作者提供反饋信息，并防止踏板被無意操作。最大阻力應(yīng)根據(jù)第5百分位操作者的用力能力設(shè)計(jì)。最小阻力的設(shè)計(jì)，必須考慮不操作時(shí)操作者的腳是否放在腳踏板上。若需要將腳放在腳踏板上，則踏板的初始阻力至少應(yīng)能承受操作者腿的重量。 踏板的外形尺寸，主要取決于工作空間和踏板間距，但必須保證腳與踏板有足夠的接觸面積。保證操縱的可靠性，踏板的操縱位移應(yīng)適量。位移量過小，不足以提供操作反饋信息；位移量過大，則易于引起操作者的疲勞或影響操作活動(dòng)。表13-15為美國(guó)推薦的踏板設(shè)計(jì)參數(shù)，可供實(shí)際設(shè)計(jì)參考。 腳踏板的型式對(duì)操作效率的影響如表13-16所示。由表可知，在相同條件下，每踏動(dòng)一次，1號(hào)腳踏

34、板所需時(shí)間最少，4號(hào)腳踏板所需時(shí)間最多。 表13-15 腳踏板設(shè)計(jì)參數(shù)推薦值名稱最小最大踏板大小/mm長(zhǎng)度寬度752530090踏板行程/mm一般操作穿靴操作踝關(guān)節(jié)彎曲整體運(yùn)動(dòng)13252525656565180阻力（N）腳不停在踏板上腳停在踏板上踝關(guān)節(jié)彎曲整腿運(yùn)動(dòng)184545909045800踏板間距（mm）單腳任意操作 單腳順序操作10050150100 腳踏鈕與按鈕具有相同的功能?？捎媚_尖或腳掌操縱。踏壓表面應(yīng)有紋理。應(yīng)能提供操作反饋信息。腳踏鈕的設(shè)計(jì)如圖13-31和表13-17所示。 表13-17 腳踏鈕設(shè)計(jì)參數(shù)推薦值名 稱最 小最 大直徑尺寸d/mm12.5無特殊界限操縱位移L/mm1

35、2.52565(正常操作、穿靴操作)100（轉(zhuǎn)動(dòng)脛部而進(jìn)行控制時(shí)）阻力（N）腳不停在腳踏鈕上9.888（正常操作時(shí)）腳停在腳踏鈕上44B、腳踏鈕在許多產(chǎn)品上控制器與顯示器是聯(lián)合在一起使用的，這種控制器與顯示裝置之間的配合關(guān)稱為控制顯示相合性。它包括兩方面的內(nèi)容:其一是控制器與顯示器在空間位置關(guān)系上的配合一致，即控制器與其相對(duì)應(yīng)的顯示器在空間位置上有明顯的聯(lián)系；其二是控制與顯示器在運(yùn)動(dòng)方向上的一致，即控制器的運(yùn)動(dòng)能使與其對(duì)應(yīng)的顯示器產(chǎn)生符合人的習(xí)慣模式的運(yùn)動(dòng)，控制與顯示的相合性與人的機(jī)能特性，信息加工的復(fù)雜性和人的習(xí)慣模式有關(guān)，其中人的習(xí)慣因素影響最大；如儀表指針吸時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)通常表示數(shù)值增大，

36、逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)表示數(shù)值減小。如果把這種關(guān)系顛倒過來，就容易讀錯(cuò)。 控制顯示的相合性 控制與顯示在位置相合的目的主要是減少操縱者信息加工的復(fù)雜性，避免操縱錯(cuò)誤，縮短操縱時(shí)間，提高工作效率。在空間位置上，控制器應(yīng)盡可能地靠近相聯(lián)系的顯示器的正下方或右側(cè)旁（右手操作）如圖13-29 所示，也可將所有控制器置于所有顯示器下方，但兩者在排列順序上要對(duì)應(yīng)一致。 若控制器為同心多層旋鈕，則顯示器可放置成沿順時(shí)針排列的圓弧形或由左向右排列的直線形，左邊的顯示器對(duì)應(yīng)于最上層的旋鈕，最下邊的控制器控制最右邊的顯示器，如圖13-30所示。 對(duì)于一個(gè)按鈕有三個(gè)檔位同時(shí)對(duì)應(yīng)于三個(gè)指示燈的情況如電吹風(fēng)的按鈕或電風(fēng)扇的風(fēng)速調(diào)節(jié)按鈕，如圖13-31 所示。 1、控制與顯示在空間位置