電子產(chǎn)品整機結構和人機工程要求2§7-1電子產(chǎn)品的整機結構

§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求

實訓10拆裝微型收音機3§7-1電子產(chǎn)品的整機結構1.了解電子產(chǎn)品整機的結構要素和設計要求。2.了解微型化產(chǎn)品的結構和組裝特點。3.熟悉機箱的內部結構。4.熟悉面板與底座的常見類型。學習目標4§7-1電子產(chǎn)品的整機結構一、整機的結構要素和設計要求二、微型化產(chǎn)品的結構和組裝特點三、機箱四、面板與底座5§7-1電子產(chǎn)品的整機結構一、整機的結構要素和設計要求1.保證電子產(chǎn)品工作穩(wěn)定、可靠必須按實際工作環(huán)境和使用條件，采取相應的措施，以提高設備的可靠性和使用壽命，保證產(chǎn)品技術指標的實現(xiàn)。例如，設計機箱時，必須考慮機箱內部元器件相互間的電磁干擾和散熱的影響，以提高電氣性能的穩(wěn)定性；必須注意機箱的強度、剛度問題，以免發(fā)生變形，引起電氣接觸不良，使接插件卡滯，甚至使電子產(chǎn)品整機受振后損壞。6§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.便于電子產(chǎn)品的操作、使用、安裝與維修例如，為了能有效地操作和使用電子產(chǎn)品，必須使機箱的結構設計符合人的心理和生理特點，同時還要求其結構簡單、拆裝方便。此外，面板上的控制器、顯示裝置必須進行合理選擇與布局，并考慮操作人員的人身安全等。7§7-1電子產(chǎn)品的整機結構3.保證電子產(chǎn)品具有良好的結構工藝性電子產(chǎn)品整機的結構與工藝是密不可分的，采用不同的結構就相應有不同的工藝，而且結構設計質量必須有良好的工藝措施來保證。因此，電子產(chǎn)品整機結構必須結合生產(chǎn)實際考慮其結構工藝性。8§7-1電子產(chǎn)品的整機結構4.貫徹執(zhí)行標準化、模塊化標準化是國家的一項重要技術經(jīng)濟政策和管理措施，它對于提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率、便于使用維修、加強企業(yè)管理、降低生產(chǎn)成本等都具有重要作用。結構設計中必須盡量減少特殊零部件的數(shù)量，增加通用件的數(shù)量，盡可能多地采用標準化、規(guī)格化的零部件和尺寸系列（即盡量采用標準庫中的國標零部件）。9§7-1電子產(chǎn)品的整機結構5.使電子產(chǎn)品更輕巧現(xiàn)代電子產(chǎn)品通常具有體積小、質量輕等特點，使用、攜帶和運輸方便，因而應用較廣泛。圖所示的掃地機器人就具有這樣的特點。掃地機器人10§7-1電子產(chǎn)品的整機結構6.使電子產(chǎn)品外形更美觀、大方現(xiàn)代電子產(chǎn)品不僅要求其具有使用功能，而且還追求外形美觀、大方。因此，越來越多的電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家將電子產(chǎn)品的新穎外形設計作為市場競爭力的一個重要方面。圖1和圖2所示的運動手環(huán)及立得拍相機由于其具有美觀、新穎的外形，備受廣大消費者歡迎。2-立得拍相機1-運動手環(huán)11§7-1電子產(chǎn)品的整機結構二、微型化產(chǎn)品的結構和組裝特點1.電子產(chǎn)品結構的微型化發(fā)展從電子產(chǎn)品發(fā)展的歷史角度來看，電子產(chǎn)品結構的微型化是隨著電子元器件更新?lián)Q代、組裝技術的發(fā)展而不斷發(fā)展的。當然，現(xiàn)在大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的不斷涌現(xiàn)將使微型化結構進一步發(fā)展。目前，納米技術也在電子技術領域得到了飛速發(fā)展。12§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.電子產(chǎn)品微型化結構的組裝特點微型化結構是由于集成電路生產(chǎn)的完善，以及新型結構工藝方案的擬制而產(chǎn)生的結果，其具有以下特點。（1）電阻器、電容器、導線大都是在介質襯底表面制成薄膜形式，二極管、三極管等晶體管則是在半導體襯底的表面制成擴散形式。（2）把很多組件結合（集成）到一塊襯底上，便得到結構上完整的功能部件，但難以滿足電磁兼容性和熱電容性的要求，也難以提高成品率。13§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.電子產(chǎn)品微型化結構的組裝特點（3）使用小型分立組件、接頭、濾波組件、匹配組件、指示組件、轉接元件等。（4）采用新的特殊方法來保證對熱、機械力及潮濕進行防護。（5）設備的尺寸在很大程度上取決于集成元件。（6）材料用量少。（7）在大批量生產(chǎn)時成本有可能很低。14§7-1電子產(chǎn)品的整機結構三、機箱機箱a）便攜式機箱b）臺式機箱機箱是電子產(chǎn)品的重要組成部分。機箱根據(jù)應用情況可以分為便攜式機箱和臺式機箱，如圖所示。15§7-1電子產(chǎn)品的整機結構1.鈑金結構機箱薄鋼板（厚1～1.5mm）經(jīng)過彎折，再用焊接或螺釘連接即可構成一個完整的機箱，如圖所示。鈑金結構機箱16§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.鋁型材結構機箱（1）鋁型材圍框結構機箱.前后圍框結構機箱是指用鋁型材彎制成前、后兩個圍框，再用鋁型材腰帶（兩根或四根）將兩個圍框用螺釘連接組成框架后，外加蓋板構成的機箱，如圖1所示。鋁型材前后圍框結構機箱17§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.鋁型材結構機箱左右圍框結構機箱是指用鋁型材彎制成左、右兩個圍框，再將鋁型材橫梁用螺釘與圍框連接組成框架后，外加蓋板構成的機箱，如圖2所示。鋁型材左右圍框結構機箱18§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.鋁型材結構機箱（2）型板結構機箱。型板是具有板狀特征的鋁型材。型板結構機箱是指利用型板作為機箱框架側面（或前、后面），再將鋁型材橫梁與側面板連接組成框架后，外加蓋板構成的機箱，其上、下蓋板可以采用插入式，如圖所示。型板結構機箱19§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.鋁型材結構機箱（3）型材組合結構機箱。型材組合結構機箱是指根據(jù)機箱的結構尺寸要求，用多種不同截面形狀的鋁型材拼裝組合成框架后，外加蓋板構成的機箱，如圖所示。型材組合結構機箱1—前、后橫梁支撐2—前橫梁（臺式機箱）3—側梁4—后立柱5—前立柱（臺式機箱）6—前立柱（裝架式機箱）7—前橫梁（裝架式機箱）8—后橫梁20§7-1電子產(chǎn)品的整機結構3.壓鑄結構機箱將機箱框架及其連接部分制成鋁壓鑄件，即為壓鑄結構機箱（圖）。由于采用壓鑄工藝，機箱尺寸精度高，強度與剛度較好，裝配簡單，生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)；缺點是制造成本高，且需要專門的壓鑄機。壓鑄結構機箱21§7-1電子產(chǎn)品的整機結構4.非金屬材料機箱（1）木料機箱。木料機箱音響效果好，易于加工成各種形狀，但木材受潮易變形，需要在表面涂各種顏色的涂料防潮并裝飾外觀。木料機箱適宜制作各種音響設備，其外形如圖所示。木料機箱22§7-1電子產(chǎn)品的整機結構4.非金屬材料機箱（2）工程塑料機箱。1）全塑結構機箱（圖）。全塑結構機箱23§7-1電子產(chǎn)品的整機結構4.非金屬材料機箱2）對開式塑料機箱。這種機箱由兩個盒形結構相互連接，構成封閉的產(chǎn)品外殼。圖所示為對開式塑料機箱的對接結構。對開式塑料機箱的對接結構a）對接連接b）凸線裝飾式連接c）套接連接d）凹線裝飾式連接24§7-1電子產(chǎn)品的整機結構4.非金屬材料機箱3）組合式塑料機箱（圖）。4）復壁結構塑料機箱。組合式塑料機箱25§7-1電子產(chǎn)品的整機結構四、面板與底座1.面板面板是電子產(chǎn)品控制和顯示裝置的安裝板，通常分為前面板和后面板。圖所示為某示波器的面板。某示波器的面板26§7-1電子產(chǎn)品的整機結構1.面板（1）面板的結構設計原則。面板的結構設計一般遵循以下原則。（2）面板的結構。面板根據(jù)制造方法不同可以分為板料沖制面板、型板面板、鑄造面板和塑料面板四種。27§7-1電子產(chǎn)品的整機結構1.面板1）板料沖制面板。2）型板面板。如圖1所示。3）鑄造面板。如圖2所示。1-型板面板2-鑄造面板28§7-1電子產(chǎn)品的整機結構1.面板4）塑料面板。圖所示為電子琴的塑料面板。電子琴的塑料面板29§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.底座（1）沖壓底座。這種底座是用金屬薄板經(jīng)下料、沖孔和壓彎而成形，結構上可以分為整體式底座（圖1）和組合式底座（圖2）。1-整體式底座2-組合式底座30§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.底座（2）鑄造底座。在底座上安裝質量較大、數(shù)量較多的零件，特別是在底座上安裝有較高精度要求的機械傳動裝置時，用鑄造底座（圖）可以提供足夠的強度和剛度，并能保證底座在受到振動、沖擊時不變形，零部件間不發(fā)生相對位移。鑄造底座31§7-1電子產(chǎn)品的整機結構2.底座（2）鑄造底座。在底座上安裝質量較大、數(shù)量較多的零件，特別是在底座上安裝有較高精度要求的機械傳動裝置時，用鑄造底座（圖）可以提供足夠的強度和剛度，并能保證底座在受到振動、沖擊時不變形，零部件間不發(fā)生相對位移。3）塑料底座。鑄造底座32§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求1.了解人體特征和環(huán)境因素對人體的影響。2.熟悉控制器和顯示器的常見形式。3.掌握人機工程的基本要求。學習目標33§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求人機工程學是研究人-機-環(huán)境系統(tǒng)中人、機、環(huán)境之間的相互關系，為解決該系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的學科。人機界面的設計主要指顯示、控制以及其間關系的設計。人機系統(tǒng)模型如圖所示。人機系統(tǒng)模型34§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求一、人體特征二、環(huán)境因素對人體的影響三、控制器和顯示器的常見形式四、人機工程的基本要求35§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求一、人體特征1.視覺視覺是人感受信息的主要渠道。人所獲得信息的80%都是通過視覺感受到的。視覺由被視物體的光線刺激眼睛視網(wǎng)膜產(chǎn)生。視覺包括視野、視距和人眼的運動規(guī)律三個要素。36§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求1.視覺（1）視野。人的頭部固定不動時眼球所能看到的正前方空間范圍稱為視野。人眼的水平視野和垂直視野如圖所示。1）水平視野。2）垂直視野。（2）視距。（3）人眼的運動規(guī)律。人眼的水平視野和垂直視野a）水平視野b）垂直視野37§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求2.聽覺聽覺是人獲得信息的另一個重要渠道，其重要性僅次于視覺，特別是當工作條件限制（如空間狹小、照明不佳）時，有效利用聽覺獲取信息顯得尤為重要。聽覺由聲波刺激人耳鼓膜并傳遞到聽覺神經(jīng)而產(chǎn)生。聲波可用聲強和頻率來表示。聲強的單位是分貝（dB），頻率的單位是赫茲（Hz）。大多數(shù)人左、右耳的靈敏度不同，聲波頻率越高，差異越大，并且左、右側的聲源比前、后方的聲源易于辨別。38§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求3.觸覺觸覺是人體（體表）的機械接觸（或刺激）的感覺，是對機械刺激、化學刺激、電擊、溫度和壓力等所產(chǎn)生的感官反應，人體表層的皮膚就是觸覺接收器，負責接收物體質感、溫度及痛癢等觸覺刺激。觸覺與視覺、聽覺相比，具有以下特征。（1）敏感度隨部位而異，并與溫度感覺、痛覺有關，因此，觸覺判斷是綜合性的。（2）適應迅速，當手（或身體其他部位）接觸物體時，能夠根據(jù)判斷立即轉為操作。（3）有立體感，可以感知物體的長度、大小、形狀等。39§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求4.人體尺寸和肢體力量（1）人體尺寸。人體尺寸是指成年男子或女子的平均人體尺寸，電子產(chǎn)品是由人來操作和使用的，所以人體尺寸是電子產(chǎn)品結構設計的重要依據(jù)，決定了人機系統(tǒng)的操作是否方便、省力和舒適。圖1～圖3列出了我國各地區(qū)男、女站立和坐立時的平均尺寸。1-我國男子站立時的平均尺寸（mm）2-我國女子站立時的平均尺寸（mm）2-我國男、女坐立時的平均尺寸（mm）40§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求4.人體尺寸和肢體力量（2）肢體力量。站立時，在不同方向伸直的手臂能夠產(chǎn)生的最大拉力和最大推力如圖1所示。站立時，彎成不同角度的手臂能夠產(chǎn)生的最大拉力如圖2所示，其中以手在身前腰部位置的拉力最大，此處記為100%，其他位置的拉力用對應的百分比表示。站立時伸直手臂能夠產(chǎn)生的最大拉力和最大推力（與體重的占比）a）最大拉力b）最大推力站立時彎成不同角度的手臂能夠產(chǎn)生的最大拉力（與體重的占比）41§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求4.人體尺寸和肢體力量腳產(chǎn)生的控制力坐立時比站立時大，身體有支撐時可以產(chǎn)生更大的控制力。腳伸直時的控制力大于彎曲時的控制力。坐立時腳在不同位置產(chǎn)生的控制力如圖所示。坐立時腳在不同位置產(chǎn)生的控制力42§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求二、環(huán)境因素對人體的影響環(huán)境因素是多方面的，從性質上可以分為物理因素、生理因素、心理因素、生物因素等，比較重要的有溫度、濕度、照明、電磁輻射、噪聲和振動等。根據(jù)工作環(huán)境對人體的影響和人體對環(huán)境的適應程度，可將之分為四個區(qū)域，如圖所示。人對各種環(huán)境因素的適應程度43§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求二、環(huán)境因素對人體的影響1.最舒適區(qū)最舒適區(qū)的環(huán)境指標最佳，完全符合人的生理和心理需求，在這種環(huán)境下工作效率高，不易疲勞，如實驗室、計量室、精密設備操作室等。2.舒適區(qū)舒適區(qū)的環(huán)境對人體健康無損害，而且不會感到刺激和疲勞，各項指標符合要求。如一般的儀器儀表加工和裝配車間等。44§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求二、環(huán)境因素對人體的影響3.不舒適區(qū)這種環(huán)境中的某項指標超出舒適指標，長時間在這種環(huán)境中工作會對操作者的身體健康造成損傷或導致職業(yè)病，如高噪聲、高溫、粉塵和有毒氣體環(huán)境。4.難以忍受區(qū)在這種環(huán)境中若無保護措施將操作者和有害環(huán)境隔開，人將難以生存，如水下作業(yè)、放射環(huán)境等。45§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求三、控制器和顯示器的常見形式1.控制器控制器是操作者將自己的決定和動作傳給電子產(chǎn)品的裝置。（1）選擇控制器的一般原則。1）動作要求快而精確，不連續(xù)操作且控制力不超過90N時，宜選用手動控制器；否則宜選用腳踩控制器。采用腳踩控制器時，每只腳不宜同時控制兩個以上控制器。2）對于綜合顯示，可以用一只多位開關來控制（如檢查各路工作狀態(tài)的表頭）。46§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求1.控制器3）控制器的形狀和尺寸應滿足動作和控制力要求，控制活動范圍要盡可能小，但要保證運動的準確性。4）不同作用的控制器應易于辨認，可以在外形上或用顏色加以區(qū)分；視覺范圍以外的控制器，可以利用形狀、尺寸和位置加以區(qū)分。47§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求1.控制器（2）控制器的種類。屏幕表面的直接控制器有光筆、觸摸屏等；遠離屏幕的間接控制器有鼠標器、跟蹤球、控制桿、圖形板和觸摸板等。各類控制器的使用情況見表。各類控制器的使用情況48§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求1.控制器1）旋鈕。常見的旋鈕如圖所示，從外形看，可以認為旋鈕是以形狀編碼進行信息傳遞的觸覺控制器。常見的旋鈕49§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求1.控制器2）按鍵。遙控器的按鍵（圖）占用空間少，易于集中操作，速度快。遙控器的按鍵50§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求1.控制器3）手輪、操縱桿、鑰匙。手輪和操縱桿都是可以連續(xù)旋轉的手動操縱器，如圖1和圖2所示。1-常用的手輪形式2-離合器操縱桿51§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求2.顯示器顯示器是將電子產(chǎn)品信息傳給操作者的裝置。常用的顯示器有視覺顯示器、聽覺顯示器、觸覺顯示器和多媒體顯示器。（1）視覺顯示器。1）符號顯示器。圖所示為符號顯示器。符號顯示器52§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求2.顯示器2）圖像顯示器。3）數(shù)字指示器。圖所示為數(shù)字指示器。數(shù)字指示器53§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求2.顯示器4）指示燈顯示器。各種信號顏色所表示的含義見表。各種信號顏色所表示的含義54§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求2.顯示器（2）聽覺顯示器。（3）觸覺顯示器。（4）多媒體顯示器。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了以主動顯示器件為主的CRT顯示器（圖1）、以被動顯示器件為主的液晶顯示器（圖2）以及等離子顯示器。2-液晶顯示器1-CRT顯示器55§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求2.顯示器1）頭盔顯示器。2）電視眼鏡。如圖1所示。3）雙畫面顯示器。圖2所示為雙畫面液晶顯示器。2-雙畫面液晶顯示器1-電視眼鏡56§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求四、人機工程的基本要求1.人機系統(tǒng)的目標人機系統(tǒng)的目標即完成特定功能的目標。在設計一個系統(tǒng)時，首先必須確定它作為一個整體所體現(xiàn)的目標，然后再討論為達到該目標，系統(tǒng)應該具備什么樣的功能。57§7-2電子產(chǎn)品的人機工程要求2.人與機器的功能分析（1）人優(yōu)于機器的功能。在感知方面，人的感官的感