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335千字
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2022-01-01
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主编推荐语
本书对数字化人机工程设计相关的理论知识进行了研究概括。
内容简介
全书分别从“数字化人机工程学概论”“数字化人机工程设计基础”“人机工程设计原理与原则”“人机环境设计原理与原则”“人体模型与构建”“数字化人体运动建模仿真与控制技术”“人机工效数字化评价方法与标准规范”“人机环境设计数字化评价方法与标准规范”“数字化人机工程设计系统”“数字化人机工程设计案例”等12个方面对数字化人机工程设计进行阐述。
本书可以作为高等学校制造业设计制造类（机械工程、工业设计、载运工具装备设计等）专业的本科高年级、研究生的人机工程设计教材，也可供工业工程专业领域的工作者，以及从事人机环境系统研发、生产运作与管理等工作的技术人员和管理人员学习参考。
目录
- 版权信息
- 内容简介
- 前言
- 第1章 数字化人机工程学概论
- 1.1 人机工程学的基本内涵
- 1.1.1 人机工程学的命名与定义
- 1.1.2 人机工程学的理论体系
- 1.2 人机工程学的研究内容与研究方法
- 1.2.1 人机工程学的研究内容
- 1.2.2 人机工程学的研究方法
- 1.3 人机工程学的发展历程
- 1.3.1 经验人机工程学
- 1.3.2 科学人机工程学
- 1.3.3 现代人机工程学
- 1.3.4 数字化人机工程学
- 1.4 数字化人机工程设计的实现
- 1.4.1 数字化产品开发技术概述
- 1.4.2 实现数字化人机工程设计的关键技术
- 1.5 数字化人机工程发展概况
- 1.5.1 国外研究发展状况
- 1.5.2 国内研究发展状况
- 思考题
- 第2章 数字化人机工程设计基础（1）
- 2.1 人体形态尺寸测量的基本知识
- 2.1.1 人体形态尺寸测量的主要方法
- 2.1.2 人体形态尺寸测量的基本术语
- 2.1.3 人体形态尺寸测量的常用仪器
- 2.2 常用的人体形态尺寸测量数据
- 2.2.1 我国成年人静态人体形态尺寸
- 2.2.2 我国成年人动态人体尺寸
- 2.3 人体形态尺寸测量中的主要统计函数
- 2.3.1 均值
- 2.3.2 标准差
- 2.3.3 相关系数
- 2.3.4 百分位数
- 2.4 人体物理参数
- 2.4.1 人体惯性基本参数
- 2.4.2 人体惯性参数的测量与标准化
- 2.4.3 人体惯性参数测量方法
- 2.4.4 人体惯性参数数学模型及其计算式
- 2.4.5 中国人惯性参数模型
- 2.4.6 人体尺寸的其他数学模型
- 2.4.7 人体的其他几何参数
- 2.5 人体组织力学性能和生理参数
- 2.5.1 人体的生物力学性能
- 2.5.2 人体的热物理参数和热生理参数
- 2.5.3 标准人的生理参数、热物理参数、基础代谢产热和基础血流量
- 2.5.4 人体运动系统的生理机能及其特征参数
- 2.6 坐姿生理学
- 2.6.1 脊柱结构
- 2.6.2 腰曲弧线
- 2.6.3 腰椎后突和前突
- 2.6.4 坐姿生物力学
- 2.6.5 人体各姿态下作业的代谢率
- 2.7 人体动态特性参数
- 2.8 人体尺寸数据库的建立
- 2.9 基于DELMIA/CATIA创建人体模型数据文件
- 思考题
- 第3章 数字化人机工程设计基础（2）
- 3.1 人体感知特征概述
- 3.1.1 人体感觉器官的基本生理特征
- 3.1.2 人的感知与反应机能
- 3.1.3 感觉通道与适用的信息
- 3.2 视觉机能及其特征
- 3.2.1 视野
- 3.2.2 视觉刺激
- 3.2.3 视觉系统
- 3.2.4 视觉机能
- 3.3 听觉机能及其特征
- 3.3.1 听觉刺激
- 3.3.2 听觉系统
- 3.3.3 听觉的物理特性
- 3.4 肤觉
- 3.4.1 触觉
- 3.4.2 温度觉
- 3.4.3 痛觉
- 3.5 人体的其他感觉
- 3.5.1 人体的本体知觉
- 3.5.2 嗅觉
- 3.5.3 味觉
- 3.5.4 人体感觉通道的信息传递率与物性
- 3.6 神经系统机能及其特征
- 3.6.1 神经系统
- 3.6.2 大脑皮质功能定位
- 3.6.3 大脑皮质联络区
- 3.7 人体心理现象及其特性
- 3.7.1 行为构成
- 3.7.2 感觉的基本特性
- 3.7.3 知觉的基本特性
- 思考题
- 第4章 人机工程设计原理与原则
- 4.1 人体测量数据的应用原则与方法
- 4.1.1 主要人体尺寸的应用原则
- 4.1.2 人机系统设计中人体尺寸的确定方法
- 4.1.3 人体身高在人机设计中的应用方法
- 4.1.4 人机工程分析中的样本生成技术
- 4.2 作业空间布局设计
- 4.2.1 作业空间的类型
- 4.2.2 作业空间设计的基本原则
- 4.2.3 作业空间与人机工程
- 4.2.4 现代办公空间设计
- 4.3 作业设施设计
- 4.3.1 控制台设计
- 4.3.2 办公台设计
- 4.3.3 工作座椅设计
- 4.4 载运工具作业空间设计
- 4.4.1 载运车辆的驾驶室环境的静态设计
- 4.4.2 载运车辆的驾驶室环境的动态设计
- 4.5 基于人机交换信息的人机界面设计
- 4.5.1 概述
- 4.5.2 视觉信息显示装置设计
- 4.5.3 仪表显示装置设计
- 4.5.4 信号显示装置设计
- 4.5.5 听觉信息传示装置设计
- 4.5.6 触觉显示与操纵装置设计
- 4.5.7 控制器布置区要求
- 4.6 手握式工具设计
- 4.6.1 手握式工具设计原则
- 4.6.2 把手设计
- 4.6.3 手握式动力工具的动态设计
- 4.7 作业姿势的选择与设计
- 4.7.1 作业姿势的选择
- 4.7.2 作业姿势的设计原则
- 4.7.3 作业姿势的设计依据
- 4.7.4 作业姿势的设计要点
- 思考题
- 第5章 人机环境设计原理与原则
- 5.1 人机环境热舒适性设计
- 5.1.1 热环境概述
- 5.1.2 室内热环境设计要求
- 5.1.3 载运工具作业空间的热环境设计
- 5.1.4 数字化热舒适性设计方法
- 5.2 人机声环境设计
- 5.2.1 材料和结构的声学特征
- 5.2.2 室内噪声控制
- 5.2.3 室内音质设计
- 5.3 人机环境光照设计
- 5.3.1 光环境设计的基本原则
- 5.3.2 室内光环境人机设计
- 5.3.3 照明的设计
- 5.4 人机环境振动设计
- 5.4.1 人机系统中人体接触到的振动源
- 5.4.2 机械振动的分类
- 5.4.3 振动对人体各生理系统的影响
- 5.4.4 对人体产生影响的振动参数
- 5.4.5 振动危害的控制
- 5.4.6 振动设计问题与方法
- 5.4.7 汽车振动问题的研究内容和方法
- 5.5 面向系统的人机系统设计
- 5.5.1 人机系统
- 5.5.2 人机系统的类型
- 5.5.3 人机系统设计的目标
- 5.5.4 人机系统设计
- 思考题
- 第6章 人体模型与构建
- 6.1 人体模型分类
- 6.1.1 按人体模型的用途划分
- 6.1.2 按人体模型存在的形式划分
- 6.1.3 按人体模型所承载的信息量划分
- 6.2 数字化人体几何模型的构建
- 6.2.1 人体简化与有限环节的划分
- 6.2.2 面向数字化人体工程设计的数字化人体模型的建模要求
- 6.2.3 数字化人体模型的构建过程
- 6.2.4 数字化人体模型的几何形态表现形式
- 6.2.5 数字化虚拟人体几何模型的构建方法
- 6.3 多层人体模型的构建
- 6.3.1 人体骨骼模型
- 6.3.2 肌肉层几何模型构建法
- 6.3.3 皮肤层模型构建法
- 6.3.4 骨架模型、肌肉层（含脂肪层）与皮肤模型的集成方法
- 6.3.5 人体骨骼模型数据结构
- 6.4 面向振动环境设计的人体模型的构建
- 6.4.1 基于人体测量数据的立姿人体振动生物力学模型构建方法
- 6.4.2 坐姿人体振动生物力学模型构建方法
- 6.4.3 卧姿人体振动生物力学模型构建方法
- 6.4.4 人体局部振动（手臂振动）的生物力学模型
- 6.5 THUMS全身类人体有限元模型的构建
- 6.5.1 THUMS全身类人体有限元模型概述
- 6.5.2 建模方法
- 6.6 全身坐姿人体-座椅有限元模型的构建
- 6.6.1 座椅有限元模型
- 6.6.2 全身坐姿人体有限元模型
- 6.6.3 模型应用
- 6.7 人体热调节模型与人体热舒适性模型的构建
- 6.7.1 人体热调节系统的数学模型
- 6.7.2 人体生物热方程
- 6.7.3 人体热调节系统的生理学模型
- 6.8 光学照明环境模型的构建
- 6.8.1 光学照明环境特性
- 6.8.2 光照仿真模型
- 6.9 人体静态生物力学模型的构建
- 6.9.1 静态情况下的人体受力平衡方程
- 6.9.2 静力平衡方程的应用——搬举物时人体生物力学模型构建
- 6.10 3D数字化人体电磁模型的构建
- 6.10.1 人体电磁模型构建方法
- 6.10.2 建立电磁照射数值计算的中国人3D数字化人体模型
- 6.11 中国辐射虚拟人体模型Rad-Human
- 思考题
- 第7章 数字化人体运动建模仿真与控制技术
- 7.1 人体骨骼运动学模型
- 7.1.1 建立坐标系
- 7.1.2 方向余弦矩阵和齐次坐标变换
- 7.1.3 人体骨骼几何模型的位形描述——欧拉变换方程
- 7.1.4 人体环节运动分析
- 7.2 数字化虚拟人体运动学及动力学模型构建方法
- 7.2.1 多刚体运动学方程
- 7.2.2 刚体运动学模型
- 7.2.3 多刚体动力学模型
- 7.3 人体上下肢运动学模型
- 7.3.1 人体上肢7自由度D-H模型
- 7.3.2 人体下肢6自由度D-H模型
- 7.4 数字化人体运动控制技术
- 7.4.1 关键帧方法
- 7.4.2 动力学方法
- 7.4.3 正向和逆向运动学方法
- 7.4.4 基于过程的运动控制法
- 7.4.5 基于舒适度最大化的人体运动控制技术
- 7.4.6 基于运动捕获的虚拟人实时控制技术
- 7.5 人体信息感知、决策与运动控制系统模型
- 7.5.1 人体信息感知系统模型
- 7.5.2 人体信息融合识别及决策系统模型
- 7.5.3 人体运动控制系统模型
- 7.6 数字化虚拟人体建模方法的发展趋势
- 思考题
- 第8章 人机工效数字化评价方法与标准规范
- 8.1 人机系统工效概述
- 8.2 力量负荷的评价方法
- 8.2.1 NIOSH提举公式
- 8.2.2 NIOSH算法的使用条件
- 8.2.3 提举-放低（落放）分析的指导原则
- 8.2.4 运用NIOSH搬运方程计算步骤
- 8.3 姿势负荷的评价方法
- 8.3.1 快速上肢评价法
- 8.3.2 全身快速评价法
- 8.3.3 人体工作姿势分析
- 8.3.4 基于深度神经网络的作业姿势评估方法
- 8.4 综合的人机系统工效学负荷评价方法
- 8.4.1 快速暴露检查法
- 8.4.2 手工操作评估表法
- 8.4.3 肌肉骨骼紧张因素判定法
- 8.4.4 其他评价方法
- 8.5 可达性与可视域分析
- 8.5.1 可达性分析
- 8.5.2 可视域分析
- 8.6 新陈代谢和疲劳恢复时间分析
- 8.6.1 新陈代谢分析
- 8.6.2 疲劳恢复时间分析
- 8.7 作业强度与标准
- 8.7.1 作业强度分级
- 8.7.2 最大能量消耗界限
- 8.7.3 手工处理极限
- 8.8 人体静态生物力学分析
- 8.9 预测工作时间
- 8.9.1 常规移动序列
- 8.9.2 受控移动序列
- 8.9.3 使用工具序列
- 8.9.4 作业时间计算
- 思考题
- 第9章 人机环境设计数字化评价方法与标准规范
- 9.1 人体全身振动舒适性评价方法与标准
- 9.1.1 人体振动的评价标准
- 9.1.2 坐姿、立姿人体承受全身振动的评价方法
- 9.1.3 卧姿人体全身振动舒适性的评价方法与标准
- 9.1.4 手传振动舒适性的评价方法与标准
- 9.2 人的热感觉、热舒适及其评价指标与标准
- 9.2.1 热应力指标
- 9.2.2 热感觉等级
- 9.2.3 热感觉的平均预测指标
- 9.2.4 PPD评价指标
- 9.2.5 EHT与EQT评价指标
- 9.2.6 热环境评价标准
- 9.3 光环境的综合评价
- 9.3.1 评价方法
- 9.3.2 评分系统
- 9.3.3 项目评分及光环境指数
- 9.3.4 评价结果与质量等级
- 9.4 噪声评价标准
- 9.4.1 国外听力保护噪声标准
- 9.4.2 我国工业噪声卫生标准
- 9.4.3 环境噪声标准
- 9.5 基于假人模型的汽车碰撞对人体伤害的评价标准
- 9.6 人体暴露于电磁场的评价标准
- 9.7 心理认知的舒适性评价方法
- 思考题
- 第10章 数字化人机工程设计系统
- 10.1 数字化人机工程设计系统概述
- 10.1.1 数字化人机工程设计系统的基本要求
- 10.1.2 数字化人机工程设计系统的体系结构
- 10.1.3 数字化人机工程设计系统的工作流程
- 10.1.4 数字化人机工程设计系统的构建策略
- 10.2 实现系统基本特性的技术方案
- 10.2.1 系统的集成性
- 10.2.2 系统的并行设计机制
- 10.2.3 系统的协同性
- 10.2.4 系统的3I特性
- 10.3 CAEx主流软件
- 10.3.1 西门子JACK人机工程设计与分析软件
- 10.3.2 DELMIA人机工程设计与分析软件
- 10.3.3 Pro/E Manikin人机工程设计与分析软件
- 10.3.4 RAMSIS人机工程设计与分析软件
- 10.3.5 SoErgo人机工程设计与分析软件
- 10.3.6 Anybody人机工程设计与分析软件
- 10.3.7 HumanCAD人机工程设计与分析软件
- 10.4 虚拟维修仿真平台和虚拟人运动控制开发平台
- 10.5 人体系统振动分析系统
- 10.5.1 ErgoSIM人体振动工效学分析系统
- 10.5.2 VATS系列人体工程振动分析系统
- 10.5.3 ErgoLAB人机工效分析系统
- 10.6 人体热舒适性预测及计算软件
- 10.6.1 THESEUS-FE软件
- 10.6.2 TAITherm热管理与处理软件
- 10.7 噪声分析软件
- 10.7.1 ACTRAN
- 10.7.2 SYSNOISE
- 10.7.3 RAYNOISE
- 10.8 光环境设计仿真分析软件
- 10.9 ADAMS软件
- 思考题
- 第11章 数字化人机工程设计案例
- 11.1 汽车概念设计与热舒适设计
- 11.1.1 汽车概念设计概述
- 11.1.2 汽车总体布置
- 11.1.3 布置硬点和硬点尺寸
- 11.1.4 乘员空间布置和人机界面设计
- 11.1.5 室内手操纵装置和操纵钮键的布置
- 11.1.6 后排乘员乘坐空间布置
- 11.1.7 乘员头部空间和顶盖布置
- 11.1.8 汽车宽度方向乘员布置
- 11.1.9 汽车视野设计
- 11.2 汽车热舒适设计分析案例
- 11.2.1 概述
- 11.2.2 乘员舱热环境与人体模型耦合计算方法
- 11.2.3 乘员与周围环境耦合计算
- 11.2.4 试验研究
- 11.2.5 数值模拟
- 11.2.6 结果分析
- 11.2.7 结论
- 11.3 拖拉机驾驶室人体舒适性设计
- 11.3.1 人机系统的构建
- 11.3.2 人机工程学分析与评价
- 11.4 人拖拉机环境系统振动模型应用案例
- 11.4.1 概述
- 11.4.2 人体拖拉机系统振动力学模型
- 11.4.3 振动数学模型数值模拟与结果分析
- 11.4.4 不同座椅减振结构的减振效果
- 思考题
- 第12章 基于DELMIA小型模具手工装配人机工效设计分析
- 12.1 前期准备工作
- 12.1.1 启动软件
- 12.1.2 DELMIA软件环境设置
- 12.1.3 第三方数据格式转化
- 12.2 构建构成虚拟装配环境的资源素材
- 12.2.1 创建场地的地平面
- 12.2.2 新建人体模型
- 12.3 创建小型模具手工装配虚拟工作场景
- 12.3.1 导入资源素材
- 12.3.2 整理场景
- 12.4 手工装配工艺流程设计
- 12.4.1 新建Process Library
- 12.4.2 导入Process Library
- 12.4.3 将零部件指定到对应的Process中
- 12.4.4 创建零部件装配轨迹
- 12.5 人体动作与姿态设计
- 12.6 人体作业姿态舒适度仿真分析
- 12.6.1 RULA分析功能
- 12.6.2 人体动作姿态舒适度仿真分析
- 参考文献
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出版方
清华大学出版社
清华大学出版社成立于1980年6月，是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府，秉承清华人“自强不息，厚德载物”的人文精神，清华大学出版社在短短二十多年的时间里，迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向，把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务，并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金，逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色，在教育出版领域树立了强势品牌。
