1、第七章第七章 机电产品造型设机电产品造型设计计71 概述概述 72 造型与形式法则造型与形式法则73 人机工程学简介人机工程学简介74 产品色彩设计产品色彩设计711 工业造型设计的基本内容与基本要素工业造型设计的基本内容与基本要素71 概述概述712 产品造型设计的原则产品造型设计的原则713 产品造型的美学内容产品造型的美学内容 714 产品造型设计的程序产品造型设计的程序 711 工业造型设计的基本内容与基本要素工业造型设计的基本内容与基本要素工业造型设计，或称工业产品造型设计，简称造型设计，是一门涉及科学和美学、技术和艺术、以产品设计为主要对象的新兴边缘学科。国际工业设计协会为其作过如
2、下的定义：“就批量生产的工业品而言，凭藉训练、技术、知识、经验及视觉感受而赋于材料、构造、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格。”工业产品造型设计不仅要确定产品的外观质量，还要考虑影响生产者、使用者利益的结构、功能与材料。因而是对产品进行材料、构造、加工方法、功能性、合理性、经济性、审美性的全面推敲与设计。工业造型设计工业造型设计工业造型设计的工业造型设计的基本内容基本内容包括以下四个方面：包括以下四个方面：(1)产品的人机工程设计，或称宜人性设计。结合人的生理、心理因素，获得人机(产品)环境的协调与最佳匹配，使人们的生活与工作环境更舒适、安全和高效。(2)产品的形态设计。使产品的形态构
3、成符合美学法则，通过正确地选择材料、表面修饰工艺，形成与产品功能、环境条件等因素相适应的良好的外观质量。(3)产品的色彩设计。色彩设计是完善产品造型的一个基本要素。设计中应综合产品的各种因素，制定出合适的配色方案。(4)户品的铭牌、标志、字体等的设计。以形象鲜明、突出、醒目的标志和字体形态，给人以美好、深刻的印象。工业产品的物质功能、精神功能和实现造型的物质技术条件。产品造型设计的产品造型设计的三个基本要素三个基本要素：物质功能是指产品的功用。它是产品必备的条件，并对产品的结构和造型起着主导作用，即“功能决定形式”。物质技术条件是指产品造型得以物化的材料与制造技术手段。产品造型的许多内涵要依赖
4、于材料的性能、特征以及制造工艺方法得以实现。精神功能是指产品造型给人造成的心理上、情感上的种种感受。是产品物质功能和物质技术条件的综合体现。产品造型的三要素在一件产品中相互依存，相互渗透，相互制约。它们与产品的实用性、科学性、时代性密切相关。产品造型的三要素的关系产品造型的三要素的关系712 产品造型设计的原则产品造型设计的原则实用、美观、经济是产品造型设计的三个基本原则三个基本原则。(1)实用：具有先进的、完美的功能，并使产品的物质功能得到科学和最大限度的发挥；具体表现为两个方面：适当的功能范围适当的功能范围。现代工业产品，尤其是通用产品，大多向多功能化发展。但过多的使用功能必然导致产品的结
5、构复杂、制造维修困难、成本升高等缺点。因此，产品的功能范围应该是适当的。优良的工作性能和使用性能优良的工作性能和使用性能。工业产品除了应具有良好的机械、电气等性能，以及精密准确、稳固、安全、高效等人们重视的内在质量外，还应具有良好的人一机一环境的协调性和科学性，使产品功能得到尽可能大的发挥。产品与人的生理、心理因素相协调，要求产品符合人体科学的要求，使人在使用产品时感到轻便、安全、标志醒日、动作顺畅。同时，产品所产生的心理效应与产品的功能相适宜，并给人以美感、舒适感和安全感。产品与环境相协调，要求产品与周围物品和环境条件在形态、色彩、材质、风格等方面相协调。无论是工作环境还是生活环境，都应给人
6、以清新、整齐、统一的整体感、使人产生有利于工作、生活的心理反映。(2)美观：由产品的形态构成、色彩构成和材质的运用(简称形、色、质)体现出来的整体美感。形、色、质是构成产品外观的基本因素，指导三者组合的是美学形式法则。产品造型美没有绝对的、恒定的标准，而是一个综合的、相对的、流动的概念。社会在发展，人们的审美观念也相应地变化。不同的社会阶层和民族，由于性别、年龄、职业、风俗及民族气质有差异，其审美观也有较大的区别。产品造型应针对这些因素，体现出相应的时代性、社会性和民族性。产品的造型美应依赖现代化工业的批量化生产方式获得。现代工业所推行的标准化、通用化、系列化制度也必须为工业造型设计所遵行。(
7、3)经济：恰当地选用材料和工艺、以尽可能低的成本，获得优良的产品造型。提高产品造型的经济性不是一味降低成本，过低的生产成本难免影响造型效果。但成本高不一定造型美，造型与成本并不成正比。要恰当地选用造型材料和工艺，使造型符合美学构成法则，从而获得优良的品质。713 产品造型的美学内容产品造型的美学内容 产品造型的美学含义不是单纯的形式美，而是构成产品造型的诸多因素(功能、材料、工艺等)的综合体现，是科学与艺术的有机结合。工业产品的美学内容具体表内容具体表现为以下十个方面现为以下十个方面。(1)功能美功能美。科学的发展改变着人们对世界的认识。先进的科学技术所赋予产品的新的更高级的功能，不断改变着人
8、们的生活方式。产品的新功能、新结构以及与之相应的新造型，使人们产生喜爱、美好的感受，便是产品的功能美。无论是家用电器还是工业设备，功能美已成为现代工业产品的特征。(2)舒适美舒适美。产品的使用性能是造型的基本原则，应用人机工程学的基本原理、使产品在使用中安全、高效、感觉舒适是产品的舒适美。例如座椅设计，除了形态优美，还应让使用者在生理和心理上感觉安全、舒适和降低疲劳。(3)规格美规格美。针对工业产品的批量生产模式，造型设计应使产品满足功能质量标准化，品种规格系列化，产品零部件通用化的现代工业生产要求。此外，工业造型设计还应尽量采用模数化、模块化、积木化等设计方法，使系列产品的形象既有统一的规格
9、美，又有变化的韵律美。(4)严格精确美严格精确美。现代工业产品要求外形简洁、结构紧凑精巧、尺寸准确、构形严谨、文字符号清晰等，充分显示出产品制造精密、功能先进的严格精确美，体现出现代科学的精神。(5)结构美结构美。力学理论是产品造型结构的重要科学依据。产品在工艺、使用、维修、装拆等方面的结构合理性，也是造型设计应考虑的重要因素。人们凭借生活经验，对产品的结构形态也会产生是否安全、稳定、可靠的直观感觉。如粗大显得笨拙，纤弱让人不可信赖。应用科学的新成就，使产品的结构更加合理，形态轻便简洁、刚劲有力、挺拔生动，才能体现出产品造型的结构美。(6)材质美材质美。不同的材料具有不同的外观质感和特征，体现
10、出不同的美感，即材质美。不同的材料表现出不同的个性。例如：钢铁坚硬、沉稳；塑料温顺、轻盈；铝材华丽、轻快；木材自然，纯朴；恰当地选用造型材料，使之与产品的功能和形态相协调，才能体现出产品造型的材质美。(7)工艺美工艺美。产品造型工艺包括加工工艺和装饰工艺。加工工艺是指铸造、切削、模压等零件成形工艺；装饰工艺是指电镀、氧化、涂复等表面处理工艺。产品造型采用先进的、精细的工艺是造型具有时代美感的重要标志。但一味地采用精细复杂的工艺会使成本升高，非但不经济，造型也未必好。粗精工艺各具不同的美感，造型设计应根据产品或零部件的功能、形态和使用环境，恰当地选用不同的工艺，力求既经济又美观。此外，工艺方法的
11、选择还应使产品满足批量生产的要求。(8)形态美形态美。产品的形态美是指产品的整体、各个局部以及它们之间符合美学形式法则。这些法则包括统一与变化、均衡与稳定、比例与尺度等。(9)色彩美色彩美。色彩的对比与调和产生色彩美。产品的色彩美表现为产品色彩合理的组合以及与产品功能、使用环境、人的生理心理协调一致。色彩美具有极强的时代性、社会性和民族地区的差异。(10)单纯和谐美单纯和谐美。现代产品造型的特点是日益趋向简练与单纯。造型设计简洁明快、外形单纯不仅可以提高生产效率，易于保证质量，而且也符合人们的审美趋势。单纯不是肤浅，高度的概括与洗练才是造型设计追求的目标。714 产品造型设计的程序产品造型设计
12、的程序 造型设计不是独立进行的，必须与工程技术设计相结合。在产品开发设计的全过程中，造型设计与工程技术设计应自始至终同步地、交叉地互相参予地进行。造型设计各阶段的工作内容大致如下造型设计各阶段的工作内容大致如下：1调研及产品定位调研及产品定位 调研包括对同类或类似产品的调研和市场调查。产品调研包括收集产品资料，对产品的造型、功能、结构和使用性能等作历史变迁及发展趋势的纵向研究，以及国内外现状的横向比较。市场调查包括调查市场供求情况，目前同类或类似产品的市场反馈情况，以及市场需求的发展趋势。产品定位是指在调研的基础上，明确产品的销售对象，确定适当的产品功能、造型风格及市场价位。2造型设计及表达造
13、型设计及表达 以产品的市场定位为依据，进行总体造型方案构思。总体方案构思与生产过程相反，是从整体到局部。先对整体形象的概貌(造型风格、构成要素、尺度比例、色彩配置等)进行构思与设计，并用方案草图表达出来。对若干这样的整体方案进行比较，取长补短，确定出一个较理想的方案。必要时，可绘制外观效果图，制作外观模型，以便对整体外观效果进行评价。如果用计算机制作三维外观效果图，会更方便快捷，易于修改，在方案构思阶段尤为适用。方案初定后，结合结构设计进行整体和局部的立体造型设计。根据整体方案要求对产品整体、所有局部乃至细部的风格、形态、尺度比例、色彩配置等进行设计与完善，选择与外观造型有关的材料、工艺，设计
14、铭牌、标志、面板等，制作产品模型，确定产品造型方案。产品方案审定后，还应进行制订外观加工工艺。特殊面饰工具及其它生产服务工作，同时完成与产品配套的文件、图片的设计。3完善及改进设计完善及改进设计 对样机作局部改进，仍是原设计工作的延续。如果全面大改，就是新的一轮设计了。对旧产品的改造，由于受到工艺装具、专用设备等因素限制，一般可从以下几方面入手。统一产品风格，规整构形要素，增强产品的整体感。调整尺度比例，在结构允许的前提下使 之符合美学法则。改进人一机关系，重新选择和布置显示、操作元器件及面板等；重新设计色彩。妥善处理外置辅助装置及照明、管路、线路等等。72 造型与形式法则造型与形式法则721
15、 形态要素及其视觉效果形态要素及其视觉效果 722 造型美的形式法则造型美的形式法则 721 形态要素及其视觉效果形态要素及其视觉效果 点、线、面、立体、色彩、肌理是构成一切形态的基本要素，称为形态要素。产品造型是出形态要素构成的，因而有必要研究形态要素的构成及其性格。1点点 造型中的点是指在背景上相对细小的、有不同视觉特征的形象，如开关、指示灯、文字等都具有点的视觉形象。点的视觉效果与点的数量、大小及相对位置有关。当画面上只有一个点时，该点成为视觉中心。两个点大小一样则吸引视线往复其间。两个点一大一小，会引导视线由大向小移动。画面上有不在一条直线上的三点，会形成一个消极的三角形面。多个点按一
16、定规律排列，会使人感觉他们有联系，而形成一个虚形。若三点在同一直线上，中间点成为视觉中心。五个点也一样。但如果按直线排列的点过多(超过7个)，视线难以在短时间内捕捉到停歇点，会使人感到繁杂。2线线 造型中的线指的是产品上不同侧面的交接线、曲面的轮廓线、细长零件、细长色条或凹凸构成的装饰线、分割线等有线的视觉效果的形、色、光影、轮廓。线的方向、形状和粗细的变化，赋予线多样化的性格，给人的视觉感受也很丰富，直线给人以严正、明快、坚硬的感觉。粗直线显得重而有力，细直线显得轻而敏锐，水平线宁静、稳定而松驰，垂直线端庄、刚正而挺拔。斜线则有不稳定的动感和把视线引向远方的空间感。曲线的形状千姿百态，给人的
17、联想也各不相同。但总的来说，曲线给人以运动、活泼、流畅、柔顺、优美的感觉。产品造型中的曲线多采用几何曲线或光滑的过渡曲线，这样的曲线具有理智规整的美。线型的运用直接影响造型的审美效果以及产品的结构和工艺性，造型设计应特别慎重例如图73是工业用显示器机箱，大侧面空洞乏味，增加一根撑条后就生动多了。视觉强度也增加了。3面体面体 造型中的面部是有边界的面形。这些面形可能是一个凸凹的区域或由色彩、修饰色等分割形成的区域。不同的面形给人不同的心理感受。如图74所示。但总的来说，面给人以明朗、端正，简洁的感觉。体是由面包围形成的。体给人的视觉感受与构成体的面形或体的视向线有关。平面立体单纯、规整、呈静态，
18、曲面立体温和、亲切、有动感。造型物的视觉重量称为体量，体量大显得稳定、充实，体量小显得轻盈、灵便。4肌理肌理 肌理肌理是指物体表面细微的组织构造形成的整体效果。触摸可感觉到的肌理称为触觉肌理如粗、细、软、硬，纹理方向等。触觉肌理在适当的光照下，也可通过视觉感受到。只能通过视觉感受到的肌理称为视觉肌理，如木材纹理、文字图案等。肌理是通过表面形态、色彩及光影产生的。不同的肌理具有不同的视觉美感和触觉快感，能产生不同的心理感受，因而是造型的重要构成要素。造型设计中肌理的创造和运用，应视造型物整体或局部的功能、环境而定，使造型物具有整体美感和使用舒适感。5立体构成与造型立体构成与造型 将形态要素按一定
19、规则组成形象，称为构成。构成立体形象称为立体构成，立体构成是对简单立体进行挖切、叠加相组合，并融入理性的分析和敏锐的感觉，使形象符合一定的审美判断。立体构成是对立体形态进行的解剖、组合和创造的研究，为造型设计积累形象资料。立体形态的艺术感染力来自于视觉上的稳定感，结果单纯、形象明确的整体感比率、节奏的有序感，扩张的心理空间感和运动感等等。产品造型设计具有立体构成的特征，但还受产品的时代性、地区性、社会性、产品功能和使用性能以及材料、工艺等诸多因素的制约。只又使这些因素有机地结合，才能使造型成为完整、合理、科学的设计。工业产品所具有的美的形式是多种多样的，这些肯定的、实际存在的美的形式具有内在的
20、、共同的特性和规律，就是形式美。形式美是对大量事物的美的形式进行研究、归纳、总结出来的。它包含反映多种审美要求的若干方面，也就是形式美的若干法则。这些法则有其内在的联系，造形设计中，并不能依据一条或几条法则经纯粹的逻辑推理而直接获得答案，而是要根据具体情况，灵活地融会贯通，综合运用这些法则。722 造型美的形式法则造型美的形式法则 1比例与尺度比例与尺度 造型物比例的含义包括：整体与局部、局部与局部之间的大小关系，整体或某一局部各向尺寸间的大小关系。关于比例，长期以来形成了种种理论，以下是常用的比例。(1)几何比例几何比例 抽象几何形状的美感来自于其外形的“肯定性”，即几何形状受到一定数值关系
21、的制约。制约愈严格人们的视觉感受愈“肯定”，引起美感的可能性也愈大。正方形、等边三角形和圆形称为三原形，它们具有肯定的外形和鲜明的形状特征，具有形式美。对于矩形，黄金率矩形和平方根矩形具有肯定的外形，在造型中被普遍运用。10.618或0.6180.382称为黄金比黄金比。长宽比为的矩形，称为黄金率矩形或矩形。黄金率矩形的美感来自其外形的肯定性。矩形的长宽比略大于则接近两个正方形，略小于则与正方形S区别不大。而矩形明显区别于三原形。黄金率矩形的美感还来自于自身蕴含的深刻而丰富的数理关系，体现出理性与和谐的美。235长宽比为，它们也具有一些有趣的内在规律，体现其理性与和谐美。的矩形都是平方根矩形。
22、数列比例：数列比例：造型中出现最多的是矩形。此外还有线、面、体等形态要素，它们相互间的比例关系必须严谨简单，常用比例有：等差数列：A，2A，3A，或A，A+B，A+2B调和数列：A，A/2，A/3，等比数列：A，Ar，Ar2，费波纳齐数列：1，2，3，5，8，13，该数列相邻两项之比近似等于黄金比，项次越高，近似性越好。运用这这一数列造型与黄金比等比数列有近似的效果，且能避免出现不圆规的数值。模数法则：模数法则：模数法模数法是指选取一个(或几个)对造型物各部分都具有关键意义的(特征)尺寸作为模数，将此模数推衍成尺寸系列，作为造型物整体到局部、局部到细节的尺寸。例如：家俱、操作台等，许多尺寸与人
23、体尺寸有关，选取人体某一尺寸作为模数显然是合理的。由丁产品的复杂化，造型的多样化，模数的选择要视产品的具体情况而定。造型物整体和各局部可以选用相同比例，也可选用两种以上比例。但比例因子过多难免显得杂乱无章，破坏了统一和谐美。对于一件机电产品，由于结构等原因而不能保证比例严格无误，只要对视觉无显著影响，仍是可行的。产品造型设计是建立在物质基础上的造型活动。工业产品，尤其是机电产品造型比例的确定，应考虑到其功能特性、物质技术条件和审美要求等多种因素的影响。(2)尺度尺度 尺度尺度是指以人体尺寸或人们所习见事物的尺寸为标难，与造型物尺寸间的相对比例关系。产品的尺寸要满足产品功能的要求，尺度变化调整的
24、范围也只能局限在物质功能允许的范围内。例如手表要带在手腕上，尺度过大不宜佩带，尺度过小看不清楚。所以手表的尺度及其变化只能限制在相对固定的有限范围内。2均衡与稳定均衡与稳定 工业产品各方向和各局部由于材料、比例、结构、色彩及质感的不同，会产生不同的重量感。均衡与稳定的造型法则，就是使造型既有物理意义上的稳定可靠，义能引起视觉上的完整和安定。其中均衡是指造型物前后、左右的相对轻重关系，稳定是指造型物上下部间的轻重关系。(1)均衡：均衡：均衡感是对支点和物体量感的相对位置的视觉判断，物体的视觉量感与其体积的大小，颜色的深浅等有关。物体体积大，颜色深，封闭则量感大；反之量感小。物体表面光洁、透光性能
25、、镂空、材料及肌理也对量感有影响。由于机电产品的内部结构隐蔽在外形之内，所以造型中的均衡，往往仅限于外形的视觉效果，而不是物理意义上的重量平衡。产品造型的均衡感是设想支点在正中或接近正中部位，支点两边诸造型要素的量感与其到支点的距离的乘积，即量感距大致相等。完全对称的造型其均衡感最强，且具有规整美、条理美，给人安定、庄重、严正的感觉，但也会让人觉得单调、呆板。事实上由于功能结构的制约及产品上外露的操纵件、面板、标志等对量感的影响，绝对对称的造型并不多。因而常常在维持造型大体对称的条件下作一些局部的调整变化，要使造型生动活泼。大部分产品不能采用对称的造型。要使造型得以均衡的方法是以底面中点作为视
26、觉支承点，将造型体按实际结构分成几部分，估计各部分之间的量感之比，使支点左右所有量感矩之和大致相等即可。图79是滚齿机的造型示意图。(2)稳定：稳定：造型的稳定主要是指视觉稳定，它与物理意义上的实际稳定的要求是一致的。稳定与支承面的大小及重心的位置有关。支承面越大、重心越低且越靠近支承面中点，则稳定性越好。但视觉重心往往与实际重心不重合，视觉重心与造型物各部分的量感分布有关。不同的产品对视觉稳定感的要求不同。大中型设备、工程机械等要看上去非常稳定，而台式仪器、家用电器等小型产品则应显得轻巧活泼。一般来说，产品保持实际稳定往往也能满足视觉稳定的要求，不一定要特殊处理；但也存在视觉稳定性不够或显得
27、过分沉稳、墩实深重的情况。增加视觉稳定感的方法是增大支承面，必要时可以超过实际需要增大支承面，以获得更强的视觉稳定；也可以通过改变造型物上下两部分的色彩、质感、表面肌理等因素，改变上下两部分的量感对比。增大下部量感或减小上部量感都可降低视觉重心，提高视觉稳定性。反之则可以改变造型物的笨重感，使造型物显得轻巧活泼。3统一与变化统一与变化 统一与变化的形式法则，是艺术造型中最灵活多变，最具有艺术表现力的因素，任何物像的美都表现于它的统一性和差异性中。统一可增强造型的条理与和谐美，完美的造型必须具有统一性；而变化可增强造型物形象自由、活泼、生动的美，能打破单调、呆板，增强美的情趣与持久性。(1)统一
28、统一 造型中的统一是指造型要素(线、形、色、质)的一致、调和、重复、呼应，最终形成造型物整体的风格与主调。造型的统一主要包括三个方面：形式与功能统一，尺度与形式与功能统一，尺度与比例统一，格调统一比例统一，格调统一。调和调和是指对造型体的各部分在线、形、色、质等方面强调其共同的因素，突出相互间的内在联系取得协调完整的效果。要达到格调的统一，使产品形成风格、明确主调，通常采用的方法是对造型物的线型、形体、色彩、材质进行调和、呼应、过渡、韵律等处理。以线型为例，如果造型以直线为主，则主要部分应以直线构成形体，直线间的过渡也应统一。若造型以圆弧、曲线为主，则形体的主要部位应当以曲线构成，其它次要部位
29、也应当以圆滑的过渡或曲线的转折与主体呼应；从而达到造型物线型风格的统一。图710中的汽车，一种采用直线造型，一种采用曲线造型，其主要形体线型的一致性形成了风格的完整性。除了构成形体的主要线型的调和外，造型体内部各零部件的连接所构成的结构线型及各辅件的线型也应取得协调一致。以便获得统一和谐的线型风格。呼应呼应是指在造型物的不同部位对线、形、色、质作强调一致性的处理，使整体取得和谐统一的效果，如服装的领口、袖口采用同样的颜色或布料，突出局部的一致性，达到呼应的效果。上图中两种汽车车头车尾的线型前后呼应，增强了整体感。过渡过渡是指在造型物上的不同形体之间或不同色彩之间，增加另一形体或色彩将它们联系起
30、来，使形体或色彩之间的连接自然顺畅，避免出现对立的造型元素生硬交接产生的突变与不协调。图711中的两种电熨斗，其把手和下部在形与色的过渡连接上的优劣，不言而喻。韵律韵律是指造型要素在平面或空间内有规律地重现。这种重现的规律可以是简单的、无变化的重复，也可以是渐变的或交错起伏的。例如仪器面板上的显示、操作元件的布置，机箱上散热窗口等往往采用重复的或有规律变化的排列形式。成套的组合式控制台、柜也采用这种形式。(2)变化：变化：造型中的变化是指利用造型要素的差异性，求得在统一完整的基础上体现局部的特点，互相衬托，使造型更加活泼动人、具有视觉美感。形、色、质等造型要素的差异性具有很多表现形式，形体有方
31、圆、曲直、横竖、大小、高低、宽窄、凸凹、繁简等。色彩有浓淡、素艳、冷暖、进退、胀缩等。材质与肌理有软硬、粗细、有光无光、豪华昂贵与质朴经济等。造型设计在统一中求变化的基本手段是强调差异性的对比与突出重点。对比对比包括线型线型的对比、材质材质的对比、色彩色彩的对比，形形的对比、形体方向形体方向的对比以及虚实虚实的对比。这里所说的实是指造型物的实体部位(封闭部位，与内部结构无关)，虚是指透明或楼空的部位。虚给人以通透、轻巧感，实给人以厚实、沉重感。对比的目的是强调不同事物个别的形象，是为了增强造型要素的对立感，使造型变得活泼、生动、个性鲜明。例如，现在有的家用电冰箱采用圆弧门造型，这种以直线为主、
32、直中有曲的新造型打破了传统直线造型的单调感，变得活泼有韵味。对比与调和对比与调和是相辅相成的。只有调和没有对比，造型会显得平淡、呆板；而对比大于调和。则会使形象产生杂乱动荡的感觉。突出重点可以打破单调，增强变化；还可以形成视觉中心，避免视线游移不定，借以提高审美效果。造型中的重点通常是功能、结构的主体部分或视觉观察频繁的部位，如显示、操作器件等。在不违背功能要求的条件下，有时可有设计确定。重点的设计一般可以通过增强局部与整体在色彩、形体、材质等方面的对比来实现，例如浅色底板上的深色旋钮，深色背景上的浅色刻度盘等。在整体烤漆的机器上的镀铬手轮或塑料手柄等，则是利用材料、工艺的差异增加对比，突出重
33、点。73 人机工程学简介人机工程学简介 人机工程学人机工程学简称人机学人机学，是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人、机器及环境的相互作用；研究工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率等问题的学科。若不考虑环境的影响，就简单的人机系统而言，人与机的关系如图714所示。比较人与机器的能力，机器适合于承担笨重、快速、单调、精细、规律性强，大量或复杂的运算和恶劣环境下的工作。人更适合承担程序编制、监护、故障排除、意外情况处理等工作。731人体结构尺寸与造型尺度人体结构尺寸与造型尺度 国家标准GB100088(中国成年人人体尺寸包括了人体主要尺
34、寸、立姿、坐姿、高度方向及水平方向的人体尺寸等等，如表71所示。表中的百分位数是人体尺寸的一种位置指标，百分位数为K的人体尺寸以Pk表示。它将产品的使用者群体或样本的全部观测值分为两部分：有K的观测值小于或等于它，有(1-K)的观测值大于它。常用的人体百分位数有P50，Pk与P95，P10与P90，P1与P99，前三者更为常用。根据国家标准(JBT1298591在产品设计中应用人体百分位数的通则，按适用百分位数的不同，将产品分为I，型三类。型型产品尺寸设计：需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据，又称双限值设计。控制塔台座椅高度的调节范围，应取坐姿眼高的P10和P90作为下限值和
35、上限值的依据。型型产品尺寸设计(单限值设计)有A型和B型两种。A型型产品尺寸设计：只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的依据，又称大尺寸设计。对涉及人身安全和健康的产品，选用P99或P95为尺寸上限值的依据。对一般工业产品选用P90，为尺寸上限位的依据，如门的高度选男子身高的P90为依据。B型型产品尺寸设计：只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据，又称小尺寸设计。对涉及人身安全和健康的产品，选用P1或P5为尺寸下限值的依据。对一般工业产品选用P10为尺寸下限值的依据。如安全网孔的大小，可选用人体相应尺寸的P1为依据。型型产品尺寸设计：以P50作为产品尺寸设计的依据，又称平均尺寸设计
36、。这是产品设计最普遍的情况，家用电器、办公用品等都属此类；如计算机、打字机键盘上按锤的大小和间距，要适合绝大多数人使用，只能取P50为依据。对于男女通用的产品，尺寸设计应选用男性的P90，P95或P99作为上限值的依据，选用女性的P1，P5或P10作为下限值的依据。产品设计以某一人体百分位数为依据，不是选取该尺寸作为产品的尺寸，而是要视条件取与该人体百分位数相应的产品最小功能尺寸(人体百分位数+功能修正量)或最佳功能尺寸(最小功能尺寸+心理修正量)。其中，功能修正量包括穿鞋着衣产生的各方向尺寸变化量(高度、围度等)；人体姿势不同产生的变化量；为了确保产品功能的修定量。心理修正量是指为了消除空间
37、压抑感恐惧感或为了追求美观等心理需要而作的尺寸修正量。以底层船舱高度为例，选男子身高的P95为1775mm，鞋高修正量25mm，高度最小余裕量90mm，加上心理修正量115mm，则底层船舱的高度为2005mm。人体尺寸百分位数及各种修正量，使用时可以查阅国家标准和有关资料。此外，我同不同地区人体尺寸有一定差异，不同国家的人体尺寸其差异更为明显，使用时也可查阅有关资料。则船舱最小高度为三者之和1890mm，732 视觉特征与显示器设计视觉特征与显示器设计 视觉是人接受外界信息最重要的手段。绝大多数机电产品的信号显示是通过使用者的视觉接受的。通过听觉和触觉接受的很少，而且一般是辅助性的。1人的视觉
38、特征人的视觉特征 人的视野在水平方向约为120、铅垂方向约130。越靠近中心，辨认效果越好。辨认效果最好的中心视区是水平和铅垂方向都为1.53，最佳视距为560mm。眼睛水平运动比上下运动快，且不易疲劳，对水平方向的尺寸和比例估测比铅垂方向准确。视线运动的习惯是从左到右，从上到下；对圆弧为顺时针方向。所以当视线偏离中心区观察对象时，感知最快的是左上方，其次是右上，右下方感知最慢。A一般区域，宜布置操作频繁的控制器；B最佳区域，宜布置需精确调整和认读的显示装置及应急操作装置；C辅助区域，可布置辅助显示控制装置；D最大区域，布置更次 要的显示控制装置。综上所述，产品设计对控制、显示装置的合理分布如
39、图715所示。其中：2显示器的选择与设计显示器的选择与设计 常用的显示器可分为两大类：数字式显示器、指针式显示器。数字式显示器，认读简单准确但不能直观反映参数变化的趋势。指针式显示器，显示形象化、直观，能反映显示值在全程范围内的位置和变化趋势；但认读难以快捷准确。许多常用的显示器都有专业厂商制造，除特殊需要外，不需专门设计。只要根据产品功能和造型需要选择合适的产品即可。选择和设计显示器应遵循以下原则：选择和设计显示器应遵循以下原则：显示器的精度适当。精度过高反而使认读困难，认读准确率下降。信息以最简单的方式显示，避免多余的信息。显示信息易于了解和换算，刻度易于认读。显示器及标记符号的大小必须适
40、合预计的最大距离。733 控制器的选择与设计控制器的选择与设计 控制器是操作者用以改变机器状态的器件，是人机界面的重要组成部分。因而控制器的设计与选择必须充分考虑人的生理、心理因素。1手脚尺寸及运动特性手脚尺寸及运动特性 成年人的手脚尺寸及百分位数详见国家标准GB100088。人手的运动比脚灵活的多，所以绝大部分操制器是手动的。手的运动特点与方向有关。单手运动适宜的方向为正前方偏向运动手臂一侧的60范围内。双于运动适宜的方向为正前方偏向两侧各30范围内。人手铅垂运动快于水平运动，前后运动快于横向运动。顺时针运动快于逆时针运动。至上向下运动快于至下向上运动，人手离开身体向外运动快于向着身体运动。
41、对多数右利者，右手快于左手。2控制器设计控制器设计 工作中常常发生的操作失误，在很大程度上与控制器设计不当有关。控制器的设应符合以下要求。不同功能的控制器尽可能有明显的区别。可以利用形状、大小、色彩、位置及符号对控制器进行编码，使之易于辨认，以免发生混淆引起操作错误；操作力、操作速度、方向、位置等符合多数人的生理特征。操作力太小，不易感知操作是否完成。操作力过大，速度、频率过高会引起操作不到位等操作错误；控制器的操作方向与显示器或系统的运转方向应有合理的逻辑联系，并与人的自然行为倾向一致，以免发生操作方向逆转错误。合理地组合控制器的功能、减少控制器的数量和操作程序的复杂程度。大小适当，造型新颖
42、美观。控制器主要分为手动和脚动两类，脚动按制器一般只用于：手的工作量过大，需要脚的配合；操作力较大，需连续反复作业的情况。脚动控制器常用的有踏板和踏钮。手动控制器种类繁多，有按钮、旋钮、手轮、手柄、操纵杆等。可根据功能和造型需要选用。需要设计某些操纵件时，它们的形状、大小、操作阻力与手脚尺寸、手脚运动范围、运动规律以及承受能力等有关，应查阅有关国家标准和人体资料。734 控制台板设计控制台板设计 随着技术的进步，现代机器设备的自动化、数控化程度越来越高，手动控制的工作量和对手动控制的要求降低了。显示、控制器件的多功能化、小型化，使它们的数量减少，体积减小。上述种种因素，使安装显示、控制器件的控
43、制台板的尺寸越来越小。除大型、成套设备外，一般不采用独立的控制台，而是设计成与主机同体的控制面板。控制台板上显示、控制器件的布置应遵循以下原则。1显示器的布置显示器的布置显示器所在平面应尽量与作业者的视线近于垂直。布置要紧凑，主要显示器安置在最佳视区。视区范围应水平方向略大于铅垂方向。多个显示器有观察顺序时，应依据从左到右或从上到下排列。显示器与控制器在配置上应形成逻辑联系。位置对应，运动方向一致。显示器指针的零位指向应在上方或左方。多个显示器，其零位指向应一致。2控制器的布置控制器的布置常用的、重要的控制器，应安置在手活动最方便、用力最适宜的区域。有操作顺序的控制器，应依序自左向右或自上向下
44、排列。联系较多的控制器，应尽量靠近排列。总电源开关、紧急停车等装置应与其它控制器分升，安置在便于操作的地方。标志要醒目，大小要适当。各控制器间应保持一定的安全距离。水平控制面板一般以后高前低为宜，铅垂控制面板可稍向后仰。大型设备的操作控制台有坐姿和立姿坐姿和立姿两种，其结构尺寸和区域划分与人体作业空间有关，设计时可查阅有关资料。74 产品色彩设计产品色彩设计741 色彩的基础知识色彩的基础知识74 2 色彩的对比与调合色彩的对比与调合743 产品色彩设计产品色彩设计741 色彩的基础知识色彩的基础知识 对于造型物的形、色、质三个基本要素，感知最快的是色彩，其次是形态，最后是质感。可见光作用于人
45、的视觉器官，因波长不同而产生不同的色感。对造型物而言，表面反射不同波长的光，呈现出不同的色彩，反射全部光线则呈白色，全部吸收即呈黑色。色相、纯度、明度色相、纯度、明度是色彩的三个独立属性，称为色色彩三要素彩三要素。色相色相是色彩的相貌特征，是由色光波长决定的，在光谱带上按红、橙、黄、绿、蓝、紫的顺序连续变化。将上述6色相从红到紫按环状排列称为色相环，中间插入红橙、橙黄等中间色成为12色相环，进一步可构成24色相环。色相的划分是人为的，也可以划分5个基本色相，进一步分为10个等等图716为12色相环。纯度纯度是色彩中单一色相纯净的程度，即色光波长单一的程度。纯度越高，色彩越鲜艳。在高纯度色中加入
46、黑、白，灰等非彩色，其纯度就降低了。加入不同比例，使纯度依次变化的色彩推移，称为色阶。明度明度是色彩明暗的程度。白色明度最高，黑色最低。有彩色中黄色明度最高，紫色最低。在同一色相的色彩中加入白色明度提高，加入黑色则明度降低。加入不同比例，使明度依次变化形成色彩的明度推移。颜色中的红、黄、蓝红、黄、蓝称为三原色三原色(色光的三原色是红、绿、蓝)。原色不能由其它色相混成，也不能分解为其它色相，原色可混成其它颜色。由两种原色混成的色相称为间色，如红红+黄黄=橙橙，红红+蓝紫蓝紫，黄黄+蓝绿蓝绿。包含三种原色的色相称为复色，呈灰性色调。混合后呈浊黑色的两种颜色称为互补色。色相环上任一直径两端的色相为互
47、补色。可见，任一原色与其它两原色合成的间色为互补色；或者说，三原色按一定比例混合后呈浊黑色。色相、明度、纯度的差异构成的色彩数量繁多。准确描述色彩这三个独立特性的方法就是色彩表示法。色彩表示法多种多样，此处仅介绍孟塞尔(A.Munsell)色彩体系。用无彩色的中心轴表示明度，称为明度轴。该轴划分为11等份，白色明度为10，黑色明度为0，中间19为由深至浅的灰色。色相以红(R)、黄(Y)、绿(G)、蓝(B)、紫(P)为基础，插入YR，GY，BG，PB和RP形成10个色相区。每个色相区等分成10小格，构成100个色相的色相环。每个小格对应的色相用2R、3Y，5BG等表示，如图717所示。将色相环水
48、平放置与明度轴垂直，纯度序列在色相环上沿半径向外依次等距递增排列，即构成了孟塞尔色立体，如图718。任一种色彩，对应其色立体上的位置，用符号HV/C(色相明度/纯度)表示，如5R4/9，10Y812等。无彩色用NV表示，如N5/表示明度为5的灰色。742 色彩的对比与调合色彩的对比与调合1色彩对比色彩对比 处于相邻位置的两种以上色彩，其差异产生的综合比较效果，简称色彩对比。不同程度的色彩对比会造成不同的心理感受。过强的对比过强的对比使人感觉生硬、粗俗，较强的对比较强的对比使人感觉生动、有力，较弱的对比较弱的对比使人感觉柔和、平静，过弱的对比过弱的对比使人感觉朦胧、无力。造型物表面占较大面积的底
49、色的明度，按盂塞尔色标可分为三种。低调色(03级)，低调色给人沉静、庄重、丰富的感觉，中调色(46级)，中调色显得随和、亲切，高调色(710级)。高调色有愉悦、活泼、高贵感。两色对比，明的显得更明，暗的显得更暗。明度对比明度对比因明度差异形成的色彩对比称明度对比明度对比。短调对比短调对比 两种颜色的明度差在2级以下的弱对比称为短调对比短调对比，由于明度接近使形象模糊而显得含混、平淡，缺乏层次。中调对比中调对比 明度差在35级称为中调对比中调对比，因形象清晰度较高，显得优雅、明快。长调对比长调对比 明度差在6级以上称为长调对比长调对比，显得锐利、眩目。在色相环上两色间隔越大，色相对比越强。在24
50、色相环上，两色夹角15可视为同一色相，对比弱，显得温柔、统一，但有单调、无力感。夹角30，对比明显、丰富，显得和谐、雅致。夹角60，显得柔和、镇静、鲜明、甜美。夹角90，易产生不爽快的感觉。夹角120，显得明快、自然、生动。出夹角150，对比强烈、丰富、饱满。夹角180，两色互补，对比最强烈、刺激、热烈、辉煌，但有不协调和原始的粗俗感。色相对比色相对比 因色相差异形成的色彩对比称色相对比色相对比。例如橙色与红色对比会显得较黄，与黄色对比则显得较红。因纯度差异形成的色彩对比称纯度对比纯度对比。人的视觉对色彩纯度差别敏感程度较低，色相和明度相同的纯度对比显得柔和、协调。弱纯度对比，形象模糊，有含混
