工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計的基本法則

第十講 工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型 設(shè)計的基本法則
工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計 的基本法則
法則一、美學(xué)形式法則
法則二、人機工程學(xué)法則
法則三、經(jīng)濟性法則
造型要素
形狀
材料
表面
色彩
工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計的基本法則

美學(xué)形式法則是前人千百年來實踐活動中形成的創(chuàng)造形式美的規(guī)律，它是我們分析、判斷和創(chuàng)造美的對象的基本原則。把美學(xué)形式法則與工業(yè)產(chǎn)品良好的功能效用和技術(shù)性能統(tǒng)一在設(shè)計中，對工業(yè)產(chǎn)品全面質(zhì)量的提高起著重要作用。
工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計是使形式美符合自然形式的規(guī)律性與人的官能快感相統(tǒng)一的創(chuàng)造性活動。自然規(guī)律的形式(如變化與統(tǒng)一、均衡與對稱、比例與尺度、節(jié)奏與韻律、錯覺等)即是工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計應(yīng)遵循的美學(xué)形式法則。
工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計 美學(xué)形式法則
第一節(jié) 變化與統(tǒng)一
第二節(jié) 比例與尺度
第三節(jié) 均衡與對稱
第四節(jié) 穩(wěn)定與輕巧
第五節(jié) 節(jié)奏與韻律
第六節(jié) 錯覺
第一節(jié) 變化與統(tǒng)一

變化與統(tǒng)一是產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計形式美的總法則，是取得設(shè)計藝術(shù)效果最具表現(xiàn)力的手段。產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計中的變化就是突出產(chǎn)品某個局部形式的特殊個性，使其在整體中表現(xiàn)出明顯的差別。產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計中的統(tǒng)一就是強調(diào)產(chǎn)品各個局部形式在整體中的共同性和協(xié)調(diào)關(guān)系，體現(xiàn)出產(chǎn)品整體形式的同一性和秩序性。
變化與統(tǒng)一之間的哲學(xué)關(guān)系：產(chǎn)品的功能、技術(shù)條件、結(jié)構(gòu)、零部件的構(gòu)成以及零件的材料、質(zhì)地、色彩等各不相同，形成了各種因素之間的差別和多樣性，這些就是產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計產(chǎn)品變化的基礎(chǔ)。由于這些因素又是組成產(chǎn)品整體的一個部分，它們之間有著本質(zhì)上的聯(lián)系和協(xié)調(diào)關(guān)系，這就是產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計統(tǒng)一的根據(jù)。產(chǎn)品形式有所變化，使產(chǎn)品具有新穎、刺激、吸引人注意力的作用。然而，只有變化，沒有統(tǒng)一，只會使產(chǎn)品形象雜亂、零散、缺乏整體感。因此，產(chǎn)品整體形式必須要有統(tǒng)一感，以增強形體的秩序與和諧。一切物象的美感就是在矛盾的對立與調(diào)和中得到統(tǒng)一。變化與統(tǒng)一法則主要有“變化中求統(tǒng)一”和“統(tǒng)一中求變化”兩種手法。
一、變化中求統(tǒng)一
工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計中的統(tǒng)一主要包括：形式和功能的統(tǒng)一，整體與局部、主機與輔機的統(tǒng)一，比例尺度的統(tǒng)一，形式風(fēng)格的統(tǒng)一，“人一產(chǎn)品一環(huán)境”的統(tǒng)一等。
實現(xiàn)統(tǒng)一的主要方法有：
(1) 產(chǎn)品形態(tài)構(gòu)成突出功能特征。

圖4－1，運用流線型、突出速度感、緊張感等功能特征；運用長方體形狀突出堅實有力的功能特征；運用曲線形態(tài)突出動態(tài)功能特征。
一、變化中求統(tǒng)一
一、變化中求統(tǒng)一
(2) 線型風(fēng)格上的一致。
如圖4—3，以直線為主要線型的造型設(shè)計，產(chǎn)品的整體外形和主要部件的外形均應(yīng)以直線構(gòu)成形體。面與面之間盡量采用平面或者斜面過渡，給人以挺拔、堅定、精確的感覺。
以曲線為主要線型的造型設(shè)計，產(chǎn)品的整體輪廓和主要部位均應(yīng)以曲線構(gòu)形，面與面的轉(zhuǎn)折和銜接用曲面過渡，給人以圓潤、渾厚、流暢、運動的感覺。
二、統(tǒng)一中求變化
統(tǒng)一中求變化，要采用對比和突出重點等方法。
1 對比方法：在產(chǎn)品的某個局部運用與主要風(fēng)格有差異性的形式因素使其與產(chǎn)品的整體形式風(fēng)格形成強烈對比，以增強產(chǎn)品的新穎和刺激性，使人產(chǎn)生美感。
常用的對比方法有形狀對比、色彩對比等。
(1)形狀對比：主要包括線型對比、方向?qū)Ρ群腕w量對比等。在藝術(shù)設(shè)計中，運用線型的直與曲、長與短、粗與細、連續(xù)與間斷、流暢與轉(zhuǎn)折等對比形式給人剛與柔、輕巧與沉重、節(jié)奏與韻律、運動與靜止等情感意義。利用線條排列方向的不同，例如以水平線為主的構(gòu)形表現(xiàn)出均衡、穩(wěn)定、靜止的感覺；以垂直線為上的構(gòu)形表現(xiàn)出高聳、挺拔的感覺；斜線構(gòu)形表現(xiàn)出緊張、傾向、力度的感覺。在造型物的主體構(gòu)成中，形體的樣式、大小、方向、完整性等的不同也會產(chǎn)生不同的感覺效果。例如，立方體形式給人以穩(wěn)定感、堅實感、體量感和重量感，而曲面體的形式給人以溫柔感、流動感和親切感。同樣的長方體形式，呈水平方向時給人以均衡、安詳?shù)母杏X，呈垂直力向時給人以高尚、緊張的感覺等。

圖4—4所示的注塑機在藝術(shù)設(shè)計時運用變化與統(tǒng)一的形式法則對形體進行了適當(dāng)?shù)奶幚恚_到了較好的審美效果。
原機由注射、成形和床身三部分組成，外觀形狀比較雜亂，只有床身部分較為規(guī)整。因此，對注射和成形兩部分外加矩形罩殼，使之與下部床身的矩形結(jié)構(gòu)取得統(tǒng)一。在線型上，以水平線為主，輔之以垂直線進行分割，增加了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)的效果，如圖4-4(a)所示。由圖看出，經(jīng)過這樣處理，產(chǎn)品的外觀形態(tài)規(guī)整嚴謹，表現(xiàn)出明顯的秩序感。但是，這種僅以橫豎直線

二、統(tǒng)一中求變化
在形的設(shè)計中，若以方為主，應(yīng)該是方中有圓，若以圓為主，應(yīng)該是圓中寓方。這樣在整體的設(shè)計上，既保持了整體形態(tài)的統(tǒng)一性，又作到了適度的變化。
實現(xiàn)整體設(shè)計達到統(tǒng)一，其基本原則首先應(yīng)該是產(chǎn)品的功能確定了產(chǎn)品的形和色等，使功能與形和色有著統(tǒng)一的客觀效果。反之，如果脫離了功能而單純地追求形式上的統(tǒng)一，這樣的造型設(shè)計將不會是優(yōu)秀的設(shè)計。其次是格調(diào)的統(tǒng)一，指造型物的各個部分，盡可能突出形、色、質(zhì)等方面的共性，如線型風(fēng)格的設(shè)計，應(yīng)盡可能取得一致，是以直線為主？還是以曲線為主？又如色彩的設(shè)計，應(yīng)體現(xiàn)出主色調(diào)的統(tǒng)一，有了主色調(diào)，并以輔助色予以適當(dāng)?shù)匮b飾美化，像這樣處理方法，即可獲得生動活潑的視覺效果。

如圖4-11，石英鐘外輪廓的線型設(shè)計，雖然有所變化，但仍以直線為主。
二、統(tǒng)一中求變化
突出重點就是對產(chǎn)品某個部位的形式，在形、色、質(zhì)上進行特殊的藝術(shù)處理，使其在整體產(chǎn)品中十分引人注目，起到“畫龍點晴”的作用。而對其他部位，只作統(tǒng)一性的一般處理，以烘托重點部位的表現(xiàn)力。
在機器藝術(shù)設(shè)計中，常常利用形體對比、色彩對比、材質(zhì)對比、特殊的精飾工藝所獲得的面飾效果以及商標、銘牌、新穎的外觀件等來突出重點部位。
一般把主功能部位、主要操作部位、重要的運動裝置以及特殊的標志等作為突出的重點。例如磨床的磨頭部位、組合機床的動力頭部位、主要的開關(guān)、手輪、旋鈕、集中操作站、加工中心的刀庫、起重裝置的吊桿吊鉤、報警裝置等，均可作為突出重點的部位。
在運用“突出重點”進行藝術(shù)設(shè)計時，一般要注意下面幾點：突出的重點常設(shè)置在產(chǎn)品的中心部位；突出的重點宜用在局部而又集中的部位；突出的重點不宜過多，一般只設(shè)一處；突出的重點應(yīng)有利于整體產(chǎn)品的統(tǒng)一；突出的重點不應(yīng)對人產(chǎn)生不利的影響。 

圖4－15 為大型客機的外形，機身主體呈流線型，機身兩邊的舷窗也呈曲線形，而駕駛員座艙的觀察窗卻為直線形。

第二節(jié) 比例與尺度
一、比例
意大利“萬能天才”達·芬奇中指出：“美感完全建立在各部分之間神圣的比例關(guān)系上”。
 產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計中的比例是指設(shè)計對象整體與各部分之間的尺寸、面積、體量的比較關(guān)系。技術(shù)美學(xué)研究表明，有比例的形式之所以產(chǎn)生美感，其原因是這些形式具有肯定性、簡單性與和諧性。“比例’是產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計中最重要的形式法則之一。
一、比例
一、比例
一、比例
二、比例的應(yīng)用
三、比例的應(yīng)用
三、比例的應(yīng)用
三、比例的應(yīng)用
四、模度理論及其應(yīng)用
四、模度理論及其應(yīng)用

第三節(jié) 均衡與對稱
一、均衡
均衡概念包括實際均衡和視覺均衡兩個方面，研究的是設(shè)計對象在水平方向上的平衡問題。
物體根據(jù)杠桿原理達到的平衡叫實際均衡。
人們憑視覺對物體的外觀形式(形狀、色彩、面積、體量、構(gòu)成關(guān)系等)所感受到的平衡叫視覺均衡。產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計主要研究視覺均衡。
二、對稱
對稱研究的是設(shè)計對象在水平方向上的形式的視覺均衡問題。以中軸線呈完全對稱且水平方向的尺寸遠大于垂直方向尺寸的形體具有最強的視覺均衡感。但完全對稱的形狀又給人以單調(diào)、呆板、過于嚴正的感覺。
在產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計中，對于完全對稱的形體要充分利用商標、鉻牌、色塊分割與點綴等裝飾手段打破其生硬、呆板的均衡形式，以獲得在統(tǒng)一中有變化的藝術(shù)效果。
二、對稱
第四節(jié) 穩(wěn)定與輕巧
一、穩(wěn)定
穩(wěn)定討論的是物體在垂直方向上的“平衡”問題。眾所周知，在重力作用下物體不會傾倒的基本條件是，物體的重力線必須作用在支承面內(nèi)。支承面積愈大，重心愈低，重力線愈靠近支承面的中心，穩(wěn)定性愈好。
穩(wěn)定概念也分為實際穩(wěn)定和視覺穩(wěn)定兩個方面。一般情況下，采用上小下大的形體、增大支承面積、降低重心、增加輔助支撐等辦法，可以增強物體的實際穩(wěn)定；同時也有良好的視覺穩(wěn)定。
一、穩(wěn)定
對于有些產(chǎn)品，由于結(jié)構(gòu)原因很難通過形體變化獲得穩(wěn)定感，此時，可以利用線型方向?qū)Ρ?、材質(zhì)對比、色彩和表面裝飾對比等手法，增強產(chǎn)品下部的擴張感和重量感，以加強視覺穩(wěn)定感，如圖4—21所示。
一、穩(wěn)定
如圖所示，一輛新型的太陽能汽車，總體是由曲面構(gòu)成，該車由三個車輪支撐，造型形態(tài)上小下大，穩(wěn)定性極好。
一、穩(wěn)定
一、穩(wěn)定
如圖所示，圖(ａ)是管子螺紋車床，該車床色彩單一；圖(ｂ)是馬鞍、普通車床，對車床底座的色彩設(shè)計，采用了深色色相。以上兩車床從穩(wěn)定感方面對比，圖(ｂ)視覺穩(wěn)定性較好。
二、輕巧
輕巧是相對笨重敦厚而言的。由于輕巧的形態(tài)給人以輕松、精巧、靈秀的感覺，因此，這種處理方法，對于大型機器設(shè)備的藝術(shù)設(shè)計顯得尤為重要。為獲得產(chǎn)品的輕巧感，常采用提高重心、向下逐漸收縮形體、在產(chǎn)品上部大面積使用明快的色和光亮的材質(zhì)而在底部使用小面積的深色，以及用色澤鮮艷、制作精美的商標、標志、色線、點綴在產(chǎn)品醒目部位等方法。
第五節(jié) 節(jié)奏與韻律
一、節(jié)奏
自然現(xiàn)象中，白天與黑夜的輪換、四季的更替、人的呼吸與心跳等等都表現(xiàn)出明顯的自然規(guī)律性。由于人的聯(lián)想，許多符合這種自然規(guī)律的重復(fù)與變化的形式給人以美感。藝術(shù)設(shè)計中的節(jié)奏與韻律指的就是運用形式的重復(fù)與變化使造形物符合審美要求。
一、節(jié)奏
二、韻律
二、韻律
二、韻律
第六節(jié) 錯覺
一、長度錯覺
在日常生活中。人們觀察某些形態(tài)要素時，往往會產(chǎn)生與實際不符或者某些其它象征，這種現(xiàn)象，稱為錯覺，也稱視錯覺。
錯覺是視覺在人頭腦中的反映，它的產(chǎn)生因素較多，有生理上和心理上的原因，也有形、光、色的相互干擾以及周圍環(huán)境的影響等。自覺地考慮、利用、避免和矯正錯覺，以使造型藝術(shù)達到預(yù)期的效果，使造形物符合審美要求。
錯覺分：長度錯覺、分割錯覺、變形錯覺、對比錯覺、光修錯覺、翻轉(zhuǎn)錯覺
二、分割錯覺
二、分割錯覺
三、變形錯覺
三、變形錯覺
四、對比錯覺
五、光滲錯覺
六、翻轉(zhuǎn)錯覺
六、翻轉(zhuǎn)錯覺
工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計的基本法則
法則二、人機工程學(xué)法則
第一節(jié) 人體工程學(xué)概述
第二節(jié) 人體尺寸測量和工作空間
第三節(jié) 人機系統(tǒng)
第一節(jié) 人體工程學(xué)概述

人機工程學(xué)美加地區(qū)“Human Factors Engineering“或簡稱“Human Factors”，歐洲稱為“Ergonomics”。
人機工程探討人們在工作與日常生活中使用的器物、設(shè)備以及所置身其間的環(huán)境，在設(shè)計時所應(yīng)考慮的人體特征、心理期望和動作行為等。 
人機工程在第二次世界大戰(zhàn)期間才發(fā)展出具體而明確的輪廓，由于當(dāng)時發(fā)現(xiàn)一些新開發(fā)的軍事裝備，許多人員不能安全地操作，而促使在設(shè)計時考慮人體各項因素，研討的目標于是轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;使作業(yè)適應(yīng)人”,進展到人機系統(tǒng)“man-machinne system”人員與作業(yè)最佳化組合的設(shè)計哲學(xué)，重視在系統(tǒng)設(shè)計時充分發(fā)揮人員與事物各自的專長。
分為兩類：其一，探討如何使人體與物理設(shè)備獲得最合適的組合，以獲得使用者群體最大的安全、效率和舒適；其二，探討如何運用最合適的作業(yè)設(shè)計，以改進人們工作時的品質(zhì)。
第二節(jié) 人體尺寸測量和工作空間

我們生活環(huán)境中所使用的各種裝備均與人體特征和尺寸有很密切的關(guān)系。這些裝備(包括各種形式的座椅、作業(yè)場所、衣著等硬體或軟體產(chǎn)品)的設(shè)計是否適合于人體，常是影響人們舒適、效率及操作等重要用素。為求合理而完美的產(chǎn)品設(shè)計，人體測量學(xué)的原理與應(yīng)用即成了工業(yè)設(shè)計的一項必備工具。

一般所謂的人體測量指人體形態(tài)方面的測量尺度，搜集人體各部位尺寸值，編制成設(shè)計人員所需的人體測量值圖表，作為設(shè)計過程中產(chǎn)品尺寸設(shè)計的基準，或者作為各項體格發(fā)展研究的評判基準。 

一、人體尺寸測量
人體測量指對人體形態(tài)方面的測量，搜集人體各部位尺寸值，編制成設(shè)計人員所需的人體測量值圖表，例如各部位直線距離的尺寸值(身高、手長、手掌寬等)曲線長度、體表面積、肌肉厚以及體重等，使之應(yīng)用于各工程設(shè)計標準和特殊需求的設(shè)計根據(jù)，作為設(shè)計過程中產(chǎn)品尺寸設(shè)計的基準，或者作為各項體格發(fā)展研究的評判基準。

人體測量分：靜態(tài)人體尺寸和動態(tài)人體尺寸。
一、人體尺寸測量
靜態(tài)（或結(jié)構(gòu)上）人體尺寸的測量是使受測者處于固定而標準化的姿勢，先確認測定點，然后量測人體各部位的尺寸。這種尺寸值是人體結(jié)構(gòu)上的尺度特性，其項目很多。 
一、人體尺寸測量
 動態(tài)(或機能上)人體尺寸是測量人體處于執(zhí)行各種運作或進行各種體能動作時的各部位尺寸值、所占的空間大小、以及因人體活動所產(chǎn)生的動作尺寸。
靜態(tài)配合強調(diào)使用者與器物之間的物理距離，而動態(tài)配合則強調(diào)人體各部位的運作關(guān)系。設(shè)計中需借助動態(tài)的人體測量來彌補靜態(tài)尺寸值的不足。
動態(tài)人體尺寸并非相互獨立無關(guān)，而是協(xié)調(diào)一致的。例如手臂可觸及的距離，不是只靠手臂的長度就可決定的，它必受到肩高、寬，上肢各組成部分的長度，肘、手腕及手的動作范圍以及軀于的扭轉(zhuǎn)、背部的彎曲、作業(yè)特性等因素所影響。因此動態(tài)人體測量常因人體各部位的位置和動作的不同而有所改變。
一般而言，當(dāng)設(shè)計者應(yīng)用人體尺寸來解決器物的設(shè)計或空間的規(guī)劃時，必需兼顧到靜態(tài)和動態(tài)的人體測量值，才不至有失誤。
一、人體尺寸測量
測定點
人體測量是一種以測量方式來研究人體形態(tài)與尺寸特性的個別差異，其理論大都源于1928年德國人類學(xué)家Rudolf Martin氏所發(fā)表的“人類學(xué)教本”一書。其主要特色是從人體體表直接或透過皮膚間接地測定人體骨骼的形態(tài)尺寸。
至于人體尺寸測量時的測定點設(shè)定，通常是以骨頭的突起端、關(guān)節(jié)處和縫合等皮膚表面的觸覺能感知的部位為基準。這些部位不外力而變形、在生理變化中其體表不會改變等特性。
人體測量項目
人體測量項目依設(shè)計所需而有許多不同的量測項目組合，人體測量值資料并不能把各類產(chǎn)品設(shè)計所需的尺寸數(shù)據(jù)并在一起調(diào)查，而應(yīng)分門別類地逐一調(diào)查，以制成適合于個別目的的人體測量值圖表。
一、人體尺寸測量
由人體各部位測定所得的數(shù)值有時雖可直接應(yīng)用，但通常都是按一定的目標先作統(tǒng)計上的處理。未經(jīng)整理的原始數(shù)值用來作個體之間的比較。群體與群體之間的比較則采用代表值，個體與群體的比較則需標準值，二者均需作統(tǒng)計的計算整理。
 
大多數(shù)人體尺寸測量結(jié)果都屬于正態(tài)分布(大多數(shù)人的測定值都在平均值附近)及不均勻的分布狀態(tài)(遠離平均值的人都以一定的差異漸次減少)。
 
人體測量調(diào)查結(jié)果，常用一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)來說明該一群體的特征，常用的統(tǒng)計數(shù)據(jù)有平均值、標準差及百分位數(shù)、平均值為一組測量值的代表數(shù)。
一、人體尺寸測量
設(shè)計師所用的人體測量值資料大多以圖形(GRAPHIC)和表格(TABLE)兩種方式來表示。
以平均值為設(shè)計基準，例如：工作臺、柜臺等的高度尺寸。
一、人體尺寸測量
以身高為基準的各部尺寸近似值
人體各部位的尺寸常與其身高成一定比例。所以以身高值為基準換算成人體各部位尺寸的近似值，一直是人體測量值學(xué)家很有興趣的課題，也很受設(shè)計人員的歡迎。中國人的身材比例與日本人大致相同，而美國人在軀干與四肢的比例上與日本人不相同。
二、作業(yè)空間設(shè)計
人在操作機器時所需要的操作活動空間，加上機器、設(shè)備以及工具所需的空間的總和叫做作業(yè)空間。從大的范圍來說，作業(yè)空間設(shè)計就是把所需要的機器、設(shè)備和工具，按照人的操作要求進行空間布置。從小的范圍來說，對一個所操縱的機器而言，就是合理地安排操作器、指示器和零部件的位置。
作業(yè)空間設(shè)計要遵循下列原則：
(1) 根據(jù)人的作業(yè)需求，先考慮總體，再考慮局部。
(2) 作業(yè)空間設(shè)計要著眼于人，落實于設(shè)備。為操作者創(chuàng)造舒適的作業(yè)條件，再把有關(guān)的作業(yè)對象進行合理的排列布置。
(3)要從實際出發(fā)，具體情況具體分析。主要還是依據(jù)機械設(shè)備本身的特點(功能、形狀、色彩、數(shù)量和使用情況等)和空間環(huán)境狀況。
研究內(nèi)容：作業(yè)空間、作業(yè)空間布置、控制室及控制臺設(shè)計。
二、作業(yè)空間設(shè)計
當(dāng)操作者以站姿或坐姿進行作業(yè)時，手和腳在水平面和垂直面內(nèi)所能觸及到的最大軌跡范圍稱為作業(yè)范圍。作業(yè)范圍是構(gòu)成作業(yè)空間的主要部分。它可分成平面作業(yè)范圍和立體(空間)作業(yè)范圍。
 (1)平面作業(yè)范圍
最典型的平面作業(yè)范圍，就是人坐在工作臺前，在水平臺面上運動手臂所形成的運動軌跡范圍（圖6－13）。
手的作業(yè)范圍手向外伸直在臺面上所畫的圓弧范圍，叫做最大平面作業(yè)范圍。手臂自如地彎曲(一般彎曲成手長的五分之二)所畫的圓弧范圍叫做舒適平面作業(yè)范圍。
二、作業(yè)空間設(shè)計
(2) 空間作業(yè)范圍
如圖6－16為坐姿操作時的空間作業(yè)范圍的分解圖，也是手的最大作業(yè)范圍與一般作業(yè)范圍的關(guān)系。圖中圓弧實線表示大作業(yè)范圍，平行線表示一般作業(yè)范圍(右手)。（a）為水平面的情況；(b)為正面空間的情況；(c)為側(cè)面空間的情況。這三個方面共同形成一個空間作業(yè)范圍。 
二、作業(yè)空間設(shè)計
當(dāng)人站立操作時，作業(yè)范圍是以肩關(guān)節(jié)為活動中心的。手的活動范圍是手最大可觸及的范圍，是以長為720毫米左右的半徑所畫的圓弧，手最大抓取的作業(yè)范圍是半徑為600毫米左右的圓弧，手最舒適的抓取作業(yè)范圍是半徑為300毫米左右的圓弧。當(dāng)身體向前傾斜時，其最舒適的作業(yè)范圍半徑可增大至4O0毫米左右，如圖6—17所示。 
二、作業(yè)空間設(shè)計
圖6—19是操作機床時手和腳的空間活動范圍。
二、作業(yè)空間設(shè)計
二、作業(yè)空間設(shè)計
空間作業(yè)與平面作業(yè)一樣，也有舒適的作業(yè)范圍。空間作業(yè)的舒適范圍一般是介于肩與肘之間的空間。
研究人的空間作業(yè)范圍的目的是為了進行合理的作業(yè)布置。如在工作臺面上裝配電子設(shè)備時，應(yīng)考慮各種零部件所擺設(shè)的位置與人的關(guān)系，使人裝配起來最方便，效率最高，又不易使人疲勞。對一部機器的布局設(shè)計，或?qū)σ粋€控制臺的設(shè)計，都有合理布置的問題。
二、作業(yè)空間設(shè)計
許多控制裝置和顯示裝置都裝配在控制臺面板上?？刂婆_應(yīng)是尺度宜人、造型美觀、操作方便、能給人以舒適感。
 

(1)控制臺的型式和特點
1)桌式控制臺
2)直柜式控制臺
3)弧形控制臺
4)彎折式控制臺 

二、作業(yè)空間設(shè)計
(2)控制臺的尺寸和布置
控制臺的尺寸主要取決于控制器、顯示器的安置和人體尺寸的要求。圖6—29是典型控制臺的基本尺寸。

二、作業(yè)空間設(shè)計
(3)人的作業(yè)姿勢（坐姿、站姿和坐一站姿）

坐姿作業(yè)：身驅(qū)伸直或稍向前傾10”一15”角，上腿平放，下腿一般垂直著地或稍向前傾斜著地，身體處于舒適的狀態(tài)。根據(jù)人的視覺范圍和人體尺寸要求，控制臺的主要布置尺寸范圍如圖6－30及表6—6所示。
二、作業(yè)空間設(shè)計
(3)人的作業(yè)姿勢（坐姿、站姿和坐一站姿）

站姿作業(yè)：身體自然站直或軀干稍向前傾15”角左右，上臂抬起角度最好不超過45”0此時，控制臺一般布置范圍如圖6一引及表6—7所示。
二、作業(yè)空間設(shè)計
(3)人的作業(yè)姿勢（坐姿、站姿和坐一站姿）

坐一站姿作業(yè)
此種控制臺可供坐姿(高座位)和站姿作業(yè)，其座椅可以旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)需要調(diào)節(jié)高度，在座椅或控制臺上適當(dāng)位置加設(shè)擱腳板，以減少疲勞，其布置范圍如圖6—32及表6—8所示。
第三節(jié) 人機系統(tǒng)
一、人機系統(tǒng)的概念
人機系統(tǒng)包括人和機兩個組成部分，它們相互聯(lián)系構(gòu)成一個整體。我們可以用一個模型來描述人機系統(tǒng)，如圖6—35所示。由圖可見，生產(chǎn)過程的情況由顯示儀顯示出來，作業(yè)者首先要感知顯示儀上指示信號的變化，然后分析解釋顯示的意義并作出相應(yīng)決策，再通過必要的控制方式實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的調(diào)整。這是一個封閉的系統(tǒng)。

二、顯示器
人體接受信息有三個通道：眼睛、耳、力和位移的運動感覺器，即視覺、聽覺、動覺，其中以視覺顯示為最多，其次是聽覺顯示。人機工程學(xué)要求正確地將信息分配給合適的信息通道，同時要保證人機系統(tǒng)的信息流順利地通過人機界面。
顯示器有兩種類型：數(shù)量顯示器、質(zhì)量顯示器和信號燈。
數(shù)量顯示器用于提供關(guān)于一些可變數(shù)量值的信息(如溫度和長度)，這種顯示器大多要求顯示明確而精確的結(jié)果。
質(zhì)量顯示器是為得到質(zhì)量信息而使用的顯示器，使用者對一個連續(xù)變化值的近似值以及變化趨勢或變化率感興趣。質(zhì)量顯示器是以數(shù)量顯示器的資料為基礎(chǔ)的。
信號燈分：警戒信號燈、運行信號燈和故障信號燈
二、顯示器
數(shù)量顯示器三種類型：直讀式、指針移動式、刻度標尺移動式
三、控制器
控制器是指作業(yè)者用來改變機器狀態(tài)的裝置，其功能是將作業(yè)者的輸出指令轉(zhuǎn)換為機器的輸人信號，它是人機界面的重要組成部分。將控制器上由人直接操作的部分(如操縱桿、方向盤)稱為控制件。
根據(jù)用力的大小把控制件分為：操作力小、大的兩種控制件。
處理控制件與作業(yè)者空間位置關(guān)系時，必須遵循以下基本原則：
(1)控制件應(yīng)符合人體四肢解剖結(jié)構(gòu)和解剖功能。手和手指適合于迅速和精確的操作動作，手臂和腳適合于用力大的操作活動。
(2)用手操作的控制件應(yīng)容易定位和抓握，其位置應(yīng)在肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)之間的空間，要全部可見。
(3)控制件之間的距離應(yīng)適應(yīng)人體尺寸和控制活動的要求。手指操作的控制件，如旋鈕和開關(guān)，它們之間距離不得小于15毫米，由手操作的控制件之間至少應(yīng)相距5O毫米。
三、控制器
(4)按鍵、轉(zhuǎn)臂開關(guān)、旋鈕適合于用力小、位移小、準確度低的控制。
(5)長桿式操作桿、搖把、手輪和足踏器適應(yīng)于用力大、精度低的控制。

控制件必須有一定的操作阻力，以防止因手指抖動的輕微動作引起控制件誤動作。一般的阻力應(yīng)為：
(1)單手轉(zhuǎn)動：2—5牛頓。
(2)單手按：10—15牛頓。
(3)足踏：40－80牛頓。
需要特殊保護的控制件阻力可大于上述數(shù)值。
三、控制器
操作力小的控制件有：按鍵、轉(zhuǎn)臂開關(guān)、旋鈕及所有用手指操作的控制件。
按鍵一般由手指操作，可按順序排列布置。
轉(zhuǎn)臂開關(guān)的啟閉狀態(tài)要明顯，操作要可靠，“開”和“關(guān)’”的位開關(guān)是最常用的。
較重型的控制器需要用較大的控制桿，
定位旋鈕是可轉(zhuǎn)動的定位開關(guān)

四、控制與顯示的關(guān)系
將控制件的移動輸人給機器，機器狀態(tài)發(fā)生了變化，顯示器的指示就會隨之移動。作業(yè)者通過控制使顯示達到某個特定讀數(shù)是一個有規(guī)律的過程?？刂苿幼鏖_始時十分迅速，只是朝一個“方向”調(diào)節(jié)，稱為粗調(diào)。接近預(yù)定讀數(shù)時，控制動作變慢，以便完成精細的調(diào)整，稱為精調(diào)。也有采用粗調(diào)與精調(diào)分離的，例如錄音機的調(diào)合旋鈕，就有微調(diào)與粗調(diào)。
控制與顯示除了有功能連結(jié)外，其動作應(yīng)符合人的習(xí)慣模式：
(1)控制件右移或右旋時，水平標尺的指針右移，垂直標尺的指針朝上移動。
(2)控制件朝上或朝前移動，顯示指針必須朝上或朝右移動。
(3)控制件右移或順時轉(zhuǎn)動，表示被控量增加，顯示應(yīng)指示出增加。
(4)如果顯示是指針固定式，標尺刻度從右至左增加數(shù)值。
(5)控制桿朝上、朝前及朝右移動，顯示讀數(shù)增加，或者開關(guān)進人“開’的位置(圖6-53)。
四、控制與顯示的關(guān)系
設(shè)計師應(yīng)注意：
(1) 控制件與其相應(yīng)顯示器應(yīng)盡可能靠近，控制件應(yīng)在顯示的下方或者右方。
(2) 如果控制臺與顯示屏必須分離設(shè)計，兩者的布局應(yīng)相互對應(yīng)。
(3) 文字說明標在控制和顯示的上方。
(4) 若控制操作有一定順序，則控制和相應(yīng)的顯示應(yīng)從左至右按順序排列(此為順序排列法)。
(5) 控制順序不明顯時，則可按控制和顯示的功能布局，即分成若干個功能組(功能布局法)。這種設(shè)計使控制臺具有一定的結(jié)構(gòu)性。分組的方式很多，可以用顏色、文字標注控制件和顯示器的形狀、尺寸、分行、分列等。
(6) 使用頻率高的控制件靠近作業(yè)者，布置在控制臺的中心(重要性布局法)。緊急開關(guān)和安全控制也應(yīng)在作業(yè)者注意區(qū)的中心。
圖6—54所示為按控制臺的邏輯布局法，所有顯示指針指示正常狀態(tài)時應(yīng)構(gòu)成一個完整的圖案。某個指針偏離正常狀態(tài)就改變了圖案的完整性，極易被人覺察?？刂婆_按其功能分為三組。
工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計的基本法則

工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計的基本法則