工业产品艺术造型设计的基本法则.ppt

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1、工业产品艺术造型设计的基本法则,法则一、美学形式法则法则二、人机工程学法则法则三、经济性法则,造型要素,形状、材料、表面、色彩,形状,材料,表面,色彩,工业产品艺术造型设计的基本法则,法则一、美学形式法则,美学形式法则是前人千百年来实践活动中形成的创造形式美的规律，它是我们分析、判断和创造美的对象的基本原则。把美学形式法则与工业产品良好的功能效用和技术性能统一在设计中，对工业产品全面质量的提高起着重要作用。工业产品艺术造型设计是使形式美符合自然形式的规律性与人的官能快感相统一的创造性活动。自然规律的形式(如变化与统一、均衡与对称、比例与尺度、节奏与韵律、错觉等)即是工业产品艺术造型设计应遵循的

2、美学形式法则。,工业产品艺术造型设计美学形式法则,第一节 变化与统一第二节 比例与尺度第三节 均衡与对称第四节 稳定与轻巧第五节 节奏与韵律第六节 错觉,第一节 变化与统一,变化与统一是产品艺术设计形式美的总法则，是取得设计艺术效果最具表现力的手段。产品艺术设计中的变化就是突出产品某个局部形式的特殊个性，使其在整体中表现出明显的差别。产品艺术设计中的统一就是强调产品各个局部形式在整体中的共同性和协调关系，体现出产品整体形式的同一性和秩序性。变化与统一之间的哲学关系：产品的功能、技术条件、结构、零部件的构成以及零件的材料、质地、色彩等各不相同，形成了各种因素之间的差别和多样性，这些就是产品艺术设

3、计产品变化的基础。由于这些因素又是组成产品整体的一个部分，它们之间有着本质上的联系和协调关系，这就是产品艺术设计统一的根据。产品形式有所变化，使产品具有新颖、刺激、吸引人注意力的作用。然而，只有变化，没有统一，只会使产品形象杂乱、零散、缺乏整体感。因此，产品整体形式必须要有统一感，以增强形体的秩序与和谐。一切物象的美感就是在矛盾的对立与调和中得到统一。变化与统一法则主要有“变化中求统一”和“统一中求变化”两种手法。,一、变化中求统一,工业产品艺术设计中的统一主要包括：形式和功能的统一，整体与局部、主机与辅机的统一，比例尺度的统一，形式风格的统一，“人一产品一环境”的统一等。实现统一的主要方法有

4、：(1)产品形态构成突出功能特征。图41，运用流线型、突出速度感、紧张感等功能特征；运用长方体形状突出坚实有力的功能特征；运用曲线形态突出动态功能特征。,一、变化中求统一,图42为运用对称形态突出静态功能特征。,一、变化中求统一,(2)线型风格上的一致。如图43，以直线为主要线型的造型设计，产品的整体外形和主要部件的外形均应以直线构成形体。面与面之间尽量采用平面或者斜面过渡，给人以挺拔、坚定、精确的感觉。以曲线为主要线型的造型设计，产品的整体轮廓和主要部位均应以曲线构形，面与面的转折和衔接用曲面过渡，给人以圆润、浑厚、流畅、运动的感觉。,(3)形体构成采用相同的比例或者相近的比例(将在“比例与

5、尺度”中论述)。(4)利用色相调和或明度调和获得统一感。,二、统一中求变化,统一中求变化，要采用对比和突出重点等方法。1 对比方法：在产品的某个局部运用与主要风格有差异性的形式因素使其与产品的整体形式风格形成强烈对比，以增强产品的新颖和刺激性，使人产生美感。常用的对比方法有形状对比、色彩对比等。(1)形状对比：主要包括线型对比、方向对比和体量对比等。在艺术设计中，运用线型的直与曲、长与短、粗与细、连续与间断、流畅与转折等对比形式给人刚与柔、轻巧与沉重、节奏与韵律、运动与静止等情感意义。利用线条排列方向的不同，例如以水平线为主的构形表现出均衡、稳定、静止的感觉；以垂直线为上的构形表现出高耸、挺拔

6、的感觉；斜线构形表现出紧张、倾向、力度的感觉。在造型物的主体构成中，形体的样式、大小、方向、完整性等的不同也会产生不同的感觉效果。例如，立方体形式给人以稳定感、坚实感、体量感和重量感，而曲面体的形式给人以温柔感、流动感和亲切感。同样的长方体形式，呈水平方向时给人以均衡、安详的感觉，呈垂直力向时给人以高尚、紧张的感觉等。,1、对比方法,图44所示的注塑机在艺术设计时运用变化与统一的形式法则对形体进行了适当的处理，达到了较好的审美效果。原机由注射、成形和床身三部分组成，外观形状比较杂乱，只有床身部分较为规整。因此，对注射和成形两部分外加矩形罩壳，使之与下部床身的矩形结构取得统一。在线型上，以水平线

7、为主，辅之以垂直线进行分割，增加了产品的稳定性和协调的效果，如图4-4(a)所示。由图看出，经过这样处理，产品的外观形态规整严谨，表现出明显的秩序感。但是，这种仅以横竖直线,的构形形式使形体显得呆板、生硬，缺乏生气，使人觉得变化不足，统一有余。因而，必须对产品某个局部的形体进行一些变化，以增加形态的活跃感和生动感。为此，把观察窗下部的拉手由水平直线形改为折线形，相应地把窗框右下角用斜线切割与之对应。拉手形式的改动不仅为了在形式上有所变化，而且也为推拉观察窗提供了方便。零件出口的上部分也改为斜面，在形式上使之与拉手相呼应，在功能上使塑料半成品沿斜面滑落，不致因直接撞击而损坏。这种艺术处理上的变化

8、不是为变化而变化，而是使形式与功能得到统一，如图4-4(b)所示。,图4-5所示的数控机床利用斜面与垂直面的对比；图4-6中所示加工中心利用圆形与平面几何形的对比，均使机器外观形式获得了较好的艺术效果。,在形的设计中，若以方为主，应该是方中有圆，若以圆为主，应该是圆中寓方。这样在整体的设计上，既保持了整体形态的统一性，又作到了适度的变化。实现整体设计达到统一，其基本原则首先应该是产品的功能确定了产品的形和色等，使功能与形和色有着统一的客观效果。反之，如果脱离了功能而单纯地追求形式上的统一，这样的造型设计将不会是优秀的设计。其次是格调的统一，指造型物的各个部分，尽可能突出形、色、质等方面的共性，

9、如线型风格的设计，应尽可能取得一致，是以直线为主？还是以曲线为主？又如色彩的设计，应体现出主色调的统一，有了主色调，并以辅助色予以适当地装饰美化，像这样处理方法，即可获得生动活泼的视觉效果。,二、统一中求变化,如图4-11，石英钟外轮廓的线型设计，虽然有所变化，但仍以直线为主。,图4-12，石英钟，虽然主体为直线类线型，上部为三角形，下部为长方形，组合不当，视觉效果杂乱。图4-13，石英钟的线型全呈圆形，显得单调、贫乏。,二、统一中求变化,突出重点就是对产品某个部位的形式，在形、色、质上进行特殊的艺术处理，使其在整体产品中十分引人注目，起到“画龙点晴”的作用。而对其他部位，只作统一性的一般处理

10、，以烘托重点部位的表现力。在机器艺术设计中，常常利用形体对比、色彩对比、材质对比、特殊的精饰工艺所获得的面饰效果以及商标、铭牌、新颖的外观件等来突出重点部位。一般把主功能部位、主要操作部位、重要的运动装置以及特殊的标志等作为突出的重点。例如磨床的磨头部位、组合机床的动力头部位、主要的开关、手轮、旋钮、集中操作站、加工中心的刀库、起重装置的吊杆吊钩、报警装置等，均可作为突出重点的部位。在运用“突出重点”进行艺术设计时，一般要注意下面几点：突出的重点常设置在产品的中心部位；突出的重点宜用在局部而又集中的部位；突出的重点不宜过多，一般只设一处；突出的重点应有利于整体产品的统一；突出的重点不应对人产生

11、不利的影响。,2、突出重点,图415 为大型客机的外形，机身主体呈流线型，机身两边的舷窗也呈曲线形，而驾驶员座舱的观察窗却为直线形。,第二节 比例与尺度,一、比例,意大利“万能天才”达芬奇中指出：“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上”。产品艺术设计中的比例是指设计对象整体与各部分之间的尺寸、面积、体量的比较关系。技术美学研究表明，有比例的形式之所以产生美感，其原因是这些形式具有肯定性、简单性与和谐性。“比例是产品艺术设计中最重要的形式法则之一。,1、常用的几种比例,常用的几种比例：黄金比例、整数比例、均方根比例及中间值比例。(1)黄金比例由于黄金比例是只有两个量构成的关系式，极具简单性、

12、肯定性、和谐性，被认为是最美的比例，因而得到广泛应用。由这些被分割的相邻线段可以组成一系列黄金率矩形，在设计中很有用处。,一、比例,(2)整数比例整数比例是以正方形为基础派生的一种比例，如图4一9所示，其比率为1:1、1:2、1:3等，由这种比率可构成一系列整数比的矩形图形。由于正方形形状肯定，派生的系列矩形表现出强烈的节奏感，具有明快、均整的形式美。运用整数比例设计，计算简便，结构工艺性好，适合模块化设计和批量生产的要求。但整数比例的构形会给人以生硬、呆板的感觉。,1、常用的几种比例,一、比例,(3)均方根比例 均方根比例是在以正方形的一边与其对角线所形成的矩形的基础上逐次产生新矩形而形成的

13、比例系列。其比率为:由均方根比例所形成的矩形系列，数值关系明确，形式肯定，过渡和谐，给人以比例协调自然和形式韵律感强的美感。,1、常用的几种比例,一、比例,(4)中间值比例若有一系列数值 就形成中间值比例系列。用此系列值作为边长所构成的一系列矩形是以前一个矩形的一边为下一个矩形的邻边巨对角线互相平行推衍而成的。它们因具有相似的和谐性而产生美感，如图411所示。,1、常用的几种比例,二、比例的应用,“比例”在工业产品艺术设计中应用广泛，特别是对那些外形按“矩形原则”构成的产品，采用比例分割的艺术处理方法可以使产品外形给人以肯定、协调、秩序、和谐的美感。两种比例分割产品设计方法：同比例因子构形法与

14、相似形构形法,1、同比例因子构形法,图412所示为主刚石螳床应用黄金比例的设计分析。根据产品的功能、技术结构、标准等因素，可以确定出产品的结构形式和最大尺寸(例如金刚石锁床的高度)M0，以此尺寸为基本尺寸，用黄金比例作图法分割出其他的尺寸M1、M2、M3。然后用这些尺寸对产品各组成部分的大小作协调处理，使产品各部分的形状既符合技术结构的要求又具有相同的比例，达到产品外观形式和谐统一。,三、比例的应用,1、同比例因子构形法,图413为一台卧式钻床应用黄金比例的设计分析、以床身长度的为基本尺寸，用作图法分割出其它具有黄金比例的其他尺寸，然后用这些尺寸协调好该机器各构成部分的大小。如床身长、床高、床

15、宽等，使得机器各部分尺寸既符合结构要求又使形体协调统一。,三、比例的应用,2、相似形构形法,图414所示为注塑机的正立面运用相似形构形法进行比例分析的例子。根据注塑机的功能要求、工艺范围、传动结构、人机关系等，可以初步定出注塑机的整体和各部分的组成尺寸。由图看出该机器的正立面基本上由矩形构成。如果在构形时首先使其最大矩形ABCD符合某一比例，同时又使其他的各个矩形的对角线互相平行或者垂直，那么它们就是相似的，并具有同一的比例。这样，就能使产品的整体和各局部的形体协调统一，具有和谐的比例美。,三、比例的应用,2、相似形构形法,图415为普通车床正立面应用相似形构形法进行艺术设计处理的分析。,四、

16、模度理论及其应用,模度理论是把比例与尺度法则进行了高度概括与统一，用更简便、科学的方法，使设计对象既符合人机工学尺度要求，又符合比例协调要求。特别是对于产品艺术设计，这个理论的应用尤其显得重要。模度理论的构成和应用是这样的，例如，选定身高为170厘米人的下垂手臂指端、下垂手臂肘关节、身高三部位为控制点。这些控制点与地面的距离分别为65厘米、105厘米、17O厘米。显然；这些数值之间具有黄金比率关系。在这些数值中插人4O厘米、25厘米等，形成以5厘米为模数单位的一套费波纳奇级数；170、105、65、40、25等，如果产品的各组成部分受到这些数值的制约，同时又把控制、操作、显示器件安置在人的最佳

17、控制和最佳视觉范围内，这将使产品设计既满足人机关系的要求，又表现出比例协调美。,四、模度理论及其应用,图416 为半自动铣床运用模度理论进行艺术设计的例子。该机床的控制按钮都设置在人的最佳控制范围内，各形体构成又符合同一的黄金比例。,由上述可知，良好的比例处理，可以使产品的形式和谐统一。但是比例关系一定要结合产品的功能、技术结构等因素进行综合考虑。实际上，产品的比例协调美主要是感觉上的，常常表现在既符合比例又有微差之中，不能把比例绝对化和精确化，否则将导致设计艺术的僵化。比例的形式美是随时代不同而改变的，是随着生产力、科学技术、文化的发展而发展的，设计者应充分认识到这一点。,第三节 均衡与对称

18、,一、均衡,均衡概念包括实际均衡和视觉均衡两个方面，研究的是设计对象在水平方向上的平衡问题。物体根据杠杆原理达到的平衡叫实际均衡。人们凭视觉对物体的外观形式(形状、色彩、面积、体量、构成关系等)所感受到的平衡叫视觉均衡。产品艺术设计主要研究视觉均衡。,图417中(a)、(b)两边体量完全相等，给人以安详、稳定的感觉。图417中(c)、(d)视觉不均衡，给人以紧张、危险、不安定的感觉。,二、对称,对称研究的是设计对象在水平方向上的形式的视觉均衡问题。以中轴线呈完全对称且水平方向的尺寸远大于垂直方向尺寸的形体具有最强的视觉均衡感。但完全对称的形状又给人以单调、呆板、过于严正的感觉。在产品艺术设计中

19、，对于完全对称的形体要充分利用商标、铬牌、色块分割与点缀等装饰手段打破其生硬、呆板的均衡形式，以获得在统一中有变化的艺术效果。,图418为轴瓦模床的均衡处理。由于功能和结构上的要求，该机床的形体呈完全对称，形式呆板、单调（图4-18a)。利用色块上的变化和商标、厂牌位置的设置，在不破坏均衡的基础上，使形体具有生动感(图4-18b)。,二、对称,对十不完全对称的形体，可以考虑改变结构方式或者充分利用色彩的轻重感来达到视觉均衡的要求。图419a为车床结构外形，显然，左边的体量比右边大而显得不均衡；如果在床头箱和床身上涂深色色带图b,或把床头箱左边削去一块图C，或在床身下部片深重色图d，均能取得较好

20、的视觉均衡效果。,第四节 稳定与轻巧,一、稳定,稳定讨论的是物体在垂直方向上的“平衡”问题。众所周知，在重力作用下物体不会倾倒的基本条件是，物体的重力线必须作用在支承面内。支承面积愈大，重心愈低，重力线愈靠近支承面的中心，稳定性愈好。稳定概念也分为实际稳定和视觉稳定两个方面。一般情况下，采用上小下大的形体、增大支承面积、降低重心、增加辅助支撑等办法，可以增强物体的实际稳定；同时也有良好的视觉稳定。,一、稳定,对于有些产品，由于结构原因很难通过形体变化获得稳定感，此时，可以利用线型方向对比、材质对比、色彩和表面装饰对比等手法，增强产品下部的扩张感和重量感，以加强视觉稳定感，如图421所示。,一、

21、稳定,如图所示，一辆新型的太阳能汽车，总体是由曲面构成，该车由三个车轮支撑，造型形态上小下大，稳定性极好。,一、稳定,一、稳定,如图所示，图()是管子螺纹车床，该车床色彩单一；图()是马鞍、普通车床，对车床底座的色彩设计，采用了深色色相。以上两车床从稳定感方面对比，图()视觉稳定性较好。,二、轻巧,轻巧是相对笨重敦厚而言的。由于轻巧的形态给人以轻松、精巧、灵秀的感觉，因此，这种处理方法，对于大型机器设备的艺术设计显得尤为重要。为获得产品的轻巧感，常采用提高重心、向下逐渐收缩形体、在产品上部大面积使用明快的色和光亮的材质而在底部使用小面积的深色，以及用色泽鲜艳、制作精美的商标、标志、色线、点缀在

22、产品醒目部位等方法。,图4-22为一台加工中心，底部向内收缩并涂饰涂色，上部通透明亮，使笨重的机器显出几分轻巧感。,第五节 节奏与韵律,一、节奏,自然现象中，白天与黑夜的轮换、四季的更替、人的呼吸与心跳等等都表现出明显的自然规律性。由于人的联想，许多符合这种自然规律的重复与变化的形式给人以美感。艺术设计中的节奏与韵律指的就是运用形式的重复与变化使造形物符合审美要求。,节奏就是某种形式有条理、有重复的连续变化。例如图4-23中的几种形式就表现出一种节奏感。,一、节奏,在产品艺术设计中，常利用产品本身的形体结构、零部件的排列组合。颜色的搭配与分割等因素作有规律的重复创造出具有节奏感的艺术效果。,例

23、如，各种量具上的刻度、散热设备的通风孔、仪表板上仪表和控制件、机床导轨护罩、计算机的键盘等，均可利用功能元件的适当排列得到具有节奏感的形式，如图4-24。,二、韵律,韵律是在节奏基础上的深化，具有韵律的形式，不仅表现出有规律的重复和交替，而且表现出抑扬节度和运动方向的连续变化，给人以韵味无穷的律动感。,图425所示为几种具有韵律的形式。,二、韵律,由于韵律要比节奏给人的美感更高，因此在设计艺术中运用得更加广泛，不只在商标、色带等装饰手段和功能元件的排列组合上采用韵律形式，甚至在产品的零部件乃至产品的整体都强调有韵律感的艺术效果。,如图426所示几种产品的艺术处理就体现出了韵律感。,二、韵律,第

24、六节 错觉,一、长度错觉,在日常生活中。人们观察某些形态要素时，往往会产生与实际不符或者某些其它象征，这种现象，称为错觉，也称视错觉。错觉是视觉在人头脑中的反映，它的产生因素较多，有生理上和心理上的原因，也有形、光、色的相互干扰以及周围环境的影响等。自觉地考虑、利用、避免和矫正错觉，以使造型艺术达到预期的效果，使造形物符合审美要求。错觉分：长度错觉、分割错觉、变形错觉、对比错觉、光修错觉、翻转错觉,长度相等的线段，由于它们所处的方位不同，或者两端附加要素的影响，在视觉效果上产生了与实际长度不符的现象，这种现象称为长度错觉。,二、分割错觉,在产品上，如果采用某一方向的线段分割，分割前和分割后在该

25、方向上的视觉效果，产生了量的变化，称为分割错觉。,二、分割错觉,图5-6摄相机，由于内部结构使得机壳的高度方向尺寸较大，为了在视觉上减少高度感，并增加稳定感。因而将机壳采用了水平分割。,图5-7两个大小相同的长立方体，在产品的造型设计中，为了增强产品总体的稳定感，一般采用单线或子母线进行横向分割，分割的位置可以适当地偏上或偏下，一般不采用中线分割。如冰箱、机柜等。,三、变形错觉,某些图形要素，由于所处的背景不同，这种背景对人的视觉往往起到了某些诱导和干扰作用，使得原来要素的形失去了真实感，而出现了某些变形，这样的变形即称变形错觉。,三、变形错觉,四、对比错觉,主要是形象之间的大小对比，两个完全

26、相同的形象，由于二者周围环境条件的不同，当它们靠近时，观察者进行对比观察，会发现原来二相同的形象在视觉上产生了大小不同的错觉，此即对比错觉。,五、光渗错觉,人们观察两个大小完全相同的形象，一呈黑色，一呈白色；由于人视觉的生理特点，对于白色，人的视网膜边缘锥体反应较弱，便感到白色形的周围，有一圈模糊的亮光包围着，这样，观察结果，白色形象要比黑色形象大些，这种现象称光渗错觉。,六、翻转错觉,平面上的某些形象，人们在不同的情况下观察时，往往会呈现出两种完全相反的形象，而且会反复交替地出现，此种现象称之为翻转错觉。这种错觉的出现，大凡由于人们视觉中心的不断转移或者某种形象幻觉的诱导而产生的。,图5-2

27、0，当主视线落在面时，则感到该面的下部呈实体状；当主视线落在面时，则感到面的上部呈实体状；随着视线的往复转移，视觉中的实体感形象也随之交替出现。,六、翻转错觉,图5-21，当观察者目不转睛地注视着形象的左下角时，在一刹那间，该形象呈现为三个互相垂直的平面；当视线移动至右下角时，该形象又呈现为具有实体感的立体；随着时间的推移和视线的游动，这两种错觉也在交替地出现，这种错觉往往用于平面类的形象设计。,图5-22，当视线射向大矩形时，会感到大矩形里边的空间向后延伸，有透视感；当视线落在小矩形时，则感到的是往前伸的四棱锥实体。,工业产品艺术造型设计的基本法则,法则二、人机工程学法则,法则二、人机工程学

28、法则,第一节 人体工程学概述第二节 人体尺寸测量和工作空间第三节 人机系统,第一节 人体工程学概述,人机工程学美加地区“Human Factors Engineering“或简称“Human Factors”，欧洲称为“Ergonomics”。人机工程探讨人们在工作与日常生活中使用的器物、设备以及所置身其间的环境，在设计时所应考虑的人体特征、心理期望和动作行为等。人机工程在第二次世界大战期间才发展出具体而明确的轮廓，由于当时发现一些新开发的军事装备，许多人员不能安全地操作，而促使在设计时考虑人体各项因素，研讨的目标于是转变为“使作业适应人”,进展到人机系统“man-machinne syste

29、m”人员与作业最佳化组合的设计哲学，重视在系统设计时充分发挥人员与事物各自的专长。分为两类：其一，探讨如何使人体与物理设备获得最合适的组合，以获得使用者群体最大的安全、效率和舒适；其二，探讨如何运用最合适的作业设计，以改进人们工作时的品质。,第二节 人体尺寸测量和工作空间,我们生活环境中所使用的各种装备均与人体特征和尺寸有很密切的关系。这些装备(包括各种形式的座椅、作业场所、衣着等硬体或软体产品)的设计是否适合于人体，常是影响人们舒适、效率及操作等重要用素。为求合理而完美的产品设计，人体测量学的原理与应用即成了工业设计的一项必备工具。一般所谓的人体测量指人体形态方面的测量尺度，搜集人体各部位尺

30、寸值，编制成设计人员所需的人体测量值图表，作为设计过程中产品尺寸设计的基准，或者作为各项体格发展研究的评判基准。,一、人体尺寸测量,人体测量指对人体形态方面的测量，搜集人体各部位尺寸值，编制成设计人员所需的人体测量值图表，例如各部位直线距离的尺寸值(身高、手长、手掌宽等)曲线长度、体表面积、肌肉厚以及体重等，使之应用于各工程设计标准和特殊需求的设计根据，作为设计过程中产品尺寸设计的基准，或者作为各项体格发展研究的评判基准。人体测量分：静态人体尺寸和动态人体尺寸。,一、人体尺寸测量,静态（或结构上）人体尺寸的测量是使受测者处于固定而标准化的姿势，先确认测定点，然后量测人体各部位的尺寸。这种尺寸值

31、是人体结构上的尺度特性，其项目很多。,1、人体尺寸测量的意义,一、人体尺寸测量,动态(或机能上)人体尺寸是测量人体处于执行各种运作或进行各种体能动作时的各部位尺寸值、所占的空间大小、以及因人体活动所产生的动作尺寸。静态配合强调使用者与器物之间的物理距离，而动态配合则强调人体各部位的运作关系。设计中需借助动态的人体测量来弥补静态尺寸值的不足。动态人体尺寸并非相互独立无关，而是协调一致的。例如手臂可触及的距离，不是只靠手臂的长度就可决定的，它必受到肩高、宽，上肢各组成部分的长度，肘、手腕及手的动作范围以及躯于的扭转、背部的弯曲、作业特性等因素所影响。因此动态人体测量常因人体各部位的位置和动作的不同

32、而有所改变。一般而言，当设计者应用人体尺寸来解决器物的设计或空间的规划时，必需兼顾到静态和动态的人体测量值，才不至有失误。,1、人体尺寸测量的意义,一、人体尺寸测量,测定点人体测量是一种以测量方式来研究人体形态与尺寸特性的个别差异，其理论大都源于1928年德国人类学家Rudolf Martin氏所发表的“人类学教本”一书。其主要特色是从人体体表直接或透过皮肤间接地测定人体骨骼的形态尺寸。至于人体尺寸测量时的测定点设定，通常是以骨头的突起端、关节处和缝合等皮肤表面的触觉能感知的部位为基准。这些部位不外力而变形、在生理变化中其体表不会改变等特性。人体测量项目人体测量项目依设计所需而有许多不同的量测

33、项目组合，人体测量值资料并不能把各类产品设计所需的尺寸数据并在一起调查，而应分门别类地逐一调查，以制成适合于个别目的的人体测量值图表。,2、人体测量项目,一、人体尺寸测量,由人体各部位测定所得的数值有时虽可直接应用，但通常都是按一定的目标先作统计上的处理。未经整理的原始数值用来作个体之间的比较。群体与群体之间的比较则采用代表值，个体与群体的比较则需标准值，二者均需作统计的计算整理。大多数人体尺寸测量结果都属于正态分布(大多数人的测定值都在平均值附近)及不均匀的分布状态(远离平均值的人都以一定的差异渐次减少)。人体测量调查结果，常用一些统计数据来说明该一群体的特征，常用的统计数据有平均值、标准差

34、及百分位数、平均值为一组测量值的代表数。,3、人体测量的表示法,一、人体尺寸测量,设计师所用的人体测量值资料大多以图形(GRAPHIC)和表格(TABLE)两种方式来表示。以平均值为设计基准，例如：工作台、柜台等的高度尺寸。,4、人体测量值的应用,以最小尺寸（以人体测量值的较低百分位数5或1）设计基准为，例如：控制器与操作者之间的距离、橱架放置物品的最高限度等。,以最大尺寸（以人体测量值的较高百分位数95）为设计基准，例如：书桌的腿部活动空间，大门、出人口的高度，升降机的负荷值等。,为了使产品设备的尺寸值与个别人体尺寸差异性极大的使用者得到应用的合适性，则要采用可调整范围的尺寸值，例如：汽车司

35、机座椅的前后调整，打字员座椅的上下调整等。,一、人体尺寸测量,以身高为基准的各部尺寸近似值人体各部位的尺寸常与其身高成一定比例。所以以身高值为基准换算成人体各部位尺寸的近似值，一直是人体测量值学家很有兴趣的课题，也很受设计人员的欢迎。中国人的身材比例与日本人大致相同，而美国人在躯干与四肢的比例上与日本人不相同。,4、人体测量值的应用,二、作业空间设计,人在操作机器时所需要的操作活动空间，加上机器、设备以及工具所需的空间的总和叫做作业空间。从大的范围来说，作业空间设计就是把所需要的机器、设备和工具，按照人的操作要求进行空间布置。从小的范围来说，对一个所操纵的机器而言，就是合理地安排操作器、指示器

36、和零部件的位置。作业空间设计要遵循下列原则：(1)根据人的作业需求，先考虑总体，再考虑局部。(2)作业空间设计要着眼于人，落实于设备。为操作者创造舒适的作业条件，再把有关的作业对象进行合理的排列布置。(3)要从实际出发，具体情况具体分析。主要还是依据机械设备本身的特点(功能、形状、色彩、数量和使用情况等)和空间环境状况。研究内容：作业空间、作业空间布置、控制室及控制台设计。,1、设计的基本原则,二、作业空间设计,当操作者以站姿或坐姿进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所能触及到的最大轨迹范围称为作业范围。作业范围是构成作业空间的主要部分。它可分成平面作业范围和立体(空间)作业范围。(1)平面作

37、业范围最典型的平面作业范围，就是人坐在工作台前，在水平台面上运动手臂所形成的运动轨迹范围（图613）。手的作业范围手向外伸直在台面上所画的圆弧范围，叫做最大平面作业范围。手臂自如地弯曲(一般弯曲成手长的五分之二)所画的圆弧范围叫做舒适平面作业范围。,2、作业空间范围,脚的作业范围以脚在水平方向可能移动的尺寸来决定，脚的舒适作业范围要由脚的出力、动作频率、操作姿势、机械形式、作业内容等的综合分析的结果来确定（图6-14)。,二、作业空间设计,(2)空间作业范围如图616为坐姿操作时的空间作业范围的分解图，也是手的最大作业范围与一般作业范围的关系。图中圆弧实线表示大作业范围，平行线表示一般作业范围

38、(右手)。（a）为水平面的情况；(b)为正面空间的情况；(c)为侧面空间的情况。这三个方面共同形成一个空间作业范围。,2、作业空间范围,二、作业空间设计,当人站立操作时，作业范围是以肩关节为活动中心的。手的活动范围是手最大可触及的范围，是以长为720毫米左右的半径所画的圆弧，手最大抓取的作业范围是半径为600毫米左右的圆弧，手最舒适的抓取作业范围是半径为300毫米左右的圆弧。当身体向前倾斜时，其最舒适的作业范围半径可增大至4O0毫米左右，如图617所示。,2、作业空间范围,凡在这个范围内布置作业，一般均可保证人在作业时能很好地抓握操纵控制装置和进行其他工作（图618提供操作者以站或坐姿操作时，

39、手能进行操作的最大界限值）。,二、作业空间设计,图619是操作机床时手和脚的空间活动范围。,2、作业空间范围,二、作业空间设计,2、作业空间范围,图62O是操作脚踏板时的空间作业范围。,二、作业空间设计,空间作业与平面作业一样，也有舒适的作业范围。空间作业的舒适范围一般是介于肩与肘之间的空间。研究人的空间作业范围的目的是为了进行合理的作业布置。如在工作台面上装配电子设备时，应考虑各种零部件所摆设的位置与人的关系，使人装配起来最方便，效率最高，又不易使人疲劳。对一部机器的布局设计，或对一个控制台的设计，都有合理布置的问题。,2、作业空间范围,二、作业空间设计,许多控制装置和显示装置都装配在控制台

40、面板上。控制台应是尺度宜人、造型美观、操作方便、能给人以舒适感。(1)控制台的型式和特点1)桌式控制台2)直柜式控制台3)弧形控制台4)弯折式控制台,3、控制台的设计,二、作业空间设计,(2)控制台的尺寸和布置控制台的尺寸主要取决于控制器、显示器的安置和人体尺寸的要求。图629是典型控制台的基本尺寸。,3、控制台的设计,二、作业空间设计,(3)人的作业姿势（坐姿、站姿和坐一站姿）坐姿作业：身驱伸直或稍向前倾10”一15”角，上腿平放，下腿一般垂直着地或稍向前倾斜着地，身体处于舒适的状态。根据人的视觉范围和人体尺寸要求，控制台的主要布置尺寸范围如图630及表66所示。,3、控制台的设计,二、作业

41、空间设计,(3)人的作业姿势（坐姿、站姿和坐一站姿）站姿作业：身体自然站直或躯干稍向前倾15”角左右，上臂抬起角度最好不超过45”0此时，控制台一般布置范围如图6一引及表67所示。,3、控制台的设计,二、作业空间设计,(3)人的作业姿势（坐姿、站姿和坐一站姿）坐一站姿作业此种控制台可供坐姿(高座位)和站姿作业，其座椅可以旋转，并根据需要调节高度，在座椅或控制台上适当位置加设搁脚板，以减少疲劳，其布置范围如图632及表68所示。,3、控制台的设计,第三节 人机系统,一、人机系统的概念,人机系统包括人和机两个组成部分，它们相互联系构成一个整体。我们可以用一个模型来描述人机系统，如图635所示。由图

42、可见，生产过程的情况由显示仪显示出来，作业者首先要感知显示仪上指示信号的变化，然后分析解释显示的意义并作出相应决策，再通过必要的控制方式实现对生产过程的调整。这是一个封闭的系统。,人机系统模型中，人与机之间存在一个相互作用的“面”，称为人一机界面(INTERFACE)，人与机之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。机器的各种显示都“作用”于人，实现机一人信息传递，人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息。可见人机界面的设计直接关系人机关系的合理性。研究人机界面主要针对两类问题：显示、控制,二、显示器,人体接受信息有三个通道：眼睛、耳、力和位移的运动感觉器，即视觉、听觉、动觉，其中以视觉显示

43、为最多，其次是听觉显示。人机工程学要求正确地将信息分配给合适的信息通道，同时要保证人机系统的信息流顺利地通过人机界面。显示器有两种类型：数量显示器、质量显示器和信号灯。数量显示器用于提供关于一些可变数量值的信息(如温度和长度)，这种显示器大多要求显示明确而精确的结果。质量显示器是为得到质量信息而使用的显示器，使用者对一个连续变化值的近似值以及变化趋势或变化率感兴趣。质量显示器是以数量显示器的资料为基础的。信号灯分：警戒信号灯、运行信号灯和故障信号灯,二、显示器,数量显示器三种类型：直读式、指针移动式、刻度标尺移动式,质量显示器：有时显示具体数值意义不大，只要求显示系统的状态，如安全状态、危险状

44、态，或者冷、正常、过热等质量状态。指针移动式显示器适应于显示这类信息。,三、控制器,控制器是指作业者用来改变机器状态的装置，其功能是将作业者的输出指令转换为机器的输人信号，它是人机界面的重要组成部分。将控制器上由人直接操作的部分(如操纵杆、方向盘)称为控制件。根据用力的大小把控制件分为：操作力小、大的两种控制件。处理控制件与作业者空间位置关系时，必须遵循以下基本原则：(1)控制件应符合人体四肢解剖结构和解剖功能。手和手指适合于迅速和精确的操作动作，手臂和脚适合于用力大的操作活动。(2)用手操作的控制件应容易定位和抓握，其位置应在肩关节与肘关节之间的空间，要全部可见。(3)控制件之间的距离应适应

45、人体尺寸和控制活动的要求。手指操作的控制件，如旋钮和开关，它们之间距离不得小于15毫米，由手操作的控制件之间至少应相距5O毫米。,三、控制器,(4)按键、转臂开关、旋钮适合于用力小、位移小、准确度低的控制。(5)长杆式操作杆、摇把、手轮和足踏器适应于用力大、精度低的控制。控制件必须有一定的操作阻力，以防止因手指抖动的轻微动作引起控制件误动作。一般的阻力应为：(1)单手转动：25牛顿。(2)单手按：1015牛顿。(3)足踏：4080牛顿。需要特殊保护的控制件阻力可大于上述数值。,三、控制器,操作力小的控制件有：按键、转臂开关、旋钮及所有用手指操作的控制件。按键一般由手指操作，可按顺序排列布置。转

46、臂开关的启闭状态要明显，操作要可靠，“开”和“关”的位开关是最常用的。较重型的控制器需要用较大的控制杆，定位旋钮是可转动的定位开关,操作力大的控制件有：摇把、手轮、操纵杆、足踏器（如：油门）,四、控制与显示的关系,将控制件的移动输人给机器，机器状态发生了变化，显示器的指示就会随之移动。作业者通过控制使显示达到某个特定读数是一个有规律的过程。控制动作开始时十分迅速，只是朝一个“方向”调节，称为粗调。接近预定读数时，控制动作变慢，以便完成精细的调整，称为精调。也有采用粗调与精调分离的，例如录音机的调合旋钮，就有微调与粗调。控制与显示除了有功能连结外，其动作应符合人的习惯模式：(1)控制件右移或右旋

47、时，水平标尺的指针右移，垂直标尺的指针朝上移动。(2)控制件朝上或朝前移动，显示指针必须朝上或朝右移动。(3)控制件右移或顺时转动，表示被控量增加，显示应指示出增加。(4)如果显示是指针固定式，标尺刻度从右至左增加数值。(5)控制杆朝上、朝前及朝右移动，显示读数增加，或者开关进人“开的位置(图6-53)。,四、控制与显示的关系,设计师应注意：(1)控制件与其相应显示器应尽可能靠近，控制件应在显示的下方或者右方。(2)如果控制台与显示屏必须分离设计，两者的布局应相互对应。(3)文字说明标在控制和显示的上方。(4)若控制操作有一定顺序，则控制和相应的显示应从左至右按顺序排列(此为顺序排列法)。(5)控制顺序不明显时，则可按控制和显示的功能布局，即分成若干个功能组(功能布局法)。这种设计使控制台具有一定的结构性。分组的方式很多，可以用颜色、文字标注控制件和显示器的形状、尺寸、分行、分列等。(6)使用频率高的控制件靠近作业者，布置在控制台的中心(重要性布局法)。紧急开关和安全控制也应在作业者注意区的中心。图654所示为按控制台的逻辑布局法，所有显示指针指示正常状态时应构成一个完整的图案。某个指针偏离正常状态就改变了图案的完整性，极易被人觉察。控制台按其功能分为三组。,工业产品艺术造型设计的基本法则,法则三、经济性法则,