GB／T 14775-93
国家技术监督局1993-12-24批准  1994-07-01实施
 
1  主题内容与适用范围
    本标准规定了操纵器的选用、设计原则和一般人类工效学要求。
    本标准适用于工作系统中用手控或脚控的操纵器的设计和选用。
 
2  引用标准
    GB 10000  中国成年人人体尺寸
    JB／Z 308  工作岗位一般人机工程要求
 
3  操纵工控制方式的分类
3．1  手控操纵器
    如手轮、操纵杆、操纵曲柄、按键、按钮、旋钮和扳钮开关等。
3．2脚控操纵器
    如脚蹬、踏板、踏钮等。
 
4  操纵工的选用原则
4．1  手控操纵器适用于精细、快速调节，也可用于分级和连续调节。
4．1．1  手轮适用于细微调节和平稳调节，当手轮一次连续转动角度大于120°时应选用带柄手轮。
4．1．2  曲柄适用于费力、移动幅度大而精度要求不高的调节。
4．1．3  操纵杆适用于在活动范围有限的场所进行多级快速调节。
4．1．4  按键式、按钮式开关适用于快速控制线路的接通与断开。
4．1．5  扳钮开关适用于两种或三种状态的调节。
4．1．6  旋钮适用于用力较小且变化细微的连续调节或三种状态以上的分级调节。
4．2  脚控操纵器适用于动作简单、快速、需用力大的调节，脚控操纵器应在坐姿有靠背的条件下选用。
 
5  操纵器一般工效学要求
5．1  设计要求
5．1．1  需用手握紧的操纵器，在与手接触的部位应为球形、圆柱形、环形或其他便于持握的形状，需与手指接触的部分应有适合指形的波纹，其横截面应为椭圆形或圆形，表面不得有尖角毛刺、缺口棱边等。以保证操纵舒适，用力方便，持握牢靠。
5．1．2  为使观测目标时视野良好，便于双手掌握，控制方向用的手轮可以制成半圆形或弧形的转向把型式(见图1)。
 
 
图1
 
 
图2
 
5．1．3  双手操纵的手轮(或转向把)一次连续转动角度一般不应大于90°，最大不得超过120°(见图2)。
5．1．4  带柄手轮做大于120°机动快速旋转时，须有自动离合装置保证手轮与转轴及时脱开或能使手柄及时折合沉入轮缘。无论装在手轮上或装在曲柄上的手柄都应能够自由转动。
5．1．5  操纵杆扳转角度应在30°～60°范围内，最大不得超过90°。
5．1．6  用手掌按压操作的操纵器的表面要有球面凸起形状，用手指按压的表面要有适合指形的凹陷轮廓。按钮的水平截面应为圆形或矩形，按键应为矩形。矩形按钮和直径在3～5mm的按钮可做成球面或平面形状，若为编码的需要允许制成其他形状(见图3)。
 
 
图3
 
5．1．7  用手指操纵的扳钮开关，转换开关的柄部应为圆柱形、圆锥形或棱柱形。圆锥形柄部应大径朝外，且柄的外端呈球形。双位转换开关从一个位置扳转到另一位置的角度一般应不超过40°～90°范围，三位转换开关为30°～50°。
5．1．8  用于分级调节的操纵器从一个位置扳转到另一位置时阻力应逐渐增加，一旦到位则应有明显的手感或到位声响，不允许在两个工位之间发生停滞不动的现象。
5．1．9  与手接触的操纵器的表面温度在10℃以下60以上时，应采用导热系数低的材料制造或包敷。
5．1．10  脚控操纵器不应使踝关节在操作时过分弯屈，脚踏板与地面的最佳倾角一般为30°。在操纵时脚掌应与小腿近似垂直，踝关节活动范围不大于25°，并应在蹬踏力消除后保证操纵器能自动复位。
5．1．11  有定位或保险装置的操纵器其终点位置应有标记或专门止动限位装置。分级调节的操纵器还应有中间各档位置标记和定位及自锁、连锁装置，以保证在工作过程不会由于意外触动和振动而产生误动作现象。
5．2  操纵器的尺寸要求
5．2．1  操纵器的尺寸应符合GB 10000中有关操作者动作肢体的人体测量学指标。
5．2．2  手轮(包括带柄手轮)和曲柄的基本尺寸应符合图4和表1的规定。
 
 
图4
 
表1                                         mm
操纵方式 手轮直径D 轮缘直径d
 尺寸范围 优先选用 尺寸范围 优先选用
双手扶轮缘
单手扶轮缘
手握手柄
手指捏握手柄 140～630
50～125
125～400
50～125 320～400
70～80
200～320
75～100 15～40
10～25 25～30
15～20
 
表2                                         mm
操纵方式 手柄直径d 手柄长度L
 尺寸范围 优先选用 尺寸范围 优先选用
手掌握手柄 15～35 25～30 75～150 100～120
手指捏握手柄 10～20 12～18 30～75 45～50
 
5．2．4  操纵杆柄部地基本尺寸应符合表3规定。
 
表3                                              mm
柄部形状 直径d 长度L
 指握 手握 指握 手握
 尺寸范围 优先选用 尺寸范围 优先选用 尺寸范围 优先选用 尺寸范围 优先选用
球形、梨形、锥形 10～40 30 35～50 40 15～60 40 40～60 50
锭子形、圆柱形 10～30 20 20～40 28 30～90 60 80～130 100
注：球形或梨形柄部适用于摆动角度大于(或等于)30°的操纵杆；圆锥形或锭子形适用于摆动角度小于30°的操纵杆。
 
5．2．5  扳钮开关柄部基本尺寸应适合图5和表4规定。
 
 
图5
 
表4                                 mm
开关型式 扳钮顶端直径d 长度l 扳动频率，次/min
通用开关 3～8 12～25 <10
专用开关 8～25 25～50 <1
  注：带手套操作时最小长度为35mm。
 
5．2．6  按钮和按键式开关的基本尺寸应符合图6和表5规定。
 
 
图6
 
表5
操纵方式 按钮按键基本尺寸 行程
c 按动频率
次／min
 d a×b  
用食指按动按钮
 
 
 
用拇指按动按钮
用手掌按动按钮 3～5
10
12
15
30
50 10×5
12×7
18×8
20×12 <2
2～3
3～5
4～6
3-8
5～10 <2
<10
<10
<10
<5
<3
手指按动按键 10
15
18
18～20   3～5
4～6
4～6
5～10 <10
<10
<1
<1
    注：带手套操作时最小直径为18mm。
 
5．2．7  旋钮的基本尺寸应符合图7和表6的规定。
 
 
图7
 
表6
操纵方式 旋钮直径D 旋钮厚度H
指尖捏握
指    握 10～100
35～75 12～25
≥15
 
5．2．8  脚控操纵器的踩踏平面应为长方形或椭圆形，其长度应不小于75mm，宽度不少于25mm，表面为齿纹形或防滑脱的其他形状。
5．3操纵器的配置要求
5．3．1  操纵器的配置应按功能要求(使用的重要性)、操作频率和操作顺序进行安排。
5．3．2  在任何情况下操纵器的手柄、轮缘、按键、旋钮、扳钮等用手接触的部位均应布置在JB／Z 308所规定的操作者上肢活动范围的可达区域内，重要的和经常使用的操纵器应配置在易达区，使用频繁的应配置在最佳区。同时应符合操作的安全要求。
5．3．3  配置操纵器数量较多时应成组排列，功能相关的操纵器，显示器应集中安放，对有操作顺序关系的操纵器应由左向右(横向排列时)或自上而下(纵向排列时)的顺序进行排列。与操纵器功能有关的显示器应按功能性质相邻安排，而且操纵器应配置在显示器的下侧或右侧，以避免操作时手臂挡住观察显示器的视线。分组排列时各组之间的轮廓界限应采用对比较鲜明的颜色、图案或线条框格加以区分以便识别。
5．3．4  在同一平面相邻且相互平行配置的操纵器不产生相互干涉的内侧间隔距离应符合图8和表7的规定。
 
 
图8
 
表7               mm
操纵器型式 操纵方式 间隔距离d
  最小 推荐
扳钮开关 单(食)指操作
单指依次连续操作
各个手指都操作 20
12
15 50
25
20
按钮 单(食)指操作
单指依次连续操作
各个手指都用 12
6
12 50
25
12
旋钮 单手操作
双手同时操作 25
75 50
125
手轮
曲柄
操纵杆 双手同时操作
单手随意操作 75
50 125
100
踏板 单脚随意操作
单脚依次连续操作 100
50 150
100
 
5．3．5  操纵器的控制功能应与调节动作方向相互协调一致。其对应关系须符合表8的规定。当不一致时应特别标明。
表8
      功能
动作方向 开通 关闭 增加 减少 前进 后退 向左 向右 开车 刹车
向上 √   √   √       √ 
向下   √   √   √       √
向前 √   √   √       √ 
向后   √   √   √       √
向右 √   √   √     √ √ 
向左   √   √   √ √     √
顺时针* √   √         √ √ 
逆时针*   √   √     √     √
提拉 √                 
按压   √               
*阀门例外。
 
5．3．6  用双手操纵的操纵器应配置在操作者(或座位)的正中矢状面左右方向偏离不超过40mm的范围内。坐姿操作时，双手操纵的手轮或转向把，其转动平面应与水平成40°～90°角并和座椅对称面垂直，立姿操作时，其转动平面应与水平成0°～90°角。当分别用左、右手同时操纵两个带柄手轮时，应使两个轮的旋转方向相反。
5．3．7  单手操作的操纵器应配置在操作者动作手臂的一侧。
5．3．7．1  操纵杆应配置在操作者的上臂与前臂的夹角成90°～135°的范围内，以便手在推、拉方向用力(见图9)。
 
 
图9
 
5．3．7．2  无手柄手轮的转动平面应与前臂成10°～60°角(见图10a)。
 
 
图10
 
5．3．7．3  带柄手轮应使其转动平面与前臂成10°～90°角，若仅用手部转动，其转动平面应与前臂成10°～45°角(图10b)。
5．3．7．4  对设备的"开、关"进行控制的扳钮开关，配置时应沿垂直方向定位，向上下扳动。为满足设备控制与功能协调的需要，允许沿水平方向定位，向左、右扳动。
5．3．7．5  按压式操纵器如按钮、按键式开关等，应能显示"接通"、"断开"的工作状态。"断开"状态按钮或按键应高于面板5～10mm："接通"状态高出面板1～3mm，必要时应加其他视觉信号显示。
5．3．8  脚控操纵器应在坐姿条件下采用，为保证操纵舒适，用力方便，操纵器须配置在肢体动作一侧，偏离人体正中矢状面75～125mm的范围内，座椅应能按身高进行调节，使大腿与小腿间夹角为90°～110°，以便用力，需大力蹬踏时夹角可达160°。不操作时双脚应有足够的自由活动空间。若必须立姿操作时，操纵器的接触面高出地面距离不应超过160mm，并应在踏压到底时与地面持平。
5．4  操纵器的作用力要求
5．4．1  手轮、转向把和曲柄的最大作用力不应超过表9的规定。
 
表9                                      N
操纵方式 每班操纵次数 微调或快速转动时
 >960 960～241 240～17 16～5 <5 
 最大作用力
主要用手或手指
主要用手及前臂
单手臂(肩、前臂、手)
双手臂 －
5
10
40 －
10
20
50 －
20
40
80 －
30
40
80 －
60
150
200 －
10
20
40
    注：①对精细调节，为增强手感，最小阻力为9～20N。
    ②管道阀门在开启(或关闭)的瞬间，施于手轮上最大作用力允许达450N。
5．4．2  操纵杆最大作用力不应超过表10的规定。
 
表10
操纵方式 每班操纵次数
 >960 960～241 240～17 16～5 <5
 最大作用力
用手指
用手掌
用前臂和手
用单手臂
用双手臂 5
5
15
20
45 10
10
20
30
90 10
15
25
40
90 10
20
30
60(40)
90 30
40
60
150(70)
200(140)
    注：①管道附件上的操纵杆的最大作用力允许达450N。
        ②括号内的数值只限于"左一右"或"上一下'方向移动时使用。
 
5．4．3  扳钮开关的作用力应符合表11的规定。
 
表11
扳    钮    长    度    mm 作    用    力    N
>10～15
>15～20
>20～25
>25～30
>30～35
>35～40
>40～50 3～2
3.3～2.5
3.5～2.8
4.0～3.3
5.0～4.2
5.7～5.0
6.2～5.0
 
 
5．4．4  按钮式和按键式开关的作用力应符合表12的规定。
 
表12
操  纵  方  式 作用力    N
食指按动按钮 1～8
大拇指按动按钮 8～35
手掌按动按钮 10～50
按动按键 2.5～16
 
5．4．5  旋钮的操作力矩应符合表13规定。
 
表13
操纵方式 旋钮直径  mm 力矩，N·m
  最小 最大
捏握和连续调节 10～100 0.02 0.5
指握和断续调节 35～75 0.2 0.7
 
5．4．6  脚控操纵器的作用力应符合表14的规定。
 
表14
操 纵方式 作    用    力   N
 最    小 最    大
停歇时脚放在操纵器上 45 90
停歇时脚不放在操纵器上 18 90
仅踝关节运动   45
整个腿部运动 45 750
 
5．5  操纵器的操纵依托支点要求
5．5．1  操纵器在特殊条件下(如振动、冲击、颠簸等)进行精细调节或连续调节时，为保证操作平稳准确，应考虑肢体有关部位的支撑作用并提供相应的依托支点：
    a．  肘部作为前臂和手关节作大幅度运动时的依托支点；
    b．  前臂作为手关节运动时的依托支点；
    c．  手腕作为手指运动时的依托支点；
    d．  脚后跟作为踝关节运动时的依托支点。
5．6  操纵器的识别编码要求
5．6．1  工作系统中同时有多个操纵器时为使操作者迅速准确地识别，防止误操作，应对操纵器识别编码。
5．6．2  对操纵器的编码是按其各自功能的不同使每个操纵器具有不同的特征或代码，推荐以下六种编码方式：
    a．  形状编码：用不同的形状进行编码，通过视觉和触觉进行识别；
    b．  位置编码：用不同的布置位置和方向进行编码，通过触觉即可进行识别；
    c．  尺寸编码：用不同的几何尺寸进行编码，通过视觉和触觉进行识别。一般当尺寸差别大于20％时才易于识别；
    d．  颜色编码：用不同的颜色进行编码，通过视觉进行识别，通常用红、橙、黄、绿、蓝这五种颜色依靠照明条件能够有效识别，常与其他编码方式同时使用；
    e．  操作方法编码：用不同的操作方向和阻力大小等方面的变化进行编码，通过手(脚)感进行识别；
    f．  字符编码：用文字、符号进行编码，通过视觉进行识别。所用的文字、符号应简明易懂，不易误解。被广泛应用在各种场合。
 
 
 
    附加说明；
    本标准由中华人民共和国劳动部提出，由全国人类工效学标准化技术委员会劳动安全分技术委员会归口。
    本标准由机电工业部机械标准化研究所负责起草。
    本标准主要起草人胡天锡、陈燕南。