1、 安全人机 课 程 设 计课 题 名 称 安全人机工程学 所 在 院 系 土木 学 生 姓 名 郑先国 专 业 班 级 10 安全工程 学 生 学 号 1042256135 指 导 老 师 周宇 20 20 学年 第 1 学期目录前言 1第一章 人机工程学的概述 21.1 人机工程学概述 21.2 人机工程学简史 21.3 人机工程学的目的 2第二章 人与厕所的关系 32.1 人与浴室 32.2家标准的相关人体参数 42.4 设计 5第三章 人与电脑桌的关系 61.1 概述 61. 2 觉要求 61.3 坐姿要求 71.4 工作面的要求 75.鼠标位置要求 8第四章椅子的人机关系 84.1 人
2、与椅子 .8第五章 人与床的人际关系 105.1 床长的问题分析 105.2 作业光环境的问题分析 115.3 作业台高度的问题分析 .11参考文献 11前言学生宿舍是必不可少的设计得是否合理，同样对大学生活质量有着重要影响。学生宿舍设计，应实用与美观相结合，但首先要考虑功能使用，然后才是装饰效果。具体原则有以下几点： 1.使用要方便、舒适。 。2.要保证安全。主要体现在几个方面：地面应选用防水、防滑材料，以免沐浴后地面有水而滑倒。3.通风采光效果要好。卫生间的一切设计都不能影响通风和采光。 4.要干净美观。由于学生公寓卫生间面积都不大，室内装饰材料质地细腻 易清洗、防腐、防潮要求也较高，所以
3、要保持卫生间的干净。第一章 人机工程学的概述1.1 人机工程学概述人机工程学是研究人，机械及其工作环境之间相互作用的学科。是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机器、人与环境以及机器与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人机环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。1.2 人机工程学简史人机工程学在各个国家的命名和定义的不同，有些国家称之为工效学。 工效学在人机环境系统的研究中，经历了人适应机、机适应人、人机相互适应几个阶段，现在又已深入到人、机、环境三者协调的人机环境系统。在系统内，从单纯研究个人生理和心理特点，发展到研究怎样改善人的社会性
4、因素。随着市场竞争的加剧和生产水平的提高，工效学在机械产品的设计和制造中的应用也更加广泛和深入。工效学是根据人的心理、生理和身体结构等因素，研究人、机械、环境相互间的合理关系，以保证人们安全、健康、舒适地工作，并取得满意的工作效果的机械工程分支学科。1.3 人机工程学的目的人类工效学的目的有三个：第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得更安全；第三，使人工作得更舒适。这三个目的有时是相一致的。例如一种新机器可能比旧机器的效率更高，更安全，更舒适。但是在许多情况下，这三个目标是相矛盾的。一种更安全，更舒适的操作方法可能比旧方法效率要低些。某一新机器可以使人工作的更舒适，但增加的效率可以不足以补偿
5、增加的投资。这个矛盾的解决显然取决于人与机器的相对重要性，取决于人所处的时代，环境等。综上，人机工程学在工程历史上扮演重要的的角色，不仅仅在提高人们的工作效率方面起到了重大作用，还在人机系统安全舒适方面有了成熟的理论，为后来人们设计人机系统提供了巨大的帮助。第二章 人与厕所的关系2.1 人与浴室就浴室的功能，是为人提供一个沐浴和清洁空间，人在进入浴室时与浴室形成一个人机系统，就与浴室有了一个整体的人机关系网。主要是与人的身高，手上举高等人体参数有关。如图一，1、 人在进门时人的身高与门的高度有一个人机结合面，门和门上把手的高度都与人体参数都关，门把手的旋转方向及旋转角度都会影响到人的行为是否舒
6、适、安全。2、毛巾架的位置及高度与人的摸高有关。2.2 家标准的相关人体参数常用人体功能尺寸测量区域 (单位：mm) 表 1人体尺寸：表 2淋浴的空间，应以人淋浴活动范围的数据来取，可作为人淋浴是活动范围的最大尺寸，人的水平范围是在立姿双臂垂直活动时最大，对学生 95 百分位数一般取 520mm,再考虑衣服修正量及心理修正量，浴室的宽可取 800900mm,对于浴室的高，依据表 1 学生 95 百分位数高为 1678mm，立姿双臂举高学生 95 百分位数高为 2115mm, 设计时考虑心理修正量 300mm,所以浴室高可取 23902900mm.2.4 设计参照一般卫生间的便池尺寸，本文设计的
7、公寓卫生间的便池尺寸为：500mm300mm。人在厕所的蹲姿，与这类姿势相关的人体尺寸，在国家标准等资料无记录，就蹲姿的数据取人体在保持蹲姿是的人体各个部分所占空间的最大尺寸。蹲姿的长度尺寸取学生 95 百分位数“臀膝距”610，加穿衣修正量15，再加大半个手长（大约 120） ，这就是 725 左右。蹲姿的宽度尺寸取学生 95百分位数的“肩宽”385，加穿衣修正量 15，再加大半个上臂长（大约 200） ，这就是 600 左右。表 4-2卫生间的数据说明：标号 名称 尺寸取值/mm 说明A 蹲姿前后距离 660因以身材高大的学生为考虑的依据。此姿势的尺寸可取学生 95 百分位数的“臀膝距”6
8、10，加穿衣修正量 15，再加大半个手长（大约 120） ，这就是 725 左右B 厕所的进深 1200A 加上人前和人后的余裕量。这里取前后余裕量之和为 170230，其中包括安全的需要和消除压抑感的心理需要C 蹲姿左右宽度 780以大个子学生为分析依据。此姿势的尺寸可取学生 95 百分位数的“肩宽”385，加穿衣修正量 15，再加大半个上臂长（大约 200） ，这就是 600 左右D 卫生间的长度 2730 A+B+HE 一侧的余裕量 100 参考数据，一般情况F 另一侧的余裕量 250 这一侧应留有挂包、挂外衣的空间G 卫生间的宽度 1200 F+C+EH 淋浴活动范围 870依据人的最
9、大活动立姿双臂垂直活动范围来确定宽与长，再依据人的身高和人的心理修正量确定高除蹲姿的长、宽，还应考虑空间余裕量（心理修正量） 。由上分析，便池将设计离外墙 430mm，离两侧墙分别为 270mm、840mm。色调协调，美感。使气氛中跳跃着生动活泼的青春气息。第三章 人与电脑桌的关系1.1 概述一般电脑桌的设计属于人因工程学中作业空间设计的范畴，是近身作业空间，同时又是个体作业场所。因此设计的最基本内容，就是要依据电脑操作者在操作时四肢所及范围的静态尺寸和动态尺寸来确定，即按电脑操作者的操作范围、视觉范围以及作业姿势等一系列的生理因素、心理因素对设备进行合理的布置和安排，并找出最适合该操作者的人
10、体最佳作业姿势、作业范围，以为电脑操作者创造一个最佳的作业条件。一个优良的电脑桌设计，不仅可以使电脑操作者工作舒适、安全，操作方便，而且有助于提高人机系统的作业效率。根据人因工程原理，合格的电脑桌设计应该满足以下几方面的要求： 1. 2 觉要求.正常人的视野大致相同，坐姿视平线以下15 度是最佳视角，向下的最 1大视角是 20 度。坐姿水平方向视物在 1.53 度内辨认物体最清晰，为中心视力范围；318 度内视物短暂，比较清晰，为片刻视范围；38 度左右为最大视角或视力范围。因此电脑显示器应该放置在人的最佳视觉范围内，最好与水平面呈 30 度，而且最好设计成角度可调的。 .人在作业时，视距的远
11、近直接影响着认读的速度和准确性。在正常作业 2中，通常采用 38 56cm 的视距范围。因此电脑的显示器通常距眼睛 4561cm，其中在 56cm处为最佳。1.3 坐姿要求.操作时正确的坐姿应是身躯上部伸直稍向前倾 1015 度，保持眼睛到工作面的距离在 30cm 以上，大腿放平，小腿自然垂直着地成稍向前伸展着地，使整个身体处于自然舒适状态。因此电脑桌的设计保证有足够的空间容纳双腿，使人能够处于最佳的坐姿状态。 .坐姿工作空间的范围是由进行工作的上肢伸展的范围来决定。人体上肢 2操作水平范围的最佳区域为左右 30 度范围内，容易到达的区域为左右 60 度范围内，限制越少，可达范围越远。因此电脑
12、的显示器和键盘、鼠标要放置在该范围内，同时应减少对上肢的限制，以保证上肢有足够的自由活动空间。 1.4 工作面的要求作面太矮，后背就需过度弯曲；如果工作面太高，肩部就不能保持正常的姿势，必须要抬高从而引发肩部和颈部的不舒适。工作面高度处在肘部位置为最佳。使用键盘时的工作高度就是键盘上的主行。设计时要降低工作面的高度，同时允许大臂在工作中保持自然放松的姿势，并保持腕部处于中立的姿势，以防止手腕疲劳。 .工作面的高度同时也要受到座椅的高度、桌面的厚度和大腿厚度的影响， 2其下部的高度应该提供足够的大腿空间。对于不可调整的坐姿工作面下部的最小尺寸应该是66.5 cm，但这样的工作面对于个子矮小的使用
13、者可能就不方便了，因此应可能把工作面设计成可调的。腿伸展开的宽度最小为 59cm。 .使用倾斜桌面比使用水平面的操作姿势具有躯干移动减少，颈部弯曲减 3少，疲劳降低，不舒适感减轻的优点。但在这种情况下要防止桌面东西滑落。4.并且有一个圆形、光滑的边缘以防止对腕部和手部增加压力，再加上一个衬垫可以进一步减少皮肤的压力和刺激。但是应该避免使用过分柔软易变形的托架，这样会增加腕部的扭转运动。5.鼠标位置要求要有专门放的地方，鼠标应该放置在键盘旁边并处于同一高度；操作肘部应靠近身体，前臂水平并很容易触到鼠标，保持身体各冲部处于放松状态；调整桌子或椅子的高度，使鼠标与肘部同高；使用鼠标时，要避免腕部直接
14、接触桌面；操鼠标时，始终保持肘部姿势，保持腕部的正直，不要向上、下、左、右弯曲腕部；对鼠标保持适当的压力，以便于操作与运动。第四章椅子的人机关系4.1 人与椅子椅面设计太平，会产生身体向前滑动，椅面设计也不符合人机工程学臀部受力的分析，导致在使用过程中对于身体健康影响较大。靠背设计也不符合人机工程学，不能完全贴合人的脊椎，让使用时候造成不舒适感觉。综上所述，现有的宿舍组合式床铺在日常生活中，基本保证了正常使用的同时还存在很多小的细节性的问题，改进方案针对以上问题进行改进设计。视觉要求.正常人的视野大致相同，坐姿视平线以下15 度是最佳视角，向下的最 1大视角是 20 度。坐姿水平方向视物在 1
15、.53 度内辨认物体最清晰，为中心视力范围；318 度内视物短暂，比较清晰，为片刻视范围；38 度左右为最大视角或视力范围。因此电脑显示器应该放置在人的最佳视觉范围内，最好与水平面呈 30 度，而且最好设计成角度可调的。 .人在作业时，视距的远近直接影响着认读的速度和准确性。在正常作业 2中，通常采用 38 56cm 的视距范围。因此电脑的显示器通常距眼睛 4561cm，其中在 56cm处为最佳。4.2 坐姿要求.操作时正确的坐姿应是身躯上部伸直稍向前倾 1015 度，保持眼睛到 1工作面的距离在 30cm 以上，大腿放平，小腿自然垂直着地成稍向前伸展着地，使整个身体处于自然舒适状态。因此电脑
16、桌的设计保证有足够的空间容纳双腿，使人能够处于最佳的坐姿状态。 .坐姿工作空间的范围是由进行工作的上肢伸展的范围来决定。人体上肢 2操作水平范围的最佳区域为左右 30 度范围内，容易到达的区域为左右 60 度范围内，限制越少，可达范围越远。因此电脑的显示器和键盘、鼠标要放置在该范围内，同时应减少对上肢的限制，以保证上肢有足够的自由活动空间。 3. 工作面要求.工作中如果工作面太矮，后背就需过度弯曲；如果工作面太高，肩部就 1不能保持正常的姿势，必须要抬高从而引发肩部和颈部的不舒适。工作面高度处在肘部位置为最佳。使用键盘时的工作高度就是键盘上的主行。设计时要降低工作面的高度，同时允许大臂在工作中
17、保持自然放松的姿势，并保持腕部处于中立的姿势，以防止手腕疲劳。 .工作面的高度同时也要受到座椅的高度、桌面的厚度和大腿厚度的影响， 2其下部的高度应该提供足够的大腿空间。对于不可调整的坐姿工作面下部的最小尺寸应该是66.5 cm，但这样的工作面对于个子矮小的使用者可能就不方便了，因此应可能把工作面设计成可调的。腿伸展开的宽度最小为 59cm。 .使用倾斜桌面比使用水平面的操作姿势具有躯干移动减少，颈部弯曲减 3少，疲劳降低，不舒适感减轻的优点。但在这种情况下要防止桌面东西滑落。第五章 人与床的人际关系对于现有的宿舍组合型床铺，在一定程度上设计符合了人机工程学的设计要求，但是在一些细节性的问题上
18、面，只有在长期使用过程中才会暴露出来。根据宿舍现状，见图 1图 1 现有宿舍组合床铺的现状照片通过进行激烈的讨论，得到了以下分析结论。5.1 床长的问题分析因为在型产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值的依据，对于床长设计应该使用大尺寸，由第三章数据以及表 1 数据可知，人体身高的第九十九百分位长度为 1814mm，床的长度 1950mm，现有床铺长度大于第九十九百分位数，即满足了百分之九十九的人使用，由于每件产品在使用设计时候不可能满足所有人的使用习惯以及喜好，也就没有必要为了极端少数的人群的要求进行一些不必要的设计，所以在床铺的长度的尺寸上，现有的组合式床铺满足人机工程
19、学的设计。5.2 作业光环境的问题分析由于是组合式床铺，在设计时候下层是书桌，但是横向，平行于床长的设计，桌子宽度为 570mm 小于床的宽度为 800mm。所以在日常写作业时候，身体和床会挡住宿舍的光源，这样不仅十分不利于学生们的学习生活，也十分不利于学生的身体健康，长期在昏暗的光环境下看书会引起近视等生理疾病，是不良的工作光环境。这也成为了改进的重点。5.3 作业台高度的问题分析因为在型产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值的依据，对于书桌的高度设计，应该采用大尺寸设计。最小功能尺寸=人体尺寸分位数+功能修正量(公式 1）坐膝高的第九十九百分位数为 549mm，根据第三
20、章表 2 功能修正量可知，坐膝高功能修正量为 33mm，根据公式 1 可以计算出，书桌最小功能尺寸为582mm，现有的书桌设计为 750mm，根据人机工程学的坐姿工作台的设计，以及人体百分位数的选择，750mm 大于人体坐姿的第九十九百分位数，即满足百分之九十九的人使用，还预留了一定的心理修正量。所以符合了人机工程学的设计原则。参考文献1.安全人机工程学/张力，廖可兵主编北京：中国劳动社会保障出版社，2007 全国高校安全工程专业本科规划教材2.欧阳文昭，廖可兵.安全人机工程学.北京：煤炭工业出版社.20023.张为诚，沐小虎编著.建筑色彩设计.上海：同济大学出版社.20004.曹琦等编.人机工程设计.四川：西南交通大学出版社.1988
