1、1,第三章 作业环境中人体因素,主要内容,二、肢体的运动与肌肉施力,三、人体作业效率,一、人体活动与动作空间,四、提起重物,五、重心问题,2,3,人的动作空间,肢体活动范围,人体活动空间,作业空间,作业域,一、人体活动与动作空间,4,人的肢体围绕关节转动而划出的范围，也就是肢体活动所占用的空间范围。肢体长度和角度,肢体活动范围：,在工作和生活活动中，人们的肢体围绕着躯体做各种动作，这些由肢体的活动所划出的限定范围即是肢体的活动空间。肢体的活动空间实际上它也就是人在某种姿态下肢体所能触及的空间范围。,作业域：,5,肢体活动角度在解决某些问题上有用，如视野、踏板行程、扳杆的角度等。但很多情况下人的
2、活动并非是单一关节的运动，而是协调的多个关节的联合运动。,1. 肢体活动角度：,轻 松 值：,正 常 值,极 限 值：,6,图 3-1,7,图 3-2,8,图3-3,9,10,11,单腿跪姿,2. 肢体活动范围,12,坐姿,13,立姿,14,双腿跪姿,15,蹲姿,16,作业域（working area）,立姿,17,跪姿,18,坐姿,仰卧姿,19,3.手脚的作业域,人在日常工作和生活中，“站”、“立”、“坐”，手脚在一定的空间范围内做各种活动，。,左右水平面和上下垂直面的作业域。,20,立姿：男：130；女：120。 坐姿：男54厘米；女49厘米。 臂长：男65厘米；女58厘米。,肩高（cm）
3、,21,水平面内中等身材中国成年男子手臂活动及手操作的范围,人在台面上左右运动手臂而形成的轨迹范围，手尽量外伸所形成的区域为最大作业域。手臂自然放松运动所形成的区域为通常作业域。,1）水平作业域：,22,指手臂伸直，以肩关节为轴作上下运动所形成的范围。,2）垂直作业域：,对决定人在某一姿态时手臂触及的垂直范围有用，如搁板，挂件门拉手等，带书架的桌子也常用到上述物体的高度。,23,24,50-70厘米之间, 手与脚的操作都不方便,70-160厘米高度之间, 最适宜于物的操作和观察,160-180厘米之间, 手的操作不方便, 视觉可以, 较适宜于放置显示器,180厘米以上高度, 手的操作极不方便,
4、 视觉条件也下降,0-50厘米高度之间适宜于脚控制,25,立姿工作的高度安排,26,摸高,27,拉手,28,桌椅的高度,好用的桌子应该是长时间用也不疲劳的： 椅子的高度49厘米。桌子的高度在椅子的高度上加坐高的三分之一为75厘米。,29,女性,30,男性,31,3）脚的工作空间,脚操作的灵敏度、精确度比手操作差，但操纵力大于手操作。脚操作多在坐姿下采用，立姿下只能由单脚进行操作。,A 坐姿侧视与俯视,B 立姿侧视,32,4. 人体的活动空间,1）人体静态的基本姿势,33,34,每个姿态对应一个尺寸群,立姿,35,GBT 13547-1992给出的工作空间立姿人体尺寸有6项,36,坐姿,37,G
5、BT 13547-1992给出的工作空间坐姿人体尺寸有5项。,38,卧姿,39,跪姿,40,跪姿,41,GBT 13547-1992给出的工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸6项,42,工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（女子） （单位：mm）,工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（男子） （单位：mm）,43,蹲姿,44,靠 姿,45,姿态的变换所占用的空间并不一定等于变换前的姿态和变换后的姿态占用空间的重叠。,2）姿态变换：,46,47,48,49,50,51,人体移动占用的空间需考虑连续运动过程中由于运动所必需的肢体摆动或身体回旋余地所需的空间。,3）人体移动,人与人的关系,52,设计中更多
6、的考虑平面的空间尺寸,人与物的关系,53,54,设计机械考虑人体的尺寸和活动空间,55,56,57,（1）动作的方式； （2）各种姿态下工作的时间； （3）工作的过程和用具； （4）服装； （5）民族习惯：如日本、朝鲜和阿拉伯民族都是席地而居，无论是空间的尺度和形态与我们的一般情况都不同。在设计这类的空间时，对于人体活动空间必须重新进行研究。,4） 影响活动空间的因素,58,二、肢体的运动与肌肉施力,人体自身的平衡稳定或人体的运动，都离不开肌肉的机能。,59,1.肌肉,肌肉的最大力量为34kg/cm2,肌肉力量的大小取决于横截面积的大小。,肌肉力量的大小也取决于其收缩的长度。,能量的来源？,6
7、0,（1）动态肌肉施力：（2）静态肌肉施力。,2. 肌肉施力有两种方式：,61,选择合理的作业节奏，动态作业可以延续很长时间而不产生疲劳。,心脏的工作就是动态作业，人的一生中，心脏不停地搏动，心肌从不“疲劳“。,62,收缩的肌肉组织压迫血管阻止血液进入肌肉，肌肉无法从血液得到糖和氧的补充，不得不依赖于本身的能量储备。肌肉不能迅速排除代谢废物，积累的废物造成肌肉酸痛，引起肌肉疲劳。由于酸痛难忍，静态作业的持续时间受到限制。,肌肉有节奏地收缩和舒张，血液输送量比平常提高几倍，血液大量流动不但使肌肉获得足够的糖和氧，而且迅速排除了代谢废物。因此，只要选择合理的作业节奏，动态作业可以延续很长时间而不产
8、生疲劳。,动态施力,静态施力,63,3. 静态施力举例,通常某项作业既有静态施力又有动态施力。由于静态施力的作业方式比较“费力“，因此当两种作业方式同时存在时，首先要处理好静态作业。,一般的工业和职业劳动都包括不同程度的静态施力，例如 （1）工作时，向前弯腰或者向两侧弯腰， （2）用手臂夹持物体， （3）工作时，手臂水平抬起， （4）一只脚支撑体重，另一只脚控制机器， （5）长时间站立在一个位置上，,64,4.避免静态施力,人体工程学的基本设计原则,1、避免弯腰或其他不自然的身体姿势。,提高人体作业的效率，一方面要合理使用肌力，降低肌肉实际负荷;另一方面要避免静态肌肉施力。,避免静态肌肉施力的
9、几个设计要点：,2、避免长时间地抬手作业。,65,3、坐着工作比站着工作省力。,4、双手同时操作时，手的运动方向应相反或对称运动，单手作业本身就造成背部肌肉静态施力,工作椅的坐面高度调到使操作者能十分容易地改变站和坐姿势的高度，可以减少站起和坐下时造成的疲劳，尤其对于需要频繁走动的工作，更应如此设计工作椅。,66,5、作业位置（作台的台面或作业的空间）高度应按工作者的眼睛和观察时所需的距离来设计。,6、常用工具，如钳子、手柄、工具和其他零部件、材料等，都应按其使用的频率或操作频率安放在人的附近。,作业位置的高度保证姿势自然，身体稍微前倾，眼睛正好处在观察时要求的距离。还采用了手臂支承，以避免手
10、臂肌肉静态施力。,67,7、当手不得不在较高位置作业时，应使用支承物来托住肘关节、前臂或者手。,8、支持肢体,当手中虽然乐捏着一根25g的鸡毛，但同时支持着4.4公斤的整个手臂。避免长时间的敬礼姿势以及越过头顶的操作。,68,三、人体作业效率,所谓肌肉收缩的机械效率，是指肌力做功与肌肉收缩产能总量之比。人体肌肉作业的效率通常只有2025%，,肌肉收缩,机械能,热能,能量的角度,69,A. 对于任何形式的人体活动，哪种方式产生的肌力最大，就以哪种方式进行施力活动。,B. 应使肌肉处于其自然状态的长度。,1. 肌肉施力,70,对于手臂和腿，适宜于回转运动，应该尽量减少往复运动。一般说来，手臂作回转
11、运动效率较高。,C.避免不必要的加速度和减速度。,71,72,73,可以减少一些不必要的减速,74,D. 使用惯用手拿东西比非惯用手拿东西快约10%时间。,单独右手工作平均为12.9bits/s，单独左手工作平均为11.7bits/s，并且惯用手总比非惯用手工作得精确。实验还告诉我们，用惯用手触及一个目棕的失误率为7%，而非惯用手是12%。从力量上来看，惯用手比非惯用手强5%至10%。,75,E、利用重力作用,当一个重物被举起时，肌肉必须举起手和臂本身的重量。所以，应当尽量在水平方向上移动重物，以及考虑到利用重力作用。,要改变物体的位置从高到低时，采用自由下落式方法。,76,人的脊柱为“S“曲
12、线形，12块胸椎骨组成稍向后凹的曲线，5块腰椎骨连结成向前凸的曲线，每两块脊椎骨之间是一块推间盘。,四、提起重物,77,1. 椎间盘问题,脊柱承受的重量负荷由上至下逐渐增加，第5块腰椎处负荷最大。,人体本身的负荷加在腰椎上，在作业、尤其在提起重物时，加在腰惟的负荷与人体本身负荷共同作用，使腰椎承受了极大的负担，因此人们的腰病发病率极高。,78,用不同的方法来提起重物，对腰部负荷的影响不同。,直腰弯膝提起重物时椎间盘内压力较小,弯腰直膝,79,2. 压力分布,为什么弯腰提重会导致压力增大呢?,80,提起重物必须保持直腰姿势,(1)抓稳重物，提起时保持直腰弯膝。,(2)设计时应使重物的抓握部位高干地面4050厘米，应有把手。,81,五、重心问题,82,思考题？,1、人体活动空间涉及的问题是什么？ 2、静态施力的主要危害？,83,国际人类工程学协会 （IEA） www.iea.cc 不良设计 http:/www.dgp.toronto.edu/people/ematias/faq/contents.html http:/ http:/ http:/www.office-
