人体工程学第四节作业环境中的人体因素.

课程回顾•主要依据人体测量学；•研究有关人的人体尺寸和人体活动空间两个问题。1、研究人在室内环境空间度量问题的依据是什么？2、“人体尺寸”指的是什么？•人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。•〈一〉构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。•〈二〉功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。最常用的是第5、第50、第95三种百分位数。3、百分位的概念？4、试举例以小百分位和大百分位为设计依据的设计实例？1、公交车上的安全拉杆或扶手2、衣帽架的高度3、工作台的尺寸及工作台上方安装的隔板位置4、书桌与座椅面之间的距离5、会议桌或餐桌的位置6、双层床中下铺的高度差异的存在主要在以下几方面：•〈1〉种族差异•〈2〉世代差异•〈3〉年龄的差异•〈4〉性别差异•〈5〉残疾人5、人体尺寸的差异有哪些方面？6一、人体活动与动作空间（动态尺寸）人的动作空间主要分为两类：一是人体处于静态时的肢体活动范围；二是人体处于动态时的全身动作空间。(1)人体处于静态时的肢体的活动范围——作业域(workingarea)(2)人体处于动态时的全身的动作空间——作业空间(workingspace)7人的动作空间肢体活动范围人体活动空间人体活动与动作空间作业域作业空间8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：9（一）肢体活动范围（作业域）在布置人的工作作业环境时必须了解这些环境范围，即肢体的活动范围。在工作和生活中，人们的肢体围绕着躯体做各种活动，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，它是由肢体活动的角度及肢体的长度决定的。1、肢体活动角度影响因素：a、肢体的活动角度受骨骼和韧带的限制。b、年龄、种族、性别、生活习惯也对其有影响。10应用：•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。•通常情况下人的活动不是单一的动作，而是协调的多个关节的联合动作。分类：•轻松值：经常性场所（最大活动范围的50%）•正常值：一般性场所•极限值：安全或限制性场所（费力、疲劳）11图3-112图3-213图3-3141516（二）作业域（workingarea）立姿17跪姿18坐姿仰卧姿19（三）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）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：最大作业域通常作业域较佳作业域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。2324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,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29女性30男性313）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。操作较为灵便的区域臀部不需移动条件下的可达操作区域A坐姿侧视与俯视B立姿侧视32二、人体的活动空间（作业空间）人总是在不停的变化运动着，姿态的变化和位置的移动所占用的空间构成了人体活动空间。人体活动空间大于作业域。人体的活动大体上分为:a.静态的基本参数b.姿态的变换c.人体的移动d.人与物的关系331）人体静态的基本姿势3435每个姿态对应一个尺寸群立姿36GB／T13547--1992给出的工作空间立姿人体尺寸有6项37坐姿38GB／T13547--1992给出的工作空间坐姿人体尺寸有5项。39卧姿40跪姿41跪姿42GB／T13547--1992给出的工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸6项43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）44蹲姿45靠姿46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：474849505152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53545556人与物的关系57建筑构件：移动家具、支撑家具、储存性家具等。58596061设计中更多的考虑平面的空间尺寸62设计机械考虑人体的尺寸和活动空间636465（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66三、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。671.肌肉肌肉的最大力量为3～4kg/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？68（1）动态肌肉施力：（2）静态肌肉施力。2.肌肉施力有两种方式：69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。70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生疲劳。动态施力静态施力713.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，724.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几个设计要点：2、避免长时间地抬手作业。733、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。745、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，以避免手臂肌肉静态施力。757、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。76四、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20～25%，肌肉收缩机械能热能能量的角度77A.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78c、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。79人的脊柱为S曲线形，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。五、提起重物801.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。81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822.压力分布为什么弯腰提重会导致压力增大呢?83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40～50厘米，应有把手。84六、重心问题85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？