人体工程学

人体工程学教学内容第一章绪论第二章人体工程学基础第三章人与环境第四章人体工程学的设计应用第一章绪论第一节人体工程学概述第二节人体工程学的发展历史第三节人体工程学的研究内容和研究方法第四节人体工程学的应用第一节人体工程学概述1、人体工程学国际上较常见的名称人类工效学人的因素人类工程学工程心理学其他：人-机-环境宜人设计人间工学2、人体工程学的定义人体工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生物学和心理学等方面的因素（研究对象），研究人和机器及环境的相互作用（研究内容），研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。第二节人体工程学的发展历史1、人体工程学的形成、发展和学科思想的演进第一阶段：对劳动功效的苛刻追求—人体工程学的孕育第二阶段：二战中尖锐的军械问题—科学人体工程学的诞生第三阶段：向民用品等广阔领域延伸—人体工程学的发展和成熟第四阶段：对工业文明的反思与可持续发展—现代人体工程学F.W.泰勒美国工程师开创：时间与动作研究铁锹作业实验砌砖作业实验（吉尔布雷斯夫妇）著作：《疲劳研究》闵斯特伯格美国哈佛大学心理学教授著作：《心理学与工业效率》人适应机器人体工程学第一阶段的其他发展：A：1915，英，成立“军火工人保健委员会”：研究生产工人的疲劳问题B：1919，更名为“工业保健研究部”：开展有关工效问题的广泛研究，内容包括作业姿势、负担限度、男女工体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿度以及工作中播放音乐的效果等。二战期间，由于战争的需要，军事工业得到了飞速发展，武器装备变得空前庞大和复杂。由于设计不当和缺乏训练，无法使人适应不断发展的新武器的性能要求，导致了较多意外事故的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性，意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。于是人机关系的研究进入了一个新的阶段，即从“人适机”转入“机宜人”的阶段，科学人体工程学应运而生。机器适应人1947.7,英海军部成立研究相关课题的交叉学科研究组1948，雷尔（英）建议构建新词汇“Ergonomics”人体工程学1949，恰帕尼斯等三人合著《应用实验心理学——工程设计中人的因素》，该书总结了此前的研究成果，最早系统阐述人体工程学的理论和方法。人与机器互相适应、人与机合理分工。理论趋于成熟A：20世纪五六十年代，人体工程学研究应用局限于军事工业和装备B：随后，便延伸到民用品等广阔领域：家具、家用电器室内设计、医疗器械、汽车、民航客机、飞船宇航员生活舱、计算机设备与软件、生产设备与工具。C：“舒适”、“付出最小”理论也不全面D：机器设计必须适应人→人－机－环境系统的优化人—环境—机器之间适应关系：环境人机器适应现代人机工程学的研究方向:“人-机-环境”系统作为一个统一的整体来研究。现代人体工程学发展三个特点：A：不同于传统人体工程学研究中着眼于选择和训练特定的人，使之适应工作要求，而是着眼于工程设计及各类产品设计。B：密切与实际应用相结合，通过严密计划规定的广泛实验性研究尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的应用设计。C：力求使实验心理学、生理学、功能解剖学、人类学等学科专家与物理学、数学、工程技术等方面的研究人员共同努力，密切合作。2、人体工程学在中国的发展A：1935年——陈立、周先庚在清华大学研究过工作疲劳、劳动环境等问题。B：20世纪60年代——对信号、仪表等做过人体工程学方面的研究。C：1985年——中国人类工效学标准化技术委员会成立。D：1989年——成立中国人类工效学学会。第三节人体工程学的研究内容和研究方法研究内容：人-机-环境1人的因素：人体尺寸参数、人的机械力学参数、人的信息传递能力、人的可靠性及作业适应性、人的生理及心理需求、对社会环境的感受性、人的习惯个体差异。2机的因素：操作控制系统、信息显示系统、安全保障系统、家具设备等。3环境因素：物理环境、化学环境、心理环境、社会环境、特殊环境4综合因素：人机间的配合与分工、人机信息传递、人的安全防护研究方法：1自然观察法2实测法：静态人体尺寸、人体动态测量、生理物理测量3实验法4模拟和模型试验法5分析法6心理学测量评价法第四节人体工程学的应用凡是涉及与人有关的事或物，就会涉及人体工程学的应用问题。我身边的人体工程学目的：了解人体工程学，建立一种新的价值观和对设计的评叛标准。内容：从人体工程学角度发现设计中存在的问题并进行分析，给出解决问题的方法和建议。要求：以图片或草图的方式，指出设计中存在的问题，并尝试给我解决方法。图文并茂，字数不少于500字。第二章人体工程学的基础第一节人体运动能力第二节人体测量基本知识O第三节人的感觉与知觉O肢体的出力范围O第一节人体运动能力静态肌肉施力O动作的灵活性和准确性O作业姿势O疲劳研究O人的一切活动都是由人体的运动系统实现的。运动系统由三个主要部分组成：骨、关节和肌肉，即骨骼肌。运动系统的运动作用是肌肉收缩牵动骨绕关节的转动。所以人体活动的能力决定于肌肉。第一节人体运动能力骨骼肌｛肌肉骨与骨骼关节人的一切活动都是由人体的运动系统实现的。运动系统由三个主要部分组成：骨、关节和肌肉，即骨骼肌。运动系统的运动作用是肌肉收缩牵动骨绕关节的转动。所以人体活动的能力决定于肌肉。肢体的出力范围肢体的力量来自肌肉收缩，肌力的大小取决于生理因素的机能状态、肌肉对骨髓发生作用的机械条件。右表为20-30岁青年男女身体主要部位肌肉所产生的力。（一）坐姿手臂操纵力下图为坐姿时手臂在不同方向的操纵力（中等体力男子）（二）立姿手臂操纵力立姿直臂时手臂操纵力的一项实验结果见图。（三）握力男子优势手的握力约为自身体重的47%-58%,女子约为自身体重的40%-48%。所有肌力均随施力时间加长而逐渐减小。例如某些肌力持续到4分钟时，就会衰减到1/4左右，肌力衰减到1/2所持续时间，对多数人是基本相同的。（四)坐姿时足的蹬力足的蹬力大小与人体姿势、足的位置方向有关。若坐姿有靠背支撑时可产生最大的蹬力。下图为不同体位的足蹬力。与垂线成70度方向的蹬力最大，此时大小腿夹角140-150度。右：2570N，左2364N，男女。静态施力及其效应｛静态和动态施力静态施力的不良反应｛更大的能量消耗心率加快需要更长的恢复时间1、工作时的前弯腰或侧弯腰2、工作时手臂水平抬起3、用手臂夹住物体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6、传统键盘使手腕长时间处于静态施力状态，而人机工程学改善了施力状况7、一些传统把手中的静态肌肉施力情况避免静态肌肉施力的几个要点：1、须避免弯腰或其他不自然的身体姿势。2、避免长时间的抬手作业。3、选择坐着而不是站着工作。4、双手同时操作时，手的运动方向应相反或者对称运动。5、作业位置（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放在人的附近。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。支撑物应可调节，以适应不同体格的人。脚的支撑物不仅应托住脚的重量，还应允许脚做适当的移动。8、支持肢体，并尽可能利用重力作用。动作的灵活性｛反应时间O动作频率O动作速度（速度范围几毫米-800毫米/秒。手50-500mm/s平均。）动作的准确性：从动作形式、速度和力量三个方面考察动作准确性。动作方向错误，动作量过大或过小，都将产生不准确的动作。1、刺激的数目越多，反应越慢。2、刺激强度越大，反应时间越短。3、触听视觉反应时短，味觉反应时长。（脸、手反应时短，脚反应时长）每秒钟或每分钟动作重复的次数称为动作频率。作业姿势：立姿、坐姿、卧姿确定作业姿势应遵循的原则：1、操作者的作业姿势一般以坐姿为好，其次是坐-立姿。当工作过程非立姿不可时，才选择立姿。2、应尽可能地使操作者采取平衡姿势，避免因作业姿势不当而给肌肉、关节和心血管系统造成不必要的负担。3、作业过程中，应使操作者能自由地变换多种体位，尽可能地使操作者身体处于舒适状态。当强制保持的姿势无法避免时，应设置适当的支撑物。4、确定作业姿势应与肌力的使用以及作业动作相联系，三者应相互协调。疲劳研究疲劳分类：肌肉疲劳、精神疲劳、生物疲劳（周期性疲劳）引起疲劳原因：超生理负荷、工作单调、环境不良、精神因素、身体状况不好、人机工程设计不合理。降低疲劳的措施：1提高作业自动化水平、2正确选择作业姿势和体位、3合理设计作业中的用力方法、4改善作业内容，避免单调重复性作业。1、人体测量2、常用人体尺寸及应用范围第二节人体测量的基本知识一、人体测量的目的：在进行人体工程学研究时，为了便于进行科学的定性定量分析，首先就要获得有关人体的心理特征和生理特征的数据。简单讲就是为研究者和设计者提供依据。二、人体测量的内容：1.形态测量以检查人体形态的方式进行测量，主要内容有长度尺寸、体型、体积、表面积等。2.运动测量在人体静态形体测量的基础上，测定人体关节的活动范围和肢体的活动空间，如：动作范围、动作过程、形体变化等。3.生理测量测量人体主要生理指标，如疲劳测定、触觉测定、出力范围大小测定等。三、人体测量的数据分类：1.构造尺寸：也叫静态人体尺寸，它是被测者处于静止的站姿或坐姿的状态下测量得到的数据。（如身高、手臂长、腿长等。）P212.功能尺寸：也叫动态人体尺寸，它是指被测者在进行某种功能活动时肢体所能达到的空间范围，它是在动态的人体状态下测得的数据。P24四、人体尺寸的差异：1.种族差异和地区差异不同国家和地区，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特制的不同，人体尺寸的差异是十分明显的。越南人平均身高160.5，比利时平均身高179.9，高差幅度竟差19.4cm。2.时代差异随着人类社会的不断发展，卫生、医疗、生活水平的提高以及体育运动的大力发展，人类的成长和发育发生了很大变化，同一民族、同一地区人群的人体尺寸都存在着世代间的差异。欧洲居民每十年增加10-14mm。不同国家人体尺寸对比表：我国不同地区人体尺寸对比表：四、人体尺寸的差异：3.年龄差异年龄引起的差异应当引起我们的重视，尤其是儿童和老年人的人体尺寸。4.性别差异在男女之间，人体尺寸、体重和比例关系都有明显的差别。3—10岁这一年龄段男女的差别极小，同一数值对两性均适用，两性身体的尺寸的明显差异是从10岁开始的。不同年龄和性别尺寸对比表：四、人体尺寸的差异：5.残疾人在每个国家残疾人都占一定比例，全世界的残疾人约有4亿人，但残疾人的等级不同，对设计的要求也各异。在这里我们根据活动方式，简要的概括为两类：乘轮椅者和能走动的残疾人。此外还有许多其他差异：如职业差异、城市与农村等。五、百分位的概念：由于人的人体尺寸有很大的变化，它不是某一确定的数值，而是分布于一定的范围内。如亚洲人的身高是151～188厘米这个范围，而我们设计时只能用一个确定的数值，而且并不能象我们一般理解的那样用平均值，如何确定使用那一数值呢？这就是百分位的方法要解决的问题。百分位的定义是这样的：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。以第5百分位、人体身高尺寸为例，表示有5%的人身高等于或小于该尺寸。大部分的人体测量数据是按百分位表达的，把研究对象分成一百份，根据一些指定的人体尺寸项目（如身高），从最小到最大顺序排列，进行分段，每一段的截至点即为一个百分位。例如我们若以身高为例：第5百分位的尺寸表示有5％的人身高等于或小于这个尺寸。换句话说就是有95％的人身高高于这个尺寸。第95百分位则表示有95％的人等于或小于这个尺寸，5％的人具有更高的身高。第50百分位为中点，表示把一组数平分成两组，较大的50％较小的50％。第50百分位的数值可以说接近平均值，但决不能理解为有平均人这样的尺寸。常用人体尺寸及应用范围P26一、身高：1.定义身高是指人身体垂直站立、眼睛向前平视时从脚底到头顶的垂直距离。2.应用用于确定通道、门、床、担架等的长度，行道树的分枝点的最小高度。一般