【正文】 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 1 頁 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 2 頁 課 程 簡 介 安全人機工程學(xué)是從安全的角度研究人與機的關(guān)系 , 運用人機工程學(xué)的原理和方法去解決人機結(jié)合面的安全問題的一門新興學(xué)科。其立足點放在安全上面，對在活動（含生產(chǎn)活動、生活活動、生存活動）過程中的人實行保護為目的，主要闡述人與機保持什么樣的關(guān)系，才能保證人的安全。它作為人機工程學(xué)的一個應(yīng)用學(xué)科的分支，以安全為目標、以工效為條件，并與以安全為前提、以工效為目標的工效人機工程學(xué)并駕齊驅(qū)，而成為安全工程學(xué)的一個重要分支學(xué)科。 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 3 頁 非理智行為的心理因素 ? 僥幸心理 ? 省能心理 ? 逆反心理 ? 湊興心理 ? 從眾心理 ? 精神文明 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 4 頁 三、顏色的心理作用 顏色現(xiàn)象 ? 明度、色調(diào)和飽和度 ? 顏色的混合 顏色的心理作用 ? 冷暖感 ? 興奮和抑制感 ? 前進和后退感 ? 輕重感 ? 輕松和壓抑感 ? 軟硬感 ? 膨脹色與收縮色 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 5 頁 四、聲音對心理的作用 ? 樂聲的作用 ? 噪聲的危害 環(huán) 境 聲壓級 dB 環(huán)境 聲壓級 dB 環(huán)境 聲壓級 dB 剛剛聽到的聲音 農(nóng)村靜夜 樹葉落下沙沙聲 輕聲耳語 安靜房間 0 10 20 30 40 微電機附近 普通說話 繁華街道 公共汽車上 72型風機附近 50 60 70 80 90 紡織車間 8－ 18型風機附近 大型球磨機 開坯鍛錘鉚釘槍 噴氣式飛機 100 110 120 130 140 表 3－ 28不同環(huán)境的聲壓級 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 6 頁 第三節(jié) 人體生物力學(xué) 一、人體生物力學(xué)的一般知識 骨骼的功能 ? ⑴ 人體骨骼強度（應(yīng)力 — 應(yīng)變成正比） ? ⑵ 骨的功能 ? ① 構(gòu)成體腔的壁； ? ② 形成人體支架； ? ③ 骨髓腔和松質(zhì)的腔隙中充填著骨髓； ? ④ 骨是人體活動的杠桿。 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 7 頁 一、人體生物力學(xué)的一般知識 骨骼的功能 ? ⑴ 人體骨骼強度（應(yīng)力 — 應(yīng)變成正比） ? ⑵ 骨的功能 ? ⑶ 骨杠桿 （ 圖 318 ） ? ① 平衡骨杠桿 ? ② 速度骨杠桿 ? ③ 省力骨杠桿 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 8 頁 圖 318 人體骨杠桿 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 9 頁 一、人體生物力學(xué)的一般知識 關(guān)節(jié)的活動范圍 ? (1) 關(guān)節(jié)的連結(jié) ? ① 直接連接（結(jié)締） ? ② 間接連接（膜性囊） ? (2) 關(guān)節(jié)的作用 ? ① 關(guān)節(jié)的損傷 ? ② 關(guān)節(jié)的舒適 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 10 頁 人體肌肉力學(xué)特性 ? 不論人體骨骼與關(guān)節(jié)機構(gòu)怎么完善 ， 如果沒有肌肉 ， 就不能做功 。 所以 ， 人體活動的能量取決于肌肉 。 肌肉的基本機能是將攝入的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機械能或熱能再轉(zhuǎn)變成機械功或力 ， 肌肉收縮時所產(chǎn)生的力及其長度改變與改變的速度 ， 反映了肌肉活動的主要生物力學(xué)特性 。 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 11 頁 人體運動的特征 ? 人體是一個有機的物質(zhì)系統(tǒng) ， 身體各個部分的運動都是轉(zhuǎn)動 ， 轉(zhuǎn)動狀態(tài)的改變則不是取決于力 ， 而是取決于力矩 。 圖 3－ 20 屈前臂時形成的力矩圖示 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 12 頁 人體活動范圍 ? 最有利范圍 ： 是指可使人在既達到動作目的同時又保證了人的工作輕松、舒適、不疲勞的最佳效果的人體活動范圍，亦稱順手可及活動范圍。 施加的操縱力不大的、使用頻率很高的、極重要的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi)。 ? 正常范圍 ：是指人體一般活動均在此活動范圍內(nèi)進行，如上肢相對于不動的肩膀在肘關(guān)節(jié)彎曲時外切弧的范圍。 一般常用的又重要的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi) 。 ? 最大可及范圍 ：是指肢體長時間處于最大限度伸直狀態(tài)的活動范圍。 不常用的費力很大的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi)。 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 13 頁 二、 人體各部分的操縱力 ? 操縱力 是指操作者在操作時為達到操作的目的所付出的一定數(shù)量的力。 ? 肢體的力量來自肌肉收縮，肌肉收縮時所產(chǎn)生的力稱為 肌力 。 ? 在操作活動中， 肢體所能發(fā)揮的力量大小 除了取決人體肌肉的生理特征外，還與施力姿勢、施力部位、施力方式和施力方向有密切關(guān)系（見圖 321 ） 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 14 頁 圖 321 立姿彎臂時的力量分布 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 15 頁 手的操縱力 ? (1) 坐姿操縱力 坐姿時不同角度上臂力測試如 圖 322所示，其測量結(jié)果見 表 332。 表明：人的左手弱于右手；拉力略大于推力；向下的力略大于向上的力；向內(nèi)的力大于向外的力；手臂處于側(cè)面下方時，推拉力都較弱，但向上和向下的力較大。 ? (2) 立姿操縱力 立姿操作時，手臂在不同角度上的拉力和推力分布，如 圖 323所示 表明：最大拉力產(chǎn)生在肩的下方 180176。 方向上，手臂的最大推力則產(chǎn)生在臂的上方 0176。 方向上。 ? (3) 握力 男女不同年齡段握力，見 表 333 ? (4) 拉力與推力 ? (5) 扭力和提力 應(yīng)用手柄操縱時最合適的力， 見 表 334 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 16 頁 圖 322 坐姿操縱力側(cè)視圖 （ a）側(cè)視圖 （ b）俯視圖 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 17 頁 表332 坐姿時手臂在不同方向上的操縱力 手臂角度（ 0） 拉力 推力 左手 右手 左手 右手 向后 向前 180（向前平伸臂） 150 120 90（垂臂） 60 230 190 160 150 110 240 250 190 170 120 190 140 120 100 100 230 190 160 160 160 180 150 120 90 60 向上 向下 40 70 80 80 70 60 80 110 90 90 60 80 100 100 80 80 90 120 120 90 180 150 120 90 60 向內(nèi)側(cè) 向外側(cè) 60 70 90 70 80 90 90 100 80 90 40 40 50 50 60 60 70 70 70 80 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 18 頁 圖 323 立姿操作時手臂在不同角度上的拉力和推力分布 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 19 頁 表 333 男女不同年齡段握力 性別 年齡 握 力（ N） 最小值 最大值 標準值 男 16 18 20 23 25 274 324 344 373 379 480 529 556 579 585 343～ 441 392～ 460 418～ 487 442～ 510 448～ 516 女 16 18 20 23 25 202 211 218 226 230 314 332 330 338 343 239～ 276 248～ 285 256～ 293 264～ 301 268～ 305 返回 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 20 頁 表 334 應(yīng)用手柄操縱時最合適的力 手柄距地高度（ mm） 左手最適合的用力（ N） 右手最適合的用力（ N） 向 上 向 下 向側(cè)方 向 上 向 下 向側(cè)方 500～ 650 650～ 1050 1050～1400 1400～1600 140 120 80 90 70 120 80 140 40 60 60 40 120 100 60 40 120 100 60 60 30 40 40 30 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 21 頁 腳的操縱力 ? 腳產(chǎn)生力的大小 與下肢的位置、姿勢和方向有關(guān)。 ? 腳產(chǎn)生的操縱力 一般都是以壓力的形式出現(xiàn)，壓力的大小隨著腳離開人體中心對稱線向外偏轉(zhuǎn)的程度有關(guān)。（ 見圖 324） ? 一般地說，在坐姿的情況下，腳的 伸展力大于屈曲力 ；右腳的操縱力大于左腳的操縱力；男的腳力大于女的腳力。 （ 見表 335 ） 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 22 頁 圖 324 不同體位下腳的蹬力及在 各個角度時的壓力比值 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 23 頁 表 335 腳的操縱力比較 (N) 腳 別 屈曲力 伸展力 男 女 男 女 右 腳 左 腳 326 299 234 209 478 421 344 299 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 24 頁 三、人體活動的速度與準確度 肢體的動作速度 ? 肢體動作速度的大小，基本上決定于肢體肌肉收縮的速度 ? 對于操作動作速度，還取決于動作方向和動作軌跡等特征 ? 人的無條件反應(yīng)時間為 ～ ,聽覺反應(yīng)為 ～ ,手指叩擊速度 ～ 5次／ S，判斷時間為 1～ 5S。 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 25 頁 人體動作的頻率 ? 動作頻率是指在一定時間內(nèi)動作所重復(fù)的次數(shù)。 ? 肢體的動作頻率也取決于動作部位和動作方式 (見 表 336 ) ? 在操作系統(tǒng)設(shè)計時，對操作速度和頻率的要求不得超出肢體動作速度和頻率的能力限度。(見 表 337，表 338) 安全人機工程學(xué)︵第一章︶ 環(huán)境工程系 第 26 頁 表 336人體各部位動作速度與頻率限度 動 作 部 位 動作速度或頻率 數(shù) 值 單 位 手的運動