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人体工效学

第一章:概论1.学科命名美国:Human Factors 人类因素学Human Engineering 人类工程 Engineering Psychology 工程心理学欧洲:Ergonomics 工效学日本:人间工程学中国:人机工程学、功效学、人机学、人体工程学2.人体工程学的定义:研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间关系,为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。

3.人、机、环境:人——指操作者或使用者;机——泛指人操作或使用的物,可以是机器。

也可以是用具、工具或设施、设备等;环境——是指人、机所处的周围环境,如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等;人—机—环境系统——是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统,简称人—机—环境系统。

4.系统:第一,各部分组合在一起是要达到一定目标、共同完成某些任务的。

第二,各部分是有联系、在互动中发挥功能、完成任务的。

5.人体工程设计对象——人机界面:一般把机器上实现人与机器互相交流沟通的显示器、控制器称为人机界面;机器上与人的操作有关的实体部分,也是机器的人机界面。

6.人机关系;“机宜人”和“人适机”7.目标:高效、舒适、健康、安全8.如何形成良好的人机界面:A、设计的产品要考虑到不同人群(使用者)的不同需要B、设计要符合人体的静态尺寸和动态尺寸C、设计产品要满足人们的生理需求和心理需求D、关注信息的交互9.人体工程学发展阶段:经验人体工效学(20世纪前期)科学人体工效学(1945—1960年)现代人体工效学(1960以后)第二章:人体测量学的基本知识1.人体测量学的定义:人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。

它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别,用以研究人的形态特征,从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

2.人体尺寸的类型:静态尺寸(人体构造上的尺寸);动态尺寸(人体功能上的尺寸,包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸)3.人体测量的基本术语:坐姿、立姿、矢状面;正中矢状面;冠状面;水平面;眼耳平面4.人体测量的主要统计函数:总体:统计学中,把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。

样本:统计学中,把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。

均值:表示样本的测量数据集中地趋向某一个值,该值称为平均值,简称均值标准差:描述测量数据在中心位置(均值)上波动程度差异的值叫均方差,通常称方差。

方差的平方根S就是标准差。

百分位数:百分位数是百分位对应的数值。

如,身高分布的第5百分位数为1543,表示有5%的人的身高低于这个高度。

百分位: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。

称为“第几百分位”。

例如,50%称为第50百分位。

5.公式:1%-50%之间的数值:Pv=M—(S*K)50%-99%之间的数值:Pv=M+(S*K)M为标准值;S为标准差;K为百分比变换系数。

6.人体尺寸应用中的问题:1)数据的选择2)百分位的应用3)可调节性4)分别考虑各项人体尺寸5)测量方法说明6)尺寸测量标准第三章:作业环境中的人体因素1.水平作业域,垂直作业域的确定: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,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。

指手臂伸直,以肩关节为轴作上下运动所形成的范围。

2.静态施力: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。

动态施力: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。

3.如何避免静态施力:1)避免弯腰或其他不自然的身体姿势。

2)避免长时间地抬手作业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。

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4.人在提起重物时对腰部负荷的影响:直腰弯膝提起重物时椎间盘内压力较小,(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。

腰部挺直的坐姿,可使脊椎保持自然的S形状,椎间盘内外受压均匀,因此,这种坐姿对脊椎骨十分有利。

但另一方面,这种挺直腰板的坐姿会造成腰部肌肉的疲劳,长距离乘坐火车硬座车厢可以获得这种体验。

当躯干向前弯曲时,腰部肌肉比较松,但脊柱的弯曲会造成椎间盘内外压力不均匀,形成的压力梯度,严重的会将椎间盘从腰椎之间挤出来,压迫中枢神,以致造成坐骨神经极度疼痛,使人失去活动能力。

许多俯案工作的人,会长年被这类病痛折磨,非常痛苦。

第四章:家具设计中的人体因素1.工作面:工作面是指作业时手的活动面。

工作面高度:1)工作面高度应有人体肘部高度来确定,而不是以地面以上的高度来确定工作面的最佳高度略低于人的肘部2.站立作业:最佳工作面高度为肘部以下5-10cm,男性最佳工作面高度为95-100cm,女性为88-98cm精密作业:对于精密作业,作业面上升到肘高以上5~10厘米,以适应眼睛的观察距离。

同时,给肘关节部一定的支承,以减轻背部肌肉的静态负荷。

(2)对于工作台,如果台面还要放置工具、材料等,台面高度应降到肘高以下l0~l5厘米。

3)若作业体力强度高,例如需要借助身体的重量;作业面应降到肘高以下15~40厘米。

工作台面应按身材较高的人设计,身材较低的人可使用垫脚板3.坐姿作业:对于一般的坐姿作业,作业面的高度仍在肘高(坐姿)以下5~l0厘米比较合适。

在精密作业时,作业面的高度必须增加。

在精密作业中,视觉距离决定了人的作业姿势。

4.坐立交替式作业:指工作者在作业区内,既可坐也可站立。

膝活动空间30*65cm,作业面至椅面30-60,作业面100-120,座椅可调范围80-1005.座椅的设计原则:1. 座椅的形式与尺度及其功用有关2. 座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定3. 身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担4. 座椅前缘处,大腿与椅子之间压力应尽量减小5. 腰椎下部应提供支承,设置适当的靠背以降低背部紧张度6. 椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度,使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨结节区域6.安乐椅:设计重点在于使人体得到最大的舒适感,消除身体的紧张与疲劳。

合理的设计应使人体的压力感减至最小。

多用椅:这类座椅以多种功能为设计重点。

它可能与桌子配合,可能是工作、休息兼用,也可能是作为备用椅可以折叠收藏起来。

工作椅:稳定性是主要因素,腰部应有适当的支持,重量要均匀分布于座垫(或座面)上,同时要适当考虑人体的活动性,操作的灵活性与方便等。

7.座高:休息用安乐椅38—45cm,工作椅43—50cm1. 适当的座高应使大腿保持水平,小腿垂直,双脚平放于地面。

座高一般按低身材人群设计,座面不能过高,建议座面前缘应比人体膝窝高度低3—5cm,且有半径为2.5—5cm的弧度。

3. 座面亦不能太低,否则腿长的人骨盆后倾,正常的腰椎曲线被拉直,致使腰酸不适。

8.座宽:43-45,座宽必须能容纳身材粗壮的人。

对单人使用的座椅,参考尺寸是臀宽,以女性群体尺寸上限为设计根据,对成排相邻放置的座椅,如剧场观众椅,则座宽应以肘间距的群体上限位为设计基准,以避免拥挤压迫感。

座宽亦不能太大,如长时间坐姿作业,双臂应得到应有的支承,如座宽太大,则肘部必须向两侧伸展以寻求支承,这样会引起肩部疲劳。

9.座深:休息用椅40—43cm,工作用椅35—40cm,指椅面前缘至后缘的距离,该尺寸不能太大。

正确的座深应使靠背方便地支持腰椎部位;为适应绝大多数使用者,座深应按较小百分位的群体设计。

第五章人的知觉、感觉与环境1.感觉定义:感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映。

感觉是人们了解外部世界的渠道,也是一切复杂心理活动的基础和前提。

2.知觉的定义:知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映3.感觉与知觉的区别与联系:1)客观事物首先被感觉,然后进一步被知觉,所以知觉是在感觉的基础上产生的,感觉的事物个别属性越丰富、越精确,对事物的知觉也就越完整、越正确。

2)感觉反映的是客观事物的个别属性,知觉反映的是客观事物的整体3)感觉的性质较多取决于刺激物的性质,而知觉过程带有意志成分,人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。

4.感觉的特点:感受性和感受阈限知觉的特性:性知觉的整体、理解性、选择性、恒常性。

5.产生视觉的视网膜是由杆状和锥状两种感光细胞构成杆状细胞起暗视作用,在低照度下起作用,但不能感受颜色;锥状细胞起明视作用,能感受颜色,且有较高的视觉的敏感性,在低照度下却不起作用。

6.视觉要素:视角、视力、视野7.视觉特征:明适应、暗适应8.眼睛向亮处的适应叫明适应、光适应,向暗处的适应叫暗适应。

9.视野是指人眼能观察到的范围,一般以角度表示。

视野分静视野和动视野。

人机工程中,一般以静视野为以据设计视觉显示器等有关部件,以减少人眼的疲劳。

10.视野最佳值=静视野最佳值+眼球可轻松偏转的角度(头部不动)11.光环境设计:适当的亮度、工作位置的照明、工位与背景的亮度差、玄光和阴影的避免、暗适应问题(弱光照明、红光照明)、光色12.听觉的要素:频率,响度,声强13.听觉特性:听觉绝对阈限、听觉的辨别阈限14.一个声音被其它声音的干扰而听觉发生困难,只有提高该声音的强度才能产生听觉,这种现象称为声音的掩蔽。

被掩蔽声音的听阈提高的现象,称为掩蔽效应。

15.热环境基本评价参量:空气温度、相对湿度、湿球温度、黑球温度、空气流速第六章心理、行为与空间环境1、对舒适性的理解(1).是一个复杂的动态概念、相对概念。

因人、因时、因地而不同。

(2).按照劳动条件中的生理要求,通常把环境因素的适宜性划分为四个等级,即不能忍受的、不舒适的、舒适的和最舒适的。

3).行为舒适性是环境行为的舒适程度; 知觉舒适性是指环境刺激引起的知觉舒适程度2、环境行为的起因:(1).人和环境交互作用所引起的心理活动,其外在表现和空间状态的推移,称之为环境行为。

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