安全人机工程学讲义

中国最庞大的资料库下载第二章 人体的人机学参数 本章主要内容n 2.1人体尺寸及其测量 n 2.2人体的人机学参数 n 2.3人体测量数据的应用 2.1人体尺寸及其测量n 2.1.1人体测量的基本知识 n 2.1.2人体测量的基本术语 n 2.1.3人体尺寸测量用的主要仪器 n 2.1.4人体测量中的主要统计函数 n 2.1.5常用人体测量数据 n 2.1.6手、脚作业域测量 2.1.1人体测量的基本知识n 人体测量：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，从而为各种安全设计、工业设计和工程设计提供人体测量数据  2.1.2人体测量的基本术语 n GB3975-83规定了人机工程学使用的中国成年人和青少年的人体测量术语n 被测者姿势：立姿、坐姿(静态测量：被测者在确定的静止状态下，利用人体测量仪器进行的测量） n 测量基准面：矢状面、正中矢状面、冠状面、水平面、眼耳平面。人体测量基准面是由三个互为垂直的轴(铅垂轴、纵轴和横轴)来决定的。（三轴五面）n 测量方向：足侧端、外侧、远位、尺、腓 n 支承面和着装 n 基本测点及测量项：GB3975-83规定了有关中国人人体测量参数的测点及测量项目（共81个测量项目）；GB5703-85规定了中国人人体参数的测量方法2.1.3人体尺寸测量用的主要仪器 n 人体测高仪、人体测量用直脚规、人体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用磅秤 人体测高仪 人体测量用直脚规 人体测量用弯脚规 2.1.4人体测量中的主要统计函数 n 均值 n 方差 n 标准差n 抽样误差  百分位数和适应度 n 涉及主要的计算问题：n 求数据所属百分率（百分位数）：当已知某项人体测量尺寸为   ，其均值为   ，标准差为S时，需要求该尺寸   所处的百分率(比例)P时，可按下面方法求得：n 1由                  求出z（>0）值，即进行正态分布标准化。n 2根据z由标准正态分布数值表查得   ,则百分率P按下式求解：百分比与变换系数 练习题1n 某地区人体测量的均值   = 1650mm，标准差S=57.1mm，求该地区第95%、90%及第10%的百分位数值，按X90及X10设计的设备的适应度是多少？ n 已知某地区人体百分位数值X95=1734.27mm，标准差S=55.2mm，均值   =1686mm，求变换系数K。利用此变换系数求适用于该地区人们穿的鞋子长度值.（该地区足长均值26.40mm，标准差4.56mm）。 练习题2n 已知某市人口身高平均     =167.8cm，标准差S=5.6cm,求（1）身高在180cm以上的人在该市人口中所占的比例；（2）身高在160cm以下的人在该市人口中所占的比例；（3）身高在160-180cm之间的人在该市人口中所占的比例；n 设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按照怎样的身高范围进行设计？n 已知男性A身高1720cm，试求有多少西北区的男性超过其高度？n 假设身高服从正态分布，且平均身高为    ，标准差为s,则          的适应度为多少？标准正态分布数值表（摘录）2.1.5常用人体测量数据 n 结构尺寸与功能尺寸n GBl0000-88是关于我国成年人人体尺寸的国家标准 n GB10000-88将全国成年人人体尺寸分布划分为西北区、东南区、华中区、华南区、西南区和东北、华北区共6个区域？n 影响人体测量数据的因素：年龄、性别、年代、地域、民族、职业等n 动态尺度：在正常、动态条件下所测得的人体各肢体的活动角度参数和活动幅度参数。 n 我国成年人人体动态尺度：肢体活动角度范围、不同姿势时手能及的空间范围n 人体的动态尺度与安全生产有何关系？n 常用人体功能尺寸测量区域n 国家标准GBT13547-92提供了我国成年人立、坐、跪、卧、爬等常取姿势功能尺寸数据 2.1.6手、脚作业域测量 n 手的测量：手掌和手指的长度、宽度、厚度及腕关节的掌屈、背屈、内旋、外旋和以中指为基准的半径侧或挠侧偏移的角度 n 作业域：水平作业域、垂直作业域n ： 2.2人体的人机学参数 n 2.2.1人体体部指数及有关人机学参数计算 n 2.2.2人体生理学参数及测量 2.2.1人体体部指数及有关人机学参数计算 n 人体的体部指数 n 用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸 n 用人体体重计算人体体积和表面积 n 用身高、体重、表面积求算有关人机学参数 2.2.2人体生理学参数及测量 n 1、最大耗氧量（Vo2max） 需氧量（氧需）：体内单位时间内所需要的氧气量 成年人安静时的需氧量为0.20.3L/min 摄氧量：单位时间内，人体通过循环、呼吸系统所能摄入的氧气量 耗氧量：人体在单位时间内所消耗的氧气量 最大摄氧量：人体在从事高度繁重体力劳动时，循环、呼吸（氧运输）系统的功能经12分钟后达到人体极限摄氧能力，这时，人体单位时间内的摄氧量 最大耗氧量可作为允许最大体力消耗的标志，其影响因素主要有年龄、性别、海拔高度、体能训练、劳动强度、持续时间等 n 总需氧量 总需氧量：劳动及劳动结束后恢复期所需氧量之和称为总需氧量  n 2、最大心率（HRmax） 单位时间内心室跳动的次数称为心率（Heart rate,HR） 在安静时，正常男、女的心率约为75次/min 当人达到最大负荷时心脏每分钟的跳动次数称为最大心率（HRmax） n 3、搏出量与最大心脏输出 心脏每次搏动从左心室注入主动脉的血液量称为搏出量：   中国最庞大的资料库下载n 4、肌电图 肌电图测试：局部肌肉的负荷大小和收缩强度   肌电图在安全人工程学上的应用主要是作业设计，作业姿势、机械和工具设计的人性化、合理化和最优化研究。 n 5、呼吸量的测定 n 6、脉搏数的测定 n 7、发汗的测定 n 8、血液成份变化的测定 n 9、脑电图 练习题n 自行车测功计的结果如下，求作业时的总氧需、氧需、作业时每分钟摄氧量、氧债以及总氧债。n 时间                   作业情况                   总摄氧量(L)n 8:10-8:15        休息（坐在车上）                1.5n 8:15-8:20        踏蹬（138kg/min）             17.0n 8:20-8:50        休息（坐在车上）                13.5n 作业时的总氧需：17.0+13.5-（5+30）x1.5/5=20Ln 氧需：20/5=4L/minn 作业时摄氧量：17.0-1.5/5x5=15.5Ln 作业时每分钟摄氧量：15.5/5=3.1L/minn 氧债：4-3.1=0.9L/min(4.5/5=0.9L/min)n 总氧债：0.9x5=4.5Ln 或：13.5-0.3x30=4.5L2.3人体测量数据的应用n 2.3.1人体测量数据的运用准则 n 2.3.2人体尺度在工程设计中的应用 2.3.1人体测量数据的运用准则 n 最大最小准则 根据具体设计的目的，选用最小或最大人体参数 n 可调性准则 对于与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计，即在使用对象群体的595可调 n 平均准则 虽然平均这个概念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理，但诸如门拉手高、锤子和刀的手柄等，常用平均值进行设计更合理  n 使用最新人体数据准则 人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同 n 地域性准则 一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关 n 功能修正与最小心理空间相结合准则   n 标准化准则 n 姿势与身材相关联准则 劳动姿势与身材大小要综合考虑、不能分开 n 合理选择百分位和适用度准则 间距类设计 净空高度类设计 属于可及距离类设计 座面高度类设计 隔断类设计 公共场所工作台面高度类设计 2.3.2人体尺度在工程设计中的应用 n 人体尺度应用的原则 满足度 产品尺寸设计任务的分类 I型产品尺寸设计( 可调准则) 型产品尺寸设计(最大最小准则) n 人体尺寸的应用方法和程序  确定所设计对象的类型和适应度 选择人体尺寸百分位数 n 确定功能修正量和心理修正量 n 确定产品的功能尺寸  n 人体数据应用举例n  设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度。n 车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则，应选用中国男子坐姿高第99百分位数为基本参数，查表2-，Sa979mm。衣裤厚度（功能）修正量取25mm, 人头顶无压迫感最小高度（心理修正量）为115mm,则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为：n Smin=Sa+f= 979 + 25 = 1004 (mm) n Sopt= Sa+f+ p= 979 + 25 + 115 = 1119 (mm)合理确定适用于中国男人使用的固定座椅座面高度。n 确定座椅座面高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则（8），座椅座面高度应取第5百分位的“小腿加足高”人体数据Sa=38.3cm（表2-4）为基本设计数据，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适感。功能修正主要应考虑两方面：一是鞋根高的修正量，一般为2.53.8cm，取2.5cm；另一是着装（裤厚）修正量，一般为：0.3cm. 即， f =2.5+0.3=2.8cm。由公式，固定座椅座面高度的合理值应为：n Hmin=Sa+f= 38.3 + 2.8= 41.141.0 cm 复习题n 为什么要进行功能修正量