人体工程学 第四节作业环境中人体因素

1、课程回顾 主要依据人体测量学；主要依据人体测量学； 研究有关人的研究有关人的人体尺寸人体尺寸和和人体活动空间人体活动空间两个问题。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、“人体尺寸人体尺寸”指的是什么？指的是什么？ 人体尺寸的测量可分为两类，即人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功构造尺寸和功能尺寸能尺寸。 一一构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它构造尺寸：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。量许多不同的标准状态和不同部位。 二二功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是功能尺寸：是指动态

2、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。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和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。的百分比。 最常用的是第最常用的是第5 5、第、第5050、第、第9595三三种百分位数。种百分位数。3、百分位的概念？、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、公交车上的安全拉杆或扶手2、衣帽架的高度、衣帽架的高度3、工作台的尺寸及工作台上方安装的

3、隔板位置、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、书桌与座椅面之间的距离5、会议桌或餐桌的位置、会议桌或餐桌的位置6、双层床中下铺的高度、双层床中下铺的高度差异的存在主要在以下几方面：差异的存在主要在以下几方面： 1 1种族差异种族差异 2 2世代差异世代差异 3 3年龄的差异年龄的差异 4 4性别差异性别差异 5 5残疾人残疾人 5、人体尺寸的差异有哪些方面？、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）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

4、静态时的肢体的活动范围 作业域(working area) (2)人体处于动态时的全身的动作空间 作业空间(working space)7人的动作空间人的动作空间肢体活动范围肢体活动范围人体活动空间人体活动空间人体活动与动作空间人体活动与动作空间作业域作业域作业空间作业空间8肢体活动范围：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

5、范围。人在某种姿态下肢体所能触及的空间范围。作业域：作业域：9（一）肢体活动范围（作业域）（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它是由肢体活动的角度及肢体的长度决定的。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：应用： 肢体活动角度在解决某些问题上有用，如视野、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

6、度等。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。调的多个关节的联合动作。分类：分类： 轻松值：经常性场所（最大活动范围的轻松值：经常性场所（最大活动范围的50%） 正常值：一般性场所正常值：一般性场所 极限值：安全或限制性场所（费力、疲劳）极限值：安全或限制性场所（费力、疲劳）11图图 3-112图图 3-213图图3-3141516（二）作业域（二）作业域（working areaworking area）立姿立姿17跪姿跪姿18坐姿坐姿仰卧姿仰卧姿19（三）手脚的作业域（三）手脚的作业域人在日常工作和生

7、活中，人在日常工作和生活中，“站站”、“立立”、“坐坐”，手脚在一定的空间范围内做各种活动，。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。左右水平面和上下垂直面的作业域。20立姿：立姿： 男：男：130； 女：女：120。坐姿：坐姿： 男男54厘米；厘米； 女女49厘米。厘米。臂长：臂长： 男男65厘米；厘米； 女女58厘米。厘米。肩高（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

8、域。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。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：、水平作业域：最大作业域最大作业域通常作业域通常作业域较佳作业域较佳作业域22指手臂伸直，以肩关节为轴作上下运动所形成指手臂伸直，以肩关节为轴作上下运动所形成的范围。的范围。2、垂直作业域：、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。的高度。2324l50-7050-70厘米之间厘米之间, ,

9、手与脚的操作都不方便手与脚的操作都不方便 l70-16070-160厘米高度之间厘米高度之间, , 最适宜于物的操作和观察最适宜于物的操作和观察 l160-180160-180厘米之间厘米之间, , 手的操作不方便手的操作不方便, , 视觉可以视觉可以, , 较适宜于放置显示器较适宜于放置显示器 l180180厘米以上高度厘米以上高度, , 手的操作极不方便手的操作极不方便, , 视觉条件也下降视觉条件也下降 l0-500-50厘米高度之间适宜于脚控制厘米高度之间适宜于脚控制 25立姿工作的高度安排立姿工作的高度安排 26摸高摸高27拉手拉手28桌椅的高度桌椅的高度 29女性女性30男性男性3

10、13）脚的工作空间）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。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臀部不需移动条件下的可达操作区域 A A 坐姿侧视与俯视坐姿侧视与俯视 B B 立姿侧视立姿侧视32二、人体的活动空间（作业空间）二、人体的活动空间（作业空间） 人总是在不停的变化运动着，姿态的姿态的变化和位置的移动所占用的空间构成了人变化和位置的移动所占用的空间构成了人体活动空间体活动空间

11、。 人体活动空间大于作业域。人体活动空间大于作业域。 人体的活动大体上分为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）人体静态的基本姿势3435每个姿态对应一个尺寸群每个姿态对应一个尺寸群 立姿立姿36 GB GBT T 13547-199213547-1992给出给出的工作空间立姿的工作空间立姿人体尺寸有人体尺寸有6 6项项 37坐姿坐姿38GBGBT 13547-1992T 13547-1992给出的工作空间给出的工作空间坐姿人体尺寸有坐姿人体尺寸有5 5项。项。 39卧姿卧姿40跪姿跪姿41跪姿跪姿42GBG

12、BT 13547-1992T 13547-1992给出的工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸给出的工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸6 6项项 43工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（女子）工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（女子） （单位：（单位：mmmm） 工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（男子）工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（男子） （单位：（单位：mmmm） 44蹲姿蹲姿45靠靠 姿姿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。和变换后的姿态占用空间的重叠。2）姿态变换：）姿态变换：47484950

13、5152 人体移动占用的空间需考虑连续运动过程中由于运动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。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）人体移动人与人的关系人与人的关系53545556人与物的关系人与物的关系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设计机械考虑人体的尺寸和活动空间636465（1 1）动作的方式；）动作的方式；（2 2）各种姿态下工作的时间；）各种姿态下工作的时间；（3 3）工作的过程和用具；）

14、工作的过程和用具；（4 4）服装；）服装；（5 5）民族习惯：如日本、朝鲜和阿拉伯民族都）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。须重新进行研究。4） 影响活动空间的因素影响活动空间的因素66三、肢体的运动与肌肉施力三、肢体的运动与肌肉施力人体自身的平衡稳定或人体自身的平衡稳定或人体的运动，都离不开人体的运动，都离不开肌肉的机能。肌肉的机能。 671.1.肌肉肌肉肌肉的最大力量为肌肉的最大力量

15、为34kg/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。肌肉力量的大小也取决于其收缩的长度。能量的能量的来源？来源？68（1 1）动态肌肉施力：（）动态肌肉施力：（2 2）静态肌肉施力。）静态肌肉施力。2. 肌肉施力有两种方式：肌肉施力有两种方式：69选择合理的作选择合理的作业节奏，动态业节奏，动态作业可以延续作业可以延续很长时间而不很长时间而不产生疲劳。产生疲劳。心脏的工作就是心脏的工作就是动态作业，人的动态作业，人的一生中，心脏不一生中，心脏不停地搏动，心肌停地搏动，心肌从不从不 疲劳疲劳 。70收缩的肌肉组织压迫血管阻

16、止血液进入肌肉，肌肉无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。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，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。

17、因此，只要选择合理的作业节奏，动排除了代谢废物。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。态作业可以延续很长时间而不产生疲劳。 动态施力动态施力静态施力静态施力713. 静态施力举例静态施力举例 通常某项作业既有静态施力又有动态施力。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由于静态施力的作业方式比较费力费力，因此当两，因此当两种作业方式同时存在时，首先要处理好静态作业。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

18、弯腰，）工作时，向前弯腰或者向两侧弯腰，（2）用手臂夹持物体，）用手臂夹持物体，（3）工作时，手臂水平抬起，）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，）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，）长时间站立在一个位置上， 724.4.避免静态施力避免静态施力人体工程学的基本设计原则人体工程学的基本设计原则1 1、避免弯腰或、避免弯腰或其他不自然的身其他不自然的身体姿势。体姿势。 提高人体作业的效率，一方面要合理使用肌力，降低提高人体作业的效率，一方面要合理使用肌力，降低肌肉实际负荷肌肉实际负荷; ;另一方面要避免静态肌肉施力。另一方面要避免静态肌肉施

19、力。 避免静态肌肉施力的几个设计要点：避免静态肌肉施力的几个设计要点： 2 2、避免长时间地抬手作业。、避免长时间地抬手作业。 733、坐着工作比站着工作省力。、坐着工作比站着工作省力。 4、双手同时操作时，手的运动、双手同时操作时，手的运动方向应相反或对称运动，单手作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。其对于

20、需要频繁走动的工作，更应如此设计工作椅。 745 5、作业位置（作台的台面或作业的空间）高度应按、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。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、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。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作业位置的高度保证姿势自然，身体稍微前倾，势自然，身体稍微前倾，眼睛正好处在观察时要眼睛正好处在观察时要求的距离。还采用了手求的距离。还采用了手臂支承，以避免手臂肌臂

21、支承，以避免手臂肌肉静态施力。肉静态施力。 757 7、当手不得不在较高位置作业时，应使用支承物来托、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。住肘关节、前臂或者手。 8 8、支持肢体、支持肢体 当手中虽然乐捏着一根当手中虽然乐捏着一根25g25g的的鸡毛，但同时支持着鸡毛，但同时支持着4.44.4公斤的公斤的整个手臂。避免长时间的敬礼姿整个手臂。避免长时间的敬礼姿势以及越过头顶的操作。势以及越过头顶的操作。 76四、人体作业效率四、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

22、通常只有产能总量之比。人体肌肉作业的效率通常只有202025%25%，肌肉收缩肌肉收缩机械能机械能热能热能能量的角度能量的角度77A. A. 对于任何形式的人体活动，哪种方式产生的肌力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。最大，就以哪种方式进行施力活动。 B. B. 应使肌肉处于其自然状态的长度。应使肌肉处于其自然状态的长度。1. 肌肉施力肌肉施力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。虑到利用重力作用