安全人机工程课程设计

1、安全人机工程学课程设计班 级 安全1007 姓 名 刘洋 专 业 安 全 工 程 学 号 311001010514 课程名称 安全人机工程 指导教师 张坤 设计时间 2013.6.24-2013.6.29 学生宿舍安全人机工程设计 以河南理工六人间学生宿舍为例目录1、 前言2、 六人间公寓学生用床及相关设施的人机关系3、 人体相关尺寸收集4、 对宿舍中凳子进行安全人机工程分析5、 对宿舍中床铺的安全人机工程分析6、 设计总结7、参考文献 摘要针对学生宿舍各种与人不便的设施及某些弊端，应用安全人机工程学理论，引入人性化设计理念，优化学生宿舍环境，改进宿舍各种设施，进行优化设计。本文详细介绍了学生

2、宿舍中人-机-环境工程学的问题与改进设计人性化设计的创新和人的因素的含量及其主要功能。关键词安全人机工程学；人性化设计；学生宿舍。1、前言安全人机工程学（Safety Ergonomics）是研究人机环境三者之间相互关系的学科，是近几十年发展起来的一门边缘性应用学科。该学科在发展过程中有机地融合了生理学、心理学、医学、卫生学、人体测量学、劳动科学、系统工程学、社会学和管理学等学科的知识和成果，形成自身的理论体系、研究方法、标准和规范，研究和应用范围广泛并具有综合性。该学科与人体科学、工程科学和环境科学密切联系，相互渗透、交叉。其研究目的在于设计和改进人机环境系统，使系统获得较高的效率和效益，同

3、时保证人的安全、健康和舒适。安全人机工程学的研究涉及到人类工作、生活和休息的各个领域。随着现代技术的发展，科技和人的因素的含量在工作环境中日益增多，安全人机工程学理论在我国的应用也逐渐受到重视。研究历史随着经济的发展，科技的进步，尤其是在21世纪的今天，几乎所有的大中专院校都实现了现代化的学生公寓，给学生创造了优越的学习生活条件，这无疑就是经济发展、科技进步的表现，并令人敢带欣慰。但在另一方面，由于设计尺寸不合理、人机不协调、人机系统中颜色不调配等原因给学生带来的负面影响，在生理上或心理上产生了一定影响。驼背、近视、压力加大、心烦意乱等现象在学生身上屡见不鲜。虽然在时间阶段上来说，这不是在大学

4、期间完全造成的，但也不可忽略在大学期间由于学习、生活环境不适而产生的负面影响。任何一个人机系统都不是完美的。在学生用组合柜及相关器物的设计、使用过程中，由于一些客观原因的影响，许多问题在设计过程中就被忽略，或者设计不合理，在投入使用后，就相应地出现了一些问题，比如学生在无意中碰撞、容易产生疲劳等，发生意外伤害，降低学习效率。针对上述存在的一些问题，本次安全人机课程设计将在参阅有关资料、进行实地测量的基础上，分析与评价学生与组合柜及周围环境这一系统中的安全人机界面的协调关系，并以安全、健康、协调舒适为目标，针对有关问题，提出建议和相关改进设计措施。2、六人间公寓学生用床及相关器物的人机关系 安全

5、人机工程学是从安全的角度看问题，研究人机关系。其中人际关系有人机信息交互关系、人机相互匹配关系和人机相互作用关系。不同的人机系统有不同的属性，也随着周围环境的改变而发生变化。学生与组合柜及周围环境这一人机系统也有其别与其他人机系统的特点，比如在这个系统里的机（即储物柜） 并不像其他的机器，环境也不像一般的生产环境。鉴于学生与储物柜及环境这一系统的特点，这一个系统中存在的人机关系有： （1）人机合理匹配关系。包括人与组合柜之间的尺寸匹配关系、人与组合柜之间功能匹配关系和人、机与周围环境之间的匹配关系。 （2）人机相互作用关系。包括人与组合柜之间的相互适宜关系和人 、机与周围环境这一系统的采光、照

6、明、颜色调配等关系。3、 人体相关尺寸收集 为了使各种与人有关的机械、设备、产品等能够在安全的前提下高效能的工作，实现人-机优势的最优结合，并使人在使用时处于安全、舒适的状态和无害、宜人的环境之中。现在各种机械、设备、产品的设计必须充分考虑人体的各种人机学参数。因此，在产品的设计制造过程中了解、熟悉、掌握有关设计所需的人机学参数的性质和使用条件是十分必要的。在“学生用床及相关器物”这一人机系统的设计及使用过程中应考虑一下一些人体人机学参数：（1） 坐姿人体尺寸（见图1、图2和表1、表2）图 1 坐姿人体尺寸 图2：坐姿人体尺寸 表1 人体相关尺寸 单位：mm年龄分组男(18-60岁)女(18-

7、55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99身高1542 1582 1604 1678 1754 1775 1814 1449 1484 1502 1570 1640 1659 1697眼 高1426 1474 1495 1568 1642 1664 17051227 1271 1288 1454 1522 1541 1579手功能高656 680 692 741 787 801 828620 650 662 704 746 757 778坐 高826 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 891 901 92

8、0坐姿颈椎点高599 615 624 657 691 701 719562 579 587 617 648 657 675坐姿眼高729 749 751 798 826 847 867678 659 704 729 772 782 802坐姿肘高214 228 218 216 291 298 212201 215 222 251 277 284 299坐姿大腿厚102 112 116 120 146 151 160107 112 117 120 146 151 160小腿加足高272 282 289 412 429 448 462221 241 250 282 299 405 417臂膝距49

9、9 515 524 554 585 595 612481 495 502 521 561 570 587坐姿下肢长892 921 927 992 1046 1062 1092826 851 861 921 960 975 1005坐姿中指指尖点上举高1202 1228 1299 1227 1292 1412 14481152 1179 1196 1299 1216 1222 1264 表2人体相关水平尺寸 单位：mm年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99臀 宽272 282 288 206 227 224 2

10、46275 290 296 217 240 246 260坐姿臀宽284 296 200 221 247 255 269295 210 218 244 274 282 400（2） 跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（见图2，表2，）图2跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸图表2 跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸百分位数 mm年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 994.2.1跪姿体长577 592 599 626 654 661 675544 557 564 589 615 622 6264.2.2跪姿体高1161 1190 1206

11、 1260 1215 1220 12591112 1127 1150 1196 1244 1258 12844.2.2俯卧姿体长1946 2000 2028 2127 2229 2257 22101820 1867 1892 1982 2076 2102 21524.2.4俯卧姿体高261 264 266 272 280 282 289255 259 261 269 281 284 2924.2.5爬姿体长1218 1247 1262 1215 1269 1284 14121161 1182 1195 1229 1284 1296 12214.2.6爬姿体高745 761 769 798 82

12、8 826 851677 694 704 728 772 782 802（2）人体活动空间相关尺寸（见图4，表4）图4 坐姿活动空间表4人体活动空间相关尺寸百分位数 mm年龄分组男(18-25岁)女(18-25岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 994.2.1前臂加手前伸长401 416 422 448 472 480 491268 282 289 411 424 441 454 4.2.2前臂加手功能 前伸长295 211 219 244 269 278 292262 267 282 205 226 222 2454.2.2上肢前伸长748 772

13、 784 829 875 889 915289 710 722 762 802 812 8414.2.4上肢功能前伸长648 669 682 725 772 785 810581 607 617 655 692 704 7204.2.5坐姿中指 指尖点上举高1218 1264 1281 1248 1416 1425 14811152 1179 1196 1299 1216 1222 12644、对宿舍中凳子进行安全人机工程分析(1)座椅高度为380540mm能使躯体上部感觉舒服;(2)造成大腿疼痛的原因主要是使用时, 体重正在大腿上，其次才是座椅的高度; (3)如果座椅可调并备有脚垫台,桌子高

14、度应为40780mm,以提供最大的调节范围;(4) 57%的坐姿使用人员有腰痛症状;(5)肩痛和颈痛的占24%，手和手臂痛的占15%,大多数打字员抱怨桌子太高;(6)在坐着使用人员中:有29%的人有膝痛和脚痛的症状，其中大多数是身材不高的人，这是因为没有垫脚台。人只好坐在椅子前缘;(7) 无论身材大小，绝大多数大都希望坐面要低于桌面270300mm，人倾向于优先保证躯体部分的自然姿势; (8)坐姿人员中腰痛的占57%。图5 河南理工大学宿舍中的椅子4.1对凳子的合理性改良和设计4.1.1设计学生椅思路: 学生常用姿势为前倾读、写和后仰看、听。根据所学人机工程学知识及学校课桌椅功能尺寸国家标准G

15、B3976-2002，座椅设计中座椅主要参数分析如下： 1、腰靠倾角95且无一定的弹性。推荐腰靠倾角110，并使用有一定弹性的材料。 2、靠背距座面高高度247mm473mm，大于国家标准靠背下缘距座面高170mm，且靠背无弧度，推荐圆弧半径550mm。 3、座面倾角为0，不适合前倾读写。推荐前倾角度35。 4、座面高428mm大于国家标准41010mm 5、座面水平，压力分布不符合坐垫设计中的压力分布不均匀原则。4.1.2 改良设计后的效果图5、对宿舍中床铺的安全人机工程分析（1） 上下铺中的梯子应有倾斜角度，这样便于攀爬。（2） 上铺距离地面高度过高，存在一定风险。（3） 上铺床位距离天花

16、板较近，当人坐在床上时很容易碰头，应预留出一定空 间。（4） 床铺宽度较窄，休息时翻身不方便，有掉下去的危险。图6 宿舍上下铺样图5.1对宿舍上下铺合理性改良和设计5.1.1设计思路 首先，降低上铺到地面的高度，这样也能增加上铺到天花板的距离，避免发生磕碰，然后设计出一个滑块连杆机构的梯子，使梯子实现可倾斜一定角度，而在闲置的时候，可以闭合到90度角，节约空间，其原理图如下：5.1.2最终效果图6、设计总结首先这次设计让我感受到学来的知识不只是用来完成试卷的，而要想真正运用好所学的知识，就要和生活实践相结合，正所谓“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行” 。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。通过安全人机工程的课程设计，让我对产品的设计流程认识更加深刻，使我深深体会到，安全和人们生活息息相关，安全也不仅仅停留在往日那些安全生产枯燥概念，安全的设计可以深入到我们日常生活各种物品，平常你不注意的小细节，可能就是一个安全方面的贴心设计。课程设计过程中，遇到不少困难，例如在资料收集和整理过程中，遗漏了不少重要资料，自己也不能很好