安全人机工程学总复习

安全人机工程学总复习第1页/共196页第2页课程简介

安全人机工程学是从安全的角度研究人与机的关系,运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。其立足点放在安全上面，对在活动（含生产活动、生活活动、生存活动）过程中的人实行保护为目的，主要阐述人与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安全为目标、以工效为条件，并与以安全为前提、以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，而成为安全工程学的一个重要分支学科。

第2页/共196页第3页

本课程是安全工程专业的专业基础平台课程之一，是该专业的一门必修专业基础课。该课程从解决“人”与“物”之间界面关系的角度，研究导致活动者伤亡病害等不利的因素作用机理和预防与消除方法的依据等，同时为工程技术设计者提供人体的数据与要求，以这些数据和要求指导工程技术人员进行具体工程设计，从而在实现生产效率的同时确保劳动者的安全，培养学生进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力。这对于安全工程专业学生的学习具有不可替代的重要地位。一、课程的定位第3页/共196页第4页

通过本课程的学习，使学生能掌握《安全人机工程学》的基本概念和基本理论，深刻领会人机结合面的内涵和人机匹配与安全、工效的辨证关系，掌握对人机系统隐患进行诊断、评价和防范的方法，具有进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力，具有运用安全人机工程原理解决人机系统安全问题的能力。二、课程的目标第4页/共196页第5页

安全人机工程学概论人体的人机学参数人的生理和心理及生物力学特性安全人机功能匹配人机系统的安全设计安全人机工程学的实践与运用

三、课程的基本内容第5页/共196页2007.9第6页

1、掌握安全人机工程学的基本概念、基本理论，领会“人机系统”与“人机结合面”的含义。

2、掌握人、机的不同特性及人机功能的分配原则。

3、掌握人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法。

4、掌握显示装置、操纵装置、作业空间与作业环境的设计要求与设计方法。

5、具有人机系统安全设计的初步能力。

6、具备对一般企业中人机系统进行安全检查与评价的能力。四、课程的基本要求第6页/共196页2007.9第7页第一章内容第一节人机工程学第二节

安全人机工程学第三节安全人机工程学与相关学科的关系第四节安全人机工程学的诞生与展望第7页/共196页2007.9第8页第一章

概论第一节人机工程学一、人机工程学的起源起源于欧洲形成于美国发展于日本作为一门独立学科的历史已有50余年

第8页/共196页2007.9第9页二、学科名称Ergonomics

英国莫瑞尔/西欧HumanEngineering

美国HumanFactorsEngineering

美国人间工学日本Эргономика

苏联

“人体工程学”、“宜人学”、中国

“人因工程学”、“人类工程学”中国

“工效学”、“人机工程学”

中国第9页/共196页2007.9第10页

三、人机工程学的定义

研究各种工作环境中人的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究人的工作、生活中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的科学。（InternationalErgonomicsAssociation

）人机工程学是运用人的生理学、心理学和其它有关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的工作与环境条件，从而提高工效的一门科学。(国内)

第10页/共196页2007.9第11页四、人机工程学的研究目的

设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的各种因素——生理的和心理的及人体测量参数、生物力学的需要与可能；使人操作简便、省力、快速而准确；使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适；最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。

第11页/共196页2007.9第12页五、人机工程学的研究内容

人的因素方面，主要包括人体生理、心理、人体测量及生物力学、人的可靠性；

机的因素方面，主要包括显示器和控制器等物的设计；

环境因素方面，主要包括采光、照明、尘毒、噪声等对人身心产生影响的因素；

人机系统的综合研究，研究人机系统的整体设计；岗位设计；显示器设计；控制器的设计；环境设计；作业方法及人机系统的组织管理等。

第12页/共196页2007.9第13页六、人机工程学的研究方法实测法（Measuremethod）实验法（Experimentmethod）分析法（Analysis）调查研究法（Survey)计算机仿真法(Simulation)图示模拟和模型试验法(model)感觉评价法(Sensoryinspection)第13页/共196页2007.9第14页图1研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型

第14页/共196页2007.9第15页控制面板模拟器波士顿爱迪生公司（BostonEdisonCompany）的”神秘6号”（Mystic6#

）电厂的控制板MITRE开发第15页/共196页2007.9第16页虚拟合作者的运动计算与仿真第16页/共196页2007.9第17页第17页/共196页2007.9第18页第18页/共196页2007.9第19页七、人机工程学的发展简史

原始人机关系（见图2）-经验人机关系（见图3）-科学人机工程学

（见图4）经验期-创建期-成熟期

经验期：1884年起，三大实验（肌肉疲劳试验、铁锹作业试验、砌砖作业试验）创建期：第二次世界大战期间起，新式武器和装备的功能研究成熟期：20世纪60年代起，宇航技术的研究第一节结束第19页/共196页2007.9第20页图

2古埃及石刻返回第20页/共196页2007.9第21页

图3紫檀雕四出头官帽椅图3

我国古代的指南车返回第21页/共196页2007.9第22页第二节

安全人机工程学一、安全人机工程学的定义从安全的角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安全为目标、以工效为条件，将与以安全为前提、以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，并成为安全工程学的一个重要分支学科。

第22页/共196页2007.9第23页

人(Man)，是指活动的人体即安全主体

机(Machine)，是广义的，它包括劳动工具、机器（设备）、劳动手段和环境条件、原材料、工艺流程等所有与人相关的物质因素。

人机结合面（Man-MachineInterface）,就是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域（或称“界面”）。二、安全人机工程学的研究对象第23页/共196页2007.9第24页三、安全人机工程学的任务

为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和要求，诸如：人体作业的舒适范围（最佳状态）人体的允许范围（保证工作效率）人体的安全范围（不致伤害的最低限度和环境要求）安全防护设施如何适应人的各种使用要求

第24页/共196页2007.9第25页四、

安全人机工程学的研究范围和内容

研究人机系统中人的各种特性研究人机功能合理分配各种人机界面的研究作业方法与作业负荷研究作业空间的分析研究事故及其预防的研究

第25页/共196页2007.9第26页五、安全人机工程学的研究目的

对人机系统建立合理的方案，更好地在人机之间合理地分配功能，使人和机有机结合，有效地发挥人的作用，最大限度地为人提供安全卫生和舒适，达到保障人的健康、舒适、愉快地活动，同时带来活动效率的提高。第26页/共196页2007.9第27页小结本节课程讲述了两部分内容：人机工程学、安全人机工程学。要求：掌握安全人机工程学的基本概念，“人机结合面”的含义；理解“人机系统”的含义；了解人机工程学的起源与发展，人机工程的命名和定义，安全人机工程学的研究范围。第27页/共196页2007.9第28页第三节安全人机工程学

与相关学科的关系

安全人机工程学是安全工程学科的组成部分，还与人体的生理学、心理学、生物力学、解剖学、测量学、管理学、色彩学、信息论、控制论、系统论、耗散结构理论、协同论、突变论以及科学学等都有密切关系。因此，它属于自然科学与社会科学共同研究的综合课题。第28页/共196页2007.9第29页安全人机工程学是从安全的角度和以人机工程学中的安全为着眼点，侧重于人体的安全卫生；而工效人机工程则是从工作效率的角度和着眼点侧重于用人保证机的作用。二者均属人机工程学不同方向上的应用学科。一、与工效人机工程学的关系第29页/共196页2007.9第30页二、与安全心理学的关系安全心理学是心理学的应用学科之一，是安全人机工程学的主要理论之一。从一定意义上说，安全人机工程学是安全心理学的延伸和扩展，两者有着不可分割的联系。第30页/共196页2007.9第31页三、与人体测量学及生物力学的关系人体测量学是根据人体静态和动态尺寸的测量资料，为人机系统的设备设计和工作空间布置提供科学依据，同样是安全人机系统设计的科学依据之一；人体生物力学是侧重研究人体这个生物系统运动规律的学科。第31页/共196页2007.9第32页四、与安全工程学的关系安全人机工程学是实现安全工程学的科学依据和最活跃的人的作用因素；安全设备工程学是实现安全工程学的物质条件；安全管理工程学是实现安全工程学的“人与物关系”的组织手段；安全系统工程学是实现整个安全工程学内在联系的方法论。四者相互交叉、渗透、影响、制约和互补。第32页/共196页2007.9第33页五、与人体生理学及环境科学的关系生理学、卫生学、医学及环境科学研究人体各方面的机理、机能和效率，以及各种环境对人体的实际影响。这些均是安全人机工程学的基础依据。另外安全人机工程学常常需要从人体生理过程、引起职业病原因和人体解剖学原理等方面进行分析。第33页/共196页2007.9第34页六、与其它工程技术科学的关系工程技术科学史研究工程技术设计的具体内容和方法，而安全人机工程学索要研究的是工程设计应满足何种条件方能适合于人的使用和避免危害的问题。第34页/共196页2007.9第35页

图5

安全人机工程学与相关学科第35页/共196页2007.9第36页第四节安全人机工程学

的诞生与展望一、安全人机工程学的诞生为了安全生产、生活、生存，就要把人与“机”结合起来考虑，要求对“机”的设计、制造、安装、运行、管理等环节充分考虑人的生理、心理及生物力学特性，把人—机作为一个整体、一个系统加以考虑，不仅要高效率的工作，还应随着物质、精神生活的提高，更加要求机始终使人处在安全卫生、舒适的状态。第36页/共196页2007.9第37页二、学科科学及科学技术体系学的理论启迪学科科学“解决问题的着眼点”这个特征，就是判断学科科学与其分支学科的从属关系的客观依据，从而成为区分与确认学科科学及分支学科相互关系的一个标志。第37页/共196页2007.9第38页三、我国安全人机工程学学科的诞生与发展20世纪70年代末、80年代初各类科学技术迅猛发展。1979年北京市劳动保护研究所创办研究生教育，并于1981年获得“安全技术及工程”学科、专业的国家首批硕士学位授予权。1982年召开全国劳动保护科学体系首届学术讨论会。第38页/共196页2007.9第39页三、我国安全人机工程学学科的诞生与发展1983年欧阳文昭开始准备给“工业安全技术”专业学生开设“人机工程概论”课程。1985年在中国劳动保护科学技术学会召开青岛会议后，安全人机工程学已逐渐成熟，学科地位更加明确。一些著作面市标志安全人机工程学学科日臻成熟。第39页/共196页2007.9第40页四、安全人机工程学的展望研究领域将不断扩大研究范围将日益广泛在高科技领域中的作用将更加突出有关课题有待深入研究第40页/共196页2007.9第41页第二章

人体的人机学参数内容第一节人体尺寸及其测量第二节

人体的人机学参数第三节

疲劳的测定第四节

人体测量数据的应用第41页/共196页2007.9第42页一、人体测量的基本术语被测者姿势（立姿、坐姿）测量基准面（见图1）测量方向

支承面和着装

基本测点及测量项目

(见图2、图3)第一节人体尺寸及其测量第42页/共196页2007.9第43页图1人体测量基准面和基准轴

第43页/共196页2007.9第44页图1-b人体测量基准面和基准轴

图1-a人体测量基准面和基准轴

返回第44页/共196页2007.9第45页图2-a测量项目-立姿第45页/共196页2007.9第46页图2-b测量项目-立姿第46页/共196页2007.9第47页图2-c测量项目-立姿第47页/共196页2007.9第48页图2-d测量项目-立姿第48页/共196页2007.9第49页图2-e测量项目-立姿第49页/共196页2007.9第50页图2-f测量项目-立姿第50页/共196页2007.9第51页图3-a测量项目-坐姿第51页/共196页2007.9第52页图3-b测量项目-坐姿第52页/共196页2007.9第53页图3-c测量项目-坐姿第53页/共196页2007.9第54页图3-d测量项目-坐姿第54页/共196页2007.9第55页图3-e测量项目-坐姿第55页/共196页2007.9第56页

在人体尺寸测量中所采用的人体测量仪器有：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等。

人体测高仪直脚规直脚规（见图4-a

、图4-b、图4-c）二、人体尺寸测量用的主要仪器第56页/共196页2007.9第57页图4-a人体测高仪

第57页/共196页2007.9第58页图4-b人体测量用直脚规

第58页/共196页2007.9第59页图2-4人体测量用弯脚规(4-c)

第59页/共196页2007.9第60页三、人体测量中的主要统计函数

均值

方差第60页/共196页2007.9第61页三、人体测量中的主要统计函数标准差抽样误差

百分位数和适应度

第61页/共196页2007.9第62页百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.576表2-1

百分比与变换系数第62页/共196页2007.9第63页四、常用人体测量数据1、我国成年人的人体结构尺寸

图2-5立姿人体尺寸

第63页/共196页2007.9第64页图2-6坐姿人体尺寸

第64页/共196页2007.9第65页图2-7人体水平尺寸

第65页/共196页2007.9第66页表2—2人体主要尺寸

(单位：mm)第66页/共196页2007.9第67页

表2-3立姿人体尺寸

(单位：mm)第67页/共196页2007.9第68页

表2-4坐姿人体尺寸

(单位：mm)第68页/共196页2007.9第69页表2-5人体水平尺寸

（单位：mm）

第69页/共196页2007.9第70页表2-6各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差（单位：mm）

第70页/共196页2007.9第71页2．

我国成年人人体动态尺度

（1）肢体活动角度范围

图2-8人体肢体活动角度范围

第71页/共196页2007.9第72页图2-9人体上部及上肢固定姿势活动角度范围

第72页/共196页2007.9第73页图2-10立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围

（2）

不同姿势时手能及的空间

范围第73页/共196页2007.9第74页图2-11单腿跪姿上身及手的可及范围第74页/共196页2007.9第75页图2-12仰卧姿势手及腿的活动空间

第75页/共196页2007.9第76页3、常用人体功能尺寸测量区域

第76页/共196页2007.9第77页五、手、脚作业域测量1、

手的测量

图2—14手的测量第77页/共196页2007.9第78页(1)水平作业域

图2-15手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）

第78页/共196页2007.9第79页图2-16坐姿抓握作业域（cm）

第79页/共196页2007.9第80页(2)垂直作业域

图2-17立姿双臂垂直作业域图

2-18立姿双臂垂直作业域

第80页/共196页2007.9第81页图2-19身高与摸高的关系

第81页/共196页2007.9第82页2、脚的测量

图2-20脚的测量

第82页/共196页2007.9第83页3、

脚作业空间

图2-21脚的作业区域

第一节结束第83页/共196页2007.9第84页一、人体体部指数及有关人机学参数计算

可根据人体的身高、体重等基础测量数据，利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数据。1、人体的体部指数

（参见教材P34公式2-7～2-11）2、用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸（见图2-22、图2-23及表2-9）第二节

人体的人机学参数第84页/共196页2007.9第85页图2-22坐姿静态尺寸编号图

第85页/共196页2007.9第86页图2-23立姿静态尺寸图

第86页/共196页2007.9第87页名称计算式名称计算式坐高0.523H肘与肘间宽0.256H膝高0.311H臀部宽0.203H坐姿臀高0.249H肩宽0.229H座到肘高0.135H手前伸长度0.462H大腿厚0.086H坐位眼高0.454H臀部到膝高0.342H两手恻平伸长度1.032H臀部到小腿长0.280H坐面至举手指尖高0.795H表2-9静坐时人体尺寸与身高的关系

第87页/共196页2007.9第88页3、用人体体重计算人体体积和表面积

（1）人体体积（2）体表面积4、用身高、体重、表面积求有关人机学参数（见表2-10

）第88页/共196页2007.9第89页表2-10人体有关人机学参数计算公式

第89页/共196页2007.9第90页二、

人体生理学参数及测量

1、最大耗氧量（Vo2max）及氧债能力（见图2-24）2、最大心率3、搏出量与最大心脏输出

4、肌电图5、呼吸量的测定6、脉搏数的测定7、发汗的测定8、血液成份变化的测定9、脑电图（见表2-12

）第二节结束第90页/共196页2007.9第91页图2-24三种氧债与相应的劳动负荷示意图（a）常量负荷

（b）高量负荷

（c）超量负荷

返回第91页/共196页2007.9第92页表2-12大脑意识状态与人为错误的潜在危险性

第92页/共196页2007.9第93页一、疲劳自觉症状调查身体症状精神症状感觉症状头晕头痛全身不适身体局部不适或痛肩膀酸痛呼吸困难腿软口粘、口干打呵欠出冷汗头脑不清思想不集中不原思考不爱说话焦躁困倦精神涣散对事冷漠易忘事常出错对事放心不下眼睛疲劳、恍惚眼睛发滞、发干动作笨拙、失误脚下不稳、摇晃味觉不灵眩晕眼皮及其他部位发抖听觉迟钝、耳鸣手脚打颤动作不准表2－12疲劳自觉症状调查表

第三节

疲劳的测定第93页/共196页2007.9第94页二、测量疲劳的几种方法

1、测定心率

2、呼气分析法

3、触两点辨别阈法（表2-13

）4、膝腱反射阈的测定

5、反应时间测定法

6、频闪融合阈值测定法（表2-14与图2-25

）7、色名读唱时间法

8、皮肤电流测定法

第三节结束第94页/共196页2007.9第95页中指2.5食指3.0拇指3.5无名指4.0小指4.5上唇5.5文颊7.0鼻部8.0手掌11.5大足趾12.0前额15.0脚底22.5腹部34.0胸部36.0前臂38.5肩部41.0背部44.0上臂44.5大腿45.5小腿47表2-13人体皮肤不同部位的触两点辨别阈

返回第95页/共196页2007.9第96页劳动类型日间变化率（％）周间变化率（％）理想界限允许界限理想界限允许界限体力劳动体力、脑力结合的劳动脑力劳动～10～7～6～20～16～10～3～3～3～13～13～13表2-14频闪融合阈值

第96页/共196页2007.9第97页图2-25CFF值及心动数日周期变化

返回第97页/共196页2007.9第98页第四节

人体测量数据的应用

一、人体数据的运用准则1、最大最小准则。

2、可调性准则

3、平均准则

4、使用最新人体数据准则

5、地域性准则

6、功能修正与最小心理空间相结合准则

7、标准化准则。8、姿势与身材相关联准则

9、合理选择百分位和适用度准则

第98页/共196页2007.9第99页人体测量数据选用的注意事项设计和确定作业空间尺寸的根据，必须保证至少90%的用户的适应性、兼容性、操作性和维护性，即人体主要尺寸的设计极限应根据第5至95百分位数的值确定。必须适应或允许身体某些部分通过的空间尺寸（如通道、出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以第95百分位的值作为适用的人体尺寸。有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸（如抓握物体的可及距离、控制器的位移、显示器与测试点位置、安全防护罩上的空隙等），应以第5百分位的值作为适用的人体尺寸。第99页/共196页2007.9第100页可调整的尺寸（如高度可调的坐椅、工作台、控制器、安全带等），应以第5百分位至第95百分位的人体尺寸范围作为高速范围适用的人体尺寸；只能用一种中等尺寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸搞清该尺寸的适用范围，如适用的国家、地区、民族、年龄、性别、职业及社会阶层等，否则，盲目选用，设计出的产品适用性较差人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最佳适应尺寸也应随之改变；另一方面，世界各国人体身高有增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快，所以在收集或选用人体尺寸资料时应注意这种现象。第100页/共196页2007.9第101页二、人体尺度在工程设计中的应用

1．人体尺度应用的原则（从工程设计应用角度讲）（1）满足度：满足度是产品设计尺寸满足特定使用者群体的百分率。也就是说从人体工程学角度看，你的设计适合多少人.（2）

产品尺寸设计任务的分类

①I型产品尺寸设计(就是上面所说的可调准则)：尺寸在上限值和下限值之间可调，上下限百分位分别为5％和95％时，满足度为90％。

②

Ⅱ型产品尺寸设计(最大最小准则)表2—16第101页/共196页2007.9第102页产品类型产品类型定义说明I型产品尺寸设计需要两个百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据属双限值设计Ⅱ型产品尺寸设计只需要一个百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据属单限值设计ⅡA型产品尺寸设计只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的依据属大尺寸设计ⅡB型产品尺寸设计只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据属小尺寸设计Ⅲ型产品尺寸设计只需要第50百分位数作为产品尺寸设计的依据平均尺寸设计表2-16人体尺寸百分位数选择

第102页/共196页2007.9第103页2、人体尺寸的应用方法和程序（1）

确定所设计对象的类型和适应度确定设计对象的功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数，而它的选用又与设计对象的类型密切相关。首先应确定所设计的对象是属于哪一类型。见表2-17。

（2）

选择人体尺寸百分位数在确认所设计的产品类型及其等级之后，选择人体尺寸百分位数的依据是适用度。人机工程学设计中的适用度，是指所设计产品在尺寸上能满足多少人使用，通常以适合使用的人数占使用者群体的百分比表示。继续第103页/共196页2007.9第104页设计类型产品重要程度百分位数的选择适应度I型涉及人的安全、的健康一般用途选用户x99和x1为尺寸上、下限值的依据选用x99和x5作为尺寸上、下限值的依据98%90%ⅡA型涉及人的安全、健康的一般用途选用x99和x95作为尺寸上限值的依据选用x90作为尺寸上限值的依据99%或95%90%ⅡB型涉及人的安全、健康的一般用途选用x1和x5几作为尺寸下限值的依据选用x10作为尺寸下限值的依据99%或95%90%Ⅲ型产品一般用途选用户x50作为产品尺寸设计的依据通用成年男、女通用产品一般用途选用男性的x99，x95或x90为尺寸上限值选用女性的x1、x5，或x10为尺寸下限值通用表2-17产品尺寸设计分类返回第104页/共196页2007.9第105页3．确定功能修正量和心理修正量（1）必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操作、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为功能修正量

（2）为了消除人们心理上的“空间压抑感”、“高度恐惧感”和“过于接近时的窘迫感和不舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，涉及人的产品和环境空间设计，必须再附加一项必要的心理空间尺寸，即心理修正量

第105页/共196页2007.9第106页四、人体身高在设计中的应用方法

以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度的方法，通常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系，以供设计时选择和查用。图2-26是以身高为基准的设备和用具的尺寸推算图，图中各代号的含义如表2-18所示。

第106页/共196页2007.9第107页图2-26以身高为基准的设备和用具尺寸概算图

第107页/共196页2007.9第108页代号定义设备高与身高之比123456789101112121314151617举手达到的高度可随意取放东西的搁板高度(上限值)倾斜地面的顶棚高度(最小值，地面倾斜度为5—15゜)楼梯的顶棚高度(最小值，地面倾斜度为25～35゜)遮挡住直立姿势视线的隔板高度(下限值)直立姿势眼高抽屉高度(上限值)使用方便的搁板高度(上限值)斜坡大的楼梯的天棚高度(最小值，倾斜度为50゜左右能发挥最大拉力的高度人体重心高度采取直立姿势时工作面的高度坐高(坐姿)灶台高度洗脸盆高度办公桌高度(不包括鞋)垂直踏棍爬梯的空间尺寸(最小值，倾斜80～90゜)手提物的长度(最大值)4／37／68／7l／133／3411／1210／116／73／43／55／96／ll6／1110／194／97／172／53／8说明：上述尺寸均未考虑着装和穿鞋袜修正量，若穿鞋袜+2.5cm；*号为坐位基点的高度。表2-18设备、用具及通道高度与身高的关系

第108页/共196页2007.9第109页第三章

人的生理和心理及生物力学特性第109页/共196页2007.9第110页第一节人的生理特性

机体在生存过程中表现出的功能活动，称之为生命现象。从形态和功能上将机体划分为运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统。在人机系统中，人与机的沟通主要通过感觉系统、神经系统和运动系统。第110页/共196页2007.9第111页一、人的感知特性1、人的感知反应过程人机系统

（见图3-1）人的神经系统结构（见图2）感觉和知觉合称感知。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属性。感觉是知觉的基础，没有感觉，也就不可能有知觉。对事物的个别属性的反映的感觉越丰富，对事物的整体反应的知觉就越完整、越正确。第一节人的生理特性第111页/共196页2007.9第112页图3-1

人机系统图第112页/共196页2007.9第113页图2人的神经系统结构神经系统中枢神经周围神经脊髓按解剖分脑神经；脊神经按功能分感觉（传入）神经运动神经（传出）脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑躯体运动神经（支配骨骼肌)植物性神经（支配内脏器官）第113页/共196页2007.9第114页2、感觉的基本特征感觉可以说是一切知识源泉，是人们认识世界获得信息的门户，也是各种复杂的高级心理过程（如记忆、思维、想象、情感）的基础。在生产过程中，培养和发挥大家的感知能力，对减少和防止事故的发生具有十分重要的意义。感受器是指分布在体表或各种组织内部的能够感受机体内外变化的一种组织或器官。感觉器官是机体内的感受器，如视觉器官、听觉器官、前庭器官等。第114页/共196页2007.9第115页2、感觉的基本特征人的各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限。（表3-1）从人的感觉阈限来看，刺激本身必须达到一定强度才能对感受器官发生作用。（表3-2）一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征，眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。人的感觉印象80%来自眼睛，14%来自耳朵，6%来自其他器官。同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽视其它信息，如果同时输入的是两个强度相同的听觉信息，则对要听的那个信息的辨别能力将下降50%，并且只能辨别最先输入的或是强度校大的信息。感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。

前进第115页/共196页2007.9第116页表3－1刺激及感觉反应感觉种类感觉器官适宜刺激识别特征作用视觉眼光形状、大小、位置、远近、色彩、明暗、运动方向等鉴别听觉耳声声音的高低、强弱、方向和远近报警、联络嗅觉鼻挥发和飞散的物质辣气、香气、臭气报警、鉴别味觉舌被唾液溶解的物质甜酸、苦辣、咸等鉴别皮肤感觉皮肤及皮下组织物理或化学物质对皮肤作用触觉、痛觉、温度觉、压觉报警深部感觉肌体神经及关节物质对肌体的作用撞击、重力、姿势等

平衡感觉前庭器官运动和位置变化旋转运动、直线运动和摆动等调整第116页/共196页2007.9第117页表3－2人体主要感觉阈值

感觉感觉阈下限上限视觉（2.2～5.7）×10-17J（2.2－5.7）×10-8J听觉1×10-12J/m21×102J/m2嗅觉2×10-7kg/m3

味觉4×10-7(硫酸试剂摩尔浓度)

触觉2.6×10-9J

温度觉6.28×10-9kg·J/m2·s9．13×10-6kg·J/m2·s振动觉振幅2.5×10-4mm

第117页/共196页2007.9第118页3、知觉的基本特征

人的知觉一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉与社会知觉等，它们有如下共同特征：知觉的整体性（见图3）知觉的理解性（见图4）知觉的恒常性知觉的选择性（见图5）第118页/共196页2007.9第119页图3

知觉的整体性第119页/共196页2007.9第120页图4

知觉的理解性第120页/共196页2007.9第121页图5

人头托盘双关图第121页/共196页2007.9第122页4、人的视觉及其特性（1）人眼的构造视觉是由眼、视神经和视觉中枢共同完成，眼是视觉的感受器官。眼球的基本结构（见图6）眼球的水平解剖图（见图3-2）来自物体的光线通过角膜、玻璃体、瞳孔、晶体、聚焦在视网膜的中央窝。视网膜的锥体细胞及杆体细胞接受光刺激，转换为神经冲动，经由视神经传导到各视觉中枢。第122页/共196页2007.9第123页4、人的视觉及其特性（2）视觉的基本参数

波长和强度效应视角（见图3-3）视角是确定被观测物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度，视角的大小与观察距离及被观测物体上两端点直线距离有关。视力视敏度是能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力，医学上视敏度即为视力。视野（见图3-4，图3-5）视野（静视野）是指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围，眼球自由转动（动视野）视距（见表3-3）视距是指人在操作系统中正常的观察距离。色觉第123页/共196页2007.9第124页图6人眼球的基本结构第124页/共196页2007.9第125页图3－2眼球的水平解剖图

第125页/共196页2007.9第126页

图3－3视角

第126页/共196页2007.9第127页

图3－4人的水平视野和垂直视野

第127页/共196页2007.9第128页图3－5人对不同颜色的视野

第128页/共196页2007.9第129页表3－3几种工作视距的推荐值任务要求举例视距离（cm）固定视野直径(cm)备注最精细的工作安装最小部件（表·电子元件）12～2520～40完全坐着，部分地依靠视觉辅助手段精细工作安装收音机、电视机25～35（多为30～32）40～60坐着或站着中等粗活印刷机、钻井机、机床旁工作50以下至80坐着或站着粗活包装、粗磨50～15030～250多为站着远看黑板、开汽车150以上250以上坐着或站着第129页/共196页2007.9第130页（3）常见的几种视觉现象暗适应与亮适应

（见图3-6）在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程叫暗适应；对光适应的过程叫亮适应。亮暗的频繁变化，眼睛不能很快适应，不仅增加了眼睛的疲劳而且观察和判断容易失误，从而导致事故的发生。对比感度人眼刚刚能辨别到物体时，背景与物体之间的最小亮度差称为临界亮度差，其与背景亮度之比成为临界对比。临界对比的倒数称为对比感度。视错觉

（见图3-7a，图3-7b，图3-7c）人观察外界物体形象和图形所得的印象与实际形状和图形不一致的现象。第130页/共196页2007.9第131页图3－6暗适应和亮适应曲线

第131页/共196页2007.9第132页图3－7a几种常见视觉错误

第132页/共196页2007.9第133页图3-7b

一系列视错觉图第133页/共196页2007.9第134页图3-7c视错觉图第134页/共196页2007.9第135页（4）视觉运动规律眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不需要一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。当两种颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。

第135页/共196页2007.9第136页5、听觉特性

（1）人耳构造和听觉过程（见图3-8，图3-9）将声能有骨膜经放大传达到相当于鼓膜面积1/20的卵圆窗，继而传给前庭阶的液。传到前庭的每一个振动，都使一定量的液体从前庭向耳蜗的前庭阶移动，并使听细胞受到刺激，转化成神经脉冲，经听神经传给大脑，这就是听觉过程。（2）听觉特征

可听范围（见图3-10）能感觉到的频率范围16-20000Hz，最佳20-20000Hz，但随着年龄的增长，频率感受的上限逐年连续降低。第136页/共196页2007.9第137页5、听觉特性

（2）听觉特征

可听声音的强度（见图3-11）听阈指在某频率下，仍能够听到的该纯音的最小声级的分贝数，也称听力。图3-11表明：①在800-1500Hz这段频率范围内，听阈无明显变化；②低于800Hz，可听响度随着频率的降低而明显减小；③在3000-4000Hz之间达到最大的听觉灵敏度，在该频率范围内灵敏度高达标准指的10倍；④超过6000Hz灵敏度继续下降，大约在17000Hz，减至标准值得1/10；⑤除了200-5000Hz之间有一段谷值外，开始感觉疼痛的极限声强几乎与频率无关；⑥在1000Hz时平均听阈值为10-12（Wm-2）。第137页/共196页2007.9第138页5、听觉特性

（2）听觉特征

方向敏感度根据声音到达两耳的时间先后和响度差别可判定声源的方向。频率越高，响应对于方向的依赖程度越大。掩蔽效应一个声音被另一个声音所掩盖的现象称为掩蔽。一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应称为掩蔽效应。第138页/共196页2007.9第139页图3－8人耳的构造

第139页/共196页2007.9第140页图3-9人耳的剖面图第140页/共196页2007.9第141页

图3－10年龄对听力敏感性的影响

第141页/共196页2007.9第142页图3-11

人的听觉阈限第142页/共196页2007.9第143页6、人的嗅觉、味觉和肤觉特性（1）嗅觉（P59）（2）味觉（P59）（3）肤觉（P59）触觉（触觉感受器见图10，触觉阈限）温度觉痛觉（见图11）第143页/共196页2007.9第144页图10

部分触觉感受器第144页/共196页2007.9第145页图11

人的痛、温度和粗略触觉传导通路第145页/共196页2007.9第146页二、人的反应时间1、定义2、影响反应时间的影响因素随感觉通道不同而不同（见表3-4）与运动器官有关（见表3-5）与刺激性质有关（见表3-6）随执行器官不同而不同（见表3-7）与刺激数目的关系（见表3-8）与颜色的配合有关（见表3-9）与年龄有关（见表3-10）与训练有关

第146页/共196页2007.9第147页

表3－4反应时间随感觉通道的变化

T（秒）听觉触觉视觉嗅觉味觉咸味甜味酸味苦味0.115～0.1820.117～0.2010.188～0.2060.200～0.3700.3080.4460.5231.082动作部位动作特点最少平均时间（ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服阻力720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面360720～1460躯干弯曲倾斜720～16201260表3－5反应时间与运动器官的关系

第147页/共196页2007.9第148页表3－7执行器官的反应时间

动作部位动作特点最少平均时间（ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服的720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面360720～1460躯干弯曲倾斜720～16201260表3－6反应时间与刺激性质的关系

执行器官反应时间（ms）右手左手右脚左脚147144174179第148页/共196页2007.9第149页表3－8反应时间与刺激数目的关系刺激选择数12345678910反应时间（ms）187316364434485532570603619622

表3－9反应时间与颜色的关系

表3－10年龄与反应时间的关系

年龄2030405060反应时间相对值100104112116161颜色对比白与黑红与绿红与黄红与橙

平均反应时间（ms）197208217246第149页/共196页2007.9第150页三、人体活动过程的生理变化与适应

1、人体活动时机体的调节与适应神经系统（P61）神经系统分为中枢神经系统（脊髓和脑）和分布全身的外周神经系统（包括连接感受器官与中枢的传入神经，连接中枢与效应器官的传出神经等）主要作用（反应和传导）神经传导特征（生理完整性、绝缘性、双向性、相对不疲劳性）血管系统（心率、血压、血液再分配、血液成分）P62呼吸系统（作业时呼吸次数随体力劳动强度加大而增加。劳动停止后，呼吸节奏和肺通气量会逐渐减少直至恢复到安静状态）体温调节（人体的体温并不是恒定不变的，人脑、心脏及腹内器官的温度较为稳定，称为核心温度。稳定的核心温度是正常生理活动的保证）第150页/共196页2007.9第151页三、人体活动过程的生理变化与适应

2、脑力劳动时机体的调节与适应脑力劳动需要充足的氧，需氧量为全身需氧量的20%。脑力劳动常使心率减慢，但特别紧张时可使心跳加快、血压上升、呼吸稍加快、脑部充血而四肢和腹腔血液则减少；脑电图、心电图也有所变化，但不能用来衡量劳动的性质及其强度。第151页/共196页2007.9第152页三、人体活动过程的生理变化与适应

3、人体信息处理系统信息处理的核心在于判断、处理的正确与否不仅取决于知识与经验，而且与本人生理和心理条件的限制或影响也有很大关系。如果同时给出很多信息时，人机系统将发生怎样的反应是随着作业的内容、性质和作业者当时的身心活动状况变化的。第152页/共196页2007.9第153页三、人体活动过程的生理变化与适应

影响人的信息处理能力的因素：人的神经活动规律动机与积极性学习和训练疲劳将使作业的信息处理能力降低、反应时间增加、判断错误增多。人的个体差异年龄、性别、经验、季节人体的信息传递效率即反应快慢人的大脑所处的意识水平第153页/共196页2007.9第154页三、人体活动过程的生理变化与适应

4、人体节律周期和昼夜周期

人类是按照统计学证实的周期性变化即生物节律而生活的。昼夜节律指的是24h内或20-28h内的平均周期（也可指长于23.9h短于24.1h的平均节律）。①外源性影响（社会事变、电子现象和温度）②内源性影响（细胞性和神经性内分泌）第154页/共196页2007.9第155页四、环境因素对生理功能的影响

及作业环境分级

1、粉尘作业环境粉尘及其危害（P66）工业粉尘的卫生标准和管理标准（见表3-11）第155页/共196页2007.9第156页表3－11《生产性粉尘作业危害程度分级》生产性粉尘中游离SiO2含量工人接尘时间肺总通气量（升/日人）生产性粉尘浓度超标倍数0～1～2～4～8～16～32～64≤10％－4000

－6000

>60000ⅠⅡⅢⅥ>10－40％－4000

－6000

>6000

>40－70％－4000

－6000

>6000

>70％－4000

－6000

>6000

第156页/共196页2007.9第157页2、环境化学因素及其危害（1）工业生产中的毒物及中毒（P68）（2）生产中常见毒物对人体的影响一氧化碳（见表3-12）/二氧化碳（见表3-13）

/二氧化硫/氯气（表3-14）/铅/汞/熏烟/雾滴（3）工业毒物的卫生标准和管理标准（见表3-15～3-18）第157页/共196页2007.9第158页表3－12一氧化碳对人体影响与浓度的关系

浓度ppm对人体产生的影响100400～500

600～7001000～12001500～20004000以上数小时对人体无影响1小时内无影响1小时后有时会引起不快感1小时后会引起不快感1小时后会有危险1小时内即有危险接触时间（min）浓度（％）人体中毒症状1040802.01.61.4轻度精神紧张，感觉变化，轻度听力减退，呼吸频率增高。1040803.52.82.4恶心，头晕，呼吸急促，视觉辨别能力下降1040807.96.86.1昏迷，严重意识丧失。表3－13二氧化碳对人体影响与浓度的关系

返回第158页/共196页2007.9第159页

表3－14氯对人的急性中毒反应浓度人体反应mg/m3ppm0.061.53～91890120020.051～363040～601001000嗅觉阈浓度有气味有明显气味，刺激眼、鼻刺激咽喉致咳引起剧咳接触30～60min，可能引起严重损害可能造成致命损害可危及生命返回第159页/共196页2007.9第160页

表3－1556种毒物危害级别危害级别毒物名称Ⅰ级（极度危害）汞及其化合物、苯、砷及其无机化合物、氯乙烯、铬酸盐重铬酸盐、黄磷、铍及其化合物、对硫磷、羰基镍、八氟异丁烯、氯甲醚、锰及其无机化合物、氰化物、三硝基甲苯Ⅱ级（高度危害）铅及其化合物、二硫化碳、氯、丙烯青、四氯化碳、硫化氢、甲醛苯胺氟化氢、五氯酚及其钠盐、镉及其化合物、敌百虫、氯丙烯、钒及其化合物、溴甲烷、硫酸二甲酯镍、甲苯二异氰酸酯、环氧氯丙烷、砷化氢、敌敌畏、光气、氯丁二烯、一氧化碳、硝基苯Ⅲ级（中度危害）苯乙烯甲醇、硝酸、硫酸、盐酸、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、二甲基酰胺、六氟丙烯、苯酚、氮氧化物Ⅳ级（轻度危害）溶剂汽油、丙酮、氢氧化钠四氯乙烯、氨第160页/共196页2007.9第161页表3－16毒物危害权种系数

毒物危害程度级别DⅠ级（轻度危害）Ⅱ级（中度危害）Ⅲ级（高度危害）Ⅳ级（极度危害）8421

表3－17有毒作业时间权系数有毒作业劳动时间（h）L≤2>2～5>5123指数范围级别C≤00<C≤66<C≤2424<C≤96C>960级（安全作业）一级（轻度危害作业）二级（中度危害作业）三级（重度危害作业）四级（极度危害作业）表3－18有毒作业分级表

第161页/共196页2007.9第162页3、物理因素危害高温（见表3-19

，表3-20）低温（表3-21、表3-22、表3-23）冷水作业噪声（表3-24）振动

辐射

第162页/共196页2007.9第163页表3－19高温作业分级表

接触高温作业时间minWBGT指数oC（P73）25～

2627～

2829～

3031～

3233～

3435～

3637～

3839～

4041～

42≥43≤120ⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅢⅢⅢ121～

240ⅠⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅣ－－241～

360ⅡⅡⅢⅢⅣⅣ－－－－≥360ⅢⅢⅣⅣ－－－－－－第163页/共196页2007.9第164页表3－20高温作业允许持续接触热时间限值

工作地点温度

oC轻劳动中等劳动重劳动30～32807060>32～34706050>34～36605040>36～38504030>38～40403020>40～42302015>42～44201010第164页/共196页2007.9第165页表3－21低温作业分级表

冷水作业时间率（％）温度范围

oC≤5～10≤0～－5≤－5～－10≤－10～－15≤－15～－20<－20≤25>25～50>50～75>75ⅠⅠⅠⅡⅠⅠⅡⅡⅠⅡⅡⅢⅡⅡⅢⅢⅡⅢⅢⅣⅢⅢⅣⅣ第165页/共196页2007.9第166页表3－22工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准

第166页/共196页2007.9第167页表3－23冷水作业分级表

冷水作业时间率（％）≤12～10<10～8<8～6<6～4<4～2<2～0≤25>25－50>50－75>75ⅠⅠⅠⅡ

ⅠⅠⅡⅡⅠⅡⅡⅢⅡⅡⅢⅢⅡⅢⅢⅣⅢⅢⅣⅣ第167页/共196页2007.9第168页表3－24噪声作业分级级别指数表

噪声危害程度指数范围级别安全作业I≤00轻度危害作业0<I≤1Ⅰ中度危害作业1<I≤2Ⅱ高度危害作业2<I≤3Ⅲ极度危害作业I>3Ⅳ第168页/共196页2007.9第169页第二节

人的心理特性一、

心理学概述心理学是研究人的心理活动规律和心理机制的科学。心理规律是指认识、情感、意志、气质、情绪等心理过程和能力、性格、需要、动机等心理特征等规律。辩证唯物主义肯定心理是客观现实在大脑中的反映，从反映的机制学来说，人是自然实体；从反映的现实内容来说，人又是社会实体。所以，人类心理学是一门既有自然科学性质，又有社会科学性质的科学。心理学包括教育心理学、儿童心理学、体育心理学、安全心理学、艺术心理学、医学心理学、创造心理学、管理心理学、犯罪心理学等。第169页/共196页2007.9第170页

认识过程：如感觉、知觉、记忆、注意、思维、想象

心理过程特性

情感过程：如情绪与情感意志过程：如意志

个性心理特征：如需要、动机、兴趣、能力、气质、性格、世界观

心理特性一、

心理学概述

人与其他动物的根本区别就在于人有意识，有自觉能动性。人的心理特性结构如下图所示：第170页/共196页2007.9第171页一、

心理学概述人的心理是人脑对客观世界的能动反应（1）心理是客观世界的反映。（2）心理是脑的机能每个人都有自己独特的个性心理特征，人人都具有认识、思维、情绪、意志、气质、性格、需要、动机等心理过程，世界上找不到个性完全一致的两个人。因此，人与人之间的能力、性格、气质、动机等均存在差异。第171页/共196页2007.9第172页二、心理特性与安全

1、注意当心理活动指向或集中于某一事物时，就是注意。从生理上，心理上不可能始终集中注意力于一点。不注意的发生是必然的生理和心理现象，不可避免。不注意就存在于注意之中。注意的特性表现子阿注意范围、持续性和选择性。第172页/共196页2007.9第173页二、心理特性与安全

1、注意在生