人体生理特性

人体生理特性第一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五2/76ChangzhouInstituteofTechnology2

人在系统中的功能

把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动系统，如右图所示。第二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五3/76ChangzhouInstituteofTechnology本章内容神经系统与感觉人体的运动系统能量代谢心血管与呼吸系统人体的忍耐力第三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五4/76ChangzhouInstituteofTechnology第一节

神经系统与感觉一、神经系统 神经系统是人体的主导系统，全身各器官、系统均在神经系统的统一控制和调节下互相影响、互相协调，以保证人体的统一及其与外界环境的相对平衡。第四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五5/76ChangzhouInstituteofTechnology神经系统的基本结构神经系统是由包括脑和脊髓的中枢神经以及遍布全身各处的周围神经所组成。人体各部位的功能可分为两类，即躯体性功能和内脏性功能。躯体性功能指躯体骨骼肌功能和感官活动功能。内脏性功能指内脏活动功能。与此两类功能相应，神经系统也可分为两类，即躯体性神经系统与植物性神经系统(与内脏性功能对应)。

第五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五6/76ChangzhouInstituteofTechnology感觉系统感觉系统也称感官系统（知觉系统），是人体接受外界刺激产生感觉的机构。感觉系统又分为视、听、触、动、味、嗅等系统。第六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五7/76ChangzhouInstituteofTechnology补充：知觉及其基本特性知觉是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。人脑中产生的具体事物的印象总是由各种感觉综合而成的，没有反映个别属性的知觉，也就不可能有反映事物整体的感觉。所以，知觉是在感觉的基础上产生的。感觉到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。第七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五8/76ChangzhouInstituteofTechnology知觉的基本特性整体性

把知觉对象的各种属性，各个部分成为一个统一的有机整体，这种特性称为知觉的整体性。第八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五9/76ChangzhouInstituteofTechnology在感知不熟悉的对象时，则倾向于把它感知为具有一定构成意义的整体。在这种情况下，影响知觉整体性的因素有以下几个方面：接近在图a中，圆点被看成是个纵行，因为圆点的排列在垂直方向上比水平方向上明显接近。相似在图b中，点之间的距离是相等的，但同一横行各点颜色相同，由于相似组合作用的结果，这些点被看成为五个水平横行。设计中利用这一特性进行图形设计。封闭如图c所示，由于封闭因素的作用，把两个距离较近的点串连起来，认知成两个封闭图形——椭圆形。连续如图d所示由点的连续影响，图中的点被知觉成一个人的图形。第九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五10/76ChangzhouInstituteofTechnology知觉的基本特性选择性人在感知时，同时作用于感觉器官的事物是很多的，可人却不可能同时知觉这些事物或清楚地知觉每一事物。人们总是按各自的需要或目的主动地有意识选择其中的少数事物作为知觉对象，对其产生突出清晰的知觉映象，而对同时作用于感官的其他事物则呈现模糊的知觉映象，从而作为衬托对象的背景，这种把某些对象从背景中优先地区分出来，并予以清晰反映的特性，叫知觉选择性。第十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五11/76ChangzhouInstituteofTechnology知觉的基本特性知觉的选择性取决下列因素：知觉对象与背景之间的差别越大，对象越容易从背景中区分出来。如黑夜中的星星。在固定不变或相对静止的背景上，运动着的对象最易成为知觉对象。如示波器上跳动的波形图。人的主观因素，当人的任务、目的、知识、兴趣、情绪等不同时，选择的知觉对象便不同。第十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五12/76ChangzhouInstituteofTechnology知觉的基本特性理解性在知觉时，用以往所获得的知识经验来理解当前的知觉对象的特征称为知觉的理解性。由于知觉具有理解性，因此人们在知觉某一事物时，就会把他们以往所习得的与事物相关的知识经验带入知觉过程中，以便取得事物的深刻认识。例如，一幅戏剧海报，对于戏剧知识比较丰富并且对平面设计有一定知识的人，可以从海报中了解到其丰富的内涵，而在这两方面知识都不是很丰富的人。却只能知觉到表面的东西。语言的指导能唤起人们已有的知识和过去的经验，使人对知觉对象的理解更快、更全面。如下图所示的双关图形，提示者可以把它提示为年轻的妇女、也可以提示为老年妇女，这个随着提示者的语言可以形成不同的图形。

第十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五13/76ChangzhouInstituteofTechnology第十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五14/76ChangzhouInstituteofTechnology第十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五15/76ChangzhouInstituteofTechnology第十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五16/76ChangzhouInstituteofTechnology第十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五17/76ChangzhouInstituteofTechnology知觉的基本特性恒常性知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉的印象却保持相对不变的特性，叫知觉的恒常性。知觉恒常性是经验在知觉中起作用的结果，也就是说，人总是根据记忆中的印象、知识、经验去知觉事物的。在视知觉中，恒常性表现得特别明显。关于视知觉对象的大小、形状、亮度、颜色等的印象与客观刺激的关系并不完全服从于物理学的规律，尽管外界条件发生了一定变化，但观察同一物体时，知觉的印象仍相当恒定。第十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五18/76ChangzhouInstituteofTechnology知觉的基本特性视知觉恒常性主要有以下几方面：大小恒常性：看远处物体时，人的知觉系统裣了视网膜映象的变化，因而知觉的物体是其真正的大小。例如，在5m远和10m远处看一位身高1.8m的人，虽然视网膜上的映象大小是不同的，但总是把他感知为一样高，即在一定限度以内，知觉的物体大小不完全随距离而变化，表现出知觉大小的恒常性。形状恒常性：是指看物体的角度有很大改变时，知觉的物体仍然保持同样形状。形状恒常性和大小恒常性可能都依靠相似的感知过程。保持形状恒常性最起作用的线索是带来有关深度知觉信息的线索，如倾斜、结构等。例如，当一扇门在人的面前打开时，视网膜上门的映象经历一系列的改变，但人总是知觉门是长方形的。第十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五19/76ChangzhouInstituteofTechnology知觉的基本特性明度恒常性一件物体，不管照射它的光线强度怎么变化，而它的明度是不变的。决定明度恒常性的重要因素是，从物体反射出来的光的强度和从背景反向出来光的强度的比例，只要这一比例保持恒定不变，明度也就保持恒定不变。因此，邻近区域的相对照明，是决定明度保持恒定不变的关健因素。例如，无论在白天还是在夜空下，白衬衣总是被知觉为白的，那是因为它反射出来的光的强度和从背景反射出来的光的强度比例相同。⑷颜色恒常性是与明度恒常性完全类似的现象。因为缘大多数物体之所以可见，是由于它们对光的反射，反射光这一特征赋予物体各种颜色。一般说来，即使淘汰的波长变动幅度相当宽，只要照明的光线既照在物体上也照在背景上，任何物体的颜色都将保持相对的恒常性。例如，无论在强光下还是在昏暗的光线里，一块煤看起来总是黑的。第十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五20/76ChangzhouInstituteofTechnology二、视觉机能及其特征

视觉系统 视觉是由眼、视神经和视觉中枢的共同活动完成的。眼睛的构造与功能和照相机有些相似。它包括折光部分和感光部分。折光部分包括眼球最前面的透明组织——角膜和白色不透明的巩膜。角膜凭借其弯曲的形状实现眼球的折光功能。巩膜主要起巩固和保护眼球的作用。第二十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五21/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-1第二十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五22/76ChangzhouInstituteofTechnology

眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21~25mm的球体，其基本构造与照相机类似。视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们是接受信息的主要细胞。图3-2第二十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五23/76ChangzhouInstituteofTechnology

视觉是所有感觉中神经数量最多的感觉器，其优点是：可在短时间内获取大量信息；可利用颜色和形状传递性质不同的信息；对信息敏感，反应速度快；感觉范围广，分辨率高；不容易残留以前刺激的影响。但也存在容易发生错视、错觉和容易疲劳等缺点。第二十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五24/76ChangzhouInstituteofTechnology视觉的产生依靠视觉三要素：光：能引起视觉的可见光；视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为380~780nm，见图3-3。视对象：人要看的目的物；眼睛：接受信息的工具 上述三要素，缺一不可。但三者都有其自身的规律和特征。研究视觉问题，要将三者作为一个系统结合起来研究。第二十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五25/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-3第二十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五26/76ChangzhouInstituteofTechnology1.视角与视力

视角：确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度。

α=2arctg(D/2L)

α—视角；

D—被看物体上两端点的直线距离；

L—眼睛到被看物体的距离；

视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。视力=1/能够分辨的最小物体的视角视觉机能第二十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五27/76ChangzhouInstituteofTechnology第二十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五28/76ChangzhouInstituteofTechnology2.视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野，见图3-4。视觉机能第二十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五29/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-4第二十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五30/76ChangzhouInstituteofTechnology

在水平面内的视野是：双眼视区大约在60°以内的区域，人的最敏锐的视力是在标准视线每侧10°的范围内；单眼视野界限为标准视线每侧94°——104°

在垂直平面的视野是：假定标准视线是水平的，定为0°，则最大视区为视平线以上60°(50°)和视平线以下70°第三十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五31/76ChangzhouInstituteofTechnology3.最佳视区水平方向视区:对于水平方向视区来说：10°以内为最佳视区。是人们辨识物体最清晰的区域。30°以内为良好视区。需要集中精力才能正确辨识。120°以内为最大视区。头部不动，只用眼睛扫瞄。对于处在120°边缘的物体人们需要高度集中注意力才能正确辨识。第三十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五32/76ChangzhouInstituteofTechnology3.最佳视区垂直方向视区:对于垂直方向视区来说：视水平线以下10°以内为最佳视区。视水平线向上10°和向下30°以内为良好视区。视水平线向上60°(50°)和向下70°范围内为最大视区。第三十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五33/76ChangzhouInstituteofTechnology色视野：各种颜色对眼睛的刺激是不一样的，因此，视野也不相同。实验得：白色视野最大其次为黄和蓝，再次为红色，而绿色的视野最小。4.色觉和色视野第三十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五34/76ChangzhouInstituteofTechnology适应是人的感受器官的特性之一，当明暗环境改变时，视觉器官顺应环境的变化，经过一定的时间，便可辨认物体。明适应：人由暗处进入明处，最初不能辨认物体，感到很刺眼，经过约1分钟左右，视锥细胞恢复了功能，便能看清物体。暗适应：人由明处进入暗处，最初感觉什么也看不见，“伸手不见五指”，但经过一定的时间后，逐渐看到黑暗中的物体的轮廓，约25到30分钟后，便充分达到适应的程度。5.明适应和暗适应第三十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五35/76ChangzhouInstituteofTechnology第三十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五36/76ChangzhouInstituteofTechnology人眼要能辨别某一背景前的物体，必须使背景与零件有一定的对比度。对比度可以分为亮度对比和颜色对比。亮度对比：对比度与照度高低，对象物大小、观察距离等因素有关。照明很差，亮度对比不明显，可能引起虚假的视觉现象，对于判断重要信息产生不良影响。表达式

颜色对比：工作对象和背景的颜色对比，对于分辨清晰度的效果十分重要。6.对比度感觉第三十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五37/76ChangzhouInstituteofTechnology

临界亮度差临界对比对比感度

返回第三十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五38/76ChangzhouInstituteofTechnology错觉(Illusion)是指人所获得的印象与客观事物发生差异的现象。造成错觉的主要原因有心理因素和生理因素。人们在劳动实践中可能发生的错觉约有五种：视错觉（长度错觉、方位错觉、透视错觉、对比错觉）、大小-重量错觉、空间定位错觉、颜色错觉（颜色-重量错觉、颜色-空间错觉、颜色-温度错觉、颜色-声音错觉）、运动错觉（自动运动、诱导运动、假现运动）

7.错觉第三十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五39/76ChangzhouInstituteofTechnology错觉案例第三十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五40/76ChangzhouInstituteofTechnology第四十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五41/76ChangzhouInstituteofTechnology第四十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五42/76ChangzhouInstituteofTechnology第四十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五43/76ChangzhouInstituteofTechnology错觉第四十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五44/76ChangzhouInstituteofTechnology第四十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五45/76ChangzhouInstituteofTechnology第四十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五46/76ChangzhouInstituteofTechnology第四十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五47/76ChangzhouInstituteofTechnology眼睛的水平运动比垂直运动为快。即视物时往往水平方向的东西，然后才看到垂直方向的东西。许多机器设计成长方形，就是根据此原理。视线习惯于从左到右，从上到下的运动，看圆形仪表时，沿顺时针方向比沿逆时针方向看得迅速。眼睛对水平方向尺寸和比例的估计比对垂方向尺寸和比例的估计要准确得多。因而水平式仪表的误读率（28%）比垂直式仪表的误读率（35%）低。当眼睛偏离视中心时，对左上象限的观察力优于右上象限，对右上的观察率却优于左下象限，右下象限最差。视觉特征第四十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五48/76ChangzhouInstituteofTechnology两眼运动是协调的、同步的，不可能一支眼转动，另一只眼睛不动；也不可能一只眼睛看，另一只眼睛不看。对直线轮廓比曲线轮廓视觉易于接受。关于颜色：当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，最易辨认的顺序是：红、绿、黄、白，即红色最先被看到。当两种颜色相配在一起时，最易辨认的顺序是：黄底黑字、黑底白字、蓝底白字、白底黑字等。目标连续更换时，人的视觉有时会出现失真现象。例如，观看曲线的时间久了，转换直线时，会把直线看成曲线。视觉特征第四十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五49/76ChangzhouInstituteofTechnology识别信息的细节，要靠视力中心。视力边缘只能识别大致情况。对于运动目标，有只当运动的角速度大于1-2分/秒时，才能辨别出它的运动状态。要看清物体，必须注视。注视时指两眼同时停留在一个目标上,并且焦点也在此目标上。读报时,眼睛并非作连续运动。而是接近一连串的跳动，从前一个视点跳到后一个视点，循序前进，直到读完一行。人眼看清一个目标，最少时间为0.07-0.3秒，平均0.17秒。照明昏暗，注视时间要加长。对准误差。认读仪表时，往往对准的方式不同，误差也不同。视觉特征第四十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五50/76ChangzhouInstituteofTechnology第五十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五51/76ChangzhouInstituteofTechnology视觉对作业的影响

不同作业对视功能对劳动的产量、质量、安全等都有重要影响。据分析，工厂中25％的事故与视力有关。在作业中，因作业性质不同，对视功能的要求也不同。第五十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五52/76ChangzhouInstituteofTechnology作业的范围大小不同，要求视功能不同。作业范围大的，要求远视力、周边视力和立体视力。作业范围小的需要近视力和良好的最小分辨力。加工对象物的距离不同要求视功能不同。从事精密仪器装修、仪表监视、雕刻、制版等工作，因工作距离近，故近视力特别重要。从事粗大的工作的距离较远，如泥瓦匠，只要有正常的远视力即可。作业性质不同要求的视功能不同。

视觉对作业的影响

第五十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五53/76ChangzhouInstituteofTechnology三、听觉、触觉和嗅觉

在日常生活中，我们都离不开听觉、触觉和嗅觉。比如听到孩子的哭声或门铃响，感觉到家具的光滑等等。信息有直接的和非直接的两种类型。孩子的哭声是直接信息，门铃响是非直接的信息，说明有人站在门口。科技的发展已经愈来愈多地利用人的听觉、触觉和嗅觉。比如，火灾警报、提醒盲人道路上的障碍物的蜂鸣器等等。通常非直接刺激比直接刺激的影响更大。国外实验表明：熟睡的人对听觉火灾报警的反应要比感觉到热量或烟的气味的反应要快的多，也有效的多。热和烟唤醒被测者的次数是75%，而报警器是100%。第五十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五54/76ChangzhouInstituteofTechnology听觉机能及其特征

声音是由震源震动产生的。震动可以通过不同的媒介进行传递，一般主要考虑通过空气传入人耳的情况。声音的两个主要度量就是频率和强度（或振幅）。第五十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五55/76ChangzhouInstituteofTechnology1.听觉刺激听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范围：

20~20000HZ。2.听觉系统起主要作用的部位：内耳耳蜗起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见图3-9。第五十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五56/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-9第五十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五57/76ChangzhouInstituteofTechnology3.听觉的物理特性

(1)频率响应（感受性）人耳能听闻的频率比为

fmin/fmax=1：1000；频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图3-10；听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。第五十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五58/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-10第五十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五59/76ChangzhouInstituteofTechnology(2)

动态范围（声音的强度）

听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强/正好能听见的声强。

1）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。

2）痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。

1）与2）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。

3）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区,见图3-11。第五十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五60/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-11第六十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五61/76ChangzhouInstituteofTechnology(3)方向敏感度（双耳效应）

1）时差：∆t=声源到两耳的时间差。人耳可觉察到的声信号入射的最小偏角为3°。

2）人耳对不同频率、不同方向的声音的感受能力不同。(4)掩蔽效应

掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。

掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。第六十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五62/76ChangzhouInstituteofTechnology第六十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五63/76ChangzhouInstituteofTechnology第六十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五64/76ChangzhouInstituteofTechnology皮肤感觉（触觉）皮肤有三种感觉系统，一是压力感觉，二是痛觉，三是温度变化的感觉。多数情况下，人都是利用手和指头作为信息的主要感受体。工人一直在利用他们的触觉探测工件表面粗糙度。手的不同部分对触觉的敏感程度是不一样的，从手掌到指尖敏感度逐渐增加，指尖的分辨程度最高。当皮肤温度比较低时，触觉敏感度也会下降。因此，在低温环境中触觉要谨慎使用。然而，在凉爽或温暖的环境中，热量刺激会使温度的感觉被屏蔽。第六十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五65/76ChangzhouInstituteofTechnology第六十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五66/76ChangzhouInstituteofTechnology第六十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五67/76ChangzhouInstituteofTechnology嗅觉在日常生活中经常使用嗅觉来表达一些其他器官所不能表达的信息，比如花的香味、热咖啡的气味、酸奶的味道。嗅觉器官的结构很简单，但它的工作过程仍然是个谜。一般都认为嗅觉是由进入鼻孔中的空气分子中的挥发性物质引起的。第六十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五68/76ChangzhouInstituteofTechnology嗅觉的用途并不是很广。原因之一就是信息的来源不是很可靠，因为人们对不同气味的敏感程度差异很大；不新鲜的空气可能降低敏感度；人们对气味适应的很快，片刻之后对这种气味的感觉就会麻木；气味的传播很难控制。尽管存在着这些问题，嗅觉还是有一些用途的，主要用在报警设备上。比如，煤气公司在天然气中加入一种气体，当天然气泄漏时就会闻到特别的味道。这一点也不亚于灯光报警设备的效果。嗅觉第六十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五69/76ChangzhouInstituteofTechnology本体觉平衡觉

平衡觉是人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。影响平衡觉并导致失去平衡的原因有：酒精；年龄；恐惧；突然的运动；热压；不常有的姿势等。了解上述影响平衡觉的因素，有助于对某些生产现场发生事故的原因做出全面的合理的分析。第六十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五70/76ChangzhouInstituteofTechnology运动觉运动觉是人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种内部感觉。运动觉涉及人体的每一个动作，是仅次于视、听觉的感觉。人的各种操作技能的形成，更是有赖于动觉信息的反馈调节。本体觉第七十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五71/76ChangzhouInstituteofTechnology第二节人体的运动系统人在工作的过程中，无论从事体力或脑力劳动，都会伴随身体的运动。工作对人体造成的损害往往是由于：工具的设计没有考虑人的因素，使工作人员长期采取不科学的姿势从事工作；或操作者的作业姿势不正确等。所以，在预防人体的累积损伤疾病和设计操作工具时，首先要了解人体的运动系统及特点，了解各部分活动的上限，使作业姿势符合人体的运动规律。人体的运动系统是由骨、骨连接（关节）和肌肉三部分组成。骨和骨连接构成人体的杠杆系统——骨架。肌肉附着在骨架上，并受神经系统的支配，能牵引着骨绕关节转动，人体便产生各种各样的运动。第七十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五72/76ChangzhouInstituteofTechnology一、骨骼成人全身共有206块骨，其中只有177块直接参与人体的运动。分为躯干骨、颅骨和四肢骨3部分。人的大部分活动都要有脊椎运动的支持，所以背部损伤的机会就会很多，在工具设计的时候，应保证在脊柱的活动范围内，避免扭曲和超范围活动。第七十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五73/76ChangzhouInstituteofTechnology

1.骨的功能

2.骨杠杆，见图3-20

根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）三者不同的位置分布，分为：

1）平衡杠杆

2）省力杠杆

3）速度杠杆：用力大，但运动速度快由等功原理，得之于力则失之于速度，反之亦然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的。第七十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五74/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-20返回第七十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五75/76ChangzhouInstituteofTechnology二、关节骨与骨以结缔组织相连接，构成关节，根据连接组织的性质和活动情况，关节可分为不动关节、半动关节和动关节三类。人体关节的所有运动可归纳成4种基本的形式。即滑动运动、角度运动、旋转运动和环转运动。第七十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五76/76ChangzhouInstituteofTechnology三、肌肉肌肉在人体上分布很广，根据其形态、功能和位置等不同的特点，可分为3种类型：骨骼肌、平滑肌和心肌。附着在骨骼上的肌肉称骨骼肌，骨骼肌有横纹，其收缩受人的意志支配。平滑肌大都构成脏器的壁，故又称内脏肌。第七十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五77/76ChangzhouInstituteofTechnology骨骼肌

骨骼肌有4种物理特性：收缩性、伸展性、弹性、粘滞性。收缩性表现为肌肉纤维长度的缩短和张力的变化；骨骼肌与弹性橡皮相似，不但在可以收缩，在受外力作用时还可被拉长，这种特性叫伸展性。当外力解除后，被拉长的肌肉纤维又可复原；弹性：肌肉有受压变形，外力解除即可复原的特性；粘滞性是原生质的普遍特性，主要是由于其内部含有胶状物质的缘故。第七十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五78/76ChangzhouInstituteofTechnology四主要关节的活动范围

关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。肌体所能发挥的力量大小取决于：

1）人体肌肉的生理特征

2）施力的姿势、部位、方式和方向，分别见图3-21，图3-22和图3-23，相应的出力数值参阅相关资料。第七十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五79/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-21返回第七十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五80/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-22返回第八十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五81/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-23返回第八十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五82/76ChangzhouInstituteofTechnology

五肢体的动作速度与频率

动作速度取决于肢体肌肉收缩的速度，而操作动作速度还取决于动作方向和动作轨迹等特征。动作频率取决于动作部位和动作方法。第八十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五83/76ChangzhouInstituteofTechnology六人的运动输出1.反应时间反应时间（RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间距。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。即RT=tz+td。影响反应时间的主要因素如下：

1）不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视觉次之。

2）反应时间与刺激信号的强度有关。

3）刺激的环境影响反应时间。信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强越好。此外，刺激信号的数目、显示器及操纵器的设计也影响反应时间。

4）人的主体因素也影响反应时间，如习俗、个体差异、疲劳等个人生理、心理状况。第八十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五84/76ChangzhouInstituteofTechnology2

运动速度（用完成动作的时间来表示）

1）动作特点

2）目标距离

3）运动方向，见图3-24，图3-25

4）动作轨迹特征

第八十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五85/76ChangzhouInstituteofTechnology3运动准确性

1）运动速度与准确性：速度越慢，准确性越高，见图3-26

2）盲目定位的准确性：正前方盲目定位准确性最高，见图3-27

3）运动方向与准确性，见图3-28

4）操作方式与准确性，见图3-29第八十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五86/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-24返回第八十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五87/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-25返回第八十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五88/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-26返回第八十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五89/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-27返回第八十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五90/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-28返回第九十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五91/76ChangzhouInstituteofTechnology图3-29返回第九十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五92/76ChangzhouInstituteofTechnology七、大脑目前，科学家还只是对大脑皮层认识得比较清楚，脑的100多个功能区，基本上都在大脑皮层的“管辖”范围内。有异常发达的大脑皮层，是人类与其他动物最明显、最根本的区别，人类的种种高级神经活动，如思维、语言、创造力等，都与大脑皮层有关。第九十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五93/76ChangzhouInstituteofTechnology八、操作动作与作业姿势作业姿势的基本类型：立姿、端坐姿、靠椅坐姿和卧姿；影响作业姿势的因素主要有以下几个方面：作业空间的大小及照明条件，变换姿势的可能性。体力负荷的大小及用力方向，作业所要求的准确度和速度。工作场所的布置，工具设备与材料的位置以及取用、操作的方法。作业的方式、方法以及操作时的起坐频率。工作台面与座椅的高度，有无足够的容膝空间。操作者随意采取的体位。第九十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五94/76ChangzhouInstituteofTechnology确定作业姿势的一般原则

操作者的作业姿势一般以坐姿为好，其次是坐－立姿。当工作过程非立姿不可时，才选择立姿；应尽可能的使操作者采取平衡姿势，避免因作业姿势不当而给肌肉、关节和心血管系统造成不必要的负担；作业过程中，应使操作者能自由地变换多种体位，尽可能的使操作者身体处于舒适状态。当强制保持的姿势无法避免时，应设置适当的支撑物；确定作业姿势应与肌力的使用以及作业动作相联系，三者应相互协调。第九十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五95/76ChangzhouInstituteofTechnology立姿

舒适的立姿是身体自然直立或躯干稍向前倾15°左右。在下列情况下宜采取立姿作业：常用的控制器分布在较大区域，远远超出坐姿的最大可及范围时。需要用较大肌力的作业，而坐姿不可能达到时。没有容膝空间的机器作业，坐着反而不如站着舒适时。需要频繁坐、立的作业。因为频繁起坐所消耗的能量比立姿的耗能量还大。单调的易引起心理性疲劳的作业。

第九十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五96/76ChangzhouInstituteofTechnology立姿持续较长肘间的立姿作业，会引起下肢肌肉酸痛，下肢肿胀，因此对于一些不得不采用立姿进行的作业，应使操作者可以自由变换体位，避免长时间站立于一个位置，同时脚下应铺垫木板、橡胶板或有弹性的垫子，也可穿有软垫的鞋子，并应安排操作者定时坐下来作适当休息的时间或安排做一些轻度的体育活动，以改善血液循环状况，减少肌肉疲劳。第九十六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五97/76ChangzhouInstituteofTechnology坐姿

作业时正确的坐姿应是身躯上部伸直稍向前倾10°～15°，保持眼睛到工作面的距离在300mm以上，大腿放平，小腿自然垂直着地成稍向前伸展着地，使整个身体处于自然舒适状态。若在作业过程中，适当变换直腰坐与放松坐两种坐姿，则既可通过改变椎间盘的内压力，改善椎间盘的营养供应状况，又可使肌肉得以放松。第九十七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五98/76ChangzhouInstituteofTechnology坐姿在下列情况下应采用坐姿作业。持续时间长的静态作业。精密度较高而又要求细致的作业。需要手足并用的作业。要求操作准确性高的作业。由于坐姿心脏负担的静压力较立姿有所降低，肌肉承受的体重负荷也较立姿小，故坐姿作业可以减轻劳动强度，提高作业效率，优于立姿作业。但坐姿作业不易改变体位，施力受限制，工作范围也受限制，且久坐可导致脊柱变形。第九十八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五99/76ChangzhouInstituteofTechnology坐—立姿

坐—立姿是指在作业过程中既可以坐也可以站立，坐、立交替，但以坐姿为主。坐着可以解除站立所引起的下肢肌肉酸痛感，而站立又可放松坐着引起的腰部肌肉紧张，所以坐、立交替可以消除不同部位的肌肉负荷。第九十九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五100/76ChangzhouInstituteofTechnology第三节能量代谢人体能量的产生和消耗称为能量代谢。能量代谢的测定方法有直接法和间接法两种。目前一般采用间接法，其基本原理是，能量代谢可通过人体的氧耗量反映出来，因此，首先测得单位时间内糖、脂肪等能源物质在体内氧化时的氧耗量和二氧化碳的排出量，求得两者之比（呼吸商），由此在推算某一时间或某项作业所消耗的能量。第一百页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五101/76ChangzhouInstituteofTechnology劳动强度劳动强度是以作业过程中人体的能耗量、氧耗量、心率、直肠温度、排汗率或相对代谢率等作为指标分级的。由于最紧张的脑力劳动的能量消耗一般不超过基础代谢的10％，而体力劳动的能量消耗可高达基础代谢的10～25倍，因此，以能量消耗或相对代谢率作为指标制订的劳动强度分级，只适用于以体力劳动为主的作业。第一百零一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五102/76ChangzhouInstituteofTechnology第一百零二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五103/76ChangzhouInstituteofTechnology第一百零三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五104/76ChangzhouInstituteofTechnology最大能量消耗界限单位时间内人体承受的体力活动工作量（体力工作负荷）必须处在一定的范围之内。负荷过小，不利于劳动者工作潜能的发挥和作业效率的提高，将造成人力的浪费，但负荷过大，超过了人的生理负荷能力和供能能力的限度，又会损害劳动者的健康，导致不安全事故的发生。一般，人体的最佳工作负荷是指在正常情景中，人体工作8h不产生过度疲劳的最大工作负荷值。最大工作负荷值通常是以能量消耗界限、心率界限以及最大摄氧量的百分数表示。第一百零四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五105/76ChangzhouInstituteofTechnology第四节心血管与呼吸系统自学（P47－P53）第一百零五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五106/76ChangzhouInstituteofTechnology第五节人体的忍耐力一、疲劳的概念疲劳是指在劳动生产过程中，作业能力出现明显下降，或由于厌倦而不愿意继续工作的一种状态。通常把疲劳分为两种，即肌肉疲劳（或称体力疲劳）和精神疲劳（或称全身疲劳、脑力疲劳）。肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象，一般只涉及大脑皮层的局部区域；精神疲劳则与中枢神经活动有关，它是一种弥散的、不愿意再作任何活动和懒惰的感觉，意味着机体迫切需要休息。第一百零六页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五107/76ChangzhouInstituteofTechnology二、疲劳的特点疲劳的原因一般，当机体出现疲劳时，主观上必有疲倦、厌烦等感觉，但有时这种感觉和疲劳状态不同时发生，这在很大程度上取决于劳动者的精神心理状况。第一百零七页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五108/76ChangzhouInstituteofTechnology疲劳的原因超过生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动，作业环境中不良的气象条件和环境条件（如照度不足、噪声和振动、毒物和粉尘、重复的节律），单调乏味的工作，长期劳逸安排不当，不良的精神因素（如遭受强烈的刺激、焦虑情绪、矛盾的心情、缺乏工作责任感），机体状况不好（如营养不良、疾病、疼痛、睡眠不足、体质欠佳）等，均是发生疲劳的原因。此外，从人机工程学的观点来看促使疲劳过早出现的原因还有：劳动时不能维持良好的劳动姿势，不按生物力学的原理合理使用体力，不能把有用的力用于做功，工作空间过小，机具或控制器（手柄、按钮、脚踏板等）的形状、大小、重量、高低、远近设计不合理，未考虑到人体的生理功能、解剖结构和生物力学的原理，仪表面板的设计未能考虑人体生理功能，使视觉通道负荷过重，信号显示系统不符合人体生理和心理特点，机床、作业台、控制台、司机的位置等未按适当的人体身高或坐高和身体活动范围设计，座椅不符合人体解剖结构特点等等。第一百零八页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五109/76ChangzhouInstituteofTechnology休息是一种解除疲劳，恢复工作能力的过程。这主要靠夜间的睡眠，但白天的业余时间和工间休息也起一定的作用。作为生理现象的疲劳，必须在24h周期内得到完全的解除，以保持平衡。若长期得不到完全解除，势必造成疲劳的累积，即过度疲劳（简称过劳）。疲劳的原因第一百零九页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五110/76ChangzhouInstituteofTechnology过度疲劳过度疲劳时，在睡眠醒来后仍有疲倦的感觉，在工作开始前已感到疲倦。这样的人，常因情绪不好对工作感到厌恶，易怒，适应性差，身体衰弱，对疾病抵抗力低下，还可能出现一系列功能失调，如头晕、头痛、睡眠障碍、心律不齐、多汗、食欲不振和引起消化道疾患等，这种失调常使短时间病休率增高。有各种精神和心理因素的人（如对职业不热爱，对分配的工作或工作地点不满，对工作和环境不适应等），更易出现过劳现象。但事实上，要分辨是精神因素还是超过生理负荷所引起的过劳，往往是很困难的。此外，精神心理因素还会出现“厌烦”。厌烦也是一种生理功能状态。疲劳和厌烦两者常同时出现，难以区分，它们都是大脑皮层活动水平低下的结果。第一百一十页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五111/76ChangzhouInstituteofTechnology具有现代工业疲劳特点的几种作业疲劳问题有些作业需要紧张而繁重的脑力劳动，有些作业脑力和体力并重且精神相当紧张，而在有些作业中个别器官处于高度紧张状态，这是现代工业生产产生疲劳的特点。高度视力紧张作业的疲劳高度精神紧张作业的疲劳交通疲劳

第一百一十一页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五112/76ChangzhouInstituteofTechnology三、疲劳的测定方法测量疲劳的目的是研究疲劳－劳动产值之间的关系，测定人体对不同紧张水平的反应，以满足发展生产和改善劳动条件的需要。测定疲劳的方法，除测量劳动者身体状况（如脉搏、血压、能量代谢等）的变化以外，在人机工程中常用的方法有下列几种。第一百一十二页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五113/76ChangzhouInstituteofTechnology观察产品的质量和数量劳动生产率和疲劳有一定关系，但不能直接作为疲劳指标，因为劳动生产率和许多因素（如生产目的、社会因素、对工作的态度等）有关。不过对于产品的质量下降或操作的错误额度增加，也必须考虑到疲劳这个因素。第一百一十三页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五114/76ChangzhouInstituteofTechnology记录受试者的感觉采用主观感觉询问表，记录受试者工作前后的感觉。主观感觉询问表有许多种，如Haider1961年及Croll1965年使用的“双极询问表”，表内列出了两种截然相反的状态（如对工作感兴趣—对工作感到厌烦，想打磕睡－十分清醒，精力充沛－感到疲倦等），让受试者作出记号以表明在特定瞬间他们的主观感觉；第一百一十四页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五115/76ChangzhouInstituteofTechnology分析脑电图利用脑电图仪可把机体处于不同机能状态时，大脑部位脑电波的变化记录下来，观察脑电波的周期（波率）、振幅（波幅）和相位以及波形、分布、对称性、节律性等。第一百一十五页，共一百二十八页，编辑于2023年，星期五116/76ChangzhouInstituteofTechnology测定闪频值对于工作期间精神