第3章人的生理和心理及生物力學(xué)特性=安全人機(jī)工程學(xué)=重慶大學(xué)

1、第三章     人的生理和心理 及生物力學(xué)特性,第一節(jié) 人的生理特性 一、人的感知特性 1、人的感知反應(yīng)過程 人機(jī)系統(tǒng) （見圖3-1） 人的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見圖2）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3-1 人機(jī)系統(tǒng)圖,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖 2 人的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),神經(jīng)系統(tǒng),,,,中樞神經(jīng),,,,周圍神經(jīng),,脊髓,,

2、按解剖分,腦神經(jīng)；脊神經(jīng),按功能分,,,,感覺（傳入）神經(jīng),,運(yùn)動(dòng)神經(jīng)（傳出）,,,腦：延髓；腦髓；中腦；間腦；小腦；大腦,軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)（支配骨骼肌),植物性神經(jīng)（支配內(nèi)臟器官）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,2、感覺的基本特征人的各種感受器都有一定的感受性和感覺閾限。 （表3-1） 從人的感覺閾限來看，刺激本身必須達(dá)到一定強(qiáng)度才能對(duì)感受器官發(fā)生作用。（表3-2）一種感受器官只能接受一種刺激和識(shí)別某一種特征，眼睛

3、只接受光刺激，耳朵只接受聲刺激。人的感覺印象80%來自眼睛，14%來自耳朵，6%來自其他器官。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,同時(shí)有多種視覺信息或多種聽覺信息，或視覺與聽覺信息同時(shí)輸入時(shí)，人們往往傾向于注意一個(gè)而忽視其它信息，如果同時(shí)輸入的是兩個(gè)強(qiáng)度相同的聽覺信息，則對(duì)要聽的那個(gè)信息的辨別能力將下降50%，并且只能辨別最先輸入的或是強(qiáng)度校大的信息。 感覺器官經(jīng)過連續(xù)刺激一段時(shí)間后，敏感性會(huì)降低，產(chǎn)生適應(yīng)現(xiàn)象。,第三章 人

4、的生理及生物力學(xué)特性,表3－1 刺激及感覺反應(yīng),,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,表3－2 人體主要感覺閾值,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,3、知覺的基本特征  人的知覺一般分為空間知覺，時(shí)間知覺，運(yùn)動(dòng)知覺與社會(huì)知覺等，它們有如下共同特征：知覺的整體性 （見圖3）知覺的理解性 （見圖4）知覺的恒常性 知覺的選擇性 （見圖5）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖 3 知覺的整體性,

5、第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖 4 知覺的理解性,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖 5 人頭托盤雙關(guān)圖,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,4、人的視覺及其特性（1）人眼的構(gòu)造 眼球的基本結(jié)構(gòu)（見圖6） 眼球的水平解剖圖 （見圖3-2）（2）視覺的基本參數(shù) 波長(zhǎng)和強(qiáng)度效應(yīng) 視角（見圖3-3） 視力 視野（見圖3-4，圖3-5 ）

6、 視距（見表3-3） 色覺,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖 6 人眼球的基本結(jié)構(gòu),第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3－3 視角,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3－4 人的水平視野和垂直視野,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3－5 人對(duì)不同顏色的視野,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,表3－3 幾種工作視距的推薦值,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,（3

7、）常見的幾種視覺現(xiàn)象 暗適應(yīng)與明適應(yīng) （見圖3-6）眩光 視錯(cuò)覺 （見圖3-7a，圖3-7b，圖3-7c ）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3－6 暗適應(yīng)和亮適應(yīng)曲線,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,,圖3－7a 幾種常見視覺錯(cuò)誤,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖 3- 7 b 一系列視錯(cuò)覺圖,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖3-7c 視錯(cuò)覺圖,第三章 人的生理

8、及生物力學(xué)特性,（4）視覺運(yùn)動(dòng)規(guī)律眼睛的水平運(yùn)動(dòng)比垂直運(yùn)動(dòng)快，即先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西。視線運(yùn)動(dòng)的順序習(xí)慣于從左到右，從上至下，順時(shí)針進(jìn)行。對(duì)物體尺寸和比例的估計(jì)，水平方向比垂直方向準(zhǔn)確、迅速、且不易疲勞。當(dāng)眼睛偏離視中心時(shí)，在偏離距離相同的情況下，觀察率優(yōu)先的順序是左上、右上、左下、右下。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,兩眼的運(yùn)動(dòng)總是協(xié)調(diào)的、同步的，在正常情況下不可能一只眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)而另一只眼睛不動(dòng)；在

9、操作中一般不需要一只眼睛視物，而另一只眼睛不視物。人眼對(duì)直線輪廓比對(duì)曲線輪廓更易于接受。顏色對(duì)比與人眼辨色能力有一定關(guān)系。當(dāng)人們從遠(yuǎn)處辨認(rèn)前方的多種不同顏色時(shí)，其易于辨認(rèn)的順序是紅、綠、黃、白。當(dāng)兩種顏色相配在一起時(shí)，易于辨認(rèn)的順序是：黃底黑字，黑底白字，藍(lán)底白字，白底黑字等。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,5、聽覺特性 （1）人耳構(gòu)造和聽覺過程 （見圖3-8，圖3-9）（2）聽覺特征 可聽范圍 （

10、見圖3-10）可聽聲音的強(qiáng)度（見圖3-11）方向敏感度掩蔽效應(yīng),第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖 3-9 人耳的剖面圖,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3－10 年齡對(duì)聽力敏感性的影響,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖3-11 人的聽覺閾限,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,6、人的嗅覺、味覺和膚覺特性（1）嗅 覺（2）味 覺（3）膚 覺觸覺（觸覺感受器見圖10 ，觸覺

11、閾限）溫度覺痛覺（見圖11）,圖 10 部分觸覺感受器,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖 人的痛、溫度和粗略觸覺傳導(dǎo)通路,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,二、人的反應(yīng)時(shí)間,1、定義2、影響反應(yīng)時(shí)間的影響因素隨感覺通道不同而不同 （見表3-4）與運(yùn)動(dòng)器官有關(guān) （見表3-5）與刺激性質(zhì)有關(guān) （見表3-6）隨執(zhí)行器官不同而不同（見表3-7） 與刺激數(shù)目的關(guān)系 （見表3-8）與顏色的配合有關(guān)

12、（見表3-9）與年齡有關(guān)（見表3-10）與訓(xùn)練有關(guān),第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－4 反應(yīng)時(shí)間隨感覺通道的變化,表3－5 反應(yīng)時(shí)間與運(yùn)動(dòng)器官的關(guān)系,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－7執(zhí)行器官的反應(yīng)時(shí)間,表3－6 反應(yīng)時(shí)間與刺激性質(zhì)的關(guān)系,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－8 反應(yīng)時(shí)間與刺激數(shù)目的關(guān)系,表3－9 反應(yīng)時(shí)間與顏色的關(guān)系,表3－10 年齡與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系,第三章

13、人的生理及生物力學(xué)特性,三、人體活動(dòng)過程的生理變化與適應(yīng),1、人體活動(dòng)時(shí)機(jī)體的調(diào)節(jié)與適應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)血管系統(tǒng)（心率、血壓、血液再分配 、 血液成分 ）呼吸系統(tǒng)體溫調(diào)節(jié) 2、腦力勞動(dòng)時(shí)機(jī)體的調(diào)節(jié)與適應(yīng)3、人體信息處理系統(tǒng) 4、人體節(jié)律周期和晝夜周期,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,四、環(huán)境因素對(duì)生理功能的影響及作業(yè)環(huán)境分級(jí),1、粉塵作業(yè)環(huán)境 粉塵及其危害 工業(yè)粉塵的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn) （見表3-11）,第三章

14、 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－11《生產(chǎn)性粉塵作業(yè)危害程度分級(jí)》,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,2、環(huán)境化學(xué)因素及其危害 （1）工業(yè)生產(chǎn)中的毒物及中毒（2）生產(chǎn)中常見毒物對(duì)人體的影響 一氧化碳（見表3-12）/二氧化碳（見表3-13） /二氧化硫 /氯氣（表3-14）/鉛 /汞 /熏煙 /霧滴 （3）工業(yè)毒物的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)（見表3-15～3-18）,第三章

15、 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－12一氧化碳對(duì)人體影響與濃度的關(guān)系,表3－13 二氧化碳對(duì)人體影響與濃度的關(guān)系,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－14氯對(duì)人的急性中毒反應(yīng),第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－15 56種毒物危害級(jí)別,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－16 毒物危害權(quán)種系數(shù),表3－17有毒作業(yè)時(shí)間權(quán)系數(shù),表3－18有毒作業(yè)分級(jí)表,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,3、物理因素危害

16、高溫（見表3-19 ，表3-20）低溫（表3-21、表3-22、表3-23） 噪聲（表3-24）振動(dòng) 輻射,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－19 高溫作業(yè)分級(jí)表,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－20 高溫作業(yè)允許持續(xù)接觸熱時(shí)間限值,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－21 低溫作業(yè)分級(jí)表,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－22 工廠車間內(nèi)作業(yè)區(qū)的空氣溫度和濕度標(biāo)準(zhǔn),

17、第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－23 冷水作業(yè)分級(jí)表,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－24 噪聲作業(yè)分級(jí)級(jí)別指數(shù)表,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,第二節(jié)   人的心理特性,認(rèn)識(shí)過程：如感覺、知覺、記憶、注意、思維、想象 心理過程特性 情感過程：如情緒與情感 意志過程：如意志

18、 個(gè)性心理特征： 如需要、動(dòng)機(jī)、興趣、能力、氣質(zhì)、性格、世界觀,,心理特性,,一、    心理學(xué)概述,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,二、心理特性與安全,1、注意當(dāng)心理活動(dòng)指向或集中于某一事物時(shí)，就是注意。從生理上，心理上不可能始終集中注意力于一點(diǎn)。不注意的發(fā)生是必然的生理和心理現(xiàn)象，不可避免。不注意就存在于注意之中。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,自動(dòng)化程度越高，監(jiān)視儀表等工作最容

19、易發(fā)生不注意。 預(yù)防不注意產(chǎn)生差錯(cuò)的方法如下： 1）建立冗余系統(tǒng)，為確保操作安全，在重要崗位上，多設(shè)l～2個(gè)人平行監(jiān)視儀表的工作； 2）為防止下意識(shí)狀態(tài)下失誤，在重要操作之前，如電路接通或斷開、閥門開放等采用“指示唱呼”，對(duì)操作內(nèi)容確認(rèn)后再動(dòng)作； 3）改進(jìn)儀器、儀表的設(shè)計(jì)，使其對(duì)人產(chǎn)生非單調(diào)刺激或悅耳、多樣的信號(hào)，避免誤解。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,2、情緒與情感 情緒、情感是

20、人對(duì)客觀事物的一種特殊反應(yīng)形式。 情緒、情感為三種因素所制約：環(huán)境影響、生理狀態(tài)和認(rèn)識(shí)過程。其中認(rèn)識(shí)過程起關(guān)鍵作用。 情緒狀態(tài)可分為心境，激情，應(yīng)激。 情感是在人類社會(huì)歷史發(fā)展過程中形成的高級(jí)社會(huì)性情感，人類社會(huì)性情感可歸結(jié)為道德感、理智感和美感。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,在實(shí)際工作中表現(xiàn)出來的有如下幾種不安全情緒： ① 急躁情緒：人的情緒狀況發(fā)展到引起人體意識(shí)范圍變狹窄，判斷力降低，失去理智力和自制力。心血活動(dòng)

21、受抑制等情緒水平失調(diào)呈病態(tài)時(shí)，極易導(dǎo)致發(fā)生不安全行為。（見圖3－14 ） ② 煩躁情緒：表現(xiàn)沉悶，不愉快，精神不集中，心猿意馬，嚴(yán)重時(shí)自身器官往往不能很好協(xié)調(diào)，更談不上與外界條件協(xié)調(diào)一致。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3－14安全操作水平與情緒激動(dòng)水平關(guān)系圖,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,過高和過低的情緒激動(dòng)水平，使人的動(dòng)作準(zhǔn)確度降至50%或以下，注意力無法集中，不能自制。某礦技術(shù)員與愛人吵架，為逃避家庭煩惱而提

22、前上班，誤人頂板未撬實(shí)的采場(chǎng)，被冒落松石打死。這是抑制狀態(tài)下事故的一例。從事快速、緊張的勞動(dòng)，如興修水利等，較高的情緒激動(dòng)水平有利于發(fā)揮勞動(dòng)效率，可播放歡快的樂曲鼓動(dòng)生產(chǎn)情緒。應(yīng)當(dāng)指出，設(shè)備復(fù)雜、多工種作業(yè)的冶金廠等，車間內(nèi)不應(yīng)播放音樂和口號(hào)，以免造成干擾，影響安全生產(chǎn)。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,情緒激動(dòng)水平的高低是外界（環(huán)境的、社會(huì)的）刺激情景引起的，因此，改變外界刺激可以改變情緒的傾向和水平。從組織管理上（包括思想工

23、作、安全檢查、勞動(dòng)組織等）及個(gè)體主觀上若能注意創(chuàng)造健康穩(wěn)定的心理環(huán)境并用理智控制不良情緒，由情緒水平失調(diào)導(dǎo)致的不安全行為就可以大幅度下降。安全檢查表中有一欄目，調(diào)查工人有無家庭糾紛、打架、賭氣等事件發(fā)生。如影響工人情緒較大，可采取換班休息、談話等方式，不使工人帶著沉重的情緒進(jìn)人操作崗位。實(shí)踐證明，這是行之有效的安全措施。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,3、意志意志就是人們自覺地確定目的并調(diào)節(jié)自己的行動(dòng)去克服困難，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定目

24、的的心理過程，它是意識(shí)的能動(dòng)作用的表現(xiàn)。 意志品質(zhì)有積極的，也有消極的。積極的品質(zhì)表現(xiàn)為自覺性、果斷性、自制力和堅(jiān)定性；消極的品質(zhì)表現(xiàn)為盲目性、沖動(dòng)性、脆弱性和盲目性。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,4、態(tài)度 態(tài)度是個(gè)人對(duì)他人、對(duì)事物較持久的肯定或否定的內(nèi)在反應(yīng)傾向。態(tài)度的形成主要受三種因素的影響，即知識(shí)或信息，主要來自父母、同事和社會(huì)生活環(huán)境；需要，歡迎態(tài)度，相反則不然；團(tuán)體的規(guī)定或期望，一般說來個(gè)人的態(tài)度要與他所屬的集

25、體的期望和要求相符合。屬于同一集體的人，他們的態(tài)度較類似。團(tuán)體的規(guī)定是一種無形的壓力影響同一團(tuán)體的成員。人們對(duì)安全工作的態(tài)度對(duì)搞好安全工作具有重大影響，在安全管理中，應(yīng)通過宣傳，教育，團(tuán)體作用使工人對(duì)安全工作的態(tài)度不僅是正確的，而且要達(dá)到內(nèi)化的程度。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,5、性格性格是人們?cè)趯?duì)待客觀事物的態(tài)度和社會(huì)行為的方式中，區(qū)別于他人所表現(xiàn)出的那些比較穩(wěn)定的心理特征的總和。性格特征：對(duì)現(xiàn)實(shí)的態(tài)度的特征/性格的

26、意志特征/性格的情緒特征/性格的理智特征 有學(xué)者將性格分為：冷靜型、活潑型、急躁型、輕浮型和遲鈍型。前兩者中的性格屬于安全型，后三種屬于非安全型,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,性格與安全生產(chǎn)有著密切的聯(lián)系，在其他條件相同的情況下，冷靜型性格的人比急躁型性格的人安全性強(qiáng)。對(duì)工作馬虎的人容易出現(xiàn)失誤。實(shí)踐中不少人因魯莽、高傲、懶惰、過分自信等不良性格、促成了不安全行為而導(dǎo)致傷亡事故。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,6

27、、能力 能力是人順利完成某種活動(dòng)所必須具備的心理特征之一。能力的個(gè)體差異與安全 a.人的能力與崗位職責(zé)要求相匹配 b.發(fā)現(xiàn)和挖掘職工潛能 c.通過培訓(xùn)提高人的能力 d.團(tuán)隊(duì)合作時(shí)，人事安排應(yīng)注意人員能力的相互彌補(bǔ),第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,7、氣質(zhì)氣質(zhì)是一個(gè)人生來就有的心理活動(dòng)的動(dòng)力特征。心理活動(dòng)的動(dòng)力指心理過程的程度、心理過程的速度和穩(wěn)定性以及心理活動(dòng)的指向性。膽汁質(zhì)的人情

28、緒產(chǎn)生速度快，表現(xiàn)明顯、急躁，不善于控制自己的情緒和行動(dòng)；行動(dòng)精力旺盛，動(dòng)作迅猛；外傾。多血質(zhì)的人情緒產(chǎn)生速度快，表現(xiàn)明顯，但不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)變；活潑好動(dòng)，好與人交際,外頃。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,粘液質(zhì)的人情緒產(chǎn)生速度慢，也表現(xiàn)不明顯，情緒的轉(zhuǎn)變也較慢，易于控制自己的情緒變化；動(dòng)作平穩(wěn)，安靜，內(nèi)傾。抑郁質(zhì)的人情緒產(chǎn)生速度快，易敏感，表現(xiàn)抑郁、情緒轉(zhuǎn)變慢，活動(dòng)精力不強(qiáng)，比較孤僻，內(nèi)傾。,從安全工程角度來看，四種不同氣質(zhì)的

29、人都有其特點(diǎn)和弱點(diǎn)。粘液質(zhì)的人適于做精細(xì)而要求有耐心的工作，這種人穩(wěn)重可靠，注意力集中時(shí)間長(zhǎng)，有利于安全生產(chǎn)；多血質(zhì)的人缺乏耐心，從事單調(diào)重復(fù)的工作容易產(chǎn)生精神溜號(hào)，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降或事故，不宜在安全上負(fù)有重任。例如，某礦一技術(shù)員，為人熱情，活潑好動(dòng)，善于交往，遇事容易沖動(dòng)好勝。在一次安全檢查中他帶領(lǐng)大家檢查危險(xiǎn)區(qū)域，第一個(gè)爬上久已腐朽的木梯，墜落死亡。抑郁質(zhì)的人不宜于單獨(dú)操作安全方面的關(guān)鍵設(shè)備和工藝過程。,8、需要與動(dòng)機(jī)需要是

30、人參與社會(huì)行動(dòng)的基礎(chǔ)，動(dòng)機(jī)則是促使人活動(dòng)的原因。 動(dòng)機(jī)是由需要產(chǎn)生的，需要是個(gè)體在生活中感到某種欠缺而力求獲得滿足的一種內(nèi)心狀態(tài)它是機(jī)體自身或外部生產(chǎn)條件的要求在腦中的反映。有什么樣的需要就決定著有什么樣的動(dòng)機(jī)。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,馬斯洛提出了需要層次論（見圖3-12）。他認(rèn)為，人的需要分為生理需要、安全需要、社交需要、尊重和自我實(shí)現(xiàn)的需要，依次由低級(jí)到高級(jí)。自我實(shí)現(xiàn)的需要越強(qiáng)烈，目標(biāo)越高，對(duì)安全的需要也更敏感。

31、,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,圖 12 馬斯洛的需要層次發(fā)展模式,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,9、非理智行為的心理因素 僥幸心理 省能心理 逆反心理 湊興心理 從眾心理,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,三、顏色的心理作用,1、顏色現(xiàn)象明度、色調(diào)和飽和度 顏色的混合2、顏色的心理作用冷暖感 興奮和抑制感前進(jìn)和后退感輕重感輕松和壓抑感軟硬感膨脹色與收縮色,第三章 人的

32、生理及生物力學(xué)特性,四、聲音對(duì)心理的作用,1、樂聲的作用 2、噪聲的危害,表3－28不同環(huán)境的聲壓級(jí),第三節(jié) 人體生物力學(xué),一、人體生物力學(xué)的一般知識(shí)1、骨骼的功能⑴ 人體骨骼強(qiáng)度⑵ 骨的功能 ⑶ 骨杠桿（圖3-18 ）2、關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍(1) 關(guān)節(jié)的連結(jié) (2) 關(guān)節(jié)的作用,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3—18 人體骨杠桿,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,3、人體肌肉力學(xué)特性4、人體運(yùn)動(dòng)的特

33、征,,圖3－20 屈前臂時(shí)形成的力矩圖示,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,5、人體活動(dòng)范圍最有利范圍：是指可使人在既達(dá)到動(dòng)作目的同時(shí)又保證了人的工作輕松、舒適、不疲勞的最佳效果的人體活動(dòng)范圍，亦稱順手可及活動(dòng)范圍。施加的操縱力不大的、使用頻率很高的、極重要的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi)。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,正常范圍：是指人體一般活動(dòng)均在此活動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行，如上肢相對(duì)于不動(dòng)的肩膀在肘關(guān)節(jié)彎曲時(shí)外切弧的范圍。一般

34、常用的又重要的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi)。最大可及范圍：是指肢體長(zhǎng)時(shí)間處于最大限度伸直狀態(tài)的活動(dòng)范圍。不常用的費(fèi)力很大的操作裝置應(yīng)安裝在此范圍內(nèi)。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,二、 人體各部分的操縱力,操縱力是指操作者在操作時(shí)為達(dá)到操作的目的所付出的一定數(shù)量的力。肢體的力量來自肌肉收縮，肌肉收縮時(shí)所產(chǎn)生的力稱為肌力。在操作活動(dòng)中，肢體所能發(fā)揮的力量大小除了取決人體肌肉的生理特征外，還與施力姿勢(shì)、施力部位、施力方式和施力方向

35、有密切關(guān)系（見圖3-21 ）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3-21 立姿彎臂時(shí)的力量分布,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,1、手的操縱力(1) 坐姿操縱力 坐姿時(shí)不同角度上臂力測(cè)試如圖3-22所示，其測(cè)量結(jié)果見表3-32。(2) 立姿操縱力 立姿操作時(shí)，手臂在不同角度上的拉力和推力分布，如圖3-23所示 (3) 握力 男女不同年齡段握力，見表3-33 (4) 拉力與推力(5) 扭力和提力

36、 應(yīng)用手柄操縱時(shí)最合適的力，見表3-34,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3-22 坐姿操縱力側(cè)視圖（a）側(cè)視圖 （b）俯視圖,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3-32 坐姿時(shí)手臂在不同方向上的操縱力,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3-23 立姿操作時(shí)手臂在不同角度上的拉力和推力分布,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3-33 男女不同年齡段握力,第三章 人的生理及生物

37、力學(xué)特性,表3-34 應(yīng)用手柄操縱時(shí)最合適的力,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,2、腳的操縱力腳產(chǎn)生力的大小與下肢的位置、姿勢(shì)和方向有關(guān)。腳產(chǎn)生的操縱力一般都是以壓力的形式出現(xiàn)，壓力的大小隨著腳離開人體中心對(duì)稱線向外偏轉(zhuǎn)的程度有關(guān)。（見圖3-24）一般地說，在坐姿的情況下，腳的伸展力大于屈曲力；右腳的操縱力大于左腳的操縱力；男的腳力大于女的腳力。 （見表3-35 ）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3-24

38、 不同體位下腳的蹬力及在 各個(gè)角度時(shí)的壓力比值,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3-35 腳的操縱力比較(N),第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,三、人體活動(dòng)的速度與準(zhǔn)確度,1、肢體的動(dòng)作速度 肢體動(dòng)作速度的大小，基本上決定于肢體肌肉收縮的速度 對(duì)于操作動(dòng)作速度，還取決于動(dòng)作方向和動(dòng)作軌跡等特征 人的無條件反應(yīng)時(shí)間為0.1～0.15S,聽覺反應(yīng)為0.1～0.2S,手指叩擊速度1.5～5次／S，判斷時(shí)間為

39、1～5S。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,2、人體動(dòng)作的頻率動(dòng)作頻率是指在一定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作所重復(fù)的次數(shù)。肢體的動(dòng)作頻率也取決于動(dòng)作部位和動(dòng)作方式 (見表3-36 )在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)操作速度和頻率的要求不得超出肢體動(dòng)作速度和頻率的能力限度。(見表3-37，表3-38),第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3-36人體各部位動(dòng)作速度與頻率限度,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,表3－37 動(dòng)作速度表,第三章

40、 人的生理及生物力學(xué)特性,表3-38 人體各部分動(dòng)作的最大頻率,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,3、人體動(dòng)作的靈活性改變操縱方向時(shí)，圓形軌跡比直線軌跡靈活。手向著身體比離開身體的動(dòng)作靈活而準(zhǔn)確前后往復(fù)比左右往復(fù)動(dòng)作的速度大。最大動(dòng)作速度與被移的負(fù)載的重量成正比，而達(dá)到最大速度所需要的時(shí)間與被移動(dòng)的負(fù)載成正比,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,人體較短部位的動(dòng)作比較長(zhǎng)部位的動(dòng)作靈活；人體較輕部位的動(dòng)作比較重部位的

41、動(dòng)作靈活人體體積較小部位動(dòng)作比較大部位動(dòng)作靈活,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,進(jìn)行安全人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為使動(dòng)作速度、頻率和準(zhǔn)確性、靈活性很好地結(jié)合，須遵循的規(guī)律： ⑴ 勞動(dòng)時(shí)，不論連續(xù)動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)短，都應(yīng)在最有利的位置開始和結(jié)束。⑵ 沿曲線的、直線的或不規(guī)則軌跡的動(dòng)作，都應(yīng)該讓操作者的動(dòng)作從容不迫。⑶ 具有急劇改變方向的動(dòng)作，應(yīng)盡量采用流暢而連續(xù)的動(dòng)作。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,⑷ 手在水平內(nèi)動(dòng)作比在垂直面內(nèi)

42、的動(dòng)作要準(zhǔn)確。⑸ 工作時(shí)的動(dòng)作次數(shù)應(yīng)盡量減少，頻率應(yīng)降低。⑹ 重要作業(yè)盡可能由一個(gè)人的動(dòng)作完成.⑺ 最重要和常用的裝置或工具應(yīng)當(dāng)放在最有利范圍之內(nèi)。,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,⑻ 操縱者的操縱動(dòng)作，按適宜的半徑作圓周運(yùn)動(dòng)比沿直線運(yùn)動(dòng)好。⑼ 從一個(gè)操縱位置到另一個(gè)操縱位置的動(dòng)作應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)，不允許有跳躍式動(dòng)作。⑽ 如果操作者不可避免地按不正確的軌跡動(dòng)作時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮改變手的動(dòng)作，這時(shí)采用直線形式的軌跡要靈活些。,第三章

43、 人的生理及生物力學(xué)特性,四、影響人體作用力的因素,1、體 重體重既有利于操縱，又有不利于操縱的，操作時(shí)應(yīng)盡量避免將力耗費(fèi)在不合理的動(dòng)作和身體的運(yùn)動(dòng)上。體重對(duì)操作既有好處也有壞處，應(yīng)該取其有利的一面，采取相應(yīng)姿勢(shì)盡量使體重發(fā)揮作用。 （見圖3-25）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3-25 力的應(yīng)用（甲）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,,圖3-25 力的應(yīng)用（乙）,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,2、

44、 體 位 操作者的體位（立位、坐位、躺位）、軀干的穩(wěn)定性對(duì)人的作用力也有一定的影響。立位作業(yè)可以經(jīng)常改變操作的姿勢(shì)，活動(dòng)范圍大，易于用力，但單調(diào)作業(yè)會(huì)引起疲勞立位可適當(dāng)?shù)刈邉?dòng)，有助于維持工作能力，但立位不易進(jìn)行精確而細(xì)致的工作，不易轉(zhuǎn)換操作，而且肌肉要作更多的功用以維持體重，易引起疲勞,第三章 人的生理及生物力學(xué)特性,坐位則可以進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間地精確而細(xì)致的工作，可以手足并用，但是坐位作業(yè)則不易改變姿勢(shì)，用力受限制，工作范圍受局