第三章作业环境中的人体因素.

寸和活动空间
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4） 影响活动空间的因素
（1）动作的方式； （2）各种姿态下工作的时间； （3）工作的过程和用具； （4）服装； （5）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 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。
2）垂直作业域：
指手臂伸直，以肩关节为轴作上下运动所形成 的范围。
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
的高度。
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180厘米以上高度, 手的操作极不方便, 视觉条件也下降 160-180厘米之间, 手的操作不方便, 视觉可以, 较适宜于放置显示器 70-160厘米高度之间, 最适宜于物的操作和观察
动态施力
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 排除了代谢废物。因此，只要选择合理的作业节奏，动 62 态作业可以延续很长时间而不产生疲劳。
3. 静态施力举例
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"费力"，因此当两种作 业方式同时存在时，首先要处理好静态作业。
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二、肢体的运动与肌肉施力
人体自身的平衡稳定或 人体的运动，都离不开 肌肉的机能。
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1.肌肉
能量的 来源？
肌肉的最大力量为3～4kg/cm2 肌肉力量的大小取决于横截面积的大小。 肌肉力量的大小也取决于其收缩的长度。
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2. 肌肉施力有两种方式：
（1）动态肌肉施力：（2）静态肌肉施力。
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50-70厘米之间, 手与脚的操作都不方便 0-50厘米高度之间适宜于脚控制
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立姿工作的高度安排
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摸 高
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拉 手
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桌椅的高度
好用的桌子应该是长时间用也不疲劳的： 椅子的高度49厘米。桌子的高度在椅子的高度上加 坐高的三分之一为75厘米。 28
女 性
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男 性
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3）脚的工作空间
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1. 椎间盘问题
脊柱承受的重量负荷 由上至下逐渐增加，第5 块腰椎处负荷最大。 人体本身的负荷加在 腰椎上，在作业、尤其在 提起重物时，加在腰惟的 负荷与人体本身负荷共同 作用，使腰椎承受了极大 的负担，因此人们的腰病 发病率极高。
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用不同的方法来提起重物，对腰部负荷的影响不同。
弯腰直膝
直腰弯膝提起重物时 椎间盘内压力较小
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D. 使用惯用手拿东西比非惯用手拿东西快约10%时间。
单独右手工作平均为12.9bits/s，单独左手工 作平均为11.7bits/s，并且惯用手总比非惯用 手工作得精确。实验还告诉我们，用惯用手 触及一个目棕的失误率为7%，而非惯用手是 12%。从力量上来看，惯用手比非惯用手强 5%至10%。
7、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。
8、支持肢体
当手中虽然乐捏着一根25g的 鸡毛，但同时支持着4.4公斤的整
个手臂。避免长时间的敬礼姿势
以及越过头顶的操作。
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三、人体作业效率
能量的角度
肌肉收缩
机械能 热能
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通常只有20～25%，
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1. 肌肉施力
A. 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。
B. 应使肌肉处于其自然状态的长度。
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C.避免不必要的加速度和减速度。 对于手臂和腿，适宜于回转运动，应该尽量减少往复 运动。一般说来，手臂作回转运动效率较高。
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可以减少一些不必要的减速
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。 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
A 坐姿侧视与俯视
B 立姿侧视 31
4. 人体的活动空间
1）人体静态的基本姿势
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每个姿态对应一个尺寸群
立姿
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GB／T 13547--1992给出 的工作空间立姿
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E、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
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。
要改变物体的位置从高到低时，采用自由下落式方法。
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四、提起重物
人的脊柱为"S"曲线形，12块胸 椎骨组成稍向后凹的曲线，5块腰椎 骨连结成向前凸的曲线，每两块脊
椎骨之间是一块推间盘。
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2. 压力分布
为什么弯腰提重会导致压力增大呢?
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提起重物必须保持直腰姿势
(1)抓稳重物，提起时保持直腰弯膝。
(2)设计时应使重物的抓握部位高干地面 40～50厘米，应有把手。
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五、重心问题
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思考题？
1、人体活动空间涉及的问题是什么？ 2、静态施力的主要危害？
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网站：
国际人类工程学协会 （IEA） 不良设计
第三章
作业环境中人体因素
一、人体活动与动作空间 二、肢体的运动与肌肉施力
主 要 内 容
三、人体作业效率
四、提起重物 五、重心问题
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一、人体活动与动作空间
人的动作空间
肢体活动范围
人体活动空间
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肢体活动范围：
人的肢体围绕关节转动而划出的范围，也就是 肢体活动所占用的空间范围。肢体长度和角度
作业域：
/people/ematias/faq/contents.html /galaxy/Engineering-and-Technology/ / /
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蹲姿
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靠 姿
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2）姿态变换：
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。
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3）人体移动
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。
人 与 人 的 关 系
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人与物的关系
设计中更多的考虑平面的空间尺寸
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。 心脏的工作就是 动态作业，人的 一生中，心脏不 停地搏动，心肌 从不"疲劳"。
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静态施力
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 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 业的持续时间受到限制。
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弯腰， （2）用手臂夹持物体， （3）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， （5）长时间站立在一个位置上，
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4.避免静态施力
人体工程学的基本设计原则
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;另一方面要避免静态肌肉施力。
左右水平面和上下垂直面的作业域。
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肩高（cm）
立姿：
男：130； 女：120。 坐姿： 男－54厘米； 女－49厘米。 臂长： 男－65厘米； 女－58厘米。
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1）水平作业域：
最大作业域
通常作业域 较佳作业域
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 外伸所形成的区域为最大作业域。 21 手臂自然放松运动所形成的区域为通常作业域。
轻 松 值：
正常值
极 限 值：
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图 3-1
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图 3-2
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图3-3
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2. 肢体活动范围
单腿跪姿
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坐姿
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立姿
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双腿跪姿
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蹲姿
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作业域（working area）
立姿
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跪姿
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坐姿
仰卧姿
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3.手脚的作业域
人在日常工作和生活中，“站”、“立”、“坐”， 手脚在一定的空间范围内做各种活动，。
人体尺寸有6项
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坐姿
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GB／T 13547--1992给出的工作空间 坐姿人体尺寸有5项。
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卧姿
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跪姿
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跪姿
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GB／T 13547--1992给出的工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸 41 6项
工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（男子） （单位：mm）
工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（女子） （单位：mm）
避免静态肌肉施力的几个设计要点：
1、避免弯腰或 其他不自然的身 体姿势。 2、避免长时间地抬手作业。
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3、坐着工作比站着工作省力。
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 其对于需要频繁走动的工作，更应如此设计工作椅。
4、双手同时操作时，手的运动 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
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5、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。
作业位置的高度保证姿 势自然，身体稍微前倾， 眼睛正好处在观察时要 求的距离。还采用了手 臂支承，以避免手臂肌 肉静态施力。