生理心理生物力學(xué)特性

生理心理生物力學(xué)特性第一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/22圖1

人機(jī)系統(tǒng)圖第二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/23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）第三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/24(1)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。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。

第四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/25表3－1刺激及感覺反應(yīng)感覺種類感覺器官適宜刺激識(shí)別特征作用視覺眼光形狀、大小、位置、遠(yuǎn)近、色彩、明暗、運(yùn)動(dòng)方向等鑒別聽覺耳聲聲音的高低、強(qiáng)弱、方向和遠(yuǎn)近報(bào)警、聯(lián)絡(luò)嗅覺鼻揮發(fā)和飛散的物質(zhì)辣氣、香氣、臭氣報(bào)警、鑒別味覺舌被唾液溶解的物質(zhì)甜酸、苦辣、咸等鑒別皮膚感覺皮膚及皮下組織物理或化學(xué)物質(zhì)對(duì)皮膚作用觸覺、痛覺、溫度覺、壓覺報(bào)警深部感覺肌體神經(jīng)及關(guān)節(jié)物質(zhì)對(duì)肌體的作用撞擊、重力、姿勢(shì)等

平衡感覺前庭器官運(yùn)動(dòng)和位置變化旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)等調(diào)整第五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/262006.2表3－2人體主要感覺閾值

感覺感覺閾下限上限視覺（2.2～5.7）×10-17J（2.2－5.7）×10-8J聽覺1×10-12J/m21×102J/m2嗅覺2×10-7kg/m3

味覺4×10-7(硫酸試劑摩爾濃度)

觸覺2.6×10-9J

溫度覺6.28×10-9kg·J/m2·s9．13×10-6kg·J/m2·s振動(dòng)覺振幅2.5×10-4mm

第六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/27(2)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）第七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/282006.2圖3

知覺的整體性第八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/29圖4

知覺的理解性第九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/210圖5

人頭托盤雙關(guān)圖第十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2112、人的視覺特性（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7）（2）視覺的基本參數(shù)

波長(zhǎng)和強(qiáng)度效應(yīng)視角（見圖3-1）視力視野（見圖3-2，圖3-3）視距（見表3-3）色覺第十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/212圖6人眼球的基本結(jié)構(gòu)第十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/213圖7眼球的水平解剖圖

第十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/214

圖3－1視角

第十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/215

圖3－2人的水平視野和垂直視野

第十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/216圖3－3人對(duì)不同顏色的視野

第十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2172006.2表3－3幾種工作視距的推薦值任務(wù)要求舉例視距離（cm）固定視野直徑(cm)備注最精細(xì)的工作安裝最小部件（表·電子元件）12～2520～40完全坐著，部分地依靠視覺輔助手段精細(xì)工作安裝收音機(jī)、電視機(jī)25～35（多為30～32）40～60坐著或站著中等粗活印刷機(jī)、鉆井機(jī)、機(jī)床旁工作50以下至80坐著或站著粗活包裝、粗磨50～15030～250多為站著遠(yuǎn)看黑板、開汽車150以上250以上坐著或站著第十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/218（3）常見的幾種視覺現(xiàn)象暗適應(yīng)與明適應(yīng)眩光視錯(cuò)覺

（圖3-4）第十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/219圖3－4幾種常見視覺錯(cuò)誤

第十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/220圖8一系列視錯(cuò)覺圖第二十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/221圖9視錯(cuò)覺圖第二十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/222（6）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。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。

第二十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2233、人的聽覺特性

（1）人耳構(gòu)造和聽覺過程

（見圖10，圖3-9）（2）聽覺特征

可聽范圍（見圖3-5）可聽聲音的強(qiáng)度（見圖3-6）方向敏感度掩蔽效應(yīng)

第二十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/224圖10人耳的構(gòu)造

第二十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/225圖11人耳的剖面圖第二十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/226

圖3－5年齡對(duì)聽力敏感性的影響

第二十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/227圖3-6

人的聽覺閾限第二十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2284、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12，觸覺閾限）溫度覺痛覺（見圖13）第二十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/229圖12

部分觸覺感受器第二十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/230圖13

人的痛、溫度和粗略觸覺傳導(dǎo)通路第三十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/231二、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)（見表3-9）與年齡有關(guān)（見表3-10）與訓(xùn)練有關(guān)

第三十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/232

表3－4反應(yīng)時(shí)間隨感覺通道的變化

T（秒）聽覺觸覺視覺嗅覺味覺咸味甜味酸味苦味0.115～0.1820.117～0.2010.188～0.2060.200～0.3700.3080.4460.5231.082動(dòng)作部位動(dòng)作特點(diǎn)最少平均時(shí)間（ms）手握取直線曲線70220旋轉(zhuǎn)克服阻力不克服阻力720220腳直線的克服阻力的360720腿直線的腳向側(cè)面360720～1460軀干彎曲傾斜720～16201260表3－5反應(yīng)時(shí)間與運(yùn)動(dòng)器官的關(guān)系

第三十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/233表3－7執(zhí)行器官的反應(yīng)時(shí)間

動(dòng)作部位動(dòng)作特點(diǎn)最少平均時(shí)間（ms）手握取直線曲線70220旋轉(zhuǎn)克服阻力不克服的720220腳直線的克服阻力的360720腿直線的腳向側(cè)面360720～1460軀干彎曲傾斜720～16201260表3－6反應(yīng)時(shí)間與刺激性質(zhì)的關(guān)系

執(zhí)行器官反應(yīng)時(shí)間（ms）右手左手右腳左腳147144174179第三十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/234表3－8反應(yīng)時(shí)間與刺激數(shù)目的關(guān)系刺激選擇數(shù)12345678910反應(yīng)時(shí)間（ms）187316364434485532570603619622

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

年齡2030405060反應(yīng)時(shí)間相對(duì)值100104112116161顏色對(duì)比白與黑紅與綠紅與黃紅與橙

平均反應(yīng)時(shí)間（ms）197208217246第三十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/235三、大腦的覺醒水平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)

第三十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/236第二節(jié)

人的心理因素與安全

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

個(gè)性心理特征：如需要、動(dòng)機(jī)、興趣、能力、氣質(zhì)、性格、世界觀心理特性心理學(xué)概述第三十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/237一、人的心理特性對(duì)安全生產(chǎn)的影響

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。第三十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/238

自動(dòng)化程度越高，監(jiān)視儀表等工作最容易發(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。第三十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2392、情緒與情感

情緒、情感是人對(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。

第三十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/240

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)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1）

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。

第四十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/241圖3－1安全操作水平與情緒激動(dòng)水平關(guān)系圖

第四十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/242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)。第四十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/243

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。第四十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2443、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。

第四十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2454、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。

第四十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/246

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

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。

第四十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2476、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)

第四十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/248

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。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。

第四十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/249

從安全工程角度來看，四種不同氣質(zhì)的人都有其特點(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。第四十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/250

8、需要與動(dòng)機(jī)需要是人參與社會(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)。馬斯洛提出了需要層次論（見圖2）。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。

第五十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/251圖2馬斯洛的需要層次發(fā)展模式第五十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2529、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

第五十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/253二、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

第五十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/254

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

第五十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/255圖3—18人體骨杠桿

第五十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2563、人體肌肉力學(xué)特性4、人體運(yùn)動(dòng)的特征圖3－20屈前臂時(shí)形成的力矩圖示

第五十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2575、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)。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)。

第五十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/258第三節(jié)人體生物力學(xué)特性

一、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有密切關(guān)系（見圖3-21）第五十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/259圖3-8立姿彎臂時(shí)的力量分布

第五十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2602、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3-9所示，其測(cè)量結(jié)果見表3-14。(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3-10所示(3)握力

男女不同年齡段握力，見表3-15

(4)拉力與推力(5)扭力和提力

應(yīng)用手柄操縱時(shí)最合適的力，見表3-16第六十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/261圖3-9坐姿操縱力側(cè)視圖（a）側(cè)視圖（b）俯視圖

第六十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/262表3-14坐姿時(shí)手臂在不同方向上的操縱力

手臂角度（0）拉力推力左手右手左手右手向后向前180（向前平伸臂）15012090（垂臂）602301901601501102402501901701201901401201001002301901601601601801501209060向上向下4070808070608011090906080100100808090120120901801501209060向內(nèi)側(cè)向外側(cè)60709070809090100809040405050606070707080第六十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/263圖3-10立姿操作時(shí)手臂在不同角度上的拉力和推力分布第六十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/264表3-15

男女不同年齡段握力

性別年齡握力（N）最小值最大值標(biāo)準(zhǔn)值男1618202325274324344373379480529556579585343～441392～460418～487442～510448～516女1618202325202211218226230314332330338343239～276248～285256～293264～301268～305第六十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/265表3-16應(yīng)用手柄操縱時(shí)最合適的力

手柄距地高度（mm）左手最適合的用力（N）右手最適合的用力（N）向上向下向側(cè)方向上向下向側(cè)方500～650650～10501050～14001400～160014012080907012080140406060401201006040120100606030404030第六十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2663、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3-11）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3-17）

第六十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/267圖3-11不同體位下腳的蹬力及在各個(gè)角度時(shí)的壓力比值

第六十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/268表3-17腳的操縱力比較(N)腳別屈曲力伸展力男女男女右腳左腳326299234209478421344299第六十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/269二、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1～5S。

第六十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/270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3-18

)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3-19，表3-20)

第七十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/271表3-18人體各部位動(dòng)作速度與頻率限度

動(dòng)作部位

動(dòng)作速度或頻率

數(shù)值單位手的運(yùn)動(dòng)控制操縱桿位移手指敲擊的最大頻率旋轉(zhuǎn)把手或駕駛盤身體轉(zhuǎn)動(dòng)手控制的最大諧振截止頻率手的彎曲與伸直腳掌與腳的運(yùn)動(dòng)358.8～173～59.42～29.460.72～1.620.81.0～1.20.36～0.72cm.s-1cm.s-1次.s-1r.s-1次.s-1Hz次.s-1次.s-1第七十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/272表3-19動(dòng)作速度表

動(dòng)作部位動(dòng)作特點(diǎn)動(dòng)作一次最少的平均時(shí)間（S）手抓取動(dòng)作直線的曲線的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作克服阻力不克服阻力0.070.220.720.22腳直線的克服阻力的0.360.72腿直線的腳向側(cè)面0.360.72～1.45軀干彎曲傾斜0.72～1.621.26第七十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/273表3-20人體各部分動(dòng)作的最大頻率

動(dòng)作部位動(dòng)作的最大頻率（次/min）手204～406手指360～431前臂160～292臂99～344腿300～373腳330～400第七十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/274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。第七十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/275

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。⑷手在水平內(nèi)動(dòng)作比在垂直面內(nèi)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。第七十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/276⑹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)。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。第七十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2772人體運(yùn)動(dòng)的精度通常,人體運(yùn)動(dòng)的精度比速度更為重要人體運(yùn)動(dòng)的精度主要考慮2個(gè)方面的內(nèi)容(1)具有視覺反饋的運(yùn)動(dòng)精度(2)不具有視覺反饋的運(yùn)動(dòng)精度第七十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/278三、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3-13）第七十八頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/279圖3-13力的應(yīng)用（甲）

第七十九頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/280圖3-13力的應(yīng)用（乙）

第八十頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2812、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。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，工作范圍受局限，久坐會(huì)導(dǎo)致生理性疲勞躺位操作易疲勞，汽車修理工修理汽車時(shí)就有時(shí)必須仰躺著工作。3、個(gè)體因素

第八十一頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/282第四節(jié)疲勞與恢復(fù)

一、疲勞的概念1疲勞的定義就是在人體發(fā)生可以概括為失去功能或打亂這樣的變化，引起生理活動(dòng)的變化也就是發(fā)生機(jī)能變化、物質(zhì)變化、自覺疲勞和效率變化的現(xiàn)象。所謂疲勞就是人體內(nèi)的分解代謝和合成代謝平衡不能維持，換言之，當(dāng)高位與低位的代謝反應(yīng)平衡不正常時(shí)叫疲勞。疲勞是體力和腦力效能暫時(shí)的減弱。作業(yè)者在作業(yè)中，作業(yè)機(jī)能衰退，作業(yè)能力下降，并伴有疲倦感等主觀癥狀。（見表1）

第八十二頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/283表1疲勞自覺癥狀調(diào)查表第八十三頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/2842、疲勞的特點(diǎn)

大腦與疲勞有關(guān)的現(xiàn)象，乃是人身疲勞的最大特征。限制過度勞累，起著預(yù)防機(jī)體過勞的警告作用，即具有防護(hù)身體安全的作用。人體疲勞后，具有恢復(fù)原狀的能力，而不會(huì)留下?lián)p傷痕跡。由作業(yè)內(nèi)容和環(huán)境變化太少引起，當(dāng)作業(yè)內(nèi)容和環(huán)境改變，疲勞可以減弱或消失。從有疲倦感到精疲力竭，感覺和疲勞有時(shí)并不一定同步發(fā)生。

第八十四頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/285三、疲勞的分類和產(chǎn)生機(jī)理按疲勞的原因分：生理性/心理性疲勞按疲勞所發(fā)生的部位分：精神/肌肉/神經(jīng)疲勞

按疲勞的程度分：一般/過度/重度疲勞

按疲勞產(chǎn)生的時(shí)間長(zhǎng)短分：急性/慢性疲勞按作業(yè)方式分：動(dòng)態(tài)作業(yè)/靜態(tài)作業(yè)疲勞

第八十五頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/286．基于疲勞表象的分析分為：

1）個(gè)別器官疲勞，如計(jì)算機(jī)操作人員的肩肘痛、眼疲勞；打字、刻字、刻蠟紙工人的手指和腕疲勞等。

2）全身性疲勞，全身動(dòng)作，進(jìn)行較繁重的勞動(dòng)，表現(xiàn)為關(guān)節(jié)酸痛、困乏思睡、作業(yè)能力下降、錯(cuò)誤增多、操作遲鈍等。

3）智力疲勞，長(zhǎng)時(shí)間從事緊張腦力勞動(dòng)引起的頭昏腦脹、全身乏力、肌肉松弛、嗜睡或失眠等，與心理因素相聯(lián)系。

4）技術(shù)性疲勞，常見于體力腦力并用的勞動(dòng)，如駕駛汽車、收發(fā)電報(bào)、半自動(dòng)化生產(chǎn)線工作等，表現(xiàn)為頭昏腦脹、嗜睡、失眠或腰腿疼痛。

5）心理性疲勞，多是由于單調(diào)的作業(yè)內(nèi)容引起的。例如，監(jiān)視儀表的工人，表面上坐在那里悠閑自在，實(shí)際上并不輕松。信號(hào)率越低越容易疲勞，使警覺性下降。這時(shí)的疲勞并不是體力上的，而是大腦皮層的一個(gè)部位經(jīng)常興奮引起的抑制。第八十六頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/287三、影響疲勞程度的因素

生理性疲勞除與勞動(dòng)方式、速度、強(qiáng)度和勞動(dòng)時(shí)間、身心活動(dòng)簡(jiǎn)單的因素有關(guān)外，還與照明、氣候、溫度、濕度等工作環(huán)境因素有關(guān)。

勞動(dòng)內(nèi)容單調(diào)極易引起心理性疲勞。

性格差異和智能水平的高低使人們?cè)诠ぷ髦挟a(chǎn)生厭倦和疲勞的程度是不同的。。生性歡悅好動(dòng)的人，在工作中易感疲勞；性格沉靜安分的人，在工作中不易感疲勞。

第八十七頁，共九十五頁，編輯于2023年，星期日2023/6/288三、疲勞癥狀調(diào)查和測(cè)量1、疲勞自覺癥狀調(diào)查(見表3-21)２、測(cè)量疲勞的幾種方法

（１）測(cè)定心率

（２）呼氣分析法

（３）觸兩點(diǎn)辨別閾法（４）膝腱反射