人機(jī)工程學(xué)知識點(diǎn)

第一章

1.平安人機(jī)工程學(xué)定義：平安人機(jī)工程學(xué)是從平安的角度動身，運(yùn)用人機(jī)

工程學(xué)的原理和方法去解決人機(jī)結(jié)合面的平安問題的一門新興學(xué)科。它是

人機(jī)工程學(xué)的一個應(yīng)用學(xué)科分支，并成為平安工程學(xué)的一個重要分支學(xué)

科。

2.人機(jī)結(jié)合面：人和機(jī)在信息交換和功能上接觸或相互影響的領(lǐng)域（或稱

“界面”）

3.探討內(nèi)容：

（1）探討人機(jī)系統(tǒng)中人的各種特性（2）探討人機(jī)功能支配（3）探討各

類人機(jī)界面（4）探討工作場所和作業(yè)環(huán)境（5）探討平安裝置（6）探討

人員選拔問題（7）探討人機(jī)系統(tǒng)的牢靠性（8）探討人機(jī)系統(tǒng)總體平安性

設(shè)計準(zhǔn)則和方法以與平安性平價體系和方法

4.探討方法：（1）基礎(chǔ)探討的方法與人際工程學(xué)的探討方法基本相同

（2）探討的角度和著眼點(diǎn)主要側(cè)重于從適合人的平安性特征去探討人機(jī)

界面

（3）探討方法主要有調(diào)查法、試驗(yàn)法和模擬法

5.探討目的：更好地在人機(jī)之間合理支配功能，使人和機(jī)有機(jī)結(jié)合，有效

地發(fā)揮人的作用，最大限度地為人供應(yīng)平安衛(wèi)生和舒適的環(huán)境，同時提高

活動效率。

6.探討任務(wù)：為人際系統(tǒng)設(shè)計者供應(yīng)系統(tǒng)平安性設(shè)計，特別是確保人員平

安的理論、方法、準(zhǔn)則和數(shù)據(jù)

其次章

1.人體測量的定義：人體測量學(xué)是一門用測量方法探討人體的體格特征的

科學(xué)。它是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺

寸上的差別，用以探討人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設(shè)計和工程設(shè)計供

應(yīng)人體測量數(shù)據(jù)。

2.(1)立姿人體尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛

骨點(diǎn)高。

(2)坐姿人體尺寸包括：坐高、坐姿頸椎點(diǎn)高、坐姿眼高、坐姿肩高、

坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下

肢長。

3.作業(yè)域：手腳在確定空間范圍內(nèi)做各種操作，所形成的包括左右水平面

和上下垂直面的空間區(qū)域，叫做作業(yè)域。

4.最大耗氧量(Vo2max)與氧債實(shí)力：

(1)需氧量：體內(nèi)單位時間所須要的氧氣量叫需氧量；成年人安靜時每

分鐘的需氧量為0.2-0.3L/min。

(2)攝氧量：單位時間內(nèi)人體通過循環(huán)、呼吸系統(tǒng)所能夠攝入的氧氣量

稱攝氧量。

(3)耗氧量：人體單位時間內(nèi)所消耗的氧氣量；一般耗氧量和攝氧量大

致相等。

(4)最大耗氧量和最大攝氧量：人在繁重體力勞動時，循環(huán)、呼吸系統(tǒng)

的功能經(jīng)l-2min達(dá)到極限攝氧實(shí)力，這時，單位時間內(nèi)的攝氧量叫最

大攝氧量。此時最大耗氧量近似等于最大攝氧量。最大耗氧量確定于年齡

(AG)、性別、海拔、訓(xùn)練、強(qiáng)度、持續(xù)時間等。

式中：Vo2max—最大攝氧量，mL/(N-min);A—年齡(歲)

最大能量消耗率：Emax=354.3Vo2max

5.氧債與勞動負(fù)荷

(1)氧債：勞動起先，呼吸循環(huán)機(jī)能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，這時

供氧量與需氧量的差值叫氧債。

(2)常量負(fù)荷：非繁重勞動時，攝氧量與需氧量保持平衡的負(fù)荷，即需

氧量小于最大攝氧量。高量負(fù)荷：勞動強(qiáng)度較大，需氧量已接近或等于最

大攝氧量的負(fù)荷。超量負(fù)荷：勞動強(qiáng)度過大，需氧量超過最大攝氧量，人

體始終在缺氧狀態(tài)下，形成較大氧虧，處于“假穩(wěn)定狀態(tài)”下的負(fù)荷。

6.總需氧量與氧債實(shí)力

(1)總需氧量：勞動與勞動結(jié)束后復(fù)原期所需氧量之和稱為總需氧量。

Vo2z=Vo21+Vo2h-Vo2j(tl+th)

式中：Vo2z——勞動時的總需氧量，mL/min;Vo21——作業(yè)期攝氧量,

mL/min;

Vo2h——復(fù)原期攝氧量，mL/min;Vo2j——安靜時平均需氧量，一般

為250mL/min;

tl-----作業(yè)時間，min;th-----復(fù)原時間，min。

(2)氧債實(shí)力：據(jù)探討，體內(nèi)要透支1L氧，大約要以7g乳酸作代價，

直到氧債實(shí)力衰竭為止。氧債實(shí)力，一般人約為10L,訓(xùn)練有素的運(yùn)動員

可達(dá)15-20U氧債實(shí)力衰竭，血液中的乳酸量會急劇上升，pH值快速下

降，這對肌肉、心臟、腎臟以與神經(jīng)中樞都很不利。

7.最大心率

(1)心率：單位時間內(nèi)心室跳動的次數(shù)稱為心率(Heartrate,縮寫為

HR)o在安靜時，正常男子、女子的心率約75次/min。青年人中，當(dāng)以

50%的最大攝氧量工作時，男子心率一般比女子低，分別約為130次/

min和140次/min。

(2)最大心率：當(dāng)人達(dá)到最大負(fù)荷時心臟每分鐘的跳動次數(shù)稱為最大心

率(HRmax),最大心率幾乎無性別差異，都隨著年齡(A)的增加而下降。

式中：HRmax一最大心率，次/min;A—年齡，歲。

8.撥出量與最大心臟輸出量

(1)搏出量：心臟每次搏動從左心室注入主動脈的血液量稱搏出量。

(2)心臟輸出量：單位時間(每分鐘)內(nèi)從左心室射出血液量Q叫心臟

輸出量。

(3)最大心臟輸出量：最大攝氧量與最大心臟輸出量關(guān)系：

Qmax=6.5+4.35Vo2max

式中：Qmax—最大心輸出量，L/min;Vo2max—最大攝氧量，L/

(N?min)

9.(1)肌電圖：肌纖維細(xì)胞收縮時產(chǎn)生生物電位一一動作電位，肌肉收

縮時產(chǎn)生的動作電位可通過電極引導(dǎo)出來，再放大、記錄即得到肌電圖

(Electromyogram，簡稱EMG)。

(2)放電頻率和電壓幅值：放電頻率的凹凸主要確定于運(yùn)動單位興奮活

動的強(qiáng)弱。動作電位振幅(mV)的大小反映了參加收縮的肌纖維數(shù)量的多

少。因此，通過肌電圖可以測定肌肉收縮的強(qiáng)度。

10.脈搏數(shù)的測定：脈搏積=脈搏數(shù)X(最高最低血壓差)+100

11.用人體體重計算人體體積和表面積

（1）人體體積計算：V=1.015W-4.937（適用于體重在50~100kg男

子）

式中：：V—人體體積，L;W一人體體重，kg

（2）人體表面積計算：S=0.0061H+0.0128W-0.1529

S=0.0061H+0.0124W-0.0099

式中：S—人體表面積，m2;H一人體身高，cm;W一人體體重，kg

12.人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用準(zhǔn)則：（1）最大最小準(zhǔn)則（2）可調(diào)性準(zhǔn)則（3）

平均準(zhǔn)則（4）運(yùn)用最新人體數(shù)據(jù)準(zhǔn)。

⑸地域性準(zhǔn)則：影響人體參數(shù)的因素有：地區(qū)、性別、年齡、民族等。

⑹功能修正與最當(dāng)心理空間相結(jié)合準(zhǔn)則

最小功能尺寸Smin=Sa+Af

式中:Smin——產(chǎn)品的最小功能尺寸；Sa——第百分位人體尺寸；△一

一功能修正量。

（7）標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則

最佳功能尺寸Sopm=Sa+Af+Ap

式中：Sopm——最佳功能尺寸；Sa——第百分位人體尺寸；——功

能修正量；

△p——心理修正量（試驗(yàn)求得）。

（8）姿態(tài)與身材關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則⑼合理選擇百分位和適用度準(zhǔn)則

第三章

1.知覺：人腦對干脆作用于感覺器官的客觀事物的整體反映。

2.暗適應(yīng)和亮適應(yīng):

(1)暗適應(yīng)一在黑暗中視覺感受性慢慢提高的過程；

(2)亮適應(yīng)一人從黑暗處到光亮處，也有一個對光適應(yīng)的過程，稱為亮

適應(yīng)。視覺雖然具有亮暗適應(yīng)特征，但假如亮暗的頻繁變換，須要眼睛頻

繁調(diào)整，就不能很快適應(yīng)，增加眼睛的乏累且會造成視察和推斷失誤，從

而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3.掩蔽效應(yīng)：

(1)掩蔽：一個聲音被另一個聲音所掩蔽的現(xiàn)象；

(2)掩蔽效應(yīng)：一個聲音的聽閾因另一個聲音的掩蔽作用而提高的效應(yīng);

(3)掩蔽殘留：由于人的聽閾的復(fù)原須要閱歷一段時間、掩蔽去掉了以

后，人耳的效應(yīng)并不立刻消退；

(4)聽覺乏累：掩蔽殘留的量值；

掩蔽聲對人耳刺激的時間和強(qiáng)度干脆影響人耳的乏累持續(xù)時間和乏累程

度，刺激越長、越強(qiáng)，則乏累越嚴(yán)峻。

4?人的反應(yīng)時間：

(1)反應(yīng)時間一人從接收外界刺激到作出反應(yīng)的時間。削減反應(yīng)時間，

提高反應(yīng)速度，可以削減或避開事故的發(fā)生。

⑵影響反應(yīng)時間的主要因素：隨感覺通道不同而不同；與運(yùn)動器官有關(guān)；

與刺激性質(zhì)有關(guān)；隨執(zhí)行器官不同而不同；與刺激數(shù)目的關(guān)系；與顏色的

協(xié)作有關(guān)；與年齡有關(guān)；與訓(xùn)練有關(guān)。

5.(1)心情與情感的比較

心情、情感是人對客觀事物的一種特別反應(yīng)形式。

心情、情感為三種因素所制約：環(huán)境影響、生理狀態(tài)和相識過程。其中相

識過程起關(guān)鍵作用。

心情情感的區(qū)分。

心情：帶有情景性，屬于任何動物共有，沖動性。

情感：情景性、穩(wěn)定性和長期性，人類特有，很少有沖動性。

(2)心情：心情狀態(tài)可分為心境，激情，應(yīng)激。

心境：是微弱二許久的心情狀態(tài)。強(qiáng)度小，時間長

激情：是猛烈的、暴風(fēng)雨般的激烈而短促的心情狀態(tài)。強(qiáng)度大，時間短

應(yīng)激：是出于意料的緊迫狀況所引起的激情而高度驚惶的心情狀態(tài)。意

外狀況

(3)情感：情感是在人類社會歷史發(fā)展過程中形成的高級社會性特征，

人類社會性情感可歸結(jié)為道德感、理智感和美感。

道德感：是用確定的道德標(biāo)準(zhǔn)去評價自己或他人的思想和言行時產(chǎn)生的情

感體驗(yàn)。

理智感：是指人相識事物和探求真理的須要是否滿足而產(chǎn)生的情感體驗(yàn)。

美感：依據(jù)個人美的須要而產(chǎn)生的對各種美的體驗(yàn)。

6.所謂乏累，就是在人體發(fā)生可以概括為失去功能或打亂這樣的變更，引

起生理活動的變更也就是發(fā)朝氣能變更、物質(zhì)變更、自覺乏累和效率變更

的現(xiàn)象。所謂乏累就是人體內(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)平衡不正常時叫乏累。

7.生理性乏累除與勞動方式、速度、強(qiáng)度和勞動時間、身心活動簡潔的因

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)，也與年齡、

健康狀況有關(guān)。

心理性乏累受環(huán)境、精神面貌和工作動機(jī)等的影響。勞動內(nèi)容單調(diào)極易引

起心理性乏累。

探討發(fā)覺：性格差異和智能水平的凹凸使人們在工作中產(chǎn)生厭倦和乏累的

程度是不同的。生性歡悅好動的人，在工作中易感乏累；性格沉靜安分的

人，在工作中不易感乏累。

第四章

1.人機(jī)功能支配的含義：對人和機(jī)的特性進(jìn)行權(quán)衡分析，將系統(tǒng)的不同功

能恰當(dāng)?shù)刂浣o人或機(jī)，稱為人機(jī)的功能支配。

2.人機(jī)功能支配的一般原則：笨重的、快速的、精細(xì)的、規(guī)律性的、單調(diào)

的、高階運(yùn)算的、支付大功率的、操作困難的、環(huán)境條件惡劣的作業(yè)以與

須要檢測人不能識別的物理信號的作業(yè)，支配給機(jī)器擔(dān)當(dāng)。指令和程序的

支配，圖形的辨別或多種信息輸入時，機(jī)器系統(tǒng)的監(jiān)控、修理、設(shè)計、創(chuàng)

建、故障處理與應(yīng)付突然事務(wù)等工作，由人擔(dān)當(dāng)。

第五章

1.人機(jī)界面：在人機(jī)系統(tǒng)中，存在著一個人與機(jī)相互作用的“面”，全部的

人機(jī)信息溝通都發(fā)生在這個“面”上，通常人們稱這個面為人機(jī)界面。

2.音響和報警裝置的設(shè)計原則：

①音響信號必需保證使位于信號接受范圍內(nèi)的人員能夠識別并依據(jù)規(guī)

定的方式作出反應(yīng)。因此，音響信號的聲級必需超過聽閾，最好能在一個

或多個倍頻程范圍內(nèi)超過聽閾1。dB以上。

②音響信號必需易于識別，特別是有噪聲干擾時，音響信號必需能夠明

顯地聽到并可與其它噪聲和信號區(qū)分。因此，音響和報警裝置的頻率選擇

應(yīng)在噪聲掩蔽效應(yīng)最小的范圍內(nèi)。當(dāng)噪聲聲級超過11。dB時，最好不用

聲信號來作報警信號。

③為引起人留意，可接受時間上勻整變更的脈沖聲信號，其脈沖聲信號

頻率不低于0.2Hz和不高于5Hz,其脈沖持續(xù)時間和脈沖重復(fù)頻率不能

與隨時間周期性起伏的干擾聲脈沖的持續(xù)時間和脈沖重復(fù)頻率重合。

④報警裝置最好接受變頻的方式，使音調(diào)有上升和下降的變更

⑤顯示重要信號的音響裝置和報警裝置，最好與光信號同時作用，組成

“視聽”雙重報警信號，以防信號遺漏。

3限制器設(shè)計的一般原則：

（1）限制器設(shè)計的一般要求：①限制器設(shè)計要適應(yīng)人體運(yùn)動的特征，考

慮操作者的人體尺寸和體力。②限制器操縱方向應(yīng)與預(yù)期的功能方向和機(jī)

器設(shè)備的被限制方向一樣。

限制器要利于辨別和記憶。③盡量利用限制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行限制（如彈

簧等）或借助操作者體位的重力（如腳踏開關(guān)）進(jìn)行限制。④盡量設(shè)計多

功能限制器，并把顯示器與之有機(jī)結(jié)合，如帶指示燈按鈕等。

⑵設(shè)計限制器時應(yīng)考慮的因素：1）限制信息的反饋：2）限制器的運(yùn)動：

3）限制器上手或腳的運(yùn)用部位的尺寸和結(jié)構(gòu)

4.大小編碼：以相同形態(tài)而不同大小來區(qū)分限制器的功能和用途，這種形

式的編碼應(yīng)用范圍較小，通常在同一系統(tǒng)中只能設(shè)計大、中、小三種規(guī)格。

由于大小編碼的視覺和觸覺感知度小的緣由，常與其他形式編碼一起運(yùn)

用。

5.⑴修理性與可修理性設(shè)計:

1）修理性

在規(guī)定的時間、條件、程序和方法等約束下完成修理地實(shí)力稱為修理性。

所謂“規(guī)定地條件”，主要是指修理地機(jī)構(gòu)和場所以與相應(yīng)地資料條件（包

括修理人員、設(shè)施、設(shè)備技術(shù)資料等）。所謂“規(guī)定的程序和方法”，是指

按規(guī)程規(guī)定的修理工作類型、步驟和方法等。而“修理”作為修理與檢修

的統(tǒng)稱，則是為保持、復(fù)原或改善設(shè)施或設(shè)備的規(guī)定技術(shù)狀態(tài)而進(jìn)行的全

部活動。

2）可修理性設(shè)計

可修理性設(shè)計就是在產(chǎn)品（包括系統(tǒng)、設(shè)施或設(shè)備）設(shè)計中除了滿足其他

設(shè)計要求外，還要使設(shè)施或設(shè)備具有實(shí)現(xiàn)“平安、與時、快速、有效、經(jīng)

濟(jì)”的修理實(shí)力。

其任務(wù)是一旦設(shè)施或設(shè)備發(fā)生故障，要保證能平安地盡快修理好，甚至能

在未出故障前就已經(jīng)實(shí)行措施來消退故障產(chǎn)生的條件。

從平安人機(jī)工程學(xué)的角度考慮修理性設(shè)計，從“便利于人修理”和“平安

地修理”動身來進(jìn)行設(shè)計，這就是可修理性設(shè)計的主要要求，它使修理工

作系統(tǒng)中“人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)”整體協(xié)調(diào)，以有利于提高人的修理工作績效、

削減修理差錯、實(shí)現(xiàn)修理平安。

⑵可修理性設(shè)計的一般指導(dǎo)原則

1）確保修理平安2）盡可能簡化以減輕修理人員負(fù)擔(dān)3）改善修理和檢測

時的可達(dá)性4）盡量接受模塊化5）盡量實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化和通用化6）增加易

識別性和防錯容錯實(shí)力7）盡可能接受有效的綜合診斷手段

6.平安色：①紅色：禁止、停止②藍(lán)色：指令，必需遵守的規(guī)定③黃色:

警告，留意

④綠色：提示平安狀態(tài)，通行

7.噪聲的限制：

1）限制聲源①降低機(jī)械噪聲②降低空氣動力性噪聲

2）限制噪聲的傳播①全面考慮工廠的總體布局②調(diào)整聲源指向③利用

自然地形④接受吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)⑤接受隔聲和聲屏裝置

3）加強(qiáng)個體防護(hù)

4）通過調(diào)整班次，增加休息次數(shù)，輪換作業(yè)等也是很好的防護(hù)方法。

5）音樂調(diào)整

8.⑴牢靠性的定義：牢靠性是指探討對象在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)、完

成規(guī)定功能的實(shí)力

⑵牢靠性度量指標(biāo)：牢靠性度量指標(biāo)是指對系統(tǒng)或產(chǎn)品的牢靠程度作出定

量表示。常用的基本度量指標(biāo)有牢靠度、不行靠度（或累積故障概率）、

故障率（或失效率）、平均無故障工作時間（或平均壽命）、修理度、有效

度等。

⑶牢靠度

牢靠度是牢靠性的量化指標(biāo)，即系統(tǒng)或產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)完成

規(guī)定功能的概率。牢靠度是時間的函數(shù)，常用以R（t）表示，稱為牢靠度函

數(shù)。

產(chǎn)品出故障的概率是通過多次試驗(yàn)中該產(chǎn)品發(fā)生故障的頻率來估計的。例

如，取N個產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，若在規(guī)定時間t內(nèi)共有Nf（t）個產(chǎn)品出故障，則

該產(chǎn)品牢靠度的觀測值可用式（5-3）近似表示：

R(t)?[N—Nf(t)]/N(5—3)

當(dāng)t=0,Nf(t)=0,則R(t)=lo

隨著t的增加，出故障的產(chǎn)品數(shù)Nf(t)也隨之增加，則牢靠度R(t)下降。

當(dāng)t—8,Nf(t)->N,則R(t)->0o

牢靠度的變更范圍約為04R(t)&1。

9.平安防護(hù)裝置是指配置在機(jī)械設(shè)備上能防止緊急因素引起人身損害，保

障人身和設(shè)備平安的全部裝置。

⑴平安防護(hù)裝置的作用：①防止機(jī)械設(shè)備因超限運(yùn)行而發(fā)生事故②通過

自動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)解除故障或中斷緊急③防止因人為的誤操作而引發(fā)

的事故④防止操作者誤入緊急區(qū)而發(fā)生的事故

⑵平安防護(hù)裝置的設(shè)計原則①以愛惜人身平安為動身點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計的原則。

②平安防護(hù)裝置必需平安牢靠的原則。③平安防護(hù)裝置與機(jī)械裝備配套設(shè)

計的原則。④簡潔、經(jīng)濟(jì)、便利的原則。

10.機(jī)械的牢靠性：⑴就機(jī)器設(shè)備而言，牢靠性是指機(jī)器、部件、零件在規(guī)

定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的實(shí)力。

⑵度量牢靠性指標(biāo)的特征量稱為牢靠度。

⑶牢靠度是在規(guī)定時間內(nèi)，機(jī)器設(shè)備或部件能完成規(guī)定功能的概率。若把

它視為時間的函數(shù)，就稱為牢靠度函數(shù)。

⑷為簡便起見，假設(shè)環(huán)境因素宜人，對機(jī)械設(shè)備不造成危害，則探討機(jī)的

牢靠性就轉(zhuǎn)化為主要探討機(jī)械設(shè)備的牢靠性問題。

⑸一般狀況，產(chǎn)品牢靠性指標(biāo)都與該產(chǎn)品的故障分布類型有關(guān)。若已知產(chǎn)

品的故障分布函數(shù)，就可以求出其牢靠度R仕)、故障率入(t)與其它牢靠

性指標(biāo)，若不知道具體的故障分布函數(shù)，但知道故障分布類型，也可以通

過參數(shù)估計的方法求得某些牢靠性指標(biāo)的估計值。

⑹故障分布類型有三種類型：①指數(shù)分布②正態(tài)分布③威布爾分布

11.提高人機(jī)系統(tǒng)平安牢靠性的途徑：

⑴合理進(jìn)行人機(jī)功能支配，建立高效牢靠的人機(jī)系統(tǒng)

①對于部件等系統(tǒng)宜選用并聯(lián)組裝。

②形成冗余的人機(jī)系統(tǒng)：系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)讓其有足夠的多余時